第二章WCDMA技术.

第二章WCDMA技术WCDMA是UMTS（UniversalMobileTelecommunicationSystem）的主要空中接口技术，分为TDD（TimeDivisionDuplexing）方式和FDD（FrequencyDivisionDuplexing）方式。2.1WCDMA系统概述终端无线接入网3G核心网外部网络CN-CSUTRANPSTNCN-PSInternetUuIu2.1WCDMA系统概述1、UMTS系统总体2.1WCDMA系统概述2.1WCDMA系统概述2、WCDMA系统承载的业务（1）会话型业务（2）交互性业务（3）流业务（4）后台型业务2.2WCDMA无线子系统2.2.1UTRAN结构P14Fig2-12.2WCDMA无线子系统2.2.1UTRAN结构1、NodeBWCDMA系统的基站，包括无线电收发信机和基带处理部件。2、RNC（RadioNetworkController）逻辑上对应BSC，主要负责它所属区域的无线资源管理；此外还完成系统接入控制、移动性管理、功率控制、宏分集合并等。2.2WCDMA无线子系统2.2.1UTRAN结构3、RNS分类（1）服务RNS（SRNS）管理UE和UTRAN之间的无线连接。（2）漂移RNS（DRNS）当UE处于不同的RNC软切换状态下，除了SRNS外的所有涉及到的RNS。2.2WCDMA无线子系统2.2.1UTRAN结构4、RNC的逻辑功能（1）控制RNC（CRNC）：控制NodeB的RNC。（2）服务RNC（SRNC）：完成对来自CN和UE的链路终止，执行Uu口的L2层数据处理功能，还执行移动管理功能。（3）漂移RNC（DRNC）：当UE处于不同的RNC软切换状态下，DRNC为SRNC提供分集服务。2.2WCDMA无线子系统2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型这些接口具有以下特点：•所有接口具有开放性•将无线网络层和传输层分离•控制面和用户面分离2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型设计原则：层与面在逻辑上相互独立；（1）从水平方向：协议结构包括两层•无线网络层包括所有与UTRAN有关的协议；•传输网络层代表用来承载UTRAN协议的标准化传输技术，与UTRAN特殊功能无关；2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型（2）从垂直方向：协议结构包括三个面•用户平面包括数据流和用于承载这些数据流的数据承载•控制平面包括应用协议和用于承载这些应用协议的信令承载2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型•传输网络控制平面在控制平面和用户平面之间，只存在于传输层，不包括任何无线网络层的信息；它包括ALCAP协议和ALCAP所需的信令承载。2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型•传输网络用户平面用于用户平面的数据承载和控制平面应用协议的信令承载；应用协议采用的信令承载和ALCAP所需的信令承载通过O&M操作建立。2.2.2.1UTRAN接口通用协议模型2.2.2.2Iu接口1、Iu接口结构P39图2-16所示。对于一个RNC，最多存在3个Iu接口：•Iu-CS•Iu-PS•Iu-BC2.2.2.2Iu接口2、IuCS协议结构P16图2-32.2.2.2Iu接口2、IuCS协议结构（1）控制平面协议栈•RANAP•SCCP•MTP3b•SAAL（SSCF+SSCOP）•AAL52.2.2.2Iu接口2、IuCS协议结构（2）用户平面协议栈•AAL22.2.2.2Iu接口2、IuCS协议结构（3）传输网络控制平面•ALCAP（Q.2630.1+Q.2150.1）•MTP3b•SAAL（SSCF+SSCOP）•AAL52.2.2.2Iu接口3、IuPS协议结构P17图2-42.2.2.2Iu接口3、IuPS协议结构•用户平面和控制平面都采用ATM传输；•控制平面协议栈支持基于宽带7号信令系统的信令承载；同时也支持基于IP的信令承载；M3UASCTP•用户平面中，多种分组数据流在一个或多个AAL5PVC上复用。