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本文是TD-SCDMA的标准协议

7.3.1概述	172
7.3.1.1 TD-SCDMA系统中切换的功能描述	173
7.3.1.2 TD-SCDMA系统中的切换算法分析	173
7.3.1.3 TD-SCDMA系统切换的测量过程	175
7.3.2接力切换原理	175
7.3.2.1概述	175
7.3.2.2接力切换的技术基础	175
7.3.2.3接力切换过程描述	176
7.2.3.4接力切换特点	177
7.3.3 TD-SCDMA系统间切换	177
7.4  智能天线对RRM的影响	178
7.4.1使用智能天线所带来的主要特点	178
7.4.2智能天线对于DCA的影响	178
7.4.3智能天线对功率控制的影响	180
7.4.4智能天线对分组调度的影响	180
7.4.5智能天线对切换控制的影响	180
第八章 高速下行分组接入（HSDPA）	181
8.1 物理层技术	182
8.1.1  AMC	182
8.1.2  HARQ	182
8.1.3信道结构	184
1）HS-DSCH信道	184
2）HS-SCCH	186
3）HS-SICH	186
4）HSDPA中的信令参数	187
8.2 MAC层技术	187
8.2.1 HSDPA MAC结构	188
8.2.2 HARQ协议	189
8.3 其他影响	190
第九章  3G核心网络及TD-SCDMA灵活的组网络方式	191
9．2  3G核心网的主要功能实体和接口	193
9.3 TD-SCDMA核心网功能	198
9．3．1 功能平台简介	198
9．3. 2  传输协议简介	199
9．3．3  智能网	200
9．3．4  3G网络的QoS	200
9.4  TD-SCDMA灵活的组网方式	205
9．4．1  网络共享的必要性	205
4. TD-SCDMA和CDMA2000共享核心网[3GPP和3GPP2 核心网融合]	207
参考文献	209
英文缩写对照	209

                            序言
 自从八十年代以来，移动通信在全球范围内得到了迅速地发展。即使在近几年网络泡沫比较严重的时期，移动通信仍然是各个行业中的亮点。移动通信已经经历过第一代和第二代时期。目前正在全世界进行营运的主要是第二代移动通信的GSM系统和窄带CDMA系统。现在全球移动通信用户数已经达到11.3亿，今年的增长速度为19.5%，新增用户约1.84亿。
当前移动通信进入一个新的发展时期，这就是人们普遍关注的第三代移动通信。早在1985年，国际电联（ITU）就提出了第三代移动通信（3G）的概念，许多国家和地区的著名电信设备制造商先后提出了十多种空中接口建议。经过充分协商和融合，最后形成了三大主流标准，即欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA。
在建设和发展第一代和第二代移动通信时，由于我国在技术方面处于被动地位而错失良好时机。大多数厂家主要依靠组装国外产品来支持市场。中国作为一个移动通信市场大国和经济快速崛起的国家，不希望也不能永远处于技术跟踪和模仿的位置，必须抓住第三代移动通信发展的有利时机，提出自己的国际标准。
1998年6月30日，是国际电联（ITU）向全球征集第三代移动通信标准的最后一天，由大唐电信（电信科学技术研究院）代表中国提出的第三代移动通信标准TD-SCDMA，经国家主管部门批准，提交国际电联。该标准的产生包括了电信运营商、设备制造商、科研单位、高等院校及相关单位的辛勤劳动，凝聚着我国移动通信专家的智慧和创造。也是近几十年来，尤其是改革开放以来我国电信技术积累的结果。

