寬帶碼分多址

   

   寬帶碼分多址WidebandCodeDivision Multiple Access,即WCDMA.
    摘要：本文主要分析了WCDMA主要技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀和未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向。分別介紹了WCDMA技術(shù)在不同階段的具體特征和相互演進(jìn)的方法，介紹了WCDMA未來面臨的市場(chǎng)和主要業(yè)務(wù)方向。涉及WCDMA實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括射頻、中頻、基帶的RAKE處理技術(shù)和Turbo編解碼技術(shù)，論述了不同技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)，最后介紹了增強(qiáng)技術(shù)多用戶檢測(cè)和智能天線技術(shù)的原理。

    Keywords：MobileCommunication，WidebandCodeDivision Multiple Access，Radio Access Network，The Third Generation Partnership Project

    Abstract：Thepaperpresentsthe main technologies，current situation and evolution of WCDMA. The key features and evolution process during several phases of WCDMA are also discussed. The future services and markets that will be occupied by the WCDMA system are involved. At last the key implementation issues, handicaps and enhanced technologies in WCDMA receiver are also introduced.

    第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（也稱3G）是移動(dòng)通信市場(chǎng)經(jīng)歷了第一代模擬技術(shù)的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的引入，在第二代數(shù)字移動(dòng)通信市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展中被引入日程的。在當(dāng)今Internet數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷升溫中，在固定接入速率（HDSL、ADSL、VDSL）不斷提升的背景下，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也看到了市場(chǎng)的曙光，益發(fā)為電信運(yùn)營(yíng)商、通信設(shè)備制造商和普通用戶所關(guān)注。

    移動(dòng)通信技術(shù)開始是各自發(fā)展的狀態(tài)，各個(gè)國(guó)家、技術(shù)組織都不斷發(fā)展自己的技術(shù)，美國(guó)有AMPS、D-AMPS、IS-136、IS-95，日本有PHS、PDC，歐洲則是GSM。這種格局一方面在移動(dòng)通信發(fā)展的初期滿足了用戶的需求，開拓了移動(dòng)通信市場(chǎng)，另一方面也人為造成地區(qū)間的隔離，引發(fā)了全球統(tǒng)一移動(dòng)通信制式的需求。ITU正是在這個(gè)背景下于1985年啟動(dòng)了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的規(guī)范工作。

    在第三代移動(dòng)通信規(guī)范提案的概念評(píng)估過程中，寬帶碼分多址（WCDMA）技術(shù)以其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為3G的主流技術(shù)之一。這里主要介紹WCDMA起源、面臨的移動(dòng)通信市場(chǎng)和業(yè)務(wù)狀況、WCDMA技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀和演進(jìn)方向。

    一 WCDMA的起源

    WCDMA主要起源于歐洲和日本的早期第三代無線研究活動(dòng)，GSM的巨大成功對(duì)第三代系統(tǒng)在歐洲的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生重大影響。歐洲于1988年開展RACEⅠ（歐洲先進(jìn)通信技術(shù)的研究）程序，并一直延續(xù)到1992年6月，它代表了第三代無線研究活動(dòng)的開始。1992-1995年之間歐洲開始了RACEⅡ程序。ACTS（先進(jìn)通信技術(shù)和業(yè)務(wù)）建立于1995年底，為UMTS（通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）建議了FRAMES（未來無線寬帶多址接入系統(tǒng)）方案。在這些早期研究中，對(duì)各種不同的接入技術(shù)包括TDMA、CDMA、OFDM等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和評(píng)估。為WCDMA奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

    日本于1993年在ARIB中建立了研究委員會(huì)來進(jìn)行日本3G的研究和開發(fā)，并通過評(píng)估將CDMA技術(shù)作為3G的主要選擇。日本運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TTDoCoMo在1996年推出了一套WCDMA的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案，并得到了當(dāng)時(shí)世界上主要的移動(dòng)設(shè)備制造商的支持。由此產(chǎn)生了WCDMA的發(fā)展動(dòng)力。

