UMTS空中接口與無線工程概論內(nèi)容簡介

本書是一本關(guān)于第三代移動通信空中接口與無線工程方面的技術(shù)專著。全書內(nèi)容共17章，第1章至第3章，簡要地介紹了UMTS系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范體制和基本原理；第4章到第7章詳細(xì)闡述了UMTS/WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)空中接口技術(shù)，包括無線資源管理、無線鏈路控制、媒體接入控制和物理層；第8章到第11章討論了無線網(wǎng)絡(luò)的一些關(guān)鍵技術(shù)包括小區(qū)重選、切換、功率控制以及高速下行分組接入技術(shù)；第12章至第15章，詳細(xì)介紹了WCDMA系統(tǒng)的無線工程要點，包括無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和優(yōu)化的方法和原則、直放站和塔頂放大器在WCDMA系統(tǒng)的應(yīng)用以及UMTS、CDMA2000、PHS、GSM共存時的系統(tǒng)間干擾分析；第16章總結(jié)了WCDMA和CDMA2000兩大第三代移動通信主流技術(shù)的異同點；第17章提出UMTS網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化與扁平化演進(jìn)方向。

第1章UMTS概述1

1.1什么是UMTS？1

1.2WCDMA的演進(jìn)2

1.3UMTS業(yè)務(wù)2

1.4UMTS網(wǎng)絡(luò)3

1.4.1核心網(wǎng)絡(luò)3

1.4.2UTRAN4

1.4.3用戶設(shè)備4

1.5UMTS的頻段和信道分配5

1.5.1頻段5

1.5.2UTRA/FDD發(fā)射-接收頻率間隔5

1.5.3信道安排5

1.5.4載頻5

1.5.5UARFCN6

1.6本書結(jié)構(gòu)6

第2章UMTS基礎(chǔ)8

2.1引言8

2.2UMTS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)8

2.3UMTS信令協(xié)議棧8

2.3.1電路交換控制層面協(xié)議棧9

2.3.2分組交換控制層面協(xié)議棧10

2.3.3電路交換用戶層面協(xié)議棧10

2.3.4分組交換用戶層面協(xié)議棧10

2.4接入層數(shù)據(jù)流程11

2.4.1RRC層功能11

2.4.2RLC層功能11

2.4.3MAC層功能11

2.4.4物理層功能11

2.5UMTS信道12

2.6信道映射13

2.6.1BCCH的信道映射13

2.6.2PCCH的信道映射14

2.6.3空閑模式下CCCH到RACH/FACH的信道映射14

2.6.4連接模式下DCCH與DTCH到RACH/FACH的信道映射15

2.6.5專用信道的信道映射15

2.6.6CPCH、DSCH和HS-DSCH的信道映射16

2.7協(xié)議狀態(tài)17

2.7.1空閑模式18

2.7.2連接模式19

2.8UE和用戶標(biāo)識22

2.8.1國際移動用戶標(biāo)識號22

2.8.2臨時移動用戶標(biāo)識號22

2.8.3無線網(wǎng)絡(luò)臨時標(biāo)識號23

2.8.4國際移動設(shè)備標(biāo)識號23

2.9系統(tǒng)幀時鐘23

2.9.1系統(tǒng)幀號24

2.9.2連接幀號24

2.10本章小結(jié)24

第3章UMTS標(biāo)準(zhǔn)簡述27

3.1技術(shù)規(guī)范組織27

3.1.1業(yè)務(wù)和系統(tǒng)組27

3.1.2核心網(wǎng)和終端組27

3.1.3無線接入組28

3.1.4GSM EDGE無線接入網(wǎng)絡(luò)組28

3.23GPP規(guī)范版本28

3.33GPP規(guī)范編號規(guī)則28

3.43GPP規(guī)范系列28

3.5本章小結(jié)29

第4章無線資源控制30

4.1引言30

4.2RRC消息格式30

4.3系統(tǒng)信息32

4.3.1系統(tǒng)信息塊32

4.3.2系統(tǒng)信息塊的分割和級聯(lián)35

