广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 WCDMAWCDMA物理层协议物理层协议v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v概述广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 UTRANUTRAN的总体结构的总体结构UERadioLinkUu广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 WCDMAWCDMA无线接口协议结构无线接口协议结构广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 各协议之间的关系各协议之间的关系上层数据上层数据MAC层数据信道编码与复用信道结构与信道映射帧形成扩频与调制无线帧物理层过程物理层测量广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上层数据上层数据MAC层数据信道编码与复用帧形成扩频与调制无线帧上层数据上层数据MAC层数据解复用与信道译码帧拆解解调与解扩无线帧基带收发过程基带收发过程广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v物理信道特征及帧结构广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 专用信道(DCH)下行信道上行信道公用信道随机接入信道(RACH)公共分组信道(CPCH)播送信道(BCH)前向接入信道(FACH)寻呼信道(PCH)下行共享信道(DSCH)专用信道(DCH)公用信道传输信道传输信道分类传输信道分类广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理信道特征物理信道特征物理信道可以由其载波频率、扰码、信道码可选、物理信道可以由其载波频率、扰码、信道码可选、时间以及相位时间以及相位uplink only)确定。确定。在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。种不同，都可以确定为不同的信道。物理信道码片速率为物理信道码片速率为3.84Mcps，即，即38400chips/10ms。物理信道由无线帧组成，每个无线帧为物理信道由无线帧组成，每个无线帧为10ms38400码码片。而无线帧又由片。而无线帧又由15个时隙组成，每个时隙为个时隙组成，每个时隙为2560码片。码片。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 专用物理信道(DPCH)下行物理信道上行物理信道公用物理信道物理随机接入信道(PRACH)物理公共分组信道(PCPCH)主公共控制物理信道(P-CCPCH)捕获指示信道(AICH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)专用物理信道(DPCH)公用物理信道物理信道物理信道分类物理信道分类辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)CPCH状态信道(CSICH)同步信道(SCH)接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH)公用导频信道(CPICH)广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射物理随机接入信道(PRACH)物理公共分组信道(PCPCH)主公共控制物理信道(P-CCPCH)捕获指示信道(AICH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)CPCH状态信道(CSICH)同步信道(SCH)接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH)公用导频信道(CPICH)专用物理控制信道(DPCCH)专用物理数据信道(DPDCH)播送信道(BCH)前向接入信道(FACH)下行共享信道(DSCH)寻呼信道(PCH)随机接入信道(RACH)公共分组信道(CPCH)专用信道(CPCH)广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上行专用物理信道帧结构上行专用物理信道帧结构DPCH广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 随机接入信道接入时隙随机接入信道接入时隙广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理随机接入信道物理随机接入信道PRACH广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理公共分组信道物理公共分组信道PCPCH发射结发射结构构广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 PCPCHPCPCH消息局部帧结构消息局部帧结构广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下行专用物理信道帧结构下行专用物理信道帧结构DPCH广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下行下行DPCHDPCH的多码传输的多码传输广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 用于用于CPCHCPCH的下行的下行DPCCHDPCCH时隙格式i信道比特速率 (kbps)信道符号速率 (ksps)SF比特/时隙DPCCH Bits/Slot每帧发射的时隙数NTPCNTFCINCCCNPilot0157.551210204415广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 发射预先定义好的序列，发射预先定义好的序列，A1j固定传输速率固定传输速率30Kbps， SF=256发射分集时，两根天线上发射的信号使用相同发射分集时，两根天线上发射的信号使用相同的扩频码和扰码，但传送序列有所不同。