    1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項(xiàng)目）極大地推動(dòng)了WCDMA技術(shù)的發(fā)展，加快了WCDMA的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，并最終使WCDMA技術(shù)成為ITU批準(zhǔn)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)。第三代的主要技術(shù)體制，其中WCDMA-FDD/TDD（現(xiàn)稱高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現(xiàn)稱低碼片速率TDD）都是由3GPP開發(fā)和維護(hù)的規(guī)范，這些技術(shù)都是以CDMA技術(shù)為核心的。值得指出的是，TD-SCDMA技術(shù)規(guī)范是我國(guó)第一份自己提出，被ITU全套采納的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，最近已經(jīng)通過了3GPP的規(guī)范化進(jìn)程，推出了完整的技術(shù)規(guī)范協(xié)議。目前看來，將要采用的第三代標(biāo)準(zhǔn)中選取WCDMA-FDD模式的國(guó)家是最多的，比如歐洲、日本、韓國(guó)都決定WCDMA-FDD模式為自己的主流制式。去年底，美國(guó)的AT&T移動(dòng)業(yè)務(wù)分公司也宣布選取WCDMA-FDD為自己的第三代業(yè)務(wù)平臺(tái)。

    WCDMA的三套技術(shù)實(shí)際上采用的是同一套核心網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，不同的無線接入技術(shù)。其核心網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)就是重視從GSM網(wǎng)絡(luò)向WCDMA網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，這是由于GSM的巨大商業(yè)成功造成的，這種演進(jìn)是以GPRS技術(shù)作為中間承接的。

    除了制定TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)以外，中國(guó)也積極參與了ITU和3GPP的WCDMA另外兩種技術(shù)的跟蹤、評(píng)估和研發(fā)工作，這些工作在90年代中期就已經(jīng)開始了。1998年成立的中國(guó)無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組（CWTS）是3GPP的正式組織成員，華為公司、大唐集團(tuán)等國(guó)內(nèi)企業(yè)還加入3GPP，成為獨(dú)立成員。目前這些企業(yè)都在加緊研發(fā)自己的WCDMA-FDD系統(tǒng)，力爭(zhēng)和國(guó)外主要通信設(shè)備制造商同期加入我國(guó)移動(dòng)通信的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)工程中。

    在3GPP成員和專家的努力下，WCDMA已經(jīng)推出了成熟的可供商用的版本Release99和包括TD-SCDMA全套規(guī)范的Release4版本。但是，由于無線通信技術(shù)和IP技術(shù)的迅速發(fā)展，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展中，新的兼容的無線技術(shù)和核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷被提出和采納，從現(xiàn)在的情況看，WCDMA還是一個(gè)“活”的標(biāo)準(zhǔn)，在后面會(huì)介紹WCDMA還有許多需要研究的課題，需要學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同開發(fā)。

    二 WCDMA面臨的市場(chǎng)機(jī)遇和業(yè)務(wù)情況

    1.移動(dòng)通信市場(chǎng)和WCDMA

    首先，全球移動(dòng)通信發(fā)展的速度非常迅速，1999年已經(jīng)超過4億用戶，其中一半以上是GSM用戶，其他主要是PDC和IS-95的用戶。按照最新的估計(jì)，全球達(dá)到10億用戶的里程碑將會(huì)在2002年上半年。全球上網(wǎng)手機(jī)的數(shù)量超過上網(wǎng)PC的數(shù)量的時(shí)間將提前到2002年。在2000年能上網(wǎng)的手機(jī)市場(chǎng)已達(dá)到6000萬。其中，支持WAP（無線應(yīng)用協(xié)議）的手機(jī)占到約4000萬。中國(guó)的移動(dòng)通信用戶也已經(jīng)突破九千萬。諾基亞預(yù)測(cè)到今年上網(wǎng)手機(jī)數(shù)量將增加到2億左右，其中WAP手機(jī)有1.8億。

