WCDMA信道結(jié)構(gòu)課件

WCDMA信道結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)學(xué)完本課程，您將能夠：掌握系統(tǒng)信道分類掌握各種信道功能課程內(nèi)容系統(tǒng)信道分類各種信道功能信道類型（UTRAN）物理信道傳輸信道邏輯信道NodeBRNC物理信道傳輸信道邏輯信道UE系統(tǒng)信道分類UTRAN無線接口協(xié)議系統(tǒng)信道分類信道概念在WCDMA系統(tǒng)的無線接口中，從不同協(xié)議層次上講，承載用戶各種業(yè)務(wù)的信道被分為：邏輯信道：直接承載用戶業(yè)務(wù)；根據(jù)承載的是控制平面業(yè)務(wù)還是用戶平面業(yè)務(wù)分為兩大類，即控制信道和業(yè)務(wù)信道。傳輸信道：傳輸信道描述數(shù)據(jù)在空中接口怎樣或者按照什么特征來進(jìn)行傳輸；是無線接口層二和物理層的接口，是物理層對(duì)MAC層提供的服務(wù)。根據(jù)傳輸?shù)氖轻槍?duì)一個(gè)用戶的專用信息還是針對(duì)所有用戶的公共信息分為專用信道和公共信道兩大類。物理信道：各種信息在無線接口傳輸時(shí)的最終體現(xiàn)形式，每一種使用特定的載波頻率、碼（擴(kuò)頻碼和擾碼）以及載波相對(duì)相位都可以理解為一類特定的信道。系統(tǒng)信道分類L1的業(yè)務(wù)以及功能L1的業(yè)務(wù)主要向MAC以及高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)； L1的功能：傳輸信道的錯(cuò)誤檢測(cè)傳輸信道的交織和解交織、傳輸信道到CCTrCH的復(fù)用和解復(fù)用、編碼后的傳輸信道速率適配到物理信道CCTrCH到物理信道的映射物理信道的加權(quán)和組合、物理信道的調(diào)制/解調(diào)，擴(kuò)頻與解擴(kuò)頻率、時(shí)間同步、無線特性測(cè)量（FER、SIR）閉環(huán)功率控制射頻處理系統(tǒng)信道分類MAC的業(yè)務(wù)以及功能MAC提供的業(yè)務(wù)以邏輯信道來體現(xiàn)。MAC的功能：邏輯信道和傳輸信道的映射根據(jù)即時(shí)速率選擇合適的傳輸格式對(duì)同一UE的數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度在不同UE之間進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度、公共或者專用傳輸信道上發(fā)送的上次數(shù)據(jù)的復(fù)用和解復(fù)用業(yè)務(wù)流量監(jiān)視傳輸信道類型切換、加密在RACH發(fā)射時(shí)進(jìn)行接入業(yè)務(wù)級(jí)別選擇。系統(tǒng)信道分類RLC的業(yè)務(wù)以及功能RLC向上層提供的業(yè)務(wù)有：RLC連接的建立/釋放、透明數(shù)據(jù)傳輸、無應(yīng)答數(shù)據(jù)傳輸、有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳輸、不可恢復(fù)錯(cuò)誤通知等。RLC的功能：分段和重組串接，加PADDING用戶數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤檢測(cè)PDU按序投遞重復(fù)檢測(cè)流量控制序列號(hào)檢測(cè)協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)數(shù)據(jù)信息加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)膾炱鸷突謴?fù)功能系統(tǒng)信道分類PDCP功能映射網(wǎng)絡(luò)PDU從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到RLC協(xié)議；頭壓縮/解