基于td-scdma的核心網cs域的通信技術研究畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 S S C O P A A L 5 A A L 2 圖 23 Iu－ cs 協議結構 XX 本科畢業設計論文 13 R a d i oN e t a o r kL a y e r R A N A P I n U P P r o t o c o l L a y e rT r a n s p o r tN e t w o r kL a y e r T r a n s p o r t N e t w o r k C o n t r o l P l a n e S C C P M T P 3 BM 3 U A S C T P S S C F N N I S S C O P I P A A L 5 A T M P h y s i c a l L a y e r G T P U I P A A L 5 A T M P h y s i c a l L a y e r 圖 24 Iu－ ps 協議結構 XX 本科畢業設計論文 14 （ 3） Iub 接口相關協議 ① Iub 接口功能： 公共功能 ： 公共傳輸信道管理 、 Iub 公共信道數據傳輸 、 Node B 邏輯管理 、Oamp。M(小區配置、故障管理 )、 系統信息管理 、 公共測量 、 資源核查 、 異常管理 、 定時和同步管理 。 專用功能 ： 專用傳輸信道管理 、 無線鏈路 RL 監控 、 專用測量管理 、 定時和同步管理 、 上行外環功控 、 Iub 專用數據傳輸 。 ② Iub 接口控制面的最高協議是 NBAP（基站相應部分協議），用戶面則有若干幀協議（ FP）構成。 NBAP 的功能主要包括 Node B 邏輯操作維護功能和專用 NBAP 功能。 Node B 邏輯操作維護功能主要包括小區 、公共信道的建立、重配置和釋放以及小區和 Node B 相關的一些測量控制，還有一些故障管理功能，例如資源的閉塞、解閉塞、復位等。 （ 4） Iur 接口相關協議 Iur 接口控制面最高層的協議是 RANSAP。 ① Iur 接口功能 Iur 接口的功能主要是完成 UE 和 RNC 之間軟切換時的數據傳遞。 3GPP 規定的 Iur 接口是一個邏輯實體。也就是說， Iur 接口可以與 Iu 接口共用一條傳輸，也可以有獨立存在的物理接口相連。 ② Iur 接口協議 —— RNSAP RNSAP 主要包括四種主要的功能： ? RNC 之間的移動性管理功能，主要包 括 SRNC 重定位、 RNC 之間的小區和 UTRAN 注冊區的更新、 RNC 之間的尋呼、協議錯誤報告等功能。 ? 專用信道數據傳輸功能，包括在 DCH 狀態下為軟硬切換建立更改和釋放專用信道、建立和釋放 Iur 接口專用傳輸信道的建立和釋放、 SRNC 和 DRNC之間的 DCH 傳輸信道塊的傳輸、 DRNS 的無線鏈路管理等。 ? 公共信道數據信道傳輸功能，包括建立和釋放 Iur 接口公共信道數據流傳輸所需的傳輸連接、 MACd(SRNC)和 MACc(DRNC)功能的分離（由 DRNC負責下行數據傳輸的調度）、 MACd(SRNC)和 MACc(DRNC)之間的流量控制。 XX 本科畢業設計論文 15 ? 全局資源管理功能，包括 RNC 間小區測量信息的傳遞、 RNC 間的 Node B 定時信息的傳遞等。 TDSCDMA 的關鍵技術 智能天線 1. 智能天線 智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。智能天線的原理是將 無線電 的信號導向具體的方向，產生空間定向 波束 ，使天線主波束對準用戶信號到達方向 DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷對準 干擾信號 到達方向，達到充分高效利用移動用 戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。 2. 類型 智能 天線 可以分為兩種類型：交換 波束 天線和 自 適應陣列。 （ 1） 交換波束 交換波束使用許多窄波束天線，每個指向一個微有不同的方向，以此覆蓋整個 120度扇區 。