2.2.2.2Iu接口4、Iu接口功能2.2.2.2Iu接口5、IuBC协议结构P19图2-5ServiceAreaBroadcastProtocol功能（1）消息处理（2）负载处理（3）复位，允许小区广播中心中止一个小区或多个小区的广播2.2.2.3Iur接口Iur是两个RNC之间的逻辑接口，用于传送RNC之间的控制信令和用户数据。它设计的初衷是为了支持RNC之间的软切换，但随着标准的发展，更多的特性被增加进去。目前Iur可以提供4种功能，因此RNSAP有4种功能模块：Iur1、Iur2、Iur3和Iur4。2.2.2.3Iur接口P20图2-6Iur接口协议结构Iub接口是NodeB和RNC之间的逻辑接口，协议栈的结构如下图所示。无线网络层定义了与操作NodeB相关的过程，传输网络层定义了在NodeB与RNC之间建立物理连接的过程。用户平面Iub帧协议为每种传输信道定义了帧结构和基本带内控制过程。2.2.2.4Iub接口定义了与操作NodeB相关的过程定义了与操作NodeB与RNC之间建立物理连接的过程为每种传输信道定义了帧结构和基本的带内控制过程P21图2-7Iub接口协议结构2.2.2.4Iub接口NBAP协议分为：专用NBAP和公共NBAP。•公共NBAP，定义了通过公共信令链路的信令过程。•主要功能包括：–建立UE的第一个RL（RadioLink），选择业务终结点–小区配置–处理RACH（RandomAccessChannel）/FACH（ForwardAccessChannel）和PCH（PagingChannel）信道–初始化、汇报小区或者NodeB的具体测量–位置测量单元控制–错误管理2.2.2.4Iub接口NBAP协议分为：专用NBAP和公共NBAP。•专用NBAP，用于专用信令链路中。•主要功能包括：–为UE对无线链路进行增加、释放和重新配置–处理专用和共享信道–处理更软合并–初始化和报告无线链路的具体测量–无线链路差错管理2.2.2.4Iub接口2.2.3Uu接口•Uu接口是指用户设备（UE）和无线接入网络（UTRAN）之间的开放接口，也称为空中接口。•空中接口协议的作用是建立、重新配置和释放“无线承载”业务。•接口开放：指只要遵从接口规范，不同制造商生产的终端设备就能相互通信。移动性管理、呼叫控制、会话管理等2.2.3.1Uu接口协议模型P23图2-8Uu接口协议栈RLC在控制平面称作“信令无线承载”；RLC在用户平面称作“无线承载”。空中接口物理层（L1）数据链路层（L2）网络层（L3）RRC协议MAC层BMC协议PDCP协议控制平面用户平面RLC层2.2.3.1Uu接口协议模型2.2.3.2物理层（L1）1、物理层的功能–宏分集的合并/分离，软切换的执行–传输信道上的错误检测并向上层指示–传输信道的编译码以及信道的交织/解交织–信道的复用和编码组合传输信道的解复用–速率的匹配–部门组合信道到物理信道上的映射–物理信道的概率加权和合并–物理信道调制/解调以及扩频/解扩–频率和时间同步–闭环概率控制–RF处理2、物理层向上层提供的服务•物理层通过“传输信道”向MAC层提供数据传输服务。•传输信道：以数据传输方式为特征，指示数据以何种方式以及何种特征进行传输。•传输信道特征有传输格式来定义，传输格式同样也指明了物理层对这些传输信道的处理过程。2.2.3.2物理层（L1）3、传输信道•专用传输信道DCH：采用特定的扩频码、扰码码字，为某一用户所专用。•公共传播信道：为整个小区或小区中某一组用户所公用。2.2.3.2物理层（L1）3、传输信道（1）专用传输信道（DCH）一个UE所专用的上行、下行传输信道。可用于发送特定用户的物理层以上的所有信息，包括业务数据和高层控制信息。主要特征包括：快速功率控制、逐帧快速数据速率变化等；此外还支持软切换。