壓縮，減少上層數(shù)據(jù)中冗余控制消息，提高空中接口傳輸效率；TCP/IP——Non-realtimeIPRTP/UDP/IPinRel4——RealtimeIP（e.g.VOIP）緩存、重發(fā)高層數(shù)據(jù)注意：PDCP僅僅存在PS域系統(tǒng)信道分類RRC功能系統(tǒng)信息廣播管理；尋呼/通知；RRC連接管理（建立、重建、維護(hù)和釋放）；無線承載管理（建立、重配置和釋放），以便為非接入層NAS提供服務(wù)；RRC連接移動(dòng)性管理功能；初始小區(qū)選擇；請(qǐng)求的Qos控制并映射到接入層中不同的資源；無線資源的管理與控制；UE測(cè)量控制和測(cè)量報(bào)告。系統(tǒng)信道分類HighLayerPDURLCSDUHighLayerPDURLCHeaderRLCHeaderMACSDUMACSDUMACHeaderMACHeaderTransportBlockTransportBlockCRCCRCRLCSDU…………………………高層L2RLC（非透明模式）L2MAC(非透明模式)L1分段和級(jí)聯(lián)重組Uu口數(shù)據(jù)流系統(tǒng)信道分類傳輸信道（TransferChannel）系統(tǒng)信道分類邏輯信道（LogicalChannel)系統(tǒng)信道分類傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系系統(tǒng)信道分類課程內(nèi)容系統(tǒng)信道分類各種信道功能物理信道傳輸信道上行物理信道兩個(gè)上行專用物理信道（上行專用物理數(shù)據(jù)信道DPDCH和上行專用物理控制信道DPCCH）兩個(gè)公共物理信道（物理隨機(jī)接入信道PRACH和物理共用分組信道PCPCH）各種信道功能上行專用物理信道幀結(jié)構(gòu)DPCCH共有4個(gè)域：Pilot：用于基站接收機(jī)的信道估計(jì)和確定幀的同步；TFCI：用于確定復(fù)用至同一CCTrCH的不同TrCHS的傳輸格式；FBI：用于下行鏈路采用閉環(huán)發(fā)射分級(jí)技術(shù)的情況；TPC：用于下行鏈路閉環(huán)功率控制中功控命令的指示。 物理專用信道的時(shí)隙結(jié)構(gòu)PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10bits1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbitsTslot=2560chips,Ndata=10*2kbits(k=0..6)各種信道功能PRACH隨機(jī)接入物理信道PRACH隨機(jī)接入物理信道PRACH消息部分的數(shù)據(jù)信道和控制信道也是I/Q復(fù)用的，其數(shù)據(jù)信道最小擴(kuò)頻因子為32，有4種時(shí)隙格式?？刂菩诺纼H有一種時(shí)隙格式，有兩個(gè)域：Pilot域和TFCI域。PilotNpilotbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..3)MessagepartradioframeTRACH=10msDataControlTFCINTFCIbitsPRACH消息部分時(shí)隙結(jié)構(gòu)各種信道功能PRACH隨機(jī)接入物理信道PRACH隨機(jī)接入物理信道PRACH分為前綴部分和消息部分。隨機(jī)接入發(fā)射的結(jié)構(gòu)如下圖所示。隨機(jī)接入發(fā)射包括一個(gè)或者多個(gè)長(zhǎng)為4096碼片的前綴和一個(gè)長(zhǎng)為10ms或20ms的消息部分。MessagepartPreamble4096chips10ms(oneradioframe)PreamblePreambleMessagepartPreamble4096chips20ms(tworadioframes)PreamblePreamblePRACH接入發(fā)射結(jié)構(gòu)各種信道功能公共下行物理信道公共導(dǎo)頻信道(CPICH)公共導(dǎo)頻信道CPICH為固定速率（30kbps，SF＝256）的下行物理信道，用于傳送預(yù)定義的比特/符號(hào)序列。