當扇區內的移動用戶移動時，系統內的智能天線從一個天線變換到另一個天線。 （ 2） 自 適應陣列 自 適應陣列使用一個 陣列天線 和成熟的 數字信號處理 來從一個位置到下一個位置轉換天線束。 聯合檢測 聯合檢測是 多用戶檢測（ Multiuser Detection）的一種。 CDMA 系統中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接 收時需要在數字域上用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來 ， 信號分離的方法大致可以分為單用戶檢測技術和 多用戶檢測技術 兩種 。 聯合檢測算法的具體實現方法有多種，大致分為非線性算法、線性算法和判決反饋算法等三大類。根據目前的情況，在 TDSCDMA 系統中采用了線性算法中的一種，即迫零線性塊均衡（ ZFBLE）法。聯合檢測技術會消除或將所有用XX 本科畢業設計論文 16 戶的多址干擾降至最低 ， 從而使每載波的用戶負載量得到了提高。需要說明的是，由于平行的用戶數量的增長會使計算復雜度成指數型增長，同時，高于 一般的噪音也會造成移動范圍的降低。因而，聯合檢測只在平行的用戶 數量相對低的環境下才有效。 上行同步 在 CDMA 移動通信系統中，下行鏈路總是同步的 ， 所以，一般所說的同步CDMA 都是指上行同步。上行同 步，即要求來自不同距離的不同用戶終端的上行信號能夠同步 到達基站 ， 對于時分雙工（ TDD）系統來說，上行同步能給系統帶來很大好處。由于移動通信系統工作在具有嚴重干擾、多徑傳播和多普勒效應的實際環境中，要實現理想同步幾乎是不可能的。但是，讓每個用戶上行信號的主徑達到同步，對改善系統性能、簡化基站接收機的設計都有明顯好處。另外，需要指出的是，這里討論的同步是指空中接口的同步，并不包括網絡間的同步。 TDSCDMA 是同步的 CDMA，即指 CDMA 系統中的所有無線基站收、發同步。 TDSCDMA 的同步技術包括網絡同步、初始化同步、節點同步、傳輸信道同步、無線接口同 步、 Iu接口時間校準、上行同步等。因為 CDMA 移動通信系統中的下行鏈路總是同步的，所以同步 CDMA 主要是指上行同步，即要求來自不同位置、不同距離的不同用戶終端的上行信號能夠同步到達基站。 TDSCDMA 上行鏈路各終端發出的信號在基站解調器處完全同步，通過軟件和物理層設計來實現，這樣可以 使正交擴頻碼的各個碼道在解擴時完全正交，相互間不會產生多址干擾 ， 克服了異步 CDMA 技術由于每個移動終端發射的碼道信道到達基站的時間不同，造成碼道非正交所帶來的干擾問題。 接力切換 接力切換是中國第三代移動通 信系統提出的概念 ， 不同于硬切換和軟切換 ，它是基于同步 CDMA 技術和智能天線的結合技術。當手機用戶進行越區切換時，TDSCDMA 系統采用智能天線大致定位用戶的方位和距離 ， 基站和基站控制器根據這些方位和距離信息，判斷用戶現在是否移動 到 應該切換給另 一 基站的鄰近區域。 接力切換主要用于 TDSCDMA 系統中 ， 在切換的過程中，基于智能天線、上行同步和系統特殊的幀結構等技術，系統能夠進行上行預同步，并獲得移動臺XX 本科畢業設計論文 17 的位置信息用于切換的判決，從而達到快速、可靠和高效切換的日的。 TDSCDMA 系統所采用的接力 切換是不同于硬切換和軟切換的一種新的切換方法 ， 與軟切換相比，兩者都具有較高的切換成功率和較低的掉話率等優點，它們的不同之處在于接力切換并不需要一個移動臺長時間與多個基站保持鏈路，因而克服了軟切換需要占用的信道資源較多、信令復雜導致系統負荷加重、下行鏈路干擾提高等缺點。與硬切換相比，兩者都具有較高的資源利用率、較為簡單的 算法以及系統相對較輕的信令負荷等優點，它們的不同之處在于接力切換斷開原基站和與目標基站建立通信鏈路時 ， 其上下行鏈路是分別進行的，因而克服了傳統硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點。因此，可以 認為接力切換帶給系統的突出優點是高切換成功率和高信道利用率 。 