WCDMA網(wǎng)絡(luò)下行鏈路改進(jìn)的OVSF編碼分配算法.pdf

1、世界各地蜂窩網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)電話的使用量正在快速增長(zhǎng)。作為朝著第三代（3G）網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的戰(zhàn)略組成部分，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在正把或已經(jīng)把W-CDMA/UMTS網(wǎng)絡(luò)投入商業(yè)服務(wù)中。手機(jī)用戶(hù)已經(jīng)習(xí)慣于依賴(lài)優(yōu)質(zhì)蜂窩服務(wù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)往來(lái)及保持聯(lián)系。美國(guó)最近增加的規(guī)定要求能夠?qū)崿F(xiàn)移機(jī)不改號(hào)，同時(shí)隨著世界各地?zé)o線服務(wù)供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，用戶(hù)可以非常輕松地更換運(yùn)營(yíng)商。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)和維護(hù)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、保證高服務(wù)質(zhì)量（QoS）至關(guān)重要。掉話、不可用和性能差會(huì)降

2、低收入和客戶(hù)滿意度，進(jìn)而減少客戶(hù)數(shù)量。同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商正把重點(diǎn)放在提高效率和營(yíng)業(yè)收入、同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用上。 在20世紀(jì)80年代以前，移動(dòng)無(wú)線通信行業(yè)局限于采用專(zhuān)用系統(tǒng)的軍隊(duì)服務(wù)、商用機(jī)構(gòu)和公共機(jī)構(gòu)，以及海上和航空通信。面向大眾推出的第一種產(chǎn)品是局限于一個(gè)基站范圍、只覆蓋很小區(qū)域的手提電話。自動(dòng)切換等技術(shù)創(chuàng)新及硬件成本、規(guī)格和重量的降低，導(dǎo)致20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了第一代（1G）移動(dòng)通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)基于模擬蜂窩技術(shù)。主要包括兩

3、種系統(tǒng)：美國(guó)．AMPS（高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù)/系統(tǒng)）和北歐NMT系統(tǒng)（北歐移動(dòng)電話）。盡管這些系統(tǒng)不能兼容，但這些模擬系統(tǒng)提供了重要的常用功能： 1．用來(lái)在基站和手機(jī)之間通信的蜂窩結(jié)構(gòu)。 2．在小區(qū)之間進(jìn)行頻率復(fù)用。 3．在手機(jī)從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，在小區(qū)之間進(jìn)行切換。 4．全雙工通信。 5．在系統(tǒng)之間漫游。 6．用來(lái)建立呼叫的專(zhuān)用控制信道。 這些1G系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量還急待改進(jìn)，

4、系統(tǒng)不兼容使得廠商之間幾乎不可能互相協(xié)作。 第二代系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)。第一個(gè)數(shù)字蜂窩協(xié)議和系統(tǒng)是GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）。GSM非常迅速地普及，因?yàn)樗捎媒y(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，改善了語(yǔ)音質(zhì)量，并能夠在世界范圍內(nèi)使用一個(gè)電話號(hào)碼和一部移動(dòng)電話。由CCITT啟動(dòng)、由ETSI推進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，導(dǎo)致1991年出現(xiàn)GSM標(biāo)準(zhǔn)。GSM不斷發(fā)展，增加了更多的特性和功能。目前，世界上已有160多個(gè)國(guó)家使用GSM，用戶(hù)數(shù)量超過(guò)3．5億。據(jù)

5、估計(jì)，在2001年底，GSM占整個(gè)蜂窩市場(chǎng)的63％。GSM在空中接口標(biāo)準(zhǔn)中采用TDMA（時(shí)分多址）方式。歐洲的GSM系統(tǒng)在900和1800MHz頻段中工作，美國(guó)的GSM在800MHz（蜂窩）和1900MHz個(gè)人通信服務(wù)（PCS）頻段中工作。GSM還在RF空中接口上采用GMSK（高斯調(diào)制位移鍵控）調(diào)制方式。 在20世紀(jì)90年代早期，實(shí)現(xiàn)了與GSM類(lèi)似的其它數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。目前仍在使用的TDMAIS-136（臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)-136）是199