    移動(dòng)運(yùn)營(yíng)目前主要面臨的就是Internet業(yè)務(wù)和其他增值業(yè)務(wù)，如銀行業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)等的引入。這方面日本的NTTDoCoMo率先引入了I-Mode移動(dòng)Internet業(yè)務(wù)，取得了巨大的商用成功，目前有一萬多個(gè)商業(yè)網(wǎng)站在經(jīng)營(yíng)I-Mode業(yè)務(wù)。新業(yè)務(wù)的引入對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。GPRS一類在建立在原有制式上的數(shù)據(jù)傳輸方案已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，需要一類適合于寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)的新的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)。

    其次，原有業(yè)務(wù)由于使用的頻譜比較少（不到100MHz），加上第二代技術(shù)的頻譜效率本身比較低，甚至無法滿足現(xiàn)有的以語音為主的業(yè)務(wù)需求。實(shí)際上目前在一些國(guó)家和城市的中心地帶容量嚴(yán)重不足，日本等國(guó)家和一些中心城市的問題尤為突出。

    ITU早在WRC92會(huì)議上就為IMT-2000規(guī)劃了120MHz（1920MHz-1980MHz，2110MHz-2170MHz）的對(duì)稱頻譜資源供FDD使用，35MHz（1900MHz-1920MHz，2010MHz-2025MHz）的非對(duì)稱頻譜資源供TDD使用。WRC2000的會(huì)議上又增加了800MHz頻段（806-960MHz），1.7GHz頻段（1710-1885MHz），2.5GHz頻段（2500-2690MHz）供IMT-2000業(yè)務(wù)使用，兩者相加使得3G未來的頻譜有500MHz以上，為未來的應(yīng)用預(yù)留了巨大的資源空間。

    再者，全球一體化的進(jìn)程迫切需要一個(gè)全球統(tǒng)一的移動(dòng)通信系統(tǒng)，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)現(xiàn)有的多制式的空中接口和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，因此新的有望實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的移動(dòng)通信系統(tǒng)WCDMA-FDD被寄予厚望。

    最后，移動(dòng)通信技術(shù)日新月異，第二代通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化工作已經(jīng)完成了很久，其主要目的當(dāng)時(shí)也僅僅是為了解決語音通信的需求。近年來，隨著CDMA等無線通信技術(shù)的日益成熟，以及無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)原來無線通信技術(shù)體制進(jìn)行相應(yīng)的更新，提高頻譜資源的利用效率，提高運(yùn)營(yíng)商的成本收益。

    3G的標(biāo)準(zhǔn)化需求是市場(chǎng)和技術(shù)雙重驅(qū)動(dòng)的行為，目前3G的標(biāo)準(zhǔn)制定和系統(tǒng)開發(fā)工作已經(jīng)基本完成。3G的商用進(jìn)程也在進(jìn)行中，最早是韓國(guó)cdma2000-1x去年底開始商用，日本預(yù)計(jì)今年7月份左右開始商用WCDMA-FDD，中國(guó)和歐洲計(jì)劃商用WCDMA的時(shí)間計(jì)劃在2002年左右。

    2.WCDMA未來業(yè)務(wù)展望

    3G的市場(chǎng)開發(fā)需要業(yè)務(wù)的牽引，不同于二代系統(tǒng)主要是為了解決人們隨時(shí)隨地話音通信的需求，3G能夠具有支持不同媒體業(yè)務(wù)的能力，如何開發(fā)這些能力是3G業(yè)務(wù)開發(fā)的一個(gè)重要課題。

    為了提供市場(chǎng)前期牽引的能力，WCDMA規(guī)范注重了業(yè)務(wù)能力的開發(fā)。WCDMA預(yù)期提供的業(yè)務(wù)是非常豐富的�？梢酝ㄟ^WCDMA終端，享受普通、寬帶話音，多媒體業(yè)務(wù)，可視電話和視頻會(huì)議電話；移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的Internet應(yīng)用也更為普遍，E-MAIL、WWW瀏覽、電子商務(wù)、電子賀卡等業(yè)務(wù)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。移動(dòng)辦公類業(yè)務(wù)也是一個(gè)發(fā)展方向：Intranet接入、企業(yè)VPN等將大力普及。信息、教育類業(yè)務(wù)將有很好的應(yīng)用前景，股票信息、交通信息、氣象信息、位置服務(wù)（LCS）、網(wǎng)上教室、網(wǎng)上游戲等移動(dòng)應(yīng)用更將極大的豐富人們的生活。