2000年5月，在土耳其伊斯坦布尔召开的国际电联大会上，TD-SCDMA终于被国际电联接纳并成为3G三大主流标准之一。 2001年3月16日,在美国加里福尼亚州举行的3GPP TSG RAN第11次全会上，将TD-SCDMA列为3G标准之一，包含在3GPP版本4(Release 4)中。表明该标准已经被世界上许多运营商和设备厂家所接受。这是我国百年通信史上的第一次，是电信界的一大壮举，标志着我国在移动通信技术领域已经进入世界先进水平。
由于TD-SCDMA采用了同步CDMA、智能天线、软件无线电、低码片速率、接力切换和联合检测等一系列高新技术，因此才能经受得起来自国际电联及其各个成员的严格考验。TD-SCDMA为我国通信产业在第三代移动通信大潮中的群体腾飞创造了宝贵的机遇。通信市场之争关键在于技术标准之争，在第一代和第二代移动通信发展过程中，由于我国不掌握核心技术，不得不使用别人的专利，付出了上百亿美元的依附于移动通信标准的专利费和知识产权费。未来中国的第三代移动通信大约有1万亿元的市场，由于我们有了自己的TD-SCDMA标准及核心技术，可能使我们在使用自己的标准时处于和国际上发达国家平起平坐的地位，制造商和运营商均取得更为明显的经济利益，最终用户也可能大大降低通信费用支出。同时，国际标准之争不仅是技术之争，而且也是经济实力的竞争。TD-SCDMA能成为3G国际标准，说明我国在改革开放20来年，经济实力已明显增强，具有了参与核心技术竞争的实力。由此可以更促进我们通过技术创新，更多地参与那些能带动整体产业发展的核心技术和具有战略意义的核心技术的竞争，把我国建设成一个强大的国家。

目前，关于介绍WCDMA和CDMA2000两个3G标准的技术资料已大量出版。为了使广大读者能够进一步了解拥有我国自主知识产权的TD-SCDMA标准，大唐移动通信设备有限公司撰写了本书。期望能够进一步促进和加深大家对TD-SCDMA标准的认识和了解。因为3G标准及其技术的发展和完善是一个长期的过程，今后还要不断地修改和补充。同时由于我们水平有限，本书的出版仅仅起到抛砖引玉的作用。希望能够引起业内专家和同仁的重视，大家共同努力，促进TD-SCDMA标准的不断发展和完善，并带动我国移动通信产业进入新的时代而共同努力。

李世鹤谨启
2002年于北京


















第一章   概述
1.1 移动通信发展简述
在通信发展历史上，移动通信的发展速度非常迅猛，特别是近20年来，移动通信系统的发展及更新换代真是让人眼花缭乱。因为，只有移动通信才能满足人们日益增长的随时随地进行信息交流的需求。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其它任何人进行任何方式的通信。
当前，第三代移动通信系统在全世界引起广泛的关注。本书所介绍的TD-SCDMA第三代移动通信系统，是我国提出的并得到ITU批准的三大主流标准之一。在介绍TD-SCDMA系统之前，先让我们来简单回顾一下蜂窝移动通信系统的发展历程。
无线通信的概念最早的出现是在20世纪40年代，无线电台在第二次世界大战中的广泛应用开创了移动通信的第一步。到70年代，美国贝尔实验室最早提出蜂窝的概念，解决了频率复用的问题，80年代大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的发展，长期困扰移动通信的终端小型化的问题得到了初步解决，给移动通信的发展打下了基础。于是，美国为了满足用户增长的需求，提出了建立在小区制的第一个蜂窝通信系统??——AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统。这也是世界上第一个现代意义的，可能商用的，能够满足随时随地通信的大容量移动通信系统。它主要建立在频率复用的技术上，较好地解决了频谱资源受限的问题，并拥有更大的容量和更好的话音质量。这在移动通信发展历史上具有里程碑的意义。AMPS系统在北美商业上获得的巨大成功，有力地刺激了全世界蜂窝移动通信的研究和发展。随后，欧洲各国和日本都开发了自己的蜂窝移动通信网络，具有代表性的有欧洲的TACS（Total Access Communication System）系统、北欧的NMT（Nordic Mobile Telephone System）系统和日本的NTT（Nippon Telegraph and Telephone）系统等。这些系统都是基于频分多址（FDMA）的模拟制式的系统，我们统称其为第一代蜂窝移动通信系统。
第一代模拟系统主要建立在频分多址接入和蜂窝频率复用的理论基础上，在商业上取得了巨大的成功，但随着技术和时间的发展，问题也逐渐暴露出来：所支持的业务（主要是话音）单一、频谱效率太低、保密性差等。特别是在欧洲，一个国家有一个自己的标准和体制，无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过10余年的发展后，终于在20世纪90年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替。
推动第二代移动通信发展的主要动力是欧洲，欧洲国家比较小，要解决标准和制式的统一才可能解决跨国家漫游。故从80年代处就开始研究数字蜂窝移动通信系统，一般称其为第二代移动通信系统。它是随着超大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，语音数字处理技术的成熟而发展起来的。在80年代欧洲各国提出了多种方案，并在80年代中、后期进行了这些方案的现场实验比较，最后集中为时分多址（TDMA）的数字移动通信系统，即GSM（Global System for Mobile Communications）系统。由于其技术上的先进性和优越的性能已经成为目前世界上最大的蜂窝移动通信网络。
GSM标准化的工作主要由欧洲电信标准委员会（ETSI）下属的特别移动组（SMG）完成。主要分为第一阶段和第2+阶段。1990年，第一阶段规范冻结。1992年，商用开始，同年第2+阶段标准化工作开始。GSM空中接口的基本原则包括：每载波8个时隙，200KHz/ 载波带宽，慢跳频。
和第一阶段比较，GSM第2+阶段的主要特性包括：
* 增强的全速率语音编码器（EFR）；
* 适应多速率编解码器（AMR）；
* 14.4Kbit/s数据业务；
* 高速率电路交换数据（HSCSD）；
* 通用分组无线业务（GPRS）；
* 增强数据速率（EDGE）。
与欧洲相比较，美国在第二代数字蜂窝移动系统方面的起步要迟一些。1988年，美国制定了基于TDMA技术的IS-54/IS-136标准，IS-136是一种模拟/数字双模标准，可以兼容AMPS。更值得一提的是美国 Qualcomm公司在90年代初提出的CDMA技术，并在1993年由TIA完成标准化成为IS-95标准。这也是3G标准中CDMA2000技术的雏形。
IS-95引入了直接序列扩谱CDMA空中接口的概念。由于AMPS已有的广大市场，IS-95也必须使用相同频段，故在码片速率及射频特性等方面必须兼容AMPS的模拟制式。CDMA技术有其固有的很多优点，如比FDMA及TDMA系统高得多的容量（频谱效率）、良好的话音质量及保密性等等，使其在移动通信领域备受瞩目。IS-95技术也在北美和韩国等地得到了大规模商用。但是，由于起步较晚及在网络和高层信令方面考虑不足，市场份额还是远低于已经非常成熟的GSM网络。
        