4.3.3系統(tǒng)信息消息示例36

4.3.4系統(tǒng)信息塊的內(nèi)容36

4.4尋呼和通知42

4.4.1第1類型尋呼42

4.4.2第2類型尋呼44

4.5RRC連接管理44

4.5.1RRC連接請求45

4.5.2RRC連接建立45

4.5.3RRC連接建立完成46

4.5.4RRC連接釋放47

4.6加密及完整性保護(hù)控制48

4.6.1加密48

4.6.2安全模式指揮消息48

4.7無線承載控制49

4.7.1無線承載建立49

4.7.2無線承載重新配置50

4.7.3無線承載釋放50

4.8UE移動性管理50

4.8.1小區(qū)重選50

4.8.2小區(qū)更新和URA更新過程51

4.8.3激活集更新過程52

4.8.4RAT間移動性管理52

4.9測量控制和報告53

4.9.1測量控制消息53

4.9.2質(zhì)量測量54

4.9.3UE內(nèi)部測量54

4.10NAS消息遞送54

4.11本章小結(jié)55

第5章無線鏈路控制58

5.1引言58

5.2第2層基本概念與術(shù)語58

5.3RLC功能59

5.4RLC體系結(jié)構(gòu)60

5.5RLC數(shù)據(jù)傳輸模式60

5.5.1RLC透明模式61

5.5.2RLC非確認(rèn)模式62

5.5.3RLC確認(rèn)模式64

5.6RLC加密67

5.7RLC配置參數(shù)68

5.7.1SDU丟棄參數(shù)68

5.7.2確認(rèn)模式可配置參數(shù)68

5.8本章小結(jié)69

第6章媒體接入控制70

6.1引言70

6.2MAC結(jié)構(gòu)70

6.3邏輯信道到傳輸信道的映射71

6.4MAC報頭71

6.4.1專用邏輯信道的MAC報頭72

6.4.2公共邏輯信道的MAC報頭73

6.5傳輸格式組合的選擇75

6.6業(yè)務(wù)量測量75

6.7MAC加密75

6.8MAC RACH功能76

6.8.1MAC RACH流程76

6.8.2接入等級和接入服務(wù)等級77

6.8.3堅持度檢查77

6.9MAC配置參數(shù)78

6.10本章小結(jié)79

第7章物理層80

7.1引言80

7.2正交擴(kuò)頻碼81

7.2.1正交序列82

7.2.2擴(kuò)頻和解擴(kuò)頻82

7.3擾碼85

7.3.1最大長度偽隨機(jī)二進(jìn)制序列85

7.3.2Gold碼85

7.3.3擾碼的產(chǎn)生85

7.4同步碼86

7.5物理層定時87

7.6下行鏈路進(jìn)程87

7.6.1傳輸信道到物理信道的數(shù)據(jù)遞送87

7.6.2CRC附加91

7.6.3傳輸塊級聯(lián)與編碼塊91

7.6.4信道編碼92

7.6.5速率匹配93

7.6.6第一次DTX指示比特嵌入94

7.6.7第一次交織和無線幀分段95

7.6.8傳輸信道復(fù)用和第二次DTX指示比特嵌入96

7.6.9第二次交織96

7.6.10下行鏈路物理信道的映射97

7.6.11下行鏈路物理信道的擴(kuò)頻和加擾97

7.6.12下行鏈路物理信道的調(diào)制98

7.7上行鏈路進(jìn)程99

7.7.1無線幀均衡100

7.7.2上行鏈路速率匹配100

7.7.3上行鏈路物理信道的映射100

7.7.4上行鏈路物理信道的擴(kuò)頻和加擾100

7.8物理信道結(jié)構(gòu)與信道定時101

7.8.1主公共控制物理信道101

7.8.2輔公共控制物理信道102

7.8.3同步信道103

7.8.4公共導(dǎo)頻信道106

7.8.5尋呼指示信道107

7.8.6捕獲指示信道107

7.8.7物理隨機(jī)接入信道108

7.8.8下行鏈路專用物理信道111

7.8.9上行鏈路專用物理信道112

7.8.10物理信道間的時間關(guān)系114

7.9物理層過程114

7.9.1初始捕獲過程114

7.9.2物理隨機(jī)接入過程115

7.9.3尋呼過程117

7.9.4DPDCH/DPCCH同步118

7.9.5無線鏈路建立和無線鏈路失敗119

7.9.6測量120

7.10本章小結(jié)123

第8章小區(qū)重選126

8.1引言126

8.2小區(qū)重選類型126

8.3小區(qū)重選基本原理127