    IMT-2000提出了SoLSA、VHE等新的特色業(yè)務(wù)，使得業(yè)務(wù)提供更加靈活和個(gè)性化。R&＃039;99中可通過MExE，SAT，CAMEL等現(xiàn)有技術(shù)來體現(xiàn)VHE的業(yè)務(wù)平臺(tái)概念。WCDMA支持多呼叫，即能夠向終端提供同時(shí)進(jìn)行多個(gè)CS呼叫或PS會(huì)話的能力。WCDMA提供豐富的切換能力（同頻、異頻和不同系統(tǒng)間切換）以保證移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)連續(xù)性問題。

    業(yè)務(wù)IP化、分組化、多媒體化、個(gè)性化、生成簡(jiǎn)單化是總的發(fā)展趨勢(shì)。在未來的業(yè)務(wù)生成體系中，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者、業(yè)務(wù)提供者（ISP）和內(nèi)容提供者（ICP）將進(jìn)行緊密的分工合作。特別重要的是，未來的網(wǎng)絡(luò)將提供開放的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)（OSA），移動(dòng)運(yùn)營(yíng)者可以自己或者和其他機(jī)構(gòu)合作在網(wǎng)絡(luò)提供的開放業(yè)務(wù)平臺(tái)上開發(fā)出各種各樣的靈活業(yè)務(wù)，從而滿足移動(dòng)用戶的更高要求。

    三 WCDMA的主要技術(shù)特征和發(fā)展

    1.WCDMA-FDD制式的主要技術(shù)特點(diǎn)：

    n 基站同步方式：支持異步和同步的基站運(yùn)行方式，靈活組網(wǎng)

    n 信號(hào)帶寬：5MHz；碼片速率：3.84Mcps

    n 發(fā)射分集方式：TSTD（時(shí)間切換發(fā)射分集）、STTD（時(shí)空編碼發(fā)射分集）、FBTD（反饋發(fā)射分集）

    n 信道編碼：卷積碼和Turbo碼，支持2M速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

    n 調(diào)制方式：上行：BPSK；下行：QPSK

    n 功率控制：上下行閉環(huán)功率控制，外環(huán)功率控制

    n 解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)

    n 語音編碼：AMR，與GSM兼容

    n 核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性

    n MAP技術(shù)和GPRS隧道技術(shù)是WCDMA體制的移動(dòng)性管理機(jī)制的核心，保持與GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性

    n 支持軟切換和更軟切換

    n 基站無需嚴(yán)格同步，組網(wǎng)方便

    WCDMA-FDD的優(yōu)勢(shì)在于，碼片速率高，有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集，可以解決多徑問題和衰落問題，采用Turbo信道編解碼，提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，F(xiàn)DD制式能夠提供廣域的全覆蓋，下行基站區(qū)分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法，無需基站間嚴(yán)格同步。采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù)，能夠支持高速移動(dòng)終端。相比第二代的移動(dòng)通信制式，WCDMA具有：更大的系統(tǒng)容量、更優(yōu)的話音質(zhì)量、更高的頻譜效率、更快的數(shù)據(jù)速率、更強(qiáng)的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠應(yīng)用于高達(dá)500km/h的移動(dòng)終端的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且能夠從GSM系統(tǒng)進(jìn)行平滑過渡，保證運(yùn)營(yíng)商的投資，為3G運(yùn)營(yíng)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

    2.WCDMA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展

    為了適應(yīng)商用化和技術(shù)發(fā)展的需要，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的投資，3GPP將WCDMA標(biāo)準(zhǔn)分成了兩個(gè)大的階段，它們是：