的扩频码和扰码，但传送序列有所不同。主要用于信道估计主要用于信道估计公共导频信道公共导频信道CPICH广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 主主CPICH使用相同的信道码使用相同的信道码,即即Cch,256,0扰码为主扰码扰码为主扰码一个小区只有一个主一个小区只有一个主CPICH在整个小区播送在整个小区播送辅助辅助CPICH可以使用任意信道码，只要满足可以使用任意信道码，只要满足 SF=256扰码可以使用主扰码，也可以使用辅助扰码扰码可以使用主扰码，也可以使用辅助扰码一个小区可以有一个小区可以有0、1或几个辅助扰码或几个辅助扰码可以在小区内局部发射可以在小区内局部发射主主CPICHCPICH与辅助与辅助CPICHCPICH的区别的区别广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 主公共控制物理信道主公共控制物理信道P-CCPCH固定为30Kbps SF=256的传输速率，用于承载BCH。每个时隙的头256chips为空，到时候由SCH填充；或者说P-CCPCH与SCH时分复用。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道S-CCPCH用于承载FACH和PCH，可分别承载FACH和PCH，也可两者同时承载。 TFCI可有可无，由上层决定；没有TPC，采用开环功控；导频为8或16比特。传输能力比下行DPCH稍逊，SF为2564。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 同步信道同步信道SCHSCH用于小区搜索，分成主同步信道P-SCH和辅助同步信道S-SCH，两者并行发射。SCH占用每个无线帧的前256个码片，与P-CCPCH时分复用。主同步码(PSC)以时隙为周期发射，用于时隙同步；辅助同步码以无线帧为周期发射，用于帧同步，并指出小区主扰码的组号。a为一个指示调制信号，用于指示P-CCPCH是否采用了STTD。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 PDSCH承载DSCH,被多个码分用户分时共享。PDSCH总是与一个DPCH相伴随，所需控制信息在所伴随的DPCH的DPCCH上传输。DSCH上传的是纯数据，效率很高，适合处理短时高速率突发业务，是特殊形式的多码传输，但高层控制起来比较复杂。物理下行共享信道物理下行共享信道PDSCH广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 捕获指示信道捕获指示信道AICHnAICH每一帧为20 ms，分成15个接入时隙AS, 每个时隙有20个符号(5120码片)。每个时隙包括两局部，捕获指示AI局部4096码片和空局部1024码片 。n16个AI分别对16种签名进行应答，AI1、1和0分别代表同意接入、不同意接入和没有听到请求。naj是由16个AI和16个签名进行矩阵运算得到。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 寻呼指示信道寻呼指示信道PICHnPICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于承载寻呼指示 (PI).nPICH 总是与S-CCPCH 相伴随，如果某一帧中的 PIi 被置为1，说明Pii所对应的UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调。nPICH一帧为10ms，包括300bits。其中，288 比特用于传送 PI， 其余12 比特尚未定义，不发射。n一帧内传送N 个寻呼指示PI，N=18, 36, 72, or 144。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 各物理信道之间的时序关系各物理信道之间的时序关系广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v信道编码与复用广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 速率匹配添加CRC传输块拼接/编码块分段信道编码无线帧均衡第一次交织无线帧分段速率匹配传输信道复用物理信道分段第二次交织物理信道映射速率匹配添加CRC传输块拼接/编码块分段信道编码第一次DTX插入第一次交织无线帧分段速率匹配传输信道复用物理信道分段第二次交织物理信道映射第二次DTX插入编码复用处理流程编码复用处理流程上行上行下行下行广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 在每个传输块TB后添加CRC。CRC长度由传输格式的半静态属性给出，可为0、8、12、16、24比特；除非进行链路重配置，否那么不会改变。CRC只具有检错功能，没有纠错功能，用于在接收端检测该TB中是否有出错比特，进而用于测量BLER。如果没有TB输入,不应该计算CRC;如果有TB输入,但输入TBSIZE=0,仍要添加CRC,只是CRC均为0.CRC位添加在数据末端,且要进行比特反转，其作用是有利于盲传输格式检测。添加添加CRCCRC广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 传输块拼接传输块拼接/编码块分段编码块分段传输块拼接是指将一个传输信道中一个TTI内的所有加完CRC的TB进行串行拼接，目的是提高效率。编码块分段是指当一个TTI中的数据大于编码器允许的最大长度时，需要分成几段送入编码器：对卷积码，最大长度为504；对Turbo码，最大长度为5114；对无编码的情况，那么没有限制。