CPICH的功能在于輔助終端對(duì)DCH作信道估計(jì)。CPICH調(diào)制格式：各種信道功能CPICH公共導(dǎo)頻信道分為主公共導(dǎo)頻信道(P-CPICH)和輔公共導(dǎo)頻信道（S-CPICH)；不編碼信道；P-CPICH使用固定的擴(kuò)頻因子（Cch,256,0）、具有固定的比特速率30kbit/s；每個(gè)小區(qū)有且只有一個(gè)P-CPICH，它使用主擾碼；用于小區(qū)主擾碼的搜索；S-CPICH可使用SF=256的信道化碼中的任一個(gè)；用來輔助UE對(duì)下行的專用或者公共信道進(jìn)行信道估計(jì)；P-CPICH為其他信道提供相位和功率基準(zhǔn)；P-CPICH主要用于切換和小區(qū)選擇、小區(qū)重選時(shí)進(jìn)行測(cè)量并作估計(jì)；可通過調(diào)整P-CPICH的發(fā)射功率水平來對(duì)不同小區(qū)的負(fù)載加以平衡，確定小區(qū)覆蓋范圍，小區(qū)呼吸功能；P-CPICH向整個(gè)小區(qū)廣播；各種信道功能P-CCPCH主公共控制物理信道公共控制物理信道分為基本公共控制物理信道（P-CCPCH）和輔助公共控制物理信道（S-CCPCH）。P-CCPCH為一個(gè)固定速率（30kbps，SF=256）的下行物理信道，用于傳輸BCH，使用小區(qū)中的主擾碼。在每個(gè)時(shí)隙的第一個(gè)256chips內(nèi)，基本CCPCH不進(jìn)行發(fā)射，在此段時(shí)間內(nèi)，將發(fā)射基本SCH和輔助SCH，而沒有Pilot/TPC/TFCI域。P-CCPCH幀結(jié)構(gòu)各種信道功能S-CCPCH輔公共控制物理信道輔公共控制物理信道(S-CCPCH)承載PCH和FACH具有如下特性：每個(gè)小區(qū)至少有一條以低速率發(fā)射的S-CCPCH；P-CCPCH和S-CCPCH的主要區(qū)別在于P-CCPCH只能具有固定的預(yù)先定義好的傳輸格式，而S-CCPCH可以使用TFCI以支持多個(gè)傳輸格式。S-CCPCH的幀結(jié)構(gòu)各種信道功能SCH同步信道同步信道(SCH)分為主同步信道P-SCH和輔同步信道S-SCH；不擴(kuò)頻、不加擾信道；用于小區(qū)搜索的下行鏈路信號(hào)，為用戶提供碼片同步、時(shí)隙同步和幀同步；每一個(gè)時(shí)隙的前256個(gè)碼片用于發(fā)射同步碼；各種信道功能SCH同步信道P-SCH包括一個(gè)長(zhǎng)為256chips的調(diào)制碼，基本同步碼PSC主同步碼PSC在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)重復(fù)發(fā)射，傳送完全確知的序列；系統(tǒng)中每個(gè)小區(qū)的PSC是相同的；S-SCH重復(fù)發(fā)射一個(gè)有15個(gè)序列的調(diào)制碼，每個(gè)調(diào)制碼長(zhǎng)256chips，輔助同步碼（SSC），與基本SCH并行進(jìn)行傳輸；SSC用csi，k來表示，其中i=0，1，……，63為擾碼碼組的序號(hào)，k=0，1，2……，14為時(shí)隙號(hào)。每個(gè)SSC是從長(zhǎng)為256的16個(gè)不同碼中挑選出來的一個(gè)碼；從同步碼SSC中包含擾碼組信息，用于確定小區(qū)中使用的擾碼組；各種信道功能PICH尋呼指示信道尋呼指示信道(PICH)PICH承載PI（PageIndication），其SF=256，無線幀長(zhǎng)10ms，包含300bits，其中288個(gè)bits承載尋呼指示，其余12個(gè)bits為TxOff。PICH總是與一個(gè)S-CCPCH相聯(lián)系，這個(gè)信道正在傳送一個(gè)PCH。