6、4年在美國(guó)推出的。運(yùn)營(yíng)商可以簡(jiǎn)便地從AMPS轉(zhuǎn)向TDMAIS-136，網(wǎng)絡(luò)容量可以提高三倍。PDC（個(gè)人數(shù)字蜂窩）是日本單獨(dú)開(kāi)發(fā)的一種TDMA變通方案。碼分多址（CDMA）是一種采用擴(kuò)頻通信原理的蜂窩技術(shù)。它通過(guò)數(shù)字編碼系統(tǒng)，而不是TDMA提供系統(tǒng)接入能力。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)使用的最初CDMA標(biāo)準(zhǔn)是1993年完成的，稱(chēng)為臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)95A（IS-95A）。CDMAIS-95系統(tǒng)也稱(chēng)為cdmaOne，其容量是1GAMPS的10倍，支持最多22條語(yǔ)音信道

7、和最高14．4kbps的數(shù)據(jù)速率，分布在1．25MHz頻段中。在CDMA中，所有用戶(hù)都同時(shí)共享相同的RF帶寬，彼此之間僅通過(guò)擴(kuò)展代碼進(jìn)行區(qū)分。 為滿足對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用迅速增長(zhǎng)的需求，人們發(fā)現(xiàn)，電路交換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必需演進(jìn)到分組交換結(jié)構(gòu)。于是通用無(wú)線分組服務(wù)（GPRS）于1997年首次發(fā)布，為GSM網(wǎng)絡(luò)中的分組交換技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPRS為移動(dòng)用戶(hù)提供了更高的數(shù)據(jù)速率。它在GSM現(xiàn)有的電路交換網(wǎng)絡(luò)頂部安裝一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)，而沒(méi)有改動(dòng)

8、無(wú)線接口。通過(guò)動(dòng)態(tài)分配多條信道，可以為用戶(hù)提供更高的數(shù)據(jù)速率。GPRS是增強(qiáng)GSM核心網(wǎng)絡(luò)、以面向UMTS（通用移動(dòng)通信服務(wù)）作好準(zhǔn)備所采取的第一步措施。GPRS還引入了重要的QoS功能。 為協(xié)調(diào)全球演進(jìn)到3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程，ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）在1999年評(píng)估和接受了17種不同的建議書(shū)，作為IMT-2000（國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)2000）標(biāo)準(zhǔn)。最重要的IMT-2000建議書(shū)是UMTS（通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）、cdma2000（作

9、為IS-95的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)）和EDGE。TS-CDMA（時(shí)間同步CDMA）是中國(guó)提出的一種3G規(guī)范。ITU把3G網(wǎng)絡(luò)定義為比2G系統(tǒng)改善了系統(tǒng)容量和頻譜效率的網(wǎng)絡(luò)。3G網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)，在移動(dòng)通信（移動(dòng)）環(huán)境中的傳輸速率超過(guò)144kbps，在固定（室內(nèi)）環(huán)境中傳輸速率超過(guò)2Mbps。EDGE。EDGE（全球演進(jìn)增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率）于1999年實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，增強(qiáng)了無(wú)線接口，它采用8-PSK（相位位移鍵控）調(diào)制技術(shù)（GPRS采用GMSK/高斯最小位移鍵

10、控技術(shù)）。EDGE采用鏈路質(zhì)量控制程序，用來(lái)根據(jù)無(wú)線鏈路質(zhì)量選擇最優(yōu)的信道編碼方案，以提供最大的數(shù)據(jù)速率。在實(shí)踐中，EDGE與GPRS一起部署，也稱(chēng)為EGPRS（增強(qiáng)通用無(wú)線分組服務(wù)）。CDMA2000。edma2000規(guī)范和結(jié)構(gòu)包括多種實(shí)現(xiàn)方案，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題、現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、成本和其它變量，選擇最好的傳輸戰(zhàn)略。CDMA2000分三個(gè)階段推出。第一個(gè)階段是CDMA20001XRTT（無(wú)線傳輸技術(shù)，1乘以當(dāng)前北美CDMA碼片速率

11、1，228，800個(gè)碼片/秒），把代碼數(shù)量從64個(gè)（早期的IS-95速率）提高到128個(gè)。第二階段包括CDMA2001XEV-DV（1x演進(jìn)到數(shù)據(jù)語(yǔ)音）和1XEV-DO（1x演進(jìn)到數(shù)據(jù)優(yōu)化），進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)速率。 W-CDMA（寬帶碼分多址）定義了UMTS網(wǎng)絡(luò)的空中接口接入。GSM和GPRS采用時(shí)分多址和頻分多址技術(shù)，與此不同，W-CDMA允許所有用戶(hù)同時(shí)傳輸信息，共享相同的RF載波。此外，與CDMAIS-95系統(tǒng)（1．25M

