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博客

3G原理2

已有 655 次阅读2010-12-22 14:52 |个人分类:IT

1.CDMA系统如何保护A_key安全性

答复:

CDMA鉴权用的基本数据,包括 IMSI/ ESNUIMID/A_KEYA_KEY是非常重要的参数,运营商、设备制造商做了严密的防护措施,A_KEY 的产生、加载、保存、维护都受严格监控的。具体可以从 以下 SIM 卡生效流程便可反应出来:

1A_KEY 的生成和手机侧的加载:运营商指定的制卡中心在严格保密流程下,采用专用程序随机产生 A_KEY ,并连同 IMSI UIMIDCAVE 算法等其它重要信息一次性写入到 SIM 卡中;同时,将制作完毕的 SIM 卡以及对应记录 IMSI/ESNUIMID/ A_KEY 的资源文件提交给运营商;

2A_KEY 资源文件的加密:运营商为了防止明文的资源文件在传递过程中被他人盗用,可以通过加密密钥 K4 以及加/解密算法 DES  A_KEY 进行加密。为了简化处理和便于管理,一个省级资源文件的 K4 密钥一般采用几个就可以了;

3A_KEY 资源在HLR/AC 的加载:运营商将加密后的资源文件提交给维护 HLR/AC 的各分公司,由分公司的指定人员(A_KEY 管理员)甚至省公司的专职人员将对应资源文件进行解密,形成明文资源文件,然后利用设备制造商提供的资源文件加载接口批量加载到 HLR/AC 主机中。

在联通 CDMA 运维方式中,文件的加载操作都是按照以上步骤操作的。

在资源文件加载方面,  GSM  CDMA略有不同。在 GSM 中,向 HLR/AC 加载 A_KEY 的时候,允许直接加载被加密后的 KIA_KEY) ,当然,加载内容除了 IMSI/ESN/ 加密后KI (相当于CDMA 中的 A_KEY )外,还有对KI A_KEY)  加密的密钥 K4。这样, 只有在  HLR/AC实际鉴权的时候才能获悉真正的密钥 KI A_KEY) 

通过分析比较,在 GSM 运维方式下,除了制卡中心人员外,连 HLR/AC 密钥加载人员也不能直接得到用户的解密 KIA_KEY),要比 CDMA 中先解密 A_KEY 再加载的方式的保密性更好一些。

4A_KEY 的维护:在华为 CDMA HLR/AC 内,为了更大程度确保鉴权数据的保密性,所有的 A_KEY 都是经过 内部加密后再存到数据库中;并且在维护上,华为 HLR/AC 提供了严格的权限管理功能,只有 A_KEY 权限管理员才能做 A_KEY 的维护工作,其它未授权人员是不能接触到这些敏感数据的。

2.   接收机底噪、接收机增益、接收灵敏度、移动台的热噪声功率

答复:

接收机增益分为射频接收通道增益和基带处理增益两部分。

射频接收信道增益=射频接收信道输出信号功率/天线口射频输入信号功率;

基带处理增益包括扩频增益,编码(信道编码和语音编码)增益等。

 

接收灵敏度是指接收机在满足规定BER(例如0.1%)指标要求的条件下,天线口能够接收到的最小接收信号电平。

最小接收灵敏度用功率表示Smin=KTBFtS/Nm

K是常数

T表示温度

B表示信号带宽

Ft表示系统的噪声系数

S/Nm表示解调所需信噪比

 

移动台的热噪声是指:

UE接收信道的噪声底,即没有信号输入情况下UE接收机本身底噪功率。取决于UE接收机噪声系数指针。

电阻由于其内部电子热运动会产生噪声,即为通常所说的热噪声,其噪声功率计算公式为:

热噪声=kBT-108dBm/3.84MHz

如果UE射频接收信道的噪声系数为9dB,则有:

UE接收机底噪(等效到射频接收前端)

-108dBm/3.84MHz+9dB=-99dBdBm/3.84MHz

 3.基站侧信号处理,比如交织、复用后同原来相比什么区别

答复

基站信号处理,发射方向的信号处理过程有编码、扩频和调制。

编码包括:对MAC来的传输信道数据进行串接,即把所有数据块的BIT流串接后,再按照编码要求进行分割,即切割成等大小的数据包,对每个数据包进行编码后,就做一次帧间交织,交织完成后就是TRCH通道了。

形成TRCH通道后再进行TRCH复用,即不同的传输通道之间进行复接,组成了10 ms/帧的CCTRCH通道。这些处理都是BIT速率,与具体传输信道速率有关,而且都是01

针对CCTRCH进行扩频,即用扩频码对已经得到的CCTRCH进行扩频,则得到3.84Mbps固定速率的码片速率,这时就得到了I/Q分路的码片速率的信号流,数值为01

对得到的I/Q码片流进行QPSK调制,就得到了值为1-1的调制后的信号。

后续再进行中频和射频处理。

4. 3G系统采用了什么语音编码技术?

