第三代移动通信系统的无线接入技术

发布: 2010-10-20 00:51 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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第三代移动通信系统的无线接入技术（宋欣莉、孙献璞、张艳玲）
摘要从无线接入的概念及分类出发，引入并介绍第三代宽带多媒体移动通信系统，最后讲述我
国提出的第三代无线接入标准TD－SCDMA。
关键词  第三代移动通信系统  无线接入系统  TD－SCDMA
1无线接入的概念及分类
1.1概念
    无线接入技术（也称空中接口）是无线通信的关键问题。它是指通过无线介质将用户终端
与网络节点连接起来，以实现用户与网络间的信息传递。无线信道传输的信号应遵循一定的协
议，这些协议即构成无线接入技术的主要内容。
    在IMT－2000系统中，空中接口对应于OSI模型的低3层。其中，物理层（层一）包括与传
输相关的功能，为高层信息传输提供基本无线信道。层二包括链路访问控制（LAC）和媒体访
问控制（MAC）两子层，对数据传输送行控制。网络层（层三）对业务进行控制（包括呼叫控
制、移动性管理、无线资源的管理等）。
1.2分类
    （1）按承载业务，无线接入可分为基于话音的无线接入和基于数据的无线接入两类。前
者目前大多仍采用电路交换方式，后者主要采用分组交换方式。
    （2）按移动性要求，无线接入可分为MWA、NWA和FWA3类。 MWA用于支持较大速率范围内
的业务需求（如蜂窝移动通信系统）；NWA主要用于低移动性的室内环境（如无线 LAN）；FWA
则提供固定的与有线系统相同的业务，主要为用户提供高速数据业务。ITU－R对上述3种无线
接人系统定义如下：
    FWA：主要用于终端用户及连接终端用户的网络接入点是固定的。
    MWA：对应于终端用户是移动的。
    NWA：指终端用户的位置可以变化，但在使用时需保持静止。
2第三代移动通信系统无线接入技术概述
2.1特征
    第三代移动通信系统将在第二代系统的基础上向宽带、高效、多业务方向发展。第三代
无线接入技术应具有如下特征：（1）灵活处理各种多媒体业务；（2）Internet接入；（3）
高效利用频谱及网络资源；（4）更高的数据速率（144kb／s～2Mb／s）；（5）更高的话音
质量及全球漫游。
    由此可见，第三代移动通信系统将可使终端用户在移动的环境下享受到话音、数据及各
种多媒体业务，形成一个真正的移动多媒体系统。
2.2标准
    目前，关于第三代移动通信系统的无线接入技术已有较为统一的标准，包括1个TDMA标准
和3个CDMA标准。
    基于TDMA的EDGE标准是以第二代系统GSM和TDMA／136为基础而提出的全球无线接入方案。
它在当前TDMA系统的工作频带上，引入高效的调制技术及链路自适应技术，提供更高速率的
服务，同时也有更高的频谱效率。
    CDMA仍是第三代无线接人技术的主流。3个 CDMA标准分别是 DS－CDMA、MC－CDMA及TDD
－CDMA。
    （1）DS－CDMA即WCDMA，基于ANSI－41核心网。它使用新的频带，FDD工作方式，码片速
率3.84Mc／s。WCDMA相对于第二代窄带CDMA有更大的覆盖范围，采用自适应天线及多用户检
测等新技术，并可支持频率问切换。
    （2）MC－CDMA即cdma2000，基于GSM核心网。cdma2000以IS－95为基础，重叠覆盖IS－
95频谱，FDD工作方式，码片速率3.6864Mc／s。MC－CDMA的下行链路在几路并行窄带CDMA载
波上传输数据，每一路CDMA载波都与IS-95的载波有相同特性。因此，相对于DS－CDMA来说，
MC－CDMA具有良好的反向兼容性。MCCDMA的上行链路采用与DS－CDMA相似的模式，但使用较
低的码片速率，以便与下行链路的码片速率匹配。
    （3）TDD－CDMA包括 UTRA TDD及TDSCDMA，可同时工作于GSM与 ANSI－41核心网，采用
TDD双工方式，码片速率3.84Mc／s。与前几种方案不同的是，TDD系统可工作于非对称频谱。
另外，由于上下行链路不是按频率不同划分，而是按时域进行分离，因此基站间的同步十分
重要。TDD－CDMA兼有TDMA与CDMA的特征，它将时间分割成互不重叠的时隙，每个时隙中包
含若干个CDMA码信道，时隙根据业务需求灵活分配，具有提供不对称业务的能力。
3中国的第三代无线接入标准TD-SCDMA
    TD－SCDMA是我国提出的一种先进的无线接入技术，能够满足第三代移动通信系统的要
求，可在室内、室内／外环境下进行话音。传真及各种数据业务。在该系统中，多用户终端
的上行CD－MA信号到达基站处的同步是通过软件及物理层的设计来实现的。这样，就保证了
各用户扩频码的正交性，免除了同道干扰问题。各基站根据核心网处的高稳定性时钟来保持
彼此间同步，从而保证了基站正确的收发时序。基站间同步可避免临近小区的干扰，这对以
TDD方式工作的系统十分重要。
    每个射频信道包括7个时隙，每个时隙有16个CDMA码信道，这些时隙和码信道通过DS－
CDMA技术共享同一射频信道（带宽1.6M）。
    基站处的智能天城子系统由一组天线及相连的收发信机和先进的数字信号处理算法构成。
它能产生多个波束，每个波束指向一个用户终端，以便跟踪终端用户，获得其位置信息。在
接收时，这种通过空间选择性接收的特点，极大地增加接收灵敏度，减少同道干扰，提高系
统容量。另外，它还可以综合各多径分量，抵抗多径衰落。在发射时，空间选择性发射可减
少对其它同道用户终端的干扰，增加系统容量和减少输出功率。TDD双工方式的采纳，不仅
使智能天线更易实现，而且还减少了射频电路的复杂性。
    在越区切换中， TD－SCDMA系统采用称作接力切换的新型切换技术。接力切换是指基站
控制器（BSC）实时地获得移动终端的位置信息，并告知移动终端周围同频基站信息，移动
终端同时与两个基站建立联系，切换由BSC判定发起，使移动终端由一个小区切换至另一个
小区。
    软件无线电是TD－SCDMA系统采用的又一新技术。它利用数字信号处理软件来实现硬件
功能，宽带A／D／A变换器的位置尽可能靠近天线，尽可能用软件来定义无线电功能。采用
软件无线电的优点有：（1）良好的灵活性及可编程性，（2）可以代替昂贵的硬件电路来实
现复杂的功能，（3）对环境的适应性好，不会老化。对TD-SCDMA系统来说，软件无线电可
用来实现智能天线。同步检测和载波恢复等功能。
    TD-SCDMA与现有系统的兼容性也是一个需要考虑的问题。由于TD－SCDMA系统的工作频
段在2GHz左右，而我国目前900MHz的GSM仍占较大市场，为了实现两网间漫游，需要一种双
频／双模终端。由于这两种系统在频带、无线接入技术方面差异较大，这种终端需要有两个
射频模块。基于软件无线电技术，该终端在基带电路部分可采用同一硬件电路，不同的软件
用来区分不同的模式。
    总之， TD－SCDMA系统从设计一个全新系统的角度出发，引入了许多新技术，其中包括
同步CDMA。智能天线和软件无线电等。TD－SCDMA系统可反向兼容GSM和IS-95系统，能使我
国现有的第二代系统平滑地过渡至第三代系统。

摘自《电信快报》