分成的各段应该长度一样，如果不能均分,在开始位置填充0比特如果Turbo编码的码块长度40,那么在开始位置填充0比特,使编码长度始终为40广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 信道编码信道编码又称前向纠错编码FEC支持三种编码方案：卷积编码1/2、1/3、Turbo编码1/2、无编码不同的信道使用不同的编码方案传输信道类型编码方案编码效率BCH卷积编码1/2PCHRACHCPCH、DCH、DSCH、FACH1/2、1/3Turbo编码1/3无编码广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 卷积编码卷积编码广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 TurboTurbo编码编码广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 速率匹配速率匹配v 速率匹配的采用是因为复用的情况非常多，而最终物理信道的传输能力是有限的几种，需要通过速率匹配使得复用后的数据量正好与物理信道的能力相适应；此外，速率匹配还提供一种QoS保证机制，平衡各业务的质量。v 速率匹配采用的手段是对数据进行重复或删减。v 速率匹配过程分三大局部：参数计算、比特的别离与合并、重复或删减的执行。v 影响参数计算的因素有：信道的上下行、采用的编码方案、是否采用了压缩模式、复用方案等。v 设计速率匹配算法时主要考虑要保证重复/打孔位均匀分布在各无线帧内，保证重复/打孔位均匀分布在交织前的数据流中以确保译码性能，Turbo码的系统位不能打孔等。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 DTXDTX插入插入只有下行才支持DTX的机制，上行那么不支持。下行支持DTX可简化速率匹配并节省发射功率，上行不支持DTX那么有利于减小高频干扰。如果TrCH位置固定,那么只需第一次DTX插入；如果TrCH位置灵活,那么只有2ndDTX插入。第一次DTX在速率匹配后进行，第二次DTX插入那么在信道复用后进行。DTX应该是异于0、1的值，其在空中接口的发送能量为0广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 交织交织v交织的主要目的是将突发错误变成随机错误以利于译码器进行纠错，抵抗深度快衰落造成的影响。v分为第一次交织和第二次交织，两者均为矩形交织器，遵循行进列出的原那么。v第一次交织又称为帧间交织，其交织深度由当前的TTI决定，并分别规定了列输出的顺序，不能出现交织器不满的情况如果出现不满的情况，那么上行通过无线帧均衡来填充比特使其能满，下行通过速率匹配和DTX插入能得到保证，同时为后面的无线帧分段作准备。v第二次交织又称为帧内交织，交织深度为30(即矩形交织器的列数为30)，交织器可以不满如果不满，那么交织前插入填充比特，交织去掉填充比特。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 无线帧分段与信道复用无线帧分段与信道复用由于信道复用之前都是以TTI为单位进行处理的，但信道复用那么是以无线帧为单位进行的，所以需要利用无线帧分段的步骤来将一个TTI的数据分成均等的TTI/10ms个无线帧。将每个传输信道的一个10ms无线帧拼接起来假设是灵活位置，那么还需插入DTX便形成CCTrCH，此处成为传输信道与物理信道的分界点。一个CCTrCH只能给一个UE，但一个UE可以有多个下行CCTrCH。一个CCTrCH可以映射到多个DPCH中，此即为多码传输。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理信道分段与物理信道映射物理信道分段与物理信道映射v当一个CCTrCH的数据量超出一个物理信道的传输能力，或当前的码资源提供不了适宜的物理信道时，便需采用多码传输，从而需要利用物理信道分段来将一个CCTrCH的数据分成均等的几份。v对不同的CCTrCH，其传输块数、TTI的值、复用的信道数、多码传输的采用与否等都有规定。从这方面来讲，BCH最简单，RACH次之，FACH和PCH再次之，CPCH再次之，DCH和DSCH最复杂。v一个无线链路中只有一个DPCCH，因此，一个DPCCH可能同时负责几个DPDCH。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 10、20、40or80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCBLCBLCBL0、8、12、16or24bits块长Z504，卷积码5114，Turbo码CedBLCedBLCedBLCodeddata卷积码或Turbo码RatematcheddataRatematcheddataDTXororDatabefore1stinterleavingDataafter1stinterleaved交织器列数：1、2、4或8无线帧无线帧无线帧无线帧数目：1、2、4或8TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCHTrCH-1 TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms时间内10ms时间内Ph-1Ph-2Ph-PTPC TFCIpilot扩频、加扰扩频、加扰扩频、加扰TrCH-i+1data1data2data1data2data1data2下下行行信信道道编编码码与与复复用用广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下行行信信道道编编码码与与复复用用举举例例广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v扩频与调制广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 扩扩 频频 技技 术术扩频用于物理信道。扩频用于物理信道。扩频包括两步操作：扩频包括两步操作：信道化操作，将一个个的数据符号转换为一系列的码片，信道化操作，将一个个的数据符号转换为一系列的码片，增加了信号增加了信号的带宽。的带宽。扰码操作，将扰码加在扩频信号上。扰码操作，将扰码加在扩频信号上。