2.2.3.2物理层（L1）3、传输信道（2）公共传播信道•BCH：下行传输信道，用于发送UTRAN或某一给定小区的特定信息。•FACH：下行公共传输信道，用于基站接收到随机接入消息后，向位于某个小区的终端发送控制信息。•PCH：下行传输信道，用于发送与寻呼过程相关的数据。2.2.3.2物理层（L1）3、传输信道（2）公共传播信道•RACH：上行传输信道，用来发送来自终端的控制信息。•DSCH：被几个UE共享的下行传输信道，用于发送专用用户业务数据或者控制信息。•CPCH：上行传输信道，是RACH信道的扩展，用来发送突发数据业务，为小区全部UE所共享。2.2.3.2物理层（L1）3、传输信道说明：•对于专用传输信道，UE通过物理信道来标识。•当公用传输信道上传递的信息是针对某一特定的UE时，需要在传送信息前增加UE的标识。2.2.3.2物理层（L1）4、物理信道•是各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，定义为WCDMA系统中的一个特定的载频、扰码、信道化码、起止时间和一个上行相对相位的组合。•高层数据传输到物理层之后，映射到物理信道的无线帧中。•分类：2.2.3.2物理层（L1）上行物理信道下行物理信道（1）下行物理信道•专用下行物理信道（DL-DPCH）–专用物理数据信道DPDCH–专用物理控制信道DPCCHDPDCH和DPCCH混合在一个无线帧中，以TDM方式传送；一个无线帧的时长为10ms；扩谱系数：4-512；符号速率：7.5-960kb/s；若需传输高速数据，必须使用并行数据传送。2.2.3.2物理层（L1）（1）下行物理信道•公共下行物理信道（CDPCH）–同步信道SCHSCH分为主同步信道（P-SCH）和辅同步信道（S-SCH）；P-SCH提供系统同步基准，特定256码片长，每时隙都发送；S-SCH没有数据，只有特定码组，用来使UE获取主扰码组信息；SCH没有信道化码和扰码；P-SCH和S-SCH并行传输；系统中所有小区的主同步信道都相同；2.2.3.2物理层（L1）（1）下行物理信道•公共下行物理信道（CDPCH）–公共导频信道CPICH一个不编码信道；功能是在UE端为辅助专用信道做“信道估计”以及作为公共信道的参考信号；也可用于切换时的测量；用户侧收到的CPICH的功率变化会影响不同小区之间的负荷分配；2.2.3.2物理层（L1）（1）下行物理信道•公共下行物理信道（CDPCH）–公共控制物理信道CCPCH–物理下行共享信道PDSCH–捕获指示信道AICH–接入前置捕获指示信道AP-AICH–寻呼指示信道PICH–CPCH状态指示信道CSICH–碰撞检测/信道分配指示信道CD/CA-ICH2.2.3.2物理层（L1）（2）上行物理信道•专用上行物理信道（UL-DPCH）–DPDCH–DPCCH每个物理连接中有且只有一个DPCCH，扩频因子固定为256；DPDCH的扩频因子范围为4-256；DPDCH的数据速率可逐帧改变，所以可进行变速率业务传输；•公共上行物理信道–物理随机接入信道PPACH–公共分组物理信道PCPCH2.2.3.2物理层（L1）2.2.3.2物理层（L1）5、传输信道到物理信道的映射P25图2-9传输信道到物理信道的映射5、传输信道到物理信道的映射•DCH对应2个物理信道：DPDCH、DPCCH；DPDCH承载DCH的数据，包括高层信令和用户数据，它的比特速率可以以无线帧为单位而变化；DPCCH承载必要的物理层控制信息，比特速率固定；对每一个连接而言，这两个专用信道必不可少；•高层并没有为所有的物理信道设置相应的传输信道；但每个BS都必须有传输这些物理信道的能力；•若使用了公共分组信道（CPCH），就需用到CSICH、CD/CA-ICH。2.2.3.2物理层（L1）1、MAC子层•MAC子层位于物理层之上，它使用物理层提供的传输信道，并向RLC子层提供逻辑信道；•MAC子层要执行“逻辑信道”与“传输信道”之间的映射；•MAC子层接收RRC的控制信息，并向上层进行测量及错误报告。2.2.3.3数据链路层（L2）（1）M