答复:

语音编码包括波形编码和声源编码两种类型:

波形编码以再现波形为目的,利用波形相关性采用线性预测技术,尽量忠实地恢复原始输入语音波形。这种方式能保持较高的话音质量,硬件上也容易实现,但比特速率较高。

声源编码是将人类语音信息用特定的声源模型表示。发送端根据输入语音提取模型参数并进行编码,用传输模型参数替代传送以波形为基础的语音信息,在接收端则将收到的模型参数译码,并重新混合出语音信号。声源编码的比特速率大大降低,但自然度差,语音质量难以提高。尤其是在背景噪音较大的环境下声码器不能正常工作。

目前3G系统多采用综合上述两种方式的混合编码技术,如QCELPQualcomm码激励线性预测)、EVRCEnhanced variable rate coder)和AMRAdaptive Multi Rate)。

5.   3G系统采用了什么信道编码技术?

答复:

信道编解码主要目的是保证信号在传输工程中的正确性。与无编码情况相比,传统的卷积码可以将误码率提高两个数量级达到10-3~10-4Turbo码可以将误码率进一步提高到10-6,但其将带来更大的处理时延。

目前Turbo码因为编解码性能能够逼近Shannon极限而被采用作为3G的数据编解码技术。卷积码主要是用于低数据速率的语音和信令。

6. AAL2/AAL5ATM连接的区别

答复:

ITU-T I.362建议中,按照业务在信源和信宿间是否有定时关系、速率是否恒定、是否面向连接还是无连接这三个特点,将业务分成4类。如图所示:

 

A

B

C

D

信源、信宿定时关系

需要

不需要

比特率

恒定

可变

连接模式

面向连接

无连接

针对A类业务,制定了AAL1协议,针对B类业务,制定了AAL2协议,C类和D类业务都使用AAL3/4协议,后来将AAL3/4作了简化,制定了AAL5协议。如图所示:AAL2针对的是低速有定时要求的变速率业务,面向连接,例如压缩语音。这种业务产生的数据包较小,一个数据包不足以填满一个信元。如果要积累一个用户的多个数据包去填满一个信元,又可能会导致比较大的延时。AAL2协议的做法是将多个用户复用在一个ATM通道上,即用来自多个用户的数据包去填充信元,每个数据包前面需要加一个头,用以表示它是属于哪个用户的。

7.什么是无线资源管理,主要的技术有哪些?

答复:

无线资源管理(Radio Resource ManagementRRM)的目标是在有限带宽的条件下,为网络内无线用户终端提供业务质量保障,其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下,灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源,最大程度地提高无线频谱利用率,防止网络拥塞和保持尽可能小的信令负荷。无线资源管理(RRM)的研究内容主要包括以下几个部分:功率控制、信道分配、调度、切换、接入控制、负载控制、端到端的QoS和自适应编码调制等。

WCDMAR99版本中RRM功能实体位于无线网络控制器(Radio Network ControllerRNC)。在R5版本推出HSDPA后,为提高控制响应速度,部分相关功能实体下移到基站(Node B)中。

接入控制

如果空中接口负载不受限制地增长,那么小区的覆盖区域将缩小并小于规划范围,而且已经建立的无线链路的QoS将不能得到保证,因此在接受一个新的无线链路建立连接请求之前,接入控制功能必须检查该接入是否会导致覆盖小于规划值,或者导致已有无线链路的QoS的劣化。

接入控制是在无线接入网络中接受或拒绝建立无线接入承载的请求,当承载建立或修改时接入控制算法就被执行。接入控制在RNC中实现,RNC可获得它控制下的各个小区的负载信息,并对上下行链路两个方向进行评估,仅当上下行链路均可接受新链路时,新链路才可被接纳,否则由于它将对网络产生过量的干扰而被拒绝。

负载控制

RRM的一个重要任务就是控制无线网络不过载并保持稳定。如果系统进行了合理的规划,而且接入控制和分组调度都非常有效,那么无线网络是不会发生过载的。但是如果因为种种原因发生了过载,那么负载控制功能将迅速控制系统的负载并使其回到设定的门限值以内。负载控制可采取的动作如下所示。

l                              下行链路快速负载控制:拒绝执行来自终端的下行链路发射功率升高指令,因为在下行链路中发射功率升高意味着负载升高;

l                              上行链路快速负载控制:降低上行链路快速功控中使用的上行链路SIR门限值;

l                              降低分组数据业务的吞吐量;

l                              切换到另一个WCDMA载波或GSM系统;

l                              降低实时业务的比特速率,如AMR语音业务;

l                              控制呼叫使其停止;

8.WCDMA终端是如何实现与系统的同步的?

