基于td-scdma的核心网cs域的通信技术研究毕业设计论文(编辑修改稿)

基于td-scdma的核心网cs域的通信技术研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

S S C O P A A L 5 A A L 2 图 23 Iu－ cs 协议结构 XX 本科毕业设计论文 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 图 24 Iu－ ps 协议结构 XX 本科毕业设计论文 14 （ 3） Iub 接口相关协议 ① Iub 接口功能： 公共功能 ： 公共传输信道管理 、 Iub 公共信道数据传输 、 Node B 逻辑管理 、Oamp。 M(小区配置、故障管理 )、 系统信息管理 、 公共测量 、 资源核查 、 异常管理 、 定时和同步管理。 专用功能 ： 专用传输信道管理 、 无线链路 RL 监控 、 专用测量管理 、 定时和同步管理 、 上行外环功控 、 Iub 专用数据传输。 ② Iub 接口控制面的最高协议是 NBAP（基站相应部分协议），用户面则有若干帧协议（ FP）构成。 NBAP 的功能主要包括 Node B 逻辑操作维护功能和专用 NBAP 功能。 Node B 逻辑操作维护功能主要包括小区 、公共信道的建立、重配置和释放以及小区和 Node B 相关的一些测量控制，还有一些故障管理功能，例如资源的闭塞、解闭塞、复位等。 （ 4） Iur 接口相关协议 Iur 接口控制面最高层的协议是 RANSAP。 ① Iur 接口功能 Iur 接口的功能主要是完成 UE 和 RNC 之间软切换时的数据传递。 3GPP 规定的 Iur 接口是一个逻辑实体。 也就是说， Iur 接口可以与 Iu 接口共用一条传输，也可以有独立存在的物理接口相连。 ② Iur 接口协议 —— RNSAP RNSAP 主要包括四种主要的功能： • RNC 之间的移动性管理功能，主要包 括 SRNC 重定位、 RNC 之间的小区和 UTRAN 注册区的更新、 RNC 之间的寻呼、协议错误报告等功能。 • 专用信道数据传输功能，包括在 DCH 状态下为软硬切换建立更改和释放专用信道、建立和释放 Iur 接口专用传输信道的建立和释放、 SRNC 和 DRNC之间的 DCH 传输信道块的传输、 DRNS 的无线链路管理等。 • 公共信道数据信道传输功能，包括建立和释放 Iur 接口公共信道数据流传输所需的传输连接、 MACd(SRNC)和 MACc(DRNC)功能的分离（由 DRNC负责下行数据传输的调度）、 MACd(SRNC)和 MACc(DRNC)之间的流量控制。 XX 本科毕业设计论文 15 • 全局资源管理功能，包括 RNC 间小区测量信息的传递、 RNC 间的 Node B 定时信息的传递等。 TDSCDMA 的关键技术 智能天线 1. 智能天线 智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。 智能天线的原理是将 无线电 的信号导向具体的方向，产生空间定向 波束 ，使天线主波束对准用户信号到达方向 DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷对准 干扰信号 到达方向，达到充分高效利用移动用 户信号并删除或抑制干扰信号的目的。 2. 类型 智能 天线 可以分为两种类型：交换 波束 天线和 自 适应阵列。 （ 1） 交换波束 交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个 120度扇区。 当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。 （ 2） 自 适应阵列 自 适应阵列使用一个 阵列天线 和成熟的 数字信号处理 来从一个位置到下一个位置转换天线束。 联合检测 联合检测是 多用户检测（ Multiuser Detection）的一种。 CDMA 系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的，接 收时需要在数字域上用一定的信号分离方法把各个用户的信号分离开来 ， 信号分离的方法大致可以分为单用户检测技术和 多用户检测技术 两种。 联合检测算法的具体实现方法有多种，大致分为非线性算法、线性算法和判决反馈算法等三大类。 根据目前的情况，在 TDSCDMA 系统中采用了线性算法中的一种，即迫零线性块均衡（ ZFBLE）法。 联合检测技术会消除或将所有用XX 本科毕业设计论文 16 户的多址干扰降至最低 ， 从而使每载波的用户负载量得到了提高。 需要说明的是，由于平行的用户数量的增长会使计算复杂度成指数型增长，同时，高于 一般的噪音也会造成移动范围的降低。 因而，联合检测只在平行的用户 数量相对低的环境下才有效。 上行同步 在 CDMA 移动通信系统中，下行链路总是同步的 ， 所以，一般所说的同步CDMA 都是指上行同步。 上行同 步，即要求来自不同距离的不同用户终端的上行信号能够同步 到达基站 ， 对于时分双工（ TDD）系统来说，上行同步能给系统带来很大好处。 由于移动通信系统工作在具有严重干扰、多径传播和多普勒效应的实际环境中，要实现理想同步几乎是不可能的。 但是，让每个用户上行信号的主径达到同步，对改善系统性能、简化基站接收机的设计都有明显好处。 另外，需要指出的是，这里讨论的同步是指空中接口的同步，并不包括网络间的同步。 TDSCDMA 是同步的 CDMA，即指 CDMA 系统中的所有无线基站收、发同步。 TDSCDMA 的同步技术包括网络同步、初始化同步、节点同步、传输信道同步、无线接口同 步、 Iu接口时间校准、上行同步等。 因为 CDMA 移动通信系统中的下行链路总是同步的，所以同步 CDMA 主要是指上行同步，即要求来自不同位置、不同距离的不同用户终端的上行信号能够同步到达基站。 