    Release99(R99)版本：1999年12月起，每三個(gè)月更新一次，2000年6月版本基本穩(wěn)定，可供開發(fā)。9月份、12月份和2001年3月份版本更加完善；無線接入網(wǎng)絡(luò)的主要接口Iu、Iub、Iur接口均采用ATM和IP方式，網(wǎng)絡(luò)是基于ATM的網(wǎng)絡(luò)；核心網(wǎng)基于演進(jìn)的GSMMSC和GPRSGSN；電路與分組交換節(jié)點(diǎn)邏輯上分開。

    Release2000(R00)版本（已改為Release4、5….）：主要是引入“全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)”，目前初步提出了基于IP的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，沒有開始實(shí)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化工作，真正的“全I(xiàn)P”標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)在2002完成，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上將實(shí)現(xiàn)傳輸、控制和業(yè)務(wù)分離，同時(shí)IP化也將從核心網(wǎng)(CN)逐步延伸到無線接入網(wǎng)(RAN)和終端(UE)。

    R99版本主要標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，于2000出版，能夠提供實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和終端的全部基礎(chǔ)，包括通用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的全部功能基礎(chǔ)，提供了商用版本的必要保證，未來的Release4和Release5將在這些功能基礎(chǔ)上增加新的功能，保證了標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù)性。圖1所示的實(shí)際上就是R99全網(wǎng)的框架，可以看出初期的WCDMA網(wǎng)絡(luò)可以和GSM網(wǎng)絡(luò)并存的，由GSM實(shí)現(xiàn)廣域的全覆蓋，而WCDMA實(shí)現(xiàn)部分業(yè)務(wù)密集和高質(zhì)量業(yè)務(wù)區(qū)的覆蓋。這樣主要是保證了第二代運(yùn)營(yíng)商的投資和平滑過渡。

    圖1Release99初期網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（與GSM共存）

    現(xiàn)有的Release99版本W(wǎng)CDMA系統(tǒng)性能和提供的業(yè)務(wù)主要是：

    Release99版本的WCDMA提供了全新的無線接入網(wǎng)絡(luò)-UTRAN，提高了頻譜利用率，高了數(shù)據(jù)傳送能力，數(shù)據(jù)速率在廣域?yàn)?84kbit/s，小范圍慢速移動(dòng)時(shí)為2Mbit/s，支持AMR語音編解碼技術(shù)，可提高話音質(zhì)量和系統(tǒng)容量，Iub,Iur和Iu接口基于ATM技術(shù)，提供開放的Iub接口；

    Release99版本的WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)分為CS域和PS域，其分別基于演進(jìn)的MSC/GMSC和SGSN/GGSN，CS域主要負(fù)責(zé)與電路型業(yè)務(wù)相關(guān)的呼叫控制和移動(dòng)性管理等功能，在呼叫控制：采用TUP，ISUP等標(biāo)準(zhǔn)ISDN信令，移動(dòng)性管理上采用了進(jìn)一步演進(jìn)的MAP協(xié)議，物理實(shí)體與GSM類似包括了MSC，GMSC，VLR。PS域主要負(fù)責(zé)與分組型業(yè)務(wù)相關(guān)的會(huì)話控制和移動(dòng)性管理等功能，在原有的GPRS系統(tǒng)基礎(chǔ)上對(duì)一些接口協(xié)議，工作流和和業(yè)務(wù)功能作部分改動(dòng)，語音編解碼器在核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，支持系統(tǒng)間切換（GSM/UMTS），增強(qiáng)了安全性能和收費(fèi)系統(tǒng)；

    能夠提供的主要業(yè)務(wù)平臺(tái)包括：基本定位業(yè)務(wù)，號(hào)碼可攜性業(yè)務(wù)，智能業(yè)務(wù)的增強(qiáng)，GSM和UMTS間的切換，可支持所有GSM及其補(bǔ)充業(yè)務(wù)，例如：無應(yīng)答的呼叫前轉(zhuǎn)，提供新USIM卡協(xié)議，可提高用戶的參與性和操作，支持業(yè)務(wù)的應(yīng)用編程接口API(開放業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu))，支持多播業(yè)務(wù),64kbit/s電路數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)；

