第一、第二代蜂窝移动通信系统是针对传统话音和低速数据业务的系统。而在未来的信息社会，图像、话音、数据相结合的多媒体业务和高速数据业务的业务量将远远超过传统的业务量，所以目前的第一、第二代蜂窝移动通信系统不仅远远不能满足未来用户的业务需求，而且随着用户数的迅猛增加，现在的系统也远远不能满足用户容量的发展需要。另外，随着“信息高速公路”的建成，公共陆地网传输的许多业务，也必与移动通信系统接口。所以新一代移动和个人通信系统，即第三代移动和个人通信系统(1MT—2000)的研究和发展成为电信领域的一个新热点。

　　第三代移动和个人通信系统计划在2000年以后进入市场投入使用，其最终目标是将世界上所有的蜂窝系统、无绳系统、无线本地环路、无线局域网终端、私人移动广播和寻呼集成在一起，形成一个功能强大的网络。系统除了具有语音服务功能外，还可提供更灵活的高速率和多速率数据业务的传输，甚至还能传送高达2Mbit／s的高质量图像和进行多媒体业务服务。

　　由于第三代移动和个人通信系统尚未形成统一标准，有实力的国家都在花大量人力和物力进行研究，以便在未来的竞争中占有一席之地。随着我国经济和社会地位的提高，未来的高技术发展应是我们的主战场。所以我们也应该抓住机遇，以便在未来的高技术竞争中有我们自己的产品。这为我国研发自己的系统提供了契机，同时也为我国进一步发展自己的高技术产业提供了一个良好的机会。从这个意义上讲，第三代移动通信系统的研究开发将会产生巨大的社会和经济效益。第三代移动通信系统很可能不只是一种标准，目前离ITU规定的最后期限时间无多，估计各种系统方案还有一些变化。对于一个国家来说，到底采用哪种系统，还要由一个国家中哪一种第二代移动通信系统占有量最大，以及哪一种第三代系统的推出时间最快来决定。

　　由日本标准化组织(ARIB)和欧洲标准化组织(ETSI)分别提交给国际电联的IMT—2000无线接人技术(RTT)方案在各种候选方案中比较有竞争力，并且有实验系统已经作过现场测试。本文将就其提出的W—CDMA技术特征的有关内容作一介绍和分析。

　　W-CDMA传输信道类型

　　W—CDMA的传输信道是由第一层(1ayerl)提供给高层(比如Higher Layers)的应用，分为公用传输信道和专用传输信道(DCH)两大类。

　　1．公用传输信道

　　·广播控制信道(BCCH)：用于向小区内的移动台提供有关系统和小区配置的广播信息，始终在全小区内发送。

　　·前向接入信道(FACH)：当系统知道移动台所处的位置小区时，用于向该移动台发送系统和小区的控制信息；也可用于发送短的用户分组包。一般在全小区内发送，而当小区使用波束天线时仅在该部分小区发送，且仅当需要发送时才发送。

　　·寻呼信道(PCH)：当系统不知道移动台所处的位置小区时，用于向该移动台发送系统和小区的控制信息，始终在全小区内发送。

　　·随机接入信道(RACH)：用于向基站发送来自移动台的控制信息；也可用于发送短的用户分组包。基站始终在全小区内接收RACH的信号。

　　2．专用传输信道

　　包括上行和下行专用传输信道，用来在网络和移动台之间传输用户及控制信息，对应于ITU-RM.1035中定义的专用业务信道(DTCH)、旁路专用控制信道(SDCCH) 和辅助控制信道(ACCH)

　　W-CDMA物理信道类型

　　W—CDMA物理信道分为公用物理信道(CPCH)和专用物理信道(DPCH)两大类。

　　1，公用物理信道

　　公用物理信道又分为下行公用物理信道和上行公用物理信道两类。

　　下行公用物理信道用于移动台的初始小区搜索、越区搜索和切换、向移动台传送广播消息或对某个移动台的寻呼消息，具体包括：

　　·基本公用控制物理信道(Primary CCPCH)：公用传输信道中的BCCH映射到此物理信道，用于承载广播控制信道的功能。

　　·第二公用控制物理信道(Secondary CCPCH)：公用传输信道中的PCH和FACH映射到一个第二公用控制物理信道，用于承载PCH和FACH的功能。

　　·同步信道(SCH)：包括两个子信道——Primary SCH和Secondary SCH，用于移动台的初始小区搜索、越区搜索和切换。

　　上行公用物理信道由物理随机接入信道(PRACH)组成。

　　2．专用物理信道

　　专用物理信道(DPCH)也分为下行和上行两类。

　　下行专用物理信道分为下行专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控制信道(DPCCH)。专用物理数据信道承载第二层及更高层产生的专用数据，专用物理控制信道传送第一层产生的控制信息(包括Pilot、TPC及可选的TFI)，即可看作DPDCH和DPCH的时分复用。