TDSCDMA 上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步，通过软件和物理层设计来实现，这样可以 使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰 ， 克服了异步 CDMA 技术由于每个移动终端发射的码道信道到达基站的时间不同，造成码道非正交所带来的干扰问题。 接力切换 接力切换是中国第三代移动通 信系统提出的概念 ， 不同于硬切换和软切换 ，它是基于同步 CDMA 技术和智能天线的结合技术。 当手机用户进行越区切换时，TDSCDMA 系统采用智能天线大致定位用户的方位和距离 ， 基站和基站控制器根据这些方位和距离信息，判断用户现在是否移动 到 应该切换给另 一 基站的邻近区域。 接力切换主要用于 TDSCDMA 系统中 ， 在切换的过程中，基于智能天线、上行同步和系统特殊的帧结构等技术，系统能够进行上行预同步，并获得移动台XX 本科毕业设计论文 17 的位置信息用于切换的判决，从而达到快速、可靠和高效切换的日的。 TDSCDMA 系统所采用的接力 切换是不同于硬切换和软切换的一种新的切换方法 ， 与软切换相比，两者都具有较高的切换成功率和较低的掉话率等优点，它们的不同之处在于接力切换并不需要一个移动台长时间与多个基站保持链路，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、下行链路干扰提高等缺点。 与硬切换相比，两者都具有较高的资源利用率、较为简单的 算法以及系统相对较轻的信令负荷等优点，它们的不同之处在于接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路时 ， 其上下行链路是分别进行的，因而克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。 因此，可以 认为接力切换带给系统的突出优点是高切换成功率和高信道利用率。 XX 本科毕业设计论文 18 第三章 TDSCDMA的核心网 核心网的演进过程 TDSCDMA 网络的规范是按 R99R4R5阶段演进的 ， 演进过程中，核心网基本网络逻辑上的划分没有变化，都分为电路域和分组域，只是到 R5版本增加了多媒体子系统（ IMS）。 网元实体的变化主要体现为， R99的 MSC 到 R4阶段逻辑上分为 MGW 和 MSC Server，同时增加了传输信令网关（ TSGW）和漫游信令网关（ RSGW），到 R5阶段 在 R4的基础上增加了 IMS（多媒体子系统）。 同时，R4和 R5阶段增加了相应的接口。 UMTS 网络基本构成如图 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 图 31 UMTS 网络基本构成 XX 本科毕业设计论文 19 （ 1） UMTS R99的网络演进 核心网分为电路域（ CS）和分组域（ PS），电路域基于 GSM Phase2+的电路核心网的基础上演进而来，网络单元包括移动业务交换中心（ MSC）、访问位置寄存器（ VLR）、网关移动业务交换中心（ GMSC），分组域基于 GPRS 核心网的基础上演进而来，网络单元包括业 务 GPRS 支持节点（ SGSN）、网关 GPRS 支持节点（ GGSN），归属位置寄存器（ HLR）、鉴权中心（ AuC）和设备标识寄存器（ EIR）为电路域和分组域共用网元。 从整个 CN 子系统来看， UMTS R99核心网与 GSM、 GPRS 的核心网之间的差别主要体现在 Iu 接口与 A 接口的差别、CAMEL 的差别以及业务上的差别等。 无线接入网络的网络单元包括无线网络控制中心（ RNC）和 TDSCDMA 的收发信基站（ Node B）两部分。 无线网络子系统与 GSM、 GPRS 相比发生了革命性的变化。 此外核心网 PS 域通过 Gi、 Gp 接口 接入其他 PLMN 网络或 PDN 网络， CS 域通过 PSTN 接入固定网络或其他PLMN。 R99是 3GPP 关于第三代网络标准化的第一阶段版本， R99的协议标准化已于20xx年 6月冻结，以后修改在 R4版本中进行。 为了确保运营商的投资利益， R99的网络结构设计中充分考虑了 2G/3G 的兼容性问题，以支持现网向 3G 的平滑过渡，因此基本网络结构核心网部分没有变化，为了支持 3G 业务，有些网元增加了相应的接口协议，对原有的接口协议也做了不同程度的改进。 UMTS R99网络与 GSM 和 GPRS 网络结构相比接口以及协议具有一定的继承性 ，同时由于TDSCDMA 技术的采用，空中接口和无线接口发生了革命性的变化。 （ 2） UMTS R4的网络演进 R4网络基于 3GPP ，与 R99网络一样， R4网络基本结构同 样分为核心网和无线接入网，在核心网一侧分为电路域和分组域两部分 ， 与R99网络相比，主要变化发生在电路域，分组域没有什么变化。 基本网元实体以及接口大部分继承了 R99网络实体与接口的定义，与 R99网络定义相同的网络实体从基本功能上来看没有变化，相关协议也是相似的。 R99网络电路域的网元实体（ G） MSC 在 R4阶段 演化为媒体网关 MGW 和（ G） MSC Server 两部分，增加了漫游信令网关 RMGW 和传输信令网关 TMGW。 （ 3） UMTS R5的网络演进 XX 本科毕业设计论文 20 R5阶段的 UMTS 基本网络的网元实体继承了 R4的定义，没有变化，不同的是网元功能有所增强 ， 由于增加了 IP 多媒体子系统，基本网络和 IM 多媒体子系统间也增加了相应的接口。 R5阶段要求 BSC 提供 IuCS 接口和 IuPS 接口 ，这是 R5网络和 R4以及 R99网络的一个主要不同。 另外，到 R5阶段，增加了 HSS实体替代 HLR， HSS 实体在功能上比 HLR 强，支持 IP 多媒体子系统。 当不需要区分 CS 域实体和 IP 多媒体子系统实体时， MGW 的概念用于R4 CS 域。 当需要区分时， CSMGW 用来定义 CS 域的媒体网关， IMMGW 用来定义 IP 多媒体。