    今年三月份3GPP又通過了Release4版本，其主要增加的系統(tǒng)功能有：

    將CS的呼叫和承載分開（采用MSC服務(wù)器/MGW與GMSC服務(wù)器/MGW）

    支持包數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)

    支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的PS域核心網(wǎng)切換

    支持GERAN/UTRAN中頭壓縮

    GERAN中的Gb接口的IP傳輸和Gb接口增強(qiáng)

    PS域核心網(wǎng)的定位業(yè)務(wù)

    PS域核心網(wǎng)的安全規(guī)范(IPSec)

    IP核心網(wǎng)的IP傳輸協(xié)議(CAP，MAP)

    UTRAN的IP傳輸協(xié)議(includingIuoverIP)

    TD-SCDMA（低碼片速率TDD）全套規(guī)范

    3GPP計(jì)劃在2001年底推出新的Release5版本，該版本主要在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)和無線接入技術(shù)上面臨新的突破，目前在討論的新的無線接入技術(shù)包MIMO（多輸入輸出天線系統(tǒng)），多天線反饋分集，HARQ（混合自動(dòng)重傳），USTS（上行同步傳輸），高階調(diào)制技術(shù)，單獨(dú)的數(shù)據(jù)載波（采用OFDM技術(shù)）等，有望提高2-3倍的頻譜效率。具體的Release5版本的特征將會(huì)包括：

     可提供基于IP的多媒體業(yè)務(wù)，包括IP多媒體子系統(tǒng)，采用SIP呼叫控制協(xié)議、尋址和識(shí)別，能夠與其它多媒體網(wǎng)絡(luò)的互通；

     多媒體域與CS和IP網(wǎng)絡(luò)的互通，IP多媒體與CS網(wǎng)絡(luò)的漫游、在IM子系統(tǒng)中的號(hào)碼攜帶；

     IP和PS域的緊急呼叫的增強(qiáng)；

     GTT(全球文本電話)的進(jìn)一步改進(jìn)；

     OSA(用于應(yīng)用/客戶接入的接口)的安全接口進(jìn)一步增強(qiáng)；

     支持推送(非手機(jī)發(fā)起)業(yè)務(wù)；

     支持智能網(wǎng)CAMELphase4；

    安全方面的增強(qiáng)，提供對(duì)用戶平臺(tái)數(shù)據(jù)的保護(hù)，提供在接入網(wǎng)絡(luò)集中進(jìn)行保護(hù)和基于網(wǎng)絡(luò)的端到端的保護(hù)；

     在核心網(wǎng)中對(duì)提供對(duì)控制平臺(tái)的保護(hù)和對(duì)用戶平臺(tái)的保護(hù)；

     采用GSN服務(wù)器將分組交換型核心網(wǎng)的呼叫與載體分開；

     無線接口的改進(jìn)；

     GERAN（GSM增強(qiáng)無線接入網(wǎng)）的進(jìn)一步增強(qiáng)；

    HSDPA(高速下行包數(shù)據(jù)接入)的技術(shù)發(fā)展主要有：

    –改善下行包數(shù)據(jù)傳輸性能，有望得到8-10Mbps峰值數(shù)據(jù)速率和2-3倍容量提高；

    –基本技術(shù)特點(diǎn)：包括快速鏈路選擇、高階調(diào)制、FastHARQ、快速調(diào)度、快速小區(qū)選擇、獨(dú)立的OFDM調(diào)制、MIMO、多天線反饋分集及其他可能采用的技術(shù)等；

    –支持WCDMA框架和功能重用、改動(dòng)評(píng)估，在同樣載波上和當(dāng)前業(yè)務(wù)共存。

    3.WCDMA體制的演進(jìn)

    根據(jù)前述，我們可以總結(jié)WCDMA體制的演進(jìn)方法是：

    -Release99提供了第三代全網(wǎng)解決方案，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，具備蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)、基本功能和擴(kuò)展條件：

    –全新的無線接入網(wǎng)絡(luò)UTRAN

    –結(jié)合CS和PS域的核心網(wǎng)絡(luò)

