WCDMA无线接口物理层

WCDMA无线接口物理层22概述WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程33UTRAN协议结构RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIub44无线接口协议结构RadioResourceControl(RRC)MediumAccessControl(MAC)TransportchannelsPhysicallayerControl/MeasurementsLayer3LogicalchannelsLayer2Layer155物理层的数据处理来自MAC层的数据（TB）信道编码与复用扩频和调制66物理层技术实现MAC层（层2）物理信道扩频调制传输信道物理信道结构OVSF、扰码操作调制编码和复用映射到物理层解复用解码映射到MAC层解调解扩77概述WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程88WCDMA物理链路示意卷卷卷卷p(t)PAMUX卷卷卷卷*jp(t)PilotDPCCHDPDCHtwcos......twsinI+jQTPCcommandscrambS卷卷1slotIcQc1010DTFCITPCCRC卷卷卷信息匹配滤波器RAKE合并Viterbi译码帧错误检测LPF目标FER判决测定SIR判决TPC命令目标SIR延时内环功控外环功控99物理层关键技术•信道结构及映射关系•编码和复用技术•扩频技术•调制技术1010传输信道分类BCH,广播信道FACH,前向接入信道PCH,寻呼信道RACH,反向（随机）接入信道CPCH,公共分组信道DSCH，下行共享信道DCH，专用信道•DCH信道可以为上行或下行信道公共传输信道专用传输信道1111物理信道•物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定。•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。•多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。•物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。频率、码、相位物理信道1212上行物理信道–上行公共物理信道•物理随机接入信道(PRACH)•物理共用分组信道(PCPCH)–上行专用物理信道•上行专用物理数据信道(uplinkDPDCH)•上行专用物理控制信道(uplinkDPCCH)上行物理信道1313上行专用物理信道•DPDCH和DPCCH在无线帧通过I/Q复用•DPDCH用来传输层2及更高层产生的专用数据•DPCCH用来传输层1的控制信息•帧长为10ms，分15个时隙，每时隙2560chips•DPDCH的扩频因子为4到256•在相同的层1连接中，DPDCH与DPCCH的扩频因子是可以不同的•每个DPCCH时隙由Pilot，TFCI，FBI，TPC构成。上行物理信道的特点1414上行DPDCH/DPCCH帧结构PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..6)1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbits1515上行DPDCH/DPCCH作用DCH数据DPDCHDPCCH为DPDCH提供解调、功控等控制数据实现物理层数据承载1616•随机接入是基于快速捕获指示的时隙ALOHA方法•时间上用接入时隙来确定，UE只能在时隙的开始位置进行随机接入传送，每个时隙5120chips，每2帧有15个slot•哪些时隙可以使用由高层给定•随机接入传送数据由两部分组成：–1或多个的preamble：4096chips长度，由16长度的signature进行256次重复构成，共有16种signature–10或20ms的信息部分–使用哪个signature及信息部分长度由高层决定PRACH信道1717RACH接入时隙分配#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13#145120chipsradioframe:10msradioframe:10msAccessslot#0RandomAccessTransmissionAccessslot#1Accessslot#7Accessslot#14RandomAccessTransmissionRandomAccessTransmissionRandomAccessTransmissionAccessslot#81818RACH发射结构MessagepartPreamble4096chips10ms(oneradioframe)PreamblePreambleMessagepartPreamble4096chips20ms(tworadioframes)PreamblePreamble1919RACH信息部分2020物理公共分组信道PCPCH4096chipsP0P1PjPjCollisionResolutionPreambleAccessPreambleControlPartDataPart0or8slotsN*10msecMessagePart2121•CPCH传输是基于快速捕获指示的DSMA-CD方法•CPCH也是在与RACH一样的时隙开始时刻传输的•CPCH随机访问信号包括：–1个或多个接入前缀AP，长度为4096chips–1个冲突检测前缀CD-P，长度为4096chips–1个DPCCH功率控制前缀PC-P，长度为0或8个时隙，由高层决定–1个message部分：•长度为Nx10ms，最多的帧数由N_Max_frames参数决定，此为高层的参数。