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 扩扩 频频 技技 术术上行链路扩频上行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频信道化操作信道化操作上行链路三个物理信道上行链路三个物理信道: DPCCH/DPDCH, PRACH, PCPCH ,其中其中PRACH和和PCPCH的前导局部是一个复数值的前导局部是一个复数值码，可直接进行复数调制。码，可直接进行复数调制。WCDMA中信道化码采用中信道化码采用OVSF码码Orthogonal Variable Spreading Factor codes ，每个符号转化成的码片数目叫，每个符号转化成的码片数目叫做扩频因子做扩频因子SFSpreading Factor。二进制数据流实数化，信道化，调幅，二进制数据流实数化，信道化，调幅，I/Q支路映射，复支路映射，复数加扰。数加扰。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频信道化操作信道化操作OVSF码：码：信道化码用信道化码用Cch,SF,k唯一表示，其中唯一表示，其中SF代表码的扩频因子，代表码的扩频因子，k是码字序号，是码字序号，0 k SF-1 。码字长度是码字长度是2的整数次幂，即的整数次幂，即SF=2k 。每一级包括的码字总数与码长相等。对于上行链。每一级包括的码字总数与码长相等。对于上行链路，路，k=2,3,8 ；SF=4,8,256 。不同长度、长度相等的不同码字之间相互正交。不同长度、长度相等的不同码字之间相互正交。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作上行链路物理信到加扰的作用是区分用户。上行链路物理信到加扰的作用是区分用户。信道化之后的码片序列用复数值扰码加扰，对信号加信道化之后的码片序列用复数值扰码加扰，对信号加密，加扰时扰码边界与无线帧边界一致。密，加扰时扰码边界与无线帧边界一致。WCDMA中采用中采用Gold码作为扰码，两个码作为扰码，两个m序列相加并序列相加并截取一定长度码片序列而形成扰码。上行链路扰码分截取一定长度码片序列而形成扰码。上行链路扰码分为长扰码和短扰码。为长扰码和短扰码。上行链路长扰码和短扰码都是上行链路长扰码和短扰码都是224个个 ，由高层分配。，由高层分配。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作长扰码：长扰码：长扰码序列长扰码序列clong,1,n和和clong,2,n由两个二进制由两个二进制m序列的序列的38400码片片段按位模码片片段按位模2相加生成相加生成，二二进制进制m序列由序列由25阶生成多项式产生阶生成多项式产生 。长扰码序列长扰码序列Clong, n由由clong,1,n和和clong,2,n之和截取一定长度码片序列而成。之和截取一定长度码片序列而成。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作短扰码：短扰码：短扰码序列短扰码序列cshort,1,n和和cshort,2,n用用周期性的扩展码周期性的扩展码S(2)来来定义定义 短扰码序列短扰码序列cshort,n由由cshort,1,n和和cshort,2,n之和截取一定长度码片序列而成。之和截取一定长度码片序列而成。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频-DPCHDPCHDPCCH/DPDCH扩频：扩频：广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频-PRACHPRACHPRACH消息局部扩频：消息局部扩频：广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频PCPCH消息局部扩频消息局部扩频:广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频PRACH前导码前导码:随机接入前导码随机接入前导码Cpre,n是一个复数值序列。它由一个前导扰码是一个复数值序列。它由一个前导扰码Srpre,n和和一个前导签名一个前导签名Csig,s生成生成。定义：定义：Cpre,n,s(k) = Sr-pre,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095；其中；其中k=0对应最先传送的码片。对应最先传送的码片。Sr-pre,n对应对应PRACH前导扰码，前导扰码， Csig,s是一个前导签名。是一个前导签名。Csig,s前导签名由一个前导签名由一个16位长的签名序列位长的签名序列Ps(n)重复重复256次而成，其中次而成，其中n=015。签名序列签名序列Ps(n)由由16个码长为个码长为16的的 Hadamard序列码生成。序列码生成。 Csig,s定义如下：定义如下：Csig,s(i) = Ps(i 模模 16), i = 0, 1, , 4095.广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频PCPCH前导码：前导码：PCPCH有两种前导码，接入前导码和有两种前导码，接入前导码和CD前导码，其组成与随机接入前导码，其组成与随机接入前导码类似，只是对应的前导扰码不同。前导码类似，只是对应的前导扰码不同。PCPCH接入前导码定义：接入前导码定义：Cc-acc,n,s(k) = Sc-acc,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095； PCPCH CD前导码定义：前导码定义：Cc-cd,n,s(k) = Sc-cd,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095； 其中的其中的Csig,s 与随机接入前导所用的签名相同。与随机接入前导所用的签名相同。