    –增強(qiáng)型的GSM核心網(wǎng)絡(luò)GERAN

    -Release4和Release5進(jìn)一步增加新的業(yè)務(wù)，優(yōu)化技術(shù)體制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是Release99協(xié)議的補(bǔ)充和完善，保證了WCDMA體制的延續(xù)性：

    –全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)

    –新的無線接入方法－HSDPA

    –增強(qiáng)智能網(wǎng)絡(luò)和安全

    四 WCDMA關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)

    WCDMA產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)包括射頻和基帶處理技術(shù)，具體包括射頻、中頻數(shù)字化處理，RAKE接收機(jī)、信道編解碼、功率控制等關(guān)鍵技術(shù)和多用戶檢測(cè)、智能天線等增強(qiáng)技術(shù)。

    1.射頻和中頻

    射頻部分是傳統(tǒng)的模擬結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)射頻和中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換。射頻上行通道部分主要包括自動(dòng)增益控制（射頻部分是傳統(tǒng)的模擬結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)射頻和中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換。射頻上行通道部分主要包括自動(dòng)增益控制（RFAGC），接收濾波器（Rx濾波器）和下變頻器。射頻的下行通道部分主要包括二次上變頻，寬帶線性功放和射頻發(fā)射濾波器。中頻部分主要包括上行的去混迭濾波器、下變頻器、ADC和下行的中頻平滑濾波器，上變頻器和DAC。與GSM信號(hào)和第一代信號(hào)不同，WCDMA的信號(hào)帶寬為達(dá)到5MHz的寬帶信號(hào)。寬帶信號(hào)的射頻功放的線性和效率是普遍存在的矛盾。

    2.RAKE接收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

    圖2所示為一個(gè)RAKE接收機(jī)，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)典的分集接收器，其理論基礎(chǔ)就是：當(dāng)傳播時(shí)延超過一個(gè)碼片周期時(shí)，多徑信號(hào)實(shí)際上可被看作是互不相關(guān)的。

    圖2RAKE接收機(jī)框圖

    帶DLL的相關(guān)器是一個(gè)遲早門的鎖相環(huán)。它由兩個(gè)相關(guān)器（早和晚）組成，和解調(diào)相關(guān)器分別相差±1/2（或1/4）個(gè)碼片。遲早門的相關(guān)結(jié)果相減可以用于調(diào)整碼相位。延遲環(huán)路的性能取決于環(huán)路帶寬。

    延遲估計(jì)的作用是通過匹配濾波器獲取不同時(shí)間延遲位置上的信號(hào)能量分布（如圖2），識(shí)別具有較大能量的多徑位置，并將它們的時(shí)間量分配到RAKE接收機(jī)的不同接收徑上。匹配濾波器的測(cè)量精度可以達(dá)到1/4-1/2碼片，而RAKE接收機(jī)的不同接收徑的間隔是一個(gè)碼片。實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，如果延遲估計(jì)的更新速度很快（比如幾十ms一次），就可以無須遲早門的鎖相環(huán)。

    由于信道中快速衰落和噪聲的影響，實(shí)際接收的各徑的相位與原來發(fā)射信號(hào)的相位有很大的變化，因此在合并以前要按照信道估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行相位的旋轉(zhuǎn)，實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中的信道估計(jì)是根據(jù)發(fā)射信號(hào)中攜帶的導(dǎo)頻符號(hào)完成的。根據(jù)發(fā)射信號(hào)中是否攜帶有連續(xù)導(dǎo)頻，可以分別采用基于連續(xù)導(dǎo)頻的相位預(yù)測(cè)和基于判決反饋技術(shù)的相位預(yù)測(cè)方法。

    在系統(tǒng)中對(duì)每個(gè)用戶都要進(jìn)行多徑的搜索和解調(diào)，而且WCDMA的碼片速率很高，其基帶硬件的處理量很大，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中有一定困難。

    3.信道編解碼技術(shù)