目前使用的第二代数字移动通信系统可以提供话音及低速数据业务，能够基本满足人们信息交流的需要。移动通信的发展速度超过人们的预料，1999年，移动通信产品在通信设备市场中所占的份额已超过50%。目前，该比例还在逐渐增加。特别是中国的发展速度，手机用户连续十年以超高速增长，截止到2002年底，中国的手机用户已经超过两亿，并且仍然以较高的速度发展。图1.1给出了近几年中国移动用户增长的情况。

 
图1.1  中国移动用户增长示意图
手持机的迅速普及将驱动通信向个人化方向发展，互联网用户数以翻番的速度膨胀又带来了移动数据通信的发展机遇。特别是移动多媒体和高速数据业务的迅速发展，迫切需要设计和建设一种新的网络以提供更宽的工作频带、支持更加灵活的多种类业务（高速率数据、多媒体及对称或非对称业务等），并使移动终端能够在不同的网络间进行漫游。由于市场的驱动促使第三代移动通信系统（3G）的概念应运而生。
第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达2Mbps）的先进移动通信网，基本实现个人通信的要求。

1.2 第三代移动通信标准的发展
1.2.1 第三代移动通信的应用
人们孜孜不倦地对新技术进行开发，其主要目的是为了满足市场更高的应用需求。当前对高比特率的数据业务和多媒体的应用需求已经提到了议事日程，这也是推动第三代移动通信系统发展的主要动力。第二代移动通信系统主要支持话音业务，仅能提供最简单的低速率数据业务，速率为9.6Kbit/s—14.4Kbit/s。改进后的第二代系统能够支持几十K到上百K的数据业务。而3G从技术上能够最大支持2Mbits/s的速率，并且还在不断的发展中，将来将能够支持更高的数据速率。这也为3G广阔应用的应用前景提供了良好的技术保障。图1-2给出了从2G到3G系统所支持业务速率的比较。

 
图1.2  2G与3G支持的业务速率
一种技术能够很好地满足市场需求,并具有良好的质量保证，才会体现出技术的意义。3G系统被设计为能够很好地支持大量的不同业务，并且能够方便地引入新的业务。各种不同的业务分别具有不同的业务特性，并且需要不同的带宽来承载。从话音到动态视频，所需的带宽差别很大，从图1.3中可以看出3G所支持的从窄带到宽带的不同业务的带宽范围。
 图1.3  3G能够提供的业务及所需带宽