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频前导签名前导签名Csig,s ：前导签名前导签名 n值值 0123456789101112131415P0(n)1111111111111111P1(n)1-11-11-11-11-11-11-11-1P2(n)11-1-111-1-111-1-111-1-1P3(n)1-1-111-1-111-1-111-1-11P4(n)1111111111111111P5(n)1-11-1-11-111-11-1-11-11P6(n)11-1-1-1-11111-1-1-1-111P7(n)1-1-11-111-11-1-11-111-1P8(n)11111111-1-1-1-1-1-1-1-1P9(n)1-11-11-11-1-11-11-11-11P10(n)11-1-111-1-1-1-111-1-111P11(n)1-1-111-1-11-111-1111-1P12(n)1111-1-1-1-1-1-1-1-11111P14(n)11-1-1-1-111-1-11111-1-1P15(n)1-1-11-111-1-111-11-1-11广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频上行链路信道化码的分配上行链路信道化码的分配:上行物理信道上行物理信道信道化码信道化码Cch,SF,kSFKDPCCHcc2560DPDCHnn=1cd,14SF256SF/4cd,n41（n=1,2）3（n=3,4）2（n=5,6）PRACH消息部分控制部分cc25616s+15（0s15）数据部分cd32SF256SFs/16（0s15）PCPCH消息部分控制部分cc2560数据部分cd4SF256SF/4功率控制前导cc2560广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上上 行行 链链 路路 扩扩 频频上行链路扰码的分配上行链路扰码的分配:上行物理信道上行物理信道扰码表示扰码表示 可用序列可用序列 序列序列 截取码片截取码片 备注备注 DPCHSdpch,n(i)n =0,1,2,2241Clong,n，Cshort,ni=0,1,38399PRACH前导部分Sr-pre,n(i)n = 0,1,8191Clong,1,n(i)i=0,1,4095与下行链路主扰码一一对应消息部分Sr-msg,n(i)n = 0,1,8191Clong,n(i+4096)i=0,1,38399偏置4096码片并与前导n相等PCPCH前导部分接入前导Sc-acc,n(i)n = 0,.,40959clong,1,ni=0,1,4095与下行链路主扰码一一对应，前8192个扰码与PRACH前导共享冲突检测前导Sc-cd,n(i)n = 0,.,40959clong,1,ni=0,1,4095与下行链路主扰码一一对应，前8192个扰码与PRACH前导共享功率控制前导同消息部分同消息部分同消息部分同消息部分同消息部分消息部分Sc-msg,n(i)n =8192,8193, ,40959Clong,n，Cshort,ni=0,1,38399与下行链路主扰码一一对应广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 扩扩 频频 技技 术术上行链路扩频上行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频信道化操作信道化操作下行链路除下行链路除SCH以外，都要进行扩频操作。以外，都要进行扩频操作。与上行链路相同，信道化码采用与上行链路相同，信道化码采用OVSF码，只是码，只是k的取值不的取值不同，同，k=2,3,9 ；SF=4,8,512。根本过程类似上行链路，不同之处下行链路根本过程类似上行链路，不同之处下行链路I/Q支路映射支路映射在信道化之前，并且是逐比特映射。在信道化之前，并且是逐比特映射。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作下行链路加扰可以区分小区和信道。下行链路加扰可以区分小区和信道。下行链路加扰过程与上行链路相同。下行链路加扰过程与上行链路相同。下行链路只有一种扰码，也是下行链路只有一种扰码，也是Gold码序列。总共码序列。总共218-1 = 262,143个扰码个扰码 ，常用的有，常用的有8192个。个。下行链路信道的扰码与下行链路信道的扰码与P-CCPCH信道的扰码对齐，此时信道的扰码对齐，此时不必与加扰物理信道的帧边界对齐。不必与加扰物理信道的帧边界对齐。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作下行链路扰码：下行链路扰码：由两个由两个18阶的生成多项式生成两个二进制的阶的生成多项式生成两个二进制的m序列，这两个序列，这两个m序列的序列的38400个码片按位个码片按位模模2相加构成两个实序列。扰码序列通过合成两个实序列为复序列而得到。相加构成两个实序列。扰码序列通过合成两个实序列为复序列而得到。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频扰码操作扰码操作下行链路扰码：下行链路扰码：常用的常用的81928192个扰码分成个扰码分成512512个集合，每个集合包括个集合，每个集合包括1 1个主扰码和个主扰码和1515个辅个辅助扰码。主扰码和辅助扰码在助扰码。主扰码和辅助扰码在CCTrCH中可以混用。中可以混用。 每个小区只分配一个主扰码。每个小区只分配一个主扰码。P-CCPCH信道、信道、P-CPICH信道、信道、PICH信道、信道、AICH 信道、信道、AP-AICH信道、信道、CD/CA-ICH信道、信道、CSICH信道信道以及携载以及携载PCH信道的信道的S-CCPCH信道总是用主扰码进行发射。其它的信道总是用主扰码进行发射。其它的下行链路物理信道可用主扰码或与该小区主扰码处于同一扰码集的辅下行链路物理信道可用主扰码或与该小区主扰码处于同一扰码集的辅助扰码进行发射。助扰码进行发射。 512512个主扰码又可分为个主扰码又可分为6464组，每组组，每组8 8个主扰码，可用于小区搜索。个主扰码，可用于小区搜索。