8.3.1小區(qū)重選標(biāo)準(zhǔn)127

8.3.2小區(qū)重選排名過程128

8.3.3載頻間小區(qū)重選130

8.3.4RAT間小區(qū)重選130

8.4本章小結(jié)130

第9章切換132

9.1引言132

9.2UE測量和報告132

9.3小區(qū)分類134

9.4軟切換/更軟切換135

9.4.1呼叫建立時的軟切換/更軟切換135

9.4.2UE在Cell_DCH狀態(tài)下的軟切換/更軟切換136

9.5載頻間切換140

9.5.1虛擬激活集141

9.5.2載頻間切換過程141

9.5.3載頻間報告事件141

9.6RAT間切換144

9.7壓縮模式145

9.7.1壓縮模式基本概念145

9.7.2傳輸間隙式樣序列146

9.7.3傳輸間隙式樣147

9.8本章小結(jié)149

第10章功率控制152

10.1引言152

10.2下行鏈路專用信道功率控制153

10.2.1開環(huán)功率控制153

10.2.2閉環(huán)功率控制153

10.3下行鏈路公共信道功率控制159

10.3.1公共導(dǎo)頻信道和同步信道功率159

10.3.2主公共控制物理信道功率159

10.3.3輔公共控制物理信道功率160

10.3.4尋呼指示信道和捕獲指示信道功率160

10.4上行鏈路專用信道功率控制161

10.4.1上行鏈路專用信道初始發(fā)射功率161

10.4.2上行鏈路專用信道外環(huán)功率控制162

10.4.3上行鏈路專用信道內(nèi)環(huán)功率控制163

10.5上行鏈路公共信道功率控制168

10.5.1初始前綴功率168

10.5.2后續(xù)前綴功率168

10.5.3RACH消息部分的功率168

10.6壓縮方式下的功率控制169

10.6.1壓縮模式下行鏈路功率控制169

10.6.2壓縮模式上行鏈路功率控制170

10.7本章小結(jié)171

第11章HSDPA概述173

11.1引言173

11.2HSDPA關(guān)鍵功能173

11.2.1自適應(yīng)調(diào)制和編碼174

11.2.2HSDPA傳輸時間間隔175

11.2.3調(diào)度176

11.2.4重傳176

11.2.5信道碼分配和分組傳輸?shù)男诺来a復(fù)用177

11.2.6功率分配178

11.2.7下行鏈路無軟切換179

11.2.8HSDPA UE能力179

11.3HSDPA信道180

11.3.1HS-DSCH180

11.3.2HS-PDSCH180

11.3.3HS-SCCH181

11.3.4HS-DPCCH182

11.4HSDPA物理層處理流程183

11.4.1HSDPA物理層處理流程的步驟183

11.4.2CQI報告184

11.5HSDPA配置參數(shù)184

11.5.1小區(qū)的HSDPA參數(shù)184

11.5.2UE的HSDPA參數(shù)185

11.5.3固定參數(shù)186

11.6部署HSDPA系統(tǒng)的一般考慮187

11.6.1部署策略187

11.6.2部署選擇187

11.6.3用戶移動性187

11.6.4HSDPA系統(tǒng)對Release 99系統(tǒng)的影響187

11.7本章小結(jié)188

第12章WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃190

12.1引言190

12.2容量和覆蓋190

12.3上行鏈路分析190

12.3.1比特速率191

12.3.2話務(wù)負(fù)載191

12.3.3處理增益191

12.3.4Eb/Io要求191

12.3.5傳播環(huán)境192

12.3.6Node B接收機(jī)噪聲系數(shù)192

12.3.7接收機(jī)靈敏度、極限容量和負(fù)載192

12.3.8干擾引起的噪聲提升193

12.3.9天線增益、饋線損耗和人體損耗194

12.3.10陰影衰落、覆蓋概率和陰影衰落余量195

12.3.11快衰落余量196

12.3.12軟切換增益197

12.3.13UE發(fā)射功率197

12.3.14穿透損耗197

12.3.15上行鏈路預(yù)算198

12.4傳播模型199

12.4.1Okumura模型199