　　上行专用物理信道包括上行的DPDCH和上行的DPCCH，采用I、Q复用。

　　W-CDMA物理信道发送结构．

　　1．下行链路发送结构

　　下行链路的基本公用控制物理信道和同步信道是恒定速率。而第二公用控制物理信道是可变速率，具体在某小区内使用何种速率由基本公用控制物理信道广播决定。

　　下行链路帧长为10ms，72个帧组成一个超帧，每个帧中包含16个时隙。

　　基本公用控制物理信道时隙包含导频符号(pliot)和数据两部分，速率分别为8和128bit/s。第二公用

　　控制物理信道包含导频符号和数据两部分，但是速率是可变的。

　　同步信道分时发送，每时隙只发送前256个码片(Chip)，它是未经扩频的正交gold码。基本同步信道 时隙的go1d码都相同，用于移动台时隙同步。在一个基站中第二同步信道每时隙有17种gold码可供其选择，每帧为17×16种排列方式。实际使用其中32种排列方式，对应32个第二同步码组号。系统将下行链路中可使用的512个扰码分成32个扰码组。在一个基站中下行链路使用统一的扰码。扰码组号和同步码组号相对应。所以移动台在进行帧同步的同时，还会得到扰码组的信息。用扰码组中的不同扰码对基本公用控制物理信道解调后可以判别基站使用的扰码。以上流程叫做快速小区搜索。和第二代CDMA小区搜索的方式相比，搜索时间会明显降低。另外在某些文献中还提到利用它进行下行链路的相干解调。

　　下行专用物理信道每时隙按顺序发送导频符号、功率控制比特(TPC)、速率指示(TFI)和数据。

　　专用物理信道和公用物理控制信道在发送时首先经过控制信息和数据的时分复用，然后进行串并转换，产生I、Q两种信号。使用信道化码 (OVSF CODE)和扰码(Cscramb)对两种信号进行扩频和加扰，经成型滤波器后，上射频发送。

　　当下行链路传输的数据速率较高时，可以变化扩频因子(SF)，或用不同的信道化码同时传输多路信号(多码传输)，所以下行链路的传输是十分灵活的。

　　2．上行链路发送结构

　　上行链路物理信道分为公用上行物理信道和专用上行物理信道。

　　物理随机接入信道映射到公用上行物理信道上，承载随机接入信道(RACH)，它是分时隙的ALOHA接入流程。随机接入信道包含两部分，即Preamble和message。在两部分之间还有一个长度为0．25ms的空闲时(idIe time)。Preamble长度为1ms，message长度为10ms。

　　Preamble包含16个复信号(1+j或-1-j)构成的标号。标号是基于长为16的正交Gold码产生的，共有16个。用长256码片的正交Gold码对Preamble部分进行扩频，系统共有256个不同的正交Gold码，一个基站使用一个或多个正交Gold码(当该小区业务量很重时)。系统有512个基站，而扩频码只有256个，因此需要码复用(保证邻近小区使用不同的扩频码即可)。以接收到的当前小区的BCCH帧头为界，1·25ms为间隔，共有8种不同的接入时隙。移动台随机选取BCCH中列出的可用时隙发送的RACH。一个时隙之内，使用同一检测电路，在理想情况下可以检测到128个随机接入请求。同第二代移动通信相比，在基站接收机数量相同的情况下，随机接入的成功率明显上升。由于随机接入信道数据发送时间减少，成功率上升，对其他信道的干扰会降低。

　　message由数据和控制两部分组成。数据部分携带随机接入请求或用户分组请求，其扩频因子取值范围为256、128、以和32。控制部分携带导频符号和速率指示信息，其扩频因子固定为256。控制部分和数据部分分别使用不同的信道化码进行信道化处理，然后使用复扰码进行加扰。复扰码和Preamble使用的标号相对应。

　　专用上行物理信道的控制信道包含导频符号，发送功率控制信息和速率指示信息。控制和数据信道使用不同的信道化码进行信道化处理，然后使用复扰码进行加扰。最后经成型滤波后，上射频发送。由于导频符号的使用，第三代系统的上行链路接收可使用相干解调。