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频除除SCH以外的下行链路物理信道的扩频：以外的下行链路物理信道的扩频：广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下下 行行 链链 路路 扩扩 频频下行链路信道化码的分配：下行链路信道化码的分配：下下行物理信道行物理信道信道化码信道化码 Cch,SF,k Cch,SF,k SFSF k kCPICHP-CPICHCch,256,02560S-CPICHCch,256256CCPCHP-CCPCHCch,256,12561S-CCPCHCch,SF,k4SF256PDSCHCch,SF,k4SF256AICH,AP-AICH,CD/CA-ICH,CSICH,PICHCch,256256DPCHCch,SF,k4SF512DL-DPCHCch,512512SCH不需要进行扩频广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下行链路扩频下行链路扩频同步码同步码SCH信道无需扩频，因为同步码具有很好的非周期自相信道无需扩频，因为同步码具有很好的非周期自相关特性。关特性。主同步码主同步码PSC)序列只有序列只有1个个,是实部和虚部相同的复数是实部和虚部相同的复数值序列，由一个广义分层值序列，由一个广义分层Golay序列生成序列生成 。用于。用于WCDMA系统的所有小区所有时隙。系统的所有小区所有时隙。辅助同步码辅助同步码(SSC)共有共有16个，是具有相同的实部和虚部的个，是具有相同的实部和虚部的复数值序列，由复数值序列，由Hadamard汉明序列和序列汉明序列和序列z按位相乘生按位相乘生成。成。Hadamard汉明序列由递归形成的矩阵汉明序列由递归形成的矩阵H8的行组成的行组成 。 广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下行链路扩频下行链路扩频同步码同步码16个辅助同步码经过排列组合，形成个辅助同步码经过排列组合，形成64个不同的码组序列，与下行主扰码的个不同的码组序列，与下行主扰码的64个扰码个扰码组一一对应。组一一对应。64个码组序列的个码组序列的循环移位是唯一的。循环移位是唯一的。 扰码扰码码组码组时隙号时隙号#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13#14码组 0112891015810162715716码组111516731416310512141210码组212115551216611216111512码组3123186525844637码组629111215129131311141016151416码组639121015131491415111113121610广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 上行调制上行调制广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 下行调制下行调制广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v物理层过程广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 同步过程同步过程小小 区区 搜搜 索索三步搜索法三步搜索法第一步第一步 时隙同步：时隙同步：搜索P-SCH的主同步码，与信号最强的基站取得时隙同步。第二步第二步 扰码码组识别和帧同步：扰码码组识别和帧同步：利用S-SCH的辅助同步码码组实现帧同步，并识别扰码码组号。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 第三步第三步 扰码识别：利用扰码码组中的扰码识别：利用扰码码组中的8个主扰码与捕获的个主扰码与捕获的P-CPICH的主扰码比较，的主扰码比较，得到该小区的主扰码。得到该小区的主扰码。 根据主扰码可以检测出根据主扰码可以检测出P-CCPCH，从而可以收到系统及小区的播送信息。，从而可以收到系统及小区的播送信息。同步过程同步过程小小 区区 搜搜 索续索续广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 通过小区搜索，可获得通过小区搜索，可获得SCH帧同步和帧头的位置。帧同步和帧头的位置。根据下行物理信道时序关系，有下述信道与根据下行物理信道时序关系，有下述信道与SCH帧头帧头对齐：对齐：P-CPICHS-CPICHP-CCPCHPDSCHS-CCPCH和和PICH等信道的帧头与上述信道的帧头的等信道的帧头与上述信道的帧头的时间差由高层配置参数确定。时间差由高层配置参数确定。同步过程同步过程公共信道同步公共信道同步广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 专用信道专用信道DPCH同步定时关系：同步定时关系：不同下行不同下行DPCH定时可以不同，由高层参数配置决定，但定时可以不同，由高层参数配置决定，但其与其与P-CCPCH的帧定时的偏置将是的帧定时的偏置将是256码片的整数倍，即码片的整数倍，即有有tDPCH,n=Tn*256码片，其中码片，其中Tn=0,1,.149；在在UE侧上行链路侧上行链路DPCCH/DPDCH帧发射大概在接收到对帧发射大概在接收到对应的下行应的下行DPCCH/DPDCH帧的第一个检测径后帧的第一个检测径后T0(1024码码片片)处；处；同一同一UE的所有的所有UL DPCCH/DPDCHs有相同的帧定时。有相同的帧定时。同步过程同步过程专用信道同步专用信道同步广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 对专用物理信道，采用同步原语指示上下行无线链路对专用物理信道，采用同步原语指示上下行无线链路的同步状态，一般采用基于接收到的的同步状态，一般采用基于接收到的DPCCH质量或质量或CRC校验确定。校验确定。下行同步原语：下行同步原语：UE的层的层1将测量下行专用信道的每一将测量下行专用信道的每一物理帧的同步状态，并向高层报告。物理帧的同步状态，并向高层报告。