12、Hz）相比，W-CDMA采用更寬的帶寬（5MHz）。另外，W-CDMA基站不要求寬系統(tǒng)時(shí)間同步，它們也不依賴(lài)GPS（全球定位系統(tǒng)）信號(hào)。W-CDMA定義了兩種模式：FDD（頻分雙工）模式，對(duì)上行和下行鏈路采用不同的頻率；TDD（時(shí)分雙工），上行和下行承載在一個(gè)頻率上的交替脈沖中。目前正在部署FDD，通常稱(chēng)為W-CDMA。為進(jìn)行討論，W-CDMA和UMTS可以互換使用。W-CDMA有時(shí)稱(chēng)為IMT-2000FDD。在接入技術(shù)上，W-CDMA

13、也稱(chēng)為UTRA（UMTS陸上無(wú)線接入）。UMTS規(guī)范把手機(jī)或移動(dòng)設(shè)備稱(chēng)為UE（用戶(hù)設(shè)備），W-CDMA基站稱(chēng)為NodeB。NodeB和基站可以互換使用。在第三代合作項(xiàng)目（3GPP）的監(jiān)督下，業(yè)內(nèi)一直在協(xié)同制訂早期W-CDMA規(guī)范及進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，如日本的ARIB（無(wú)線行業(yè)和商業(yè)協(xié)會(huì)）和歐洲的通用移動(dòng)電話系統(tǒng)（UMTS）。3GPP由來(lái)自世界各地的全球標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)組成。 在老式模擬FDMA系統(tǒng)，一條頻率信道用于用戶(hù)發(fā)送信息（對(duì)AMPS是3

14、0kHz的帶寬），另一條信道用于通話期間接收信息。這些發(fā)送信道和接收信道會(huì)一直忙，直到通話結(jié)束。在高峰期間，許多用戶(hù)不能接入系統(tǒng)，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商收入損失，同時(shí)提高了用戶(hù)的不滿意度。TDMA系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)一步把一定的帶寬劃分到多個(gè)時(shí)隙中，改善了這種容量問(wèn)題。例如，在NADC（北美數(shù)字蜂窩）系統(tǒng)中，30kHz頻率帶寬可以劃分到三個(gè)時(shí)隙中，用戶(hù)可以分配某個(gè)時(shí)隙。通過(guò)這種方式，多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)使用相同的雙工對(duì)。 CDMA和W-CDMA系

15、統(tǒng)比FDMA或TDMA系統(tǒng)使用寬得多的帶寬。這一帶寬被劃分成多個(gè)代碼和特殊的數(shù)據(jù)流分配給特定的用戶(hù)，而不是根據(jù)頻率或時(shí)間劃分用戶(hù)。所有用戶(hù)同時(shí)發(fā)送信號(hào)，多個(gè)用戶(hù)共享相同的頻率載波。每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)由專(zhuān)用代碼和頻率進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。頻率復(fù)用。傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)（FDMA或TDMA）采用頻率重用方法，其中僅在某個(gè)碼型內(nèi)部復(fù)制頻率。這降低了使用相同信道的兩個(gè)相鄰小區(qū)基站之間發(fā)生干擾的可能。CDMA和W-CDMA采用的方法有一個(gè)很大的差別，即每個(gè)基站都使用相

16、同的頻率。在CDMA中，前向鏈路不是通過(guò)頻率區(qū)分，而是通過(guò)偽噪聲（PN）偏置區(qū)分。在W-CDMA中，前向鏈路通過(guò)擾碼區(qū)分。W-CDMA信號(hào)擴(kuò)展和關(guān)聯(lián)。與TDMA信號(hào)不同的是，W-CDMA信號(hào)對(duì)每條RF信道使用所有可用的帶寬。代碼信道區(qū)分通過(guò)對(duì)各條信道以數(shù)字方式編碼完成，而不是采用頻率區(qū)分。特定用戶(hù)的接收機(jī)會(huì)查找為其分配的唯一代碼，而其余各信道與噪聲特性無(wú)區(qū)別。每條信道通過(guò)載頻和代碼進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。 W-CDMA規(guī)范支持3．84MH