浅谈WCDMA的关键技术及无线传输特点

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摘要：wcdma（宽带码分多址）技术是第三代移动通信系统的主要技术标准之一，目前WCDMA在我国已经得到广泛的发展，已深入了我们的生活。本文对WCDMA 的标准的关键技术进行了分析，并进一步阐述了WCDMA的无线传输技术特点。

关键词：第三代移动通信 关键技术 无线传输技术

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0061-01

1 WCDMA的关键技术

与原GPRS系统相比，WCDMA显著提高了无线资源的利用率，并简化了核心网部分的协议栈，将处理工作下推给无线网络控制器（RNC）。核心网中的主要技术突破是引进了具有AAL2和AAL5适配方式的ATM交换技术、IP技术、AMR编解码技术、TransCode技术和基于CS/PS域的Iu接口技术。与第二代相比，核心网在移动网络增强性逻辑的用户定制应用（CAMEL）业务、定位业务（LCS）系统等方面都进行了功能增强性设计。

（1）CDMA技术。FDDWCDMA系统采用了宽带的CDMA方式，吸纳了了很多CDMA的关键技术，如直接扩频，软切换（包括更软切换），功率控制等。从纯话音的角度看，同IS-95系统一样，WCDMA系统仍可视为上行受限系统，但如果考虑数据及多媒体业务对发射功率的要求，系统则可能是下行功率受限。从无线网络规划角度而言，WCDMA同IS-95，更多考虑的是如小区收缩等CDMA无线网络的特性，系统规划从GSM的频率规划变为PN码规划。从容量的角度来看，WCDMA同IS-95一样，采纳软容量的概念，通过误块率实现对系统容量的动态控制和调整。

（2）电路交换。在WCDMA系统目前产品化较为成熟的、市场上正在大量部署的R99版本标准来看，CS域采用的仍是基于64K电路交换的MSC架构，所有从UTRAN当中传出的分组话音，需经适当的编解码转换，变为电路方式通过核心网传送；反之则做相反的转换。

（3）ATM技术及协议。在WCDMA系统标准，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相关协议作为2层传送机制和服务质量保证机制，如AAL2话音封装，AAL5信令封装，CAC连接接纳控制机制及网络PNNI网络信令等。

（4）IP承载及应用。IP作为目前数据业务事实上的底层承载标准，在WCDMA系统标准当中获得了广泛采用，从UTRAN当中传出的数据包，透过PS域，可承载于IP，通过SGSN传至GGSN至公共数据网。R4及以后的版本，分组话音也可承载于IP，至PSTN出口网关编解码转换至电路方式，入PSTN；反之则做相反的传统信令转换。

（5）WCDMA系统标准中由于考虑到对GSM核心网设备的向下兼容性，大量保留了传统的信令和协议如MAP，ISUP等，这些信令对WCDMA系统网络与GSM网络的漫游切换和与PSTN系统的互联至关重要。

2 WCDMA无线传输技术

（1）信道结构。一般的物理信道包括3层结构：超帧，无线帧和时隙。一个超帧包括72个无线帧。它的边界是由系统帧序号（SFN）来定义的：当SFN为72的整数倍时，该帧为超帧的起始无线帧；当SFN为72的整数倍减1时，该帧为超帧的结尾无线帧。传输信道是物理层给MAC层提供的服务，它定义数据是怎样在空中接口中传输的。它分为公共信道和专用信道。每帧长10ms，分为15个时隙，每个时隙2560chip，相当于一个功率控制周期。

（2）扩频技术。扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输N2远近效应的技术，其理论解释Shannon定理：C=Wlog2（I+S/N），其中W为占用的带宽，C为系统所能达到的极限容量，s/N为接收机所能正常工作的信噪比。由此式可以看出，要提高系统容量，在信噪比无法再提高的情况下，可以增大信道带宽来提高系统容量，即用频带换取信噪比，这就是扩频通信的基本原理。

扩频通信具有抗干扰能力强、隐蔽一性好（信号频谱密度低于白噪声）、抗衰落、抗多径干扰、可以实现码分多址通信的特点。由于存在远近效应，且WCDMA是同频接收系统，会造成弱信号淹没在强信号中，从而使得弱信号部分无法正常工作，这可以通过扩频增加。处理增益来实现抗干扰。扩频信号在接收端进行相关解扩即可恢复原始信号。扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强。

（3）信道编码和复用。数据在无线信道上可靠传输，需要对来自MAC和高层的数据流进行编码/复用后在无线链路上发送， 并且将无线链路上收到的数据进行解码/复用再送给MAC和高层。

（4）随机接入过程。在移动台请求接入系统的过程中，当无法实现同步时，则会执行随机接入。另外对于分组的数据当进行传输时，都需要采用随机接入。但在随机接入完成之前，则需要完成以下几个步骤：a.码和帧同步；b.下行链路路径损耗和随机接入的起始功率级的估计；c.检索小区参数，例如随机接入码。

（5）同步过程。在小区搜索期间，用户搜索小区并决定下行扰码和小区的帧同步。在典型的情况下，小区搜索通过3个步骤来执行： a.时隙同步，即用户终端采用SCH（同步信道）的基本同步码来获取对于一个小区的时隙的同步；b.扰码识别，用户终端确定所发现的小区中使用的基本扰码；c.帧同步及码组指示，用户终端采用SCH的辅助同步码来发现帧同步并且确定在第1步中发现的小区所使用的码组。

（6）功率控制。WCDMA系统有效的实现把功率控制在应用系统中，使对有效的克服了远近的效应，使其能够商业化。功率控制分为非压缩模式下的和压缩模式下的功率控制。

（7）发射分集。发射分集可分为开环发射分集和闭环发射分集二种，开环发射分集不需要移动台的反馈，而闭环发射分集需移动台实时检测基站两个天线发射的信号幅度和相位，在反向信道中通知基站，从而可以保证接收方的接收效果。

3 结语

WCDMA作为第三代通信系统的核心技术在应用中已经得到了进一步的发展和完善。中国联通公司于2009年5月17日开始试商用WCDMA服务，10月1日正式商用WCDMA网络。目前WCDMA网络已基本实现全网覆盖且用户数已突破一亿户，预计在2015年前后中国联通将完成移动通信系统由3G向4G的顺利过渡，实现网络的高速传输。