12.4.2Hata模型199

12.4.3COST 231-Hata模型200

12.4.4李氏模式200

12.5下行鏈路分析200

12.6開銷信道功率分配201

12.7擾碼規(guī)劃202

12.8基站天線203

12.8.1天線增益和波瓣寬度203

12.8.2天線下傾角204

12.8.3旁瓣抑制和零點填充204

12.8.4雙極化天線204

12.8.5駐波比和前后增益比204

12.8.6天線的機(jī)械性能205

12.9WCDMA RF規(guī)劃流程205

12.10本章小結(jié)206

第13章WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化208

13.1引言208

13.2無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化概述208

13.3無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一些問題209

13.3.1小區(qū)呼吸效應(yīng)209

13.3.2導(dǎo)頻污染209

13.3.3遠(yuǎn)近效應(yīng)210

13.3.4拐角效應(yīng)210

13.3.5切換問題210

13.3.6鄰區(qū)列表不完整210

13.4優(yōu)化前準(zhǔn)備211

13.4.1硬件檢查211

13.4.2天饋線安裝抽檢211

13.5路測優(yōu)化211

13.5.1無線優(yōu)化計劃211

13.5.2基站驗證212

13.5.3基站簇優(yōu)化213

13.5.4系統(tǒng)性能驗證215

13.5.5無線優(yōu)化工具216

13.5.6UMTS性能指標(biāo)216

13.6話務(wù)統(tǒng)計優(yōu)化217

13.6.1話務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集和處理218

13.6.2UMTS主要話務(wù)統(tǒng)計指標(biāo)218

13.7本章小結(jié)218

第14章直放站與塔頂放大器的應(yīng)用220

14.1引言220

14.2直放站在工程上應(yīng)考慮的問題221

14.2.1直放站的覆蓋目標(biāo)221

14.2.2基站接收機(jī)靈敏度降低221

14.2.3等效直放站噪聲系數(shù)222

14.2.4施主鏈路特性222

14.2.5導(dǎo)頻辨識222

14.2.6天線隔離度和增益設(shè)定222

14.2.7切換問題223

14.2.8施主基站負(fù)荷問題223

14.2.9直放站放大窄帶干擾的問題223

14.3WCDMA網(wǎng)絡(luò)中涉及直放站運用可能出現(xiàn)的主要問題223

14.3.1直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)無法起呼224

14.3.2直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)高掉話率224

14.3.3直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)手機(jī)發(fā)射功率高224

14.3.4直放站覆蓋區(qū)域小于預(yù)期224

14.3.5直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)切換頻繁224

14.3.6無法和鄰近小區(qū)切換225

14.3.7直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)接入時間長225

14.3.8施主基站覆蓋減弱225

14.3.9施主基站覆蓋范圍內(nèi)無法起呼、高掉話率或手機(jī)發(fā)射功率過高225

14.3.10導(dǎo)頻污染225

14.4直放站部署指導(dǎo)原則226

14.4.1直放站位置選擇226

14.4.2直放站的安裝226

14.4.3直放站安裝后的基本調(diào)測226

14.5塔頂放大器227

14.5.1基站等效噪聲系數(shù)改善和鏈路預(yù)算改善原理分析227

14.5.2塔頂放大器的應(yīng)用228

14.6本章小結(jié)228