上行同步原语：上行同步原语：Node B的层的层1将测量所有无线链路集合将测量所有无线链路集合的每一物理帧的同步状态，并向的每一物理帧的同步状态，并向RL失败失败/恢复触发函恢复触发函数指示，因此在每一个链路集中只有一个同步状态指数指示，因此在每一个链路集中只有一个同步状态指示示。同步过程同步过程专用信道同步续一专用信道同步续一广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 Node B无线链路同步状态图如下，每一个无线链路可以存在无线链路同步状态图如下，每一个无线链路可以存在3种种不同的状态：初始状态、非同步状态和同步状态。不同的状态：初始状态、非同步状态和同步状态。初始状态到同步状态的转移可通过初始状态到同步状态的转移可通过“同步过程同步过程A和和“同步状态同步状态B两个过程实现。两个过程实现。同步状态到非同步状态的转移可通过同步状态到非同步状态的转移可通过“RL失败和失败和“RL恢复两恢复两个过程来实现。个过程来实现。同步过程同步过程专用信道同步续二专用信道同步续二广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 R RA AC CH H随随机机接接入入过过程程MMA AC C传传输输控控制制广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 R RA AC CH H随随机机接接入入过过程程层层一一接接收收参参数数前导扰码消息长度10或20msAICH发射时序参数各ASC的可用签名集与可用RACH子信道集功率爬坡因子前导最大重传次数前导初始功率前导与消息控制局部的功率差传输格式集传输格式ASC待传数据广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 R RA AC CH H随随机机接接入入过过程程层层一一前前导导接接入入广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理信道类型开环模式开环模式 闭环模式 TSTDSTTDP-CCPCH-SCH-S-CCPCH-DPCH-PICH-PDSCH-AICH-CSICH-发射分集模式发射分集模式开环模式和闭环模式不能同时使用。只要有某个下行物理信道使用了发射分集，那么SCH和P-CCPCH便必须使用发射分集。一个激活集中的不同无线链路不能使用不同的分集模式，但可以有的链路使用，有的链路不使用。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 发射分集时发射分集时CPICHCPICH的发射的发射A=1+j无发射分集时使用天线1的序列广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 发射天线2MUXData发射天线1信道码和长扰码C爙, 扩频长度 = M天线1天线2天线1天线2TPCTFIPilotMUX信道编码交织STTD编码器速率匹配QPSK 符号分集 Pilot开环发射分集开环发射分集STTDSTTD框图框图广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 基于空间时间分组编码的天线发射分集基于空间时间分组编码的天线发射分集(STTD4个连续的比特个连续的比特b0, b1, b2, b3用用STTD编码。编码。信道编码、速率匹配、交织等操作与无发射分信道编码、速率匹配、交织等操作与无发射分集时一样。集时一样。开环发射分集开环发射分集STTDSTTD广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 Antenna 1 Antenna 2 acsi,0 acp acsi,1 acp acsi,14 acp Slot #0 Slot #1 Slot #14 acsi,2 acp Slot #2 (Tx OFF)(Tx OFF) (Tx OFF)(Tx OFF) (Tx OFF)(Tx OFF) (Tx OFF)(Tx OFF) 开环发射分集开环发射分集TSTDTSTD只在SCH使用目的是减小干扰广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 Spread/scramblew1w2D P CHDPCCH DPDCH RxRx CPICH 1Tx CPICH 2Ant1Ant2TxWeight Generation w1w2DetermineFBImessagefromUplink DPCCH 闭环发射分集框图闭环发射分集框图广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 闭环发射分集续一闭环发射分集续一用于用于DPCH和和PDSCH；闭环发射分集可认为是对无线信道的预校正；闭环发射分集可认为是对无线信道的预校正；闭环模式发射分集的信道编码、交织和扩频与非分集模式相闭环模式发射分集的信道编码、交织和扩频与非分集模式相同，扩频后的复信号送到两个同，扩频后的复信号送到两个TX天线，并被加权因子天线，并被加权因子w1和和w2加权；加权；加权因子由加权因子由UE决定，并利用上行决定，并利用上行DPCCH的的FBI字段的字段的D段比段比特通知特通知UTRAN；闭环模式发射分集关键是加权因子的计算，按加权因子计算闭环模式发射分集关键是加权因子的计算，按加权因子计算方法不同分为两种模式：方法不同分为两种模式：模式模式1只调整相位；两个天线发射只调整相位；两个天线发射DPCCH的专用导频符号不同的专用导频符号不同(正交正交)；模式模式2同时调整相位和同时调整相位和/幅度；两个天线发射幅度；两个天线发射DPCCH的专用导频的专用导频符号相同。符号相同。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 反响信息确实定反响信息确实定UE利用利用CPICH估计来自每个天线的信道。在每一个时隙，估计来自每个天线的信道。