UMTS空中接口與無線工程概論

第1章　UMTS概述　1
1.1　什么是UMTS？　1
1.2　WCDMA的演進(jìn)　2
1.3　UMTS業(yè)務(wù)　2
1.4　UMTS網(wǎng)絡(luò)　3
1.4.1　核心網(wǎng)絡(luò)　3
1.4.2　UTRAN　4
1.4.3　用戶設(shè)備　4
1.5　UMTS的頻段和信道分配　5
1.5.1　頻段　5
1.5.2　UTRA/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
1.5.5　UARFCN　6
1.6　本書結(jié)構(gòu)　6
第2章　UMTS基礎(chǔ)　8
2.1　引言　8
2.2　UMTS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　8
2.3　UMTS信令協(xié)議?！?
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?！?0
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?！?0
2.4　接入層數(shù)據(jù)流程　11
2.4.1　RRC層功能　11
2.4.2　RLC層功能　11
2.4.3　MAC層功能　11
2.4.4　物理層功能　11
2.5　UMTS信道　12
2.6　信道映射　13
2.6.1　BCCH的信道映射　13
2.6.2　PCCH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
2.6.6　CPCH、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
2.8　UE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(shí)移動用戶標(biāo)識號　22
2.8.3　無線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)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(shí)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
3.1.4　GSM EDGE無線接入網(wǎng)絡(luò)組　28
3.2　3GPP規(guī)范版本　28
3.3　3GPP規(guī)范編號規(guī)則　28
3.4　3GPP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
4.2　RRC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
4.5　RRC連接管理　44
4.5.1　RRC連接請求　45
4.5.2　RRC連接建立　45
4.5.3　RRC連接建立完成　46
4.5.4　RRC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
4.8　UE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
4.8.4　RAT間移動性管理　52
4.9　測量控制和報(bào)告　53
4.9.1　測量控制消息　53
4.9.2　質(zhì)量測量　54
4.9.3　UE內(nèi)部測量　54
4.10　NAS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
5.3　RLC功能　59
5.4　RLC體系結(jié)構(gòu)　60
5.5　RLC數(shù)據(jù)傳輸模式　60
5.5.1　RLC透明模式　61
5.5.2　RLC非確認(rèn)模式　62
5.5.3　RLC確認(rèn)模式　64
5.6　RLC加密　67
5.7　RLC配置參數(shù)　68
5.7.1　SDU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
6.2　MAC結(jié)構(gòu)　70
6.3　邏輯信道到傳輸信道的映射　71
6.4　MAC報(bào)頭　71
6.4.1　專用邏輯信道的MAC報(bào)頭　72
6.4.2　公共邏輯信道的MAC報(bào)頭　73
6.5　傳輸格式組合的選擇　75
6.6　業(yè)務(wù)量測量　75
6.7　MAC加密　75
6.8　MAC RACH功能　76
6.8.1　MAC RACH流程　76
6.8.2　接入等級和接入服務(wù)等級　77
6.8.3　堅(jiān)持度檢查　77
6.9　MAC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
7.3.2　Gold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(shí)　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
7.6.2　CRC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(shí)　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(shí)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
7.9.4　DPDCH/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
8.3.4　RAT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
9.2　UE測量和報(bào)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(shí)的軟切換/更軟切換　135
9.4.2　UE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(bào)告事件　141
9.6　RAT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
10.5.3　RACH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
11.2　HSDPA關(guān)鍵功能　173
11.2.1　自適應(yīng)調(diào)制和編碼　174
11.2.2　HSDPA傳輸時(shí)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
11.2.8　HSDPA UE能力　179
11.3　HSDPA信道　180
11.3.1　HS-DSCH　180
11.3.2　HS-PDSCH　180
11.3.3　HS-SCCH　181
11.3.4　HS-DPCCH　182
11.4　HSDPA物理層處理流程　183
11.4.1　HSDPA物理層處理流程的步驟　183
11.4.2　CQI報(bào)告　184
11.5　HSDPA配置參數(shù)　184
11.5.1　小區(qū)的HSDPA參數(shù)　184
11.5.2　UE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
11.6.4　HSDPA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
12.3.4　Eb/Io要求　191
12.3.5　傳播環(huán)境　192
12.3.6　Node 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
12.3.13　UE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
12.4.1　Okumura模型　199
12.4.2　Hata模型　199
12.4.3　COST 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(diǎn)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
12.9　WCDMA 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(jì)劃　211
13.5.2　基站驗(yàn)證　212
13.5.3　基站簇優(yōu)化　213
13.5.4　系統(tǒng)性能驗(yàn)證　215
13.5.5　無線優(yōu)化工具　216
13.5.6　UMTS性能指標(biāo)　216
13.6　話務(wù)統(tǒng)計(jì)優(yōu)化　217
13.6.1　話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集和處理　218
13.6.2　UMTS主要話務(wù)統(tǒng)計(jì)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
14.3　WCDMA網(wǎng)絡(luò)中涉及直放站運(yùn)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(shí)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
15.2.4　ACIR、ACLR與ACS之間的關(guān)系　231
15.3　UMTS與CDMA2000系統(tǒng)之間的干擾　231
15.4　UMTS與PHS系統(tǒng)之間的干擾　233
15.4.1　PHS基站發(fā)射機(jī)與UMTS基站接收機(jī)之間的干擾分析　233
15.4.2　UMTS與PHS系統(tǒng)之間的干擾仿真　236
15.5　UMTS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
16.2　WCDMA和CDMA2000的相似點(diǎn)　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
16.3　WCDMA和CDMA2000的不同點(diǎn)　241
16.3.1　網(wǎng)絡(luò)同步　241
16.3.2　RF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
17.3.1　BSR概念　244
17.3.2　BSR與4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)系體系結(jié)構(gòu)　244
17.4　BSR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)　246
英漢縮略語對照表　247