第15章系統(tǒng)間的干擾229

15.1引言229

15.2鄰道性能229

15.2.1鄰道干擾功率比229

15.2.2鄰道泄漏功率比229

15.2.3鄰道選擇性230

15.2.4ACIR、ACLR與ACS之間的關(guān)系231

15.3UMTS與CDMA2000系統(tǒng)之間的干擾231

15.4UMTS與PHS系統(tǒng)之間的干擾233

15.4.1PHS基站發(fā)射機(jī)與UMTS基站接收機(jī)之間的干擾分析233

15.4.2UMTS與PHS系統(tǒng)之間的干擾仿真236

15.5UMTS與GSM系統(tǒng)之間的干擾236

15.5.1雜散輻射的隔離度要求237

15.5.2三階交調(diào)的隔離度要求237

15.5.3接收機(jī)過載的隔離度要求237

15.5.4綜合的隔離度要求237

15.6本章小結(jié)237

第16章WCDMA和CDMA2000的比較239

16.1引言239

16.2WCDMA和CDMA2000的相似點239

16.2.1物理層概念239

16.2.2物理層過程239

16.2.3信道化和擴(kuò)頻概念239

16.2.4功率控制240

16.2.5功能類似的物理信道240

16.2.6術(shù)語不同的類似功能240

16.3WCDMA和CDMA2000的不同點241

16.3.1網(wǎng)絡(luò)同步241

16.3.2RF特征241

16.3.3信道結(jié)構(gòu)241

16.3.4額外開銷241

16.3.5尋呼操作242

16.3.6載頻間和系統(tǒng)間硬切換242

16.4本章小結(jié)242

第17章UMTS網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化與扁平化演進(jìn)方向243

17.1引言243

17.2傳統(tǒng)UMTS架構(gòu)演進(jìn)到全I(xiàn)P架構(gòu)243

17.3基于扁平化IP概念的未來UMTS架構(gòu)244

17.3.1BSR概念244

17.3.2BSR與4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)系體系結(jié)構(gòu)244

17.4BSR扁平化IP架構(gòu)為UMTS網(wǎng)絡(luò)帶來的優(yōu)勢245

17.5本章小結(jié)2462100433B

在移動通信當(dāng)中，電話終端用戶與基地臺通過空中接口（Air Interface）互相連結(jié)。“空中接口”是基站和移動電話之間的無線傳輸規(guī)范，它定義每個無線信道的使用頻率、帶寬、接入時機(jī)、編碼方法以及越區(qū)切換。在GSM/UMTS中，各種形式的 UTRA 標(biāo)準(zhǔn)便是空中接口，也就是一種接入模式 "Access Modes"。

在OSI模型之下，空中接口屬于第一層與第二層的實作。

1空中接口用戶面

用戶面協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖4所示。用戶面PDCP、RLC和MAC子層（空中接口的網(wǎng)絡(luò)側(cè)終結(jié)于eNB）主要完成報頭壓縮、加密、調(diào)度、ARQ和HARQ等功能。

2空中接口控制面

控制面協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中NAS部分為eNB透傳，主要完成EPS承載管理、鑒權(quán)、ECM-IDLE移動性處理、ECM-IDLE狀態(tài)發(fā)起尋呼和安全控制等功能；RRC完成廣播、尋呼、RRC連接管理、RB控制、移動性功能和UE的測量報告和控制功能；PDCP子層主要完成加密/完成性保護(hù)、傳送控制平面數(shù)據(jù)等功能。RLC和MAC子層在用戶面和控制面執(zhí)行功能沒有區(qū)別。

空中接口是一個形象化的術(shù)語，是相對于有線通信中的“線路接口”概念而言的。有線通信中“線路接口”定義了物理尺寸和一系列的電信號或者光信號規(guī)范；無線通信技術(shù)當(dāng)中，“空中接口”定義了終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的電波鏈接的技術(shù)規(guī)范，使無線通信像有線通信一樣可靠 。