    信道編解碼主要是降低信號(hào)傳播功率和解決信號(hào)在無線傳播環(huán)境中不可避免的衰落問題。編解碼技術(shù)結(jié)合交織技術(shù)的使用可以提高誤碼率性能，與無編碼情況相比，傳統(tǒng)的卷積碼可以將誤碼率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)到10-3~10-4，而Turbo碼可以將誤碼率進(jìn)一步提高到10-6。WCDMA候選的信道編解碼技術(shù)中原來包括Reed-Solomon和Turbo碼，Turbo碼因?yàn)榫幗獯a性能能夠逼近Shannon極限而最后被采用作為3G的數(shù)據(jù)編解碼技術(shù)。卷積碼主要是用于低數(shù)據(jù)速率的語音和信令。Turbo編碼由兩個(gè)或以上的基本編碼器通過一個(gè)或以上交織器并行級(jí)聯(lián)構(gòu)成，如圖3：

    圖3Turbo編碼器

    Turbo碼的原理是基于對(duì)傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)碼的算法和結(jié)構(gòu)上的修正，內(nèi)交織器的引入使得迭代解碼的正反饋得到了很好的消除。Turbo的迭代解碼算法包括SOVA（軟輸出Viterbi算法）、MAP（最大后驗(yàn)概率算法）等。由于MAP算法的每一次迭代性能的提高都優(yōu)于Viterbi算法，因此MAP算法的迭代譯碼器可以獲得更大的編碼增益。實(shí)際實(shí)現(xiàn)的MAP算法是Log-MAP算法，它將MAP算法置于對(duì)數(shù)域中進(jìn)行計(jì)算，減少了計(jì)算量。

    Turbo解碼算法實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于高速數(shù)據(jù)時(shí)的解碼速率和相應(yīng)的迭代次數(shù)，現(xiàn)有的DSP都內(nèi)置了解碼器所需的基本算法，使得Turbo解碼可以依賴DSP芯片直接實(shí)現(xiàn)而無需采用ASIC。

    4.關(guān)鍵技術(shù)、增強(qiáng)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)：

    WCDMA-FDD實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵點(diǎn)主要是上述技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，包括：

    -物理層發(fā)射和接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

    –射頻技術(shù)－線性功放、多載波TRx，AGC，其主要實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于功放的線性和功放效率的矛盾。

    –中頻技術(shù)－中頻采樣、變頻，其實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于數(shù)字變頻技術(shù)和中頻的自動(dòng)增益控制算法。

    –基帶技術(shù)：包括RAKE接收技術(shù)、功率控制技術(shù)和信道編解碼實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括Turbo編解碼和卷積碼，其實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)在于大用戶容量，通道多，基帶處理量大。

    -無線接入網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)，主要的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于無線資源的參數(shù)配置需要在仿真和運(yùn)營(yíng)中不斷優(yōu)化調(diào)整，包括：

    –功率控制技術(shù)

    –移動(dòng)性管理

    –無線資源優(yōu)化參數(shù)配置

    –無線接入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)

     -核心網(wǎng)絡(luò)IP化技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)主要是全I(xiàn)P的QoS控制算法。

    WCDMA的接收機(jī)增強(qiáng)技術(shù)包括：智能天線技術(shù)和多用戶檢測(cè)技術(shù)。

    多用戶檢測(cè)技術(shù)（MUD）是通過去除小區(qū)內(nèi)干擾來改進(jìn)系統(tǒng)性能，增加系統(tǒng)容量。多用戶檢測(cè)技術(shù)還能有效緩解直擴(kuò)CDMA系統(tǒng)中的遠(yuǎn)/近效應(yīng)。其實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)主要是基帶處理的復(fù)雜度很高。

    智能天線技術(shù)是利用自適應(yīng)的波束賦形技術(shù)，提高用戶波達(dá)方向的方向圖增益，同時(shí)利用方向圖的零點(diǎn)降低空間上大功率用戶的干擾。其主要實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于多通道的不一致性和校正技術(shù)、RAKE接收機(jī)結(jié)合基帶處理的高度復(fù)雜性以及FDD技術(shù)引起的上下行波達(dá)方向的不一致性。


   

• 通信詞典解釋