答复:

移动台开机后首先要与某一个小区的信号取得时序同步。这种从无联系到时序同步的过程就是移动台的小区搜索过程。在小区搜索过程中,移动台捕获一个小区的发射信号并据此确定这个小区的下行链路扰码和帧同步。

小区搜索分三步实现:

第一步:时隙同步。

移动台首先搜索主同步信道的主同步码,与信号最强的基站取得时隙同步。因为所有的小区都使用同一个码字作自己的主同步码。这一步可利用匹配滤波器匹配基本同步码Cpsc来实现,也可用相关器实现。PSC是一个Golay码序列,具有良好的非周期自相关性,易于识别。

第二步:扰码码组识别和帧同步。

由于使用不同扰码组的小区,其辅同步码也不同,而且这些辅同步码是以帧为周期,所以在时隙已同步后,可以进行第二步,利用辅同步信道SSCH来识别扰码码组和实现帧同步。通过计算接收信号和所有可能的SSC序列的互相关性,识别出该小区的帧头以及主扰码所属的码组。

第三步:扰码识别。

当基站所属的扰码码组已确定后,需进一步确定基站的身份码——下行扰码。移动台使用第二步识别到的扰码码组中的8个主扰码分别与捕获的P-CPICH信道进行相关计算,得到该小区使用的下行扰码。

根据识别到的扰码,P-CCPCH就可以被检测出,从而可获得超帧同步,系统以及小区的特定的广播信息就可被读出。

8.WCDMA系统是如何完成寻呼过程的?

答复:

当终端注册到网络之后,就会被分配到一个寻呼组中,寻呼组由PI进行唯一标识。如果有寻呼信息要发送给任何属于该寻呼组的终端,寻呼指示(PI)就被设置为1并周期性地在寻呼指示信道(PICH)中出现。

终端监测到PI为全1后,将对SCCPCH中发送的下一个PCH帧进行译码以查看是否有发送给它的寻呼信息。当PI接收指示判决的可靠性较低时,终端也要对PCH进行译码。

PICH每帧传送300个比特,其中288个比特用于传送PI,其余12个比特不用。PICH传送的PI数有1836721444种,每种分别对应16842比特,寻呼组分的越精细,寻呼分辨率就越高,每帧PI数也越多,将终端从休眠模式中唤醒的次数就越少,待机时间就越长,但是寻呼响应时间也较长,如何折衷要根据实际情况而定。当然待机时间也不会得到无限延长,因为终端在空闲模式时还有其他任务需要处理。

10.什么是TD-SCDMA系统中的接力切换技术?

答复:

接力切换是一种改进的硬切换技术,可提高切换成功率,与软切换比,可以克服切换时对邻近基站信道资源的占用,能够使系统容量得以增加。

在接力切换过程中,同频小区之间的两个小区的基站都将接受同一终端的信号,并对其定位,将确定可能切换区域的定位结果向RNC报告,完成向目标基站的切换。所以,所谓接力切换是由RNC判定和执行,不需要基站发出切换操作信息。

接力切换可以使用在不同载波频率的TD-SCDMA基站之间,甚至能够使用在TD-SCDMA系统与其它移动通信系统(如GSMCDMA IS95等)的基站之间。

11. WCDMA的同步方式,以及与cdma2000在同步上的区别

答复:

无线网络的同步分为几个方面:

1、网络同步

2、节点同步

3、传输通道同步

4、无线接口同步

以上同步过程,都要求BFNRFN的计数频率稳定且尽量一致,从这方面讲都是“同步”,这点非常重要。但是,其相位可以不同,而且同一时刻BFNRFN的计数值可以不同(各节点独立计数),从这方面讲是“异步”。

 WCDMA系统是同步/异步可选的,对不同NodeB之间保持严格的同步关系不作要求,但需要通过节点同步尽量保证基站间相互同步。节点同步又分为“RNC-NodeB同步”以及“NodeB之间同步”。NodeB需要与其所属的RNC保持“RNC-NodeB节点同步”,以得到RNCRFN)和NodeBBFN)之间的定时参考偏差,而NodeB之间的定时偏差可以通过各个NodeBRNC的“RNC-NodeB节点同步”间接得到。具体过程:首先NodeB(基站)需要网络同步,保持BFN计数频率的稳定和精度;然后通过“RNC-NodeB节点同步”得到RNCNodeB之间的定时参考差异,用于以后的同步过程(如TrCH同步)。NodeB只需要向RNC“看齐”,如果一个RNC下的所有Node B都这样做了,那么它们之间的定时关系也能得到(这个关系是从RNC看到的),而Node B之间不必直接看齐,因为Node B向上只和控制着它的RNC联系。

cdma2000系统的基站之间要求严格同步的,目前主要利用GPS同步。主要是为了切换时手机可以保持同两个基站的严格时间差异信息。WCDMA切换算法与此不同。这是两者协议的差异。

 

 

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