在每一个时隙，UE计算相位调整量，在模式计算相位调整量，在模式2还要计算幅度调整量，还要计算幅度调整量，这些调整量用于这些调整量用于UTRAN控制控制UE的接收功率到达最大；的接收功率到达最大；P=wHHHHw ，其中，其中H= h1 h2 and w = w1, w2 T ；UE向向UTRAN反响相位反响相位/功率设置信息，反响通知信息功率设置信息，反响通知信息(FSM)比特利用分配给闭环模式发射分集的上行比特利用分配给闭环模式发射分集的上行DPCCH中的中的FBI的的D区域发送，每个时隙反响区域发送，每个时隙反响1比特的比特的信息；信息；UTRAN在下行在下行DPCCH导频区域开始处进行相位和幅度导频区域开始处进行相位和幅度调整；调整；闭环发射分集续二闭环发射分集续二广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 压缩模式压缩模式压缩模式是在无线帧中制造出一些空闲区域，在此间不发射信号，从而使得UE能利用这些区域进行频率间测量的一种机制。RRC层通过设置L2层和物理层来控制压缩模式。由RRC来控制压缩帧出现的次数，且可由RRC信令进行修正。为了在压缩模式中进行测量，定义了一个称为“发射间歇模式序列transmissiongappatternsequence的东西。一个发射间歇模式序列由两个交替出现的发射间歇模式1和2组成，每个模式又由一个或两个发射间歇组成。发射间歇模式的结构、位置和重复数由一些物理层的参数来决定。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 压缩模式物理层参数及其示意图压缩模式物理层参数及其示意图广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 压缩模式帧结构压缩模式帧结构上行压缩模式帧结构上行压缩模式帧结构下行压缩模式帧结构下行压缩模式帧结构A下行压缩模式帧结构下行压缩模式帧结构B广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 获得压缩空隙的方法获得压缩空隙的方法一、速率匹配一、速率匹配利用速率匹配方法，比正常模式多删除一些闭特，或少利用速率匹配方法，比正常模式多删除一些闭特，或少重复一些比特而获得无需发送比特的空隙；重复一些比特而获得无需发送比特的空隙；二、扩频因子减半二、扩频因子减半扩频因子减半后，即可传送比原来多一倍的数据，从而扩频因子减半后，即可传送比原来多一倍的数据，从而获得获得7.5个时隙的空隙；个时隙的空隙；三、高层调度三、高层调度通过高层往物理层少发数据而获得无需发送比特的空隙；通过高层往物理层少发数据而获得无需发送比特的空隙； 下行链路支持全部三种方法，而上行那么只支持扩频因子减下行链路支持全部三种方法，而上行那么只支持扩频因子减半和高层调度的方法；半和高层调度的方法； 压缩空隙可在一帧中，也可跨两帧；一个无线帧中不能有超压缩空隙可在一帧中，也可跨两帧；一个无线帧中不能有超过过8个时隙的空隙。个时隙的空隙。广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 压缩模式将影响的方面压缩模式将影响的方面 第一次交织第一次交织 速率匹配速率匹配 第一次第一次DTX插入插入 第二次第二次DTX插入插入 物理信道分段物理信道分段 物理信道映射物理信道映射 功率控制功率控制 闭环发射分集闭环发射分集 测量测量广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v物理层的测量广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 物理层的测量标准相当于是在物理层的测量标准相当于是在UE和和UTRAN中提供了一个含各种中提供了一个含各种测量功能的工具箱或者称之为函数库；测量功能的工具箱或者称之为函数库； 测量分为六大类：频内测量、频间测量、系统间测量、业务量测测量分为六大类：频内测量、频间测量、系统间测量、业务量测量、质量测量和内部测量；量、质量测量和内部测量； UTRAN向向UE发发“测量控制消息，要求测量控制消息，要求UE进行相应的测量；进行相应的测量；UE在测得相应的量后，向在测得相应的量后，向UTRAN回应一个回应一个“测量报告消息，将测量报告消息，将测得的量报给测得的量报给UTRAN； 空闲模式下，测量控制消息在系统信息中播送。空闲模式下，测量控制消息在系统信息中播送。物理层测量的控制物理层测量的控制广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 UEUE的测量能力的测量能力 CPICH的接收信号码功率的接收信号码功率CIPCH RSCP PCCPCH的接收信号码功率的接收信号码功率PCCPCH RSCP UTRA 载波接收信号强度指示载波接收信号强度指示UTRA carrier RSSI GSM 载波接收信号强度指示载波接收信号强度指示GSM carrier RSSI CPICH Ec/No 传输信道误块率传输信道误块率BLER)广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 UEUE的测量能力续的测量能力续 UE发射功率发射功率 SFN-CFN观测时间差观测时间差 SFN-SFN观测时间差观测时间差 UE接收接收-发射时间差发射时间差 到到GSM小区的观测时间差小区的观测时间差 用于用于UE定位的小区帧的定位的小区帧的UE GPS时序时序广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 UTRANUTRAN的测量能力的测量能力 宽带总接收功率宽带总接收功率CIPCH RSCP 信干比信干比SIR 信干比误差信干比误差SIRerror 载波发射功率载波发射功率 码发射功率码发射功率 传输信道误比特率传输信道误比特率BER) 物理信道误比特率物理信道误比特率BER)广东移动通信有限责任公司企业发展部广东移动通信有限责任公司企业发展部 UTRANUTRAN的测量能力续的测量能力续 往返时间往返时间 用于用于UE定位的小区帧的定位的小区帧的UTRAN GPS时序时序 PRACH/PCPCH传播时延传播时延 确认了的确认了的PRACH前导数前导数 检测到的检测到的PCPCH接入前导数接入前导数 确认了的确认了的PCPCH接入前导数接入前导数