•每10ms帧分为15个时隙，每个时隙2560chips•也分为两个并行的部分：传输高层信息的数据部分和传输层1控制信息的控制部分•数据部分的扩频因子为256到4•数据部分与控制部分分别与上行的DPDCH与DPCCH结构相同物理公共分组信道2222专用下行物理信道Oneradioframe,Tf=10msSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..7)Data2Ndata2bitsDPDCHTFCINTFCIbitsPilotNpilotbitsData1Ndata1bitsDPDCHDPCCHDPCCHTPCNTPCbits2323专用下行物理信道•DCH包括专用的数据及控制信息：专用数据用于传输层2或更高层产生的数据；控制信息用于传输层1的控制信号•控制信息包括：导频、TPC、可选的TFCI。•DCH的扩频因子可以为512到4，并且在连接过程中可以改变•DPDCH和DPCCH是时间复用的•同一CCTrCH的多码传输使用相同的扩频因子，此时，只需传输第一个DPCH的控制信息就行。•当有多个CCTrCH给同一用户时，每个CCTrCH可以使用不同的扩频因子，并且只需传输一个DPCCH信息2424下行DPDCH/DPCCH作用实现物理层数据承载DCH数据DPDCHDPCCH为DPDCH提供解调、功控等控制数据DCH数据2525下行多码传输的时隙结构TransmissionPowerPhysicalChannel1TransmissionPowerPhysicalChannel2TransmissionPowerPhysicalChannelLDPDCHOneSlot(2560chips)TFCIPilotTPCDPDCH2626公共导频信道CPICH•commonPilotChannel(CPICH)•传送确知序列•固定速率30KBPS，SF=256•发射分集时，使用相同的扩频码和扰码，但传送序列不同slot#1Frame#i+1Frame#islot#14AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-A-AAA-A-AAA-AA-A-AAA-A-AAA-A-AAA-A-AAntenna2Antenna1slot#0FrameBoundary2727CPICH•主CPICH–使用相同的信道码,即Cch,256,0–扰码为主扰码–一个小区只有一个主CPICH–在整个小区广播–主CPICH为SCH,PrimaryCCPCH,AICH,PICH提供相位基准。还是其它下行物理信道的缺省相位基准。•从CPICH–可以使用任意信道码，只要满足SF=256–扰码可以使用主扰码，也可以使用从扰码–一个小区可以有0、1或几个从扰码–可以在小区内部分发射–可以作为S－CCPCH和下行DPCH的参考.2828主公共控制物理信道PCCPCH•固定数率（30kbps，SF=256）•用于承载BCH信道•每个时隙的头256chips为空•只有数据域•可以采用STTD传输分集Data18bitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,20bits1radioframe:Tf=10ms(TxOFF)256chips2929从公共控制物理信道S-CCPCH•用于传送FACH和PCH.•两种SCCPCH:有TFCI和无TFCI。UTRAN决定TFCI是否发送，UE支持TFCI。•可能的传送速率与下行DPCH相同。•SF=256-4.•FACHandPCH可被映射到同一个或不同的SCCPCHs.如果映射到同一个SCCPCH,它们可以映射到相同的帧。Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,20*2kbits(k=0..6)PilotNpilotbitsDataNdatabits1radioframe:Tf=10msTFCINTFCIbits3030同步信道SCH•SCH用于小区搜索•分成P-SCH和S-SCH.•SCH信道占用前256个CHIP•主同步码(PSC)在每个时隙内重复发射。•从同步码(SSC)指定小区扰码的码组•SSC从16个长为256的码组中选择。共有64组，代表64个扰码码组PrimarySCHSecondarySCH256chips2560chipsOne10msSCHradioframeacsi,0acpacsi,1acpacsi,14acpSlot#0Slot#1Slot#143131物理下行共享信道PDSCH•PDSCH传送DSCH,DSCH被多个码分用户共享。•PDSCH总是与一个DPCH相联系，所需控制信息在DPCH上传送•两种方式通知UE解调DSCH（用TFCI域，用高层信令）•DSCH是特殊形式的多码传输，DSCH与相联系的DCH可以具有不同的SF，SF可在帧间改变。DSCH数据PDSCH承载DSCH数据3232捕获指示信道（AICH）•AICH的帧结构：两帧，共20ms，包括重复的15接入时隙AS,每个时隙有20个符号(5120码片)。每个时隙包括两部分，捕获指示AI和空部分。•捕获指示AI有16种Signature•AICH的相位参考为CPICH.AS#14AS#0AS#1AS#iAS#14AS#0a1a2a0a31a32a30a33a38a39AIpartUnusedpart20ms3333寻呼指示信道Oneradioframe(10ms)b1b0288bitsforpagingindication12bits(undefined)b287b288b2993434寻呼指示信道•PICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于传送PageIndicators(PI).•PICH总是与一个S-CCPCH相联系，这个信道正在传送一个PCH•PICH的帧结构：一帧为10ms，包括300bits.其中，288bits用于传送PageIndicators.其余12bits尚未定义。•N个寻呼指示{PI0,…,PIN-1}在一帧内传送，N=18,36,72,or144.•如果某一帧中的PIi被置为1，说明PIi对应UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调3535传输信道与物理信道的映射关系3636物理层关键技术•信道结构及映射关系•编码与复用技术•扩