XX 本科畢業設計論文 18 第三章 TDSCDMA的核心網 核心網的演進過程 TDSCDMA 網絡的規范是按 R99R4R5階段演進的 ， 演進過程中，核心網基本網絡邏輯上的劃分沒有變化，都分為電路域和分組域，只是到 R5版本增加了多媒體子系統（ IMS）。網元實體的變化主要體現為， R99的 MSC 到 R4階段邏輯上分為 MGW 和 MSC Server，同時增加了傳輸信令網關（ TSGW）和漫游信令網關（ RSGW），到 R5階段 在 R4的基礎上增加了 IMS（多媒體子系統）。同時，R4和 R5階段增加了相應的接口。 UMTS 網絡基本構成如圖 31所示 ： E x t e r n a l n e t w o r k sG M S CM S CG G S NS G S NA U CH L RE I RR N CR N CN o d e B N o d e BN o d e BN o d e BU E 圖 31 UMTS 網絡基本構成 XX 本科畢業設計論文 19 （ 1） UMTS R99的網絡演進 核心網分為電路域（ CS）和分組域（ PS），電路域基于 GSM Phase2+的電路核心網的基礎上演進而來，網絡單元包括移動業務交換中心（ MSC）、訪問位置寄存器（ VLR）、網關移動業務交換中心（ GMSC），分組域基于 GPRS 核心網的基礎上演進而來，網絡單元包括業 務 GPRS 支持節點（ SGSN）、網關 GPRS 支持節點（ GGSN），歸屬位置寄存器（ HLR）、鑒權中心（ AuC）和設備標識寄存器（ EIR）為電路域和分組域共用網元。從整個 CN 子系統來看， UMTS R99核心網與 GSM、 GPRS 的核心網之間的差別主要體現在 Iu 接口與 A 接口的差別、CAMEL 的差別以及業務上的差別等。 無線接入網絡的網絡單元包括無線網絡控制中心（ RNC）和 TDSCDMA 的收發信基站（ Node B）兩部分。無線網絡子系統與 GSM、 GPRS 相比發生了革命性的變化。 此外核心網 PS 域通過 Gi、 Gp 接口 接入其他 PLMN 網絡或 PDN 網絡， CS 域通過 PSTN 接入固定網絡或其他PLMN。 R99是 3GPP 關于第三代網絡標準化的第一階段版本， R99的協議標準化已于20xx年 6月凍結，以后修改在 R4版本中進行。為了確保運營商的投資利益， R99的網絡結構設計中充分考慮了 2G/3G 的兼容性問題，以支持現網向 3G 的平滑過渡，因此基本網絡結構核心網部分沒有變化，為了支持 3G 業務，有些網元增加了相應的接口協議，對原有的接口協議也做了不同程度的改進。 UMTS R99網絡與 GSM 和 GPRS 網絡結構相比接口以及協議具有一定的繼承性 ，同時由于TDSCDMA 技術的采用，空中接口和無線接口發生了革命性的變化。 （ 2） UMTS R4的網絡演進 R4網絡基于 3GPP ，與 R99網絡一樣， R4網絡基本結構同 樣分為核心網和無線接入網，在核心網一側分為電路域和分組域兩部分 ， 與R99網絡相比，主要變化發生在電路域，分組域沒有什么變化。基本網元實體以及接口大部分繼承了 R99網絡實體與接口的定義，與 R99網絡定義相同的網絡實體從基本功能上來看沒有變化，相關協議也是相似的。 R99網絡電路域的網元實體（ G） MSC 在 R4階段 演化為媒體網關 MGW 和（ G） MSC Server 兩部分，增加了漫游信令網關 RMGW 和傳輸信令網關 TMGW。 （ 3） UMTS R5的網絡演進 XX 本科畢業設計論文 20 R5階段的 UMTS 基本網絡的網元實體繼承了 R4的定義，沒有變化，不同的是網元功能有所增強 ， 由于增加了 IP 多媒體子系統，基本網絡和 IM 多媒體子系統間也增加了相應的接口。 R5階段要求 BSC 提供 IuCS 接口和 IuPS 接口 ，這是 R5網絡和 R4以及 R99網絡的一個主要不同。另外，到 R5階段，增加了 HSS實體替代 HLR， HSS 實體在功能上比 HLR 強，支持 IP 多媒體子系統。 當不需要區分 CS 域實體和 IP 多媒體子系統實體時， MGW 的概念用于R4 CS 域。當需要區分時， CSMGW 用來定義 CS 域的媒體網關， IMMGW 用來定義 IP 多媒體