4-WCDMA信道结构060824-48
(完整word版)WCDMA_物理层层信道详细解读
WCDMA1、WCDMA物理层信道1.1、同步信道（SCH, Synchronisation Channel）SCH是下行物理信道，分为主同步信道（P—SCH， Primary SCH）和从同步信道（S—SCH, Secondary SCH）。
主要用于UE在开机后与系统进行时隙同步和帧同步的过程，以完成物理层同步。
SCH是一个用于在小区搜索过程中UE与网络进行时隙同步和帧同步的下行物理信道。
SCH包括两个子信道,一个是主同步信道（P-SCH),另一个是从同步信道（S-SCH）。
SCH 的每个无线帧长度为10ms（38400chips)，分为15个时隙.每个时隙的长度为2560chips。
SCH 的无线帧结构如图：P—SCH 上发送的是基本同步码（PSC， Primary Synchronization Code），长为256chips.PSC 在每一个时隙的前256个码片的位置发射一次，在图中用cp表示。
系统中每个小区的PSC 都是相同的。
S—SCH 上发送的是辅助同步码（SSC， Secondary Synchronization Code），长为256chips。
S—SCH 与P-SCH 在时间上并行传输。
SSC 在图中用csi,k来表示，其中i（0～63)表示主扰码组的组号,k（0~14）表示时隙号。
S-SCH 的每一个无线帧重复发射这15个SSC。
每个SSC 是从长为256chips的16个不同的码片序列中选取的.在S—SCH上发送的SSC 序列共有64种确定的组合，对应64个主扰码组，用于指示小区的下行扰码是属于哪一个扰码组的.也就是说如果两个小区的主扰码不同，那么这两个小区的S—SCH信道上发送的SSC 序列就不同.图中的参数a用于指示P-CCPCH 是否进行了发射分集，a=+1，表示P—CCPCH进行了STTD 发射分集，a=-1，表示P—CCPCH 未进行STTD 发射分集。
SCH 信道不进行扩频和加扰。
WCDMA物理层信道介绍
8
WCDMA下行信道结构(FDD)
逻辑信道 传输信道
空数据
BCCH BCH
物理信道
CPICH
公共导频信道
P-CCPCH(*)
S/P
Cch 256,0 Gain
S/P
同步码(*)
PSC
广播控制信道
PCCH
广播信道.
PCH
编码 编码
主公共控制信道
Cch 256,1 Gain
SSC i
GP
S
SCH 同步信道
开环模式 STTD 采用
闭环模式 CLTD –
SCH
S-CCPCH DPCH PICH AICH
采用
– –
– –
–
采用
采用
–
– 采用 – 采用
采用 采用
10
OVSF生成树
C4,0 C2,0 1 C1,0 1 C2,1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 C4,1 1 -1 -1 C4,2 1 -1 C4,3 -1 1 1
专用信道
DPDCH (每个UE一个或多个)
专用物理数据信道.
复 用
S/P
S
Cch Gain
I+jQ
I
DTCH
DCH N
专用业务信道
专用信道.
编码
DPCCH (每UE一个)
S
Q
基带滤波 基带滤波
I/Q 调制
Pilot, TPC, TFCI
HS-DSCH
专用物理控制信道
HS-PDSCH
高速下行共享信道
编码
采用STTD发送分集方式
天线1符号
A
A
A
A
WCDMA网络、信道结构特点
WCDMA网络结构
– GMSC GMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选 功能节点，它通过PSTN/ISDN接口与外部网络（PSTN 、ISDN、 其它PLMN ）相连，通过C接口与HLR相连，通过CAP接口与SCP 相连。 GMSC的主要功能是：充当移动网和固定网之间的移动关口局， 完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能，承担路由 分析，网间接续，网间结算等重要功能。
WCDMA网络结构
UMTS网络接口
UMTS网络单元构成示意图
WCDMA网络结构
从UMTS网络单元构成示意图中可以看出3G WCDMA系统与2GGSM网络相 比CN部分的接口变化不大，UTRAN部分主要有如下接口： • • • • • • 1. Cu 接口 Cu接口是USIM卡和ME之间的电气接口，Cu接口采用标准接口。 2. Uu接口 Uu接口是WCDMA的无线接口，UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定 网络部分，可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口 3. Iu接口 Iu接口是连接UTRAN和CN的接口，类似于GSM系统的A接口和Gb接口。 Iu接口是一个开放的标准接口，这也使通过Iu接口相连接的UTRAN 与CN可以分别由不同的设备制造商提供。
WCDMA网络结构
• •
RNC （Radio Network Controller） RNC是无线网络控制器主要完成连接建立和断开切换宏分集合并无 线资源管理控制等功能具体如下： – (1) 执行系统信息广播与系统接入控制功能 – (2) 切换和RNC迁移等移动性管理功能 – (3