在每一個(gè)PICH幀中，有Np個(gè)尋呼指示被發(fā)射{P0,…,PNp-1}其中，Np=18,36,72,or144。如果某一幀中的PIi被置為1，說明PIi對(duì)應(yīng)UE應(yīng)對(duì)S-CCPCH的對(duì)應(yīng)幀進(jìn)行解調(diào)。PICH的幀結(jié)構(gòu)各種信道功能課程內(nèi)容系統(tǒng)信道分類各種信道功能物理信道傳輸信道專用傳輸信道專用信道（DCH）（UL/DL）專用信道(DCH)是一個(gè)上行或下行傳輸信，DCH并不區(qū)分其所承載的是實(shí)際用戶數(shù)據(jù)還是高層的控制信息，因其內(nèi)容在物理層不可見。DCH具有如下特性：快速功率控制；逐幀快速改變速率；軟切換.各種信道功能公共傳輸信道－BCH信道廣播信道（BCH）(DL)廣播信道(BCH)是一個(gè)下行傳輸信道，用于廣播系統(tǒng)或小區(qū)特定的信息，如小區(qū)中的隨機(jī)接入碼和接入時(shí)隙或該小區(qū)中其它信道所使用的發(fā)射分集方法。BCH總是在整個(gè)小區(qū)內(nèi)發(fā)射，并且有一個(gè)單獨(dú)的傳輸格式，BCH的數(shù)據(jù)速率是低速固定的。因?yàn)槿绻鸘E不能正確解碼BCH的話，它就不可能在小區(qū)中注冊(cè)，所以BCH的發(fā)射功率相對(duì)來說要高一些，以便在覆蓋范圍之內(nèi)的UE都能夠收得到。承載BCH的物理信道為P-CCPCH各種信道功能FACH信道功能前向接入信道(FACH)(DL)FACH是一條下行鏈路的公共傳輸信道,它既可承載控制信息,也可承載少量的分組數(shù)據(jù)。FACH具有如下的特性：用開環(huán)功率控制，而不用閉環(huán)功率控制；至少有一條FACH以最低速率面向整個(gè)小區(qū)發(fā)射； 承載FACH的物理信道為S-CCPCH各種信道功能RACH信道功能隨機(jī)接入信道(RACH)(UL)RACH是一條承載UE發(fā)出的控制信息的上行鏈路傳輸信道，例如連接建立請(qǐng)求、開機(jī)注冊(cè)、位置更新，它也發(fā)送少量的分組數(shù)據(jù)。UE在小區(qū)中的任何位置，基站都應(yīng)能夠接收到承載控制信息的RACH。RACH具有如下特性：使用開環(huán)功控。承載RACH的物理信道為PRACH各種信道功能PCH信道功能尋呼信道(PCH)(DL)PCH是一條承載尋呼數(shù)據(jù)相關(guān)的下行鏈路傳輸信道?；诓煌南到y(tǒng)配置，相同的尋呼信息可以向單個(gè)小區(qū)或多至幾百個(gè)小區(qū)發(fā)送。尋呼信道的設(shè)計(jì)直接影響UE在待機(jī)模式下的功率損耗。承載PCH的物理信道為S-CCPCH各種信道功能開機(jī)及搜索小區(qū)UE開機(jī)并開始搜索網(wǎng)絡(luò)；與所在小區(qū)(SCH)進(jìn)行同步；通過P-SCH的基本同步碼（PSC），可以實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步；通過S-SCH，可以實(shí)現(xiàn)幀同步，并且識(shí)別小區(qū)的擾碼碼組；通過與P-CPICH進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到小區(qū)的下行擾碼；根據(jù)小區(qū)主擾碼，檢測(cè)到BCH(P-CCPCH)，并讀取系統(tǒng)消息，從而獲得小區(qū)的相關(guān)基本信息；偵聽PICH和PCH(S-CCPCH)上的尋呼信息；UE進(jìn)入IDLE狀態(tài)；UE準(zhǔn)備進(jìn)行位置更新；完成位置更新后，UE的位置信息登記到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，UE進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，可以進(jìn)行主叫或被叫；各種信道功能第一步：選擇小區(qū)和時(shí)隙同步各種信道功能…下行擾碼編號(hào)規(guī)則