　　反向链路的复扰码实部和虚部的生成多项式相同，但是虚部比实部超前1024个码片。

　　专用上行物理信道也可以通过改变扩频因子或者多码传输的方式进行高速业务的传输。但由于移动台条件的限制，有些实验系统不使用多码传输。
　　
　　信道编码、功率控制和切换

　　1．W-CDMA信道编码

　　W—CDMA的信道编码部分包含纠错编码和交织。E1SI和ARIB都提出了各自的方案，两方案的操作步骤基本相同。首先，业务直接进入信道编码器，或几种业务经过第一级业务复用进入信道编码器；接着在信道编码器中作第一级编码、交织和速率适配。ETSI建议先交织，再作静态速率适配；ARIB建议先作业务专用速率适配，再作可选的交织。接下来作第二级复用、速率适配和交织。ETSI称第二级速率适配为动态速率适配，为上行链路专有，且这一步的交织为帧内交织；而ARIB建议了一种新的交织方法，叫做多级交织方法(Multi—stage Interleaving Method，简称MIL)；最后，数据映射到一个或多个DPD—CH。

　　W—CDMA传输信道提供了两类纠错方式：前向纠错(FEC)和自动重发请求(ARQ)。FEC是无线业务最基本的纠错方式，ARQ作为一种补充方式尚未作详细讨论。在FEC方式中，ETSI又建议了三种前向信道纠错码，它们分别是：

　　·卷积码。用于误码率为10-3级别的业务，典型的有传统的话业务。类似于第二代移动通信系统，提案中用到了约束长度为9、码率为1／2和l／3的卷积码。典型情况下，1／3码率的卷积码用于正常(非打孔)模式下的专用传输信道(DCHs)，而1／2码率的卷积码用于打孔模式下的DCHs。

　　·外RS码+外交织+卷积码。典型应用是用于误码率为10-6的业务中。RS码为256进制，码率大约为4／5。信道编码中的级联用到基于256进制符号的外交织，交织的宽度等于RS分组码的码长。交织的范围可在20ms和150ms之间变化，属于帧间交织。它的优点是有系统的编码理论基础，技术成熟；与turbo码相比，其缺点是硬件复杂，可能会引入较大的时延。

　　·Turbo码。是ETSI提出的用于高数据率(32kbit/s以上)、高质量业务的备选方案。日本ARIB较晚的版本(1998年7月)已用Turbo码取代了串行级联码，作为高质量业务的纠错编码方案。Turbo码的优点有性能接近香农限、译码算法的硬件实现较串行级联码简单等。缺点是目前缺乏理论依据，它的性能分析都是建立在仿真的基础上，有可能引入较大的时延。

　　Turbo码最早由韩国和北美的cdma2000标准提出，用于第三代移动通信系统的信道编码方案，经研究发现有较好的性能后，W—CDMA等其它标准也纷纷转而采纳。从中可以看到信道编码在整个移动通信系统中具有相对独立的地位，也可以看到标准制定后并非一成不变，还需要不断跟踪并融合先进的技术，以求完善。

　　·业务专用编码(例如某些类型的话音编解码的不等纠错保护)。业务专用编码允许除以上编码方案外的其它编码方案，为U—TRA第一层提供了更大的灵活性。

　　2．功率控制

　　在W—CDMA中，上行链路采用开环功控和闭环功控两种方式。当上行链路没有建立时，开环功控用来调节物理随机接入信道的发射功率。链路建立之后，使用闭环功控。闭环功控包括内环功控和外环功控。外环功控以误码率或者误帧率作为控制目标，内环功控以信干比作为控制目标。下行链路只有闭环功控。

　　3．切换

　　当移动台在使用相同频率的扇区或小区之间移动时，属于软切换的情况。和第二代系统不同，第三代系统没有GPS引导下的定时装置；又由于同步码间歇发送的原因，相邻基站的定时会有较大的相位差，所以软切换时的接收和发送都比较复杂，硬件开销会上升。

　　频间切换又叫硬切换。为保证移动台在空闲时正确进行频间切换，有一种间歇式DL时隙传输方案(信息在帧的头和尾两个时隙分别传输)可供选择。
　
　　结束语

　　国内外设计者对第三代移动通信进行了大量的研究，以上所述的内容就是具有代表性的研究成果。和第二代相比，业务有所增加，性能有所提高，但关键技术上的复杂度并没有明显上升。

　　当前第三代标难还未出台，关键技术的研究还在进行之中。我们应该加强对先进技术的跟踪，不断对现有技术进行完善，在条件成熟时进行具有独立知识产权的国产实验设备的开发。

文章转载地址：http://www.cnpaf.net/Class/otherprotocol/061091741478774449.html