另外，对于不同的通信业务其性能要求也是不同的，如语音，视频需要具有较好的实时性和连续性，但对数据并不要求太高的可靠性。而电子邮件、网上下载等则对时延并不是非常敏感，但要有高的数据可靠性。也就是说，对不同业务的实时性和服务质量的要求差别很大。另外，大量业务还需要上下行不对称的服务，如浏览网页、下载音乐等。所有这些3G系统都能够很好地予以满足。`
1.2.2 第三代移动通信的标准化过程
早在1985年国际电信联盟就提出了第三代移动通信（3G）的概念，同时建立了专门的组织机构TG8/1进行研究，当时称为未来陆地移动通信系统（FPLMTS）。这时第二代移动通信GSM的技术还没有成熟，CDMA技术尚未出现。在TG8/1的前十年，进展比较缓慢。1992年，世界无线电行政大会（WARC）分配了230MHz的频率给FPLMTS：1885-2025MHz和2110-2200MHz。此时，FPLMTS的研究工作主要由ITU完成，其中ITU-T负责网络方面的标准化工作，ITU-R负责无线接口方面的标准化工作。
关于FPLMTS的研究工作在1996年后取得了迅速的进展，首先ITU于1996年确定了正式名称：IMT-2000（国际移动通信－2000），其含义为该系统预期在2000年左右投入使用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbps。IMT－2000的技术选取中最关键的是无线传输技术（RTT）。无线传输技术（RTT）主要包括多址技术、调制解调技术、信道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、RF信道参数等。ITU于1997年制定了M.1225[1]建议，对IMT-2000无线传输技术 提出了最低要求，并面向世界范围征求RTT建议。
ITU要求IMT-2000 RTT必须满足以下三种环境的要求。即：
* 快速移动环境，最高速率达144kbit/s；
* 室外到室内或步行环境，最高速率达384kbit/s；
* 室内环境，最高速率达2Mbit/s；

 另外，ITU所定义的IMT-2000系统需要具有以下特性：
1．全球化：IMT-2000是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT-2000家族，各个系统间设计上具有高度的互通性，使用共同的频段，全球统一标准，能提供全球无缝漫游。
2．综合化：能够提供多种业务，特别能够支持多媒体业务和Internet业务，并有能力容纳新类型的业务。
3．个人化：全球唯一的个人号码，足够的系统容量，高保密性，高服务质量。

为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先，各个地区、国家、公司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准，到截止日期1998年6月30日，ITU共收到16项建议，针对地面移动通信的就有10项之多。其中包括我国电信科技研究院（CATT）代表中国政府提出的TD-SCDMA技术。表1.1列出了所有十项IMT-2000地面无线传输技术提案。

       表1.1  10种IMT-2000地面无线传输技术（RTT）提案
技术名称	提交组织	双工方式	适用环境
J:W-CDMA	日本ARIB	FDD、TDD	所有环境
UTRA-UMTS	欧洲ETSI	FDD、TDD	所有环境
WIMS W-CDMA	美国TIA	FDD	所有环境
WCDMA/NA	美国T1P1	FDD	所有环境
Global CDMA Ⅱ	韩国TTA	FDD	所有环境
TD-SCDMA	中国CWTS	TDD	所有环境
CDMA2000	美国TIA	FDD、TDD	所有环境
Global CDMA Ⅰ	韩国TTA	FDD	所有环境
UWC-136	美国TIA	FDD	所有环境
EP-DECT	欧洲ETSI	TDD	室内、室外到室内

欧洲提出5种UMTS/IMT-2000 RTT方案，其中比较有影响的是以下两种：WCDMA和TD-CDMA。前者主要由Ericsson、Nokia公司提出，后者主要由Siemens公司提出。ETSI将W-CDMA和TD-CDMA融合为一种方案：统称为UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access)，这种方案考虑是以W-CDMA作为主流，同时吸收TD-CDMA技术的优点作为其补充。
    美国负责IMT-2000研究的组织是ANSI下的T1P1组、TIA 和 EIA。美国提出的IMT-2000方案是cdma2000，主要由Qualcomm、Lucent、Motorola、和Nortel一起提出。美国还提出了另外一些类W-CDMA标准和时分多址标准UWC-136。