第三代移动通信WCDMA无线接入网

一、引言

　　第三代移动通信WCDMA系统的无线接入网络（RAN）是用户终端（UE）和核心网络（CN）之间的部分,通过Iu接口与核心网相连,包括无线网络控制器RNC和基站设备Node B。Node B支持FDD模式、TDD模式或双模式,可处理一个或多个小区,并通过Iub接口与RNC相连。 支持FDD模式的Node B包含可选的宏分集功能。RNC负责切换控制,提供支持不同Node B间宏分集的组合/分裂的功能。无线网络控制器RNC通过Iur接口相互连接,Iur可通过RNC之间的物理连接直接相连或通过合适的传输网相连。

　　WCDMA 的接口高度标准化,支持不同厂家的RNC和Node B互连。

　　二、WCDMA标准化

　　ITU-R WP8F和ITU-T WP3/11分别进行无线接入网和核心网的标准化。除了ITU之外,两个跨区域的标准化组织3GPP和3GPP2也在紧张地进行详细的标准化工作。其中, 3GPP2负责制定cdma2000的标准。而WCDMA（UTRA FDD）和TDD技术（UTRA TDD与TD-SCDMA）的标准则主要由3GPP制定,他们最终都将基于GSM MAP过渡到全IP的核心网络体系。目前,欧洲、北美、亚太（如日本、韩国）等地区的大多数营运商都将选择WCDMA系统,甚至北美的IS-136运营商也决定在3G频段上选择WCDMA,因此WCDMA已经事实上成为3G最为主流、应用范围最广的无线传输技术（RTT）。

　　从目前的标准化工作安排看,3GPP标准包括Release 99（R99）版本,以及今后将完成的R4、R5版本。Release 99版本的框架已经基本完备,物理层比较完善,但高层协议还需要一段时间才能稳定。Iu、Iub和Iur接口全都采用ATM,核心网采用演进的电路交换和分组交换分离的网络结构,Release 99版本计划在2001年3月会完全稳定下来。

　　尽管全IP核心网络是未来发展的方向,但在安全性、业务质量特别是VoIP、IPv4到IPv6、Mobile IP方面还需要大量的工作,全IP核心网的标准化工作比预期要慢。

　　从生产制造和运营的角度看,需要处理好标准的稳定和技术不断扩展的矛盾,要有选择地采用新技术并保持版本之间的时间间隔。一般地,标准化稳定至少一年后制造厂商才能提供完全顺从于标准的设备,因此全球WCDMA运营商将首先采用Release 99版本,预计2005年以后才会逐步采用全IP方式。Release 99将是不可超越的阶段,运营商可以通过Release 99网络获得网络运营经验、培育市场,另外Release 99设备的投资将通过全IP核心网络结构得到有效保护。

　　WCDMA无线接入网络设备首先需按照Release 99进行设计、生产,其次还要顺应IP向无线接入网络渗透的趋势,提供到全IP核心网络的标准接口,实现无线接入网络的IP化。

　　WCDMA无线接入网络除了受到核心网影响外,还受到增强型IMT-2000和后IMT-2000、3G扩展频谱分配、新技术如多用户检测、智能天线和软件无线电等因素的影响。

　　三、WCDMA移动通信环境

　　WCDMA移动通信环境是WCDMA无线接入网络技术的基本出发点,主要包括无线传播环境和业务环境两大类,其中,无线传播环境是所有无线通信必须面临的问题,业务环境则是第三代移动通信的多业务、多QoS要求所带来的独特问题。

　　在移动通信系统中,信号的传播由于移动、散射和衰落将导致复杂的电磁行为,具体表现在信号的时延、频率和角度扩展。时延扩展使得接收端得到多个拷贝的信号,而且这些信号之间并没有很明确的关系,时延扩展将直接导致码间串扰ISI；频率扩展将导致信号的时间衰落；角度扩展将导致信号的空间衰落。这是无线传输技术首先需要解决的问题,WCDMA采用RAKE接收、信道编译码、功率控制等很好地解决了无线信号传播的复杂性。多个用户共享无线媒体的问题是移动通信系统的另一个基本问题,也就是解决无线多址接入问题。移动通信系统的无线资源包括频谱、时间、功率、空间和特征码等要素。CDMA 与FDMA、TDMA相比最大不同点在于：CDMA是统计复用资源,每个载频的所有用户共享频率、时间、功率资源,用户之间只依靠特征码来区分,是典型的自干扰系统；而FDMA、TDMA是固定分配资源,不同的用户在频率、时间、功率资源上部分或全部不同,用户之间有较好的隔离度。所有CDMA、TDMA 和FDMA的技术差异都来源于这个不同点。

　　WCDMA无线接入网的物理层技术,包括RAKE接收、Turbo编译码、卷积编译码、交织、功率控制等主要就是为了有效地解决无线传播环境、多个用户和多业务共享信道的问题。

　　移动通信系统中业务环境是第三代移动通信面临的独特问题。第三代移动通信WCDMA系统与第二代移动通信系统（如GSM）有很大的不同,数据业务特别是多媒体业务将占较大的比重,而且不同的业务具有不同的QoS,可以占有不同的带宽、具有不同的误码率等,这要求无线资源管理算法能够按需为用户分配资源。业务环境还包括业务的空间分布和时间分布,WCDMA系统中存在大量的突发到达业务,业务的空间分布可能是非均匀的,用户在某些区域发起呼叫的可能性较大。

　　尽管WCDMA与IS95 CDMA系统在无线电波传播上没有太大的差别,但业务环境的复杂性将导致WCDMA系统在处理业务时需要更加复杂的机制,无线资源管理是实际业务环境映射到在物理层技术的桥梁,是无线接入网正常运行、充分发挥频谱效率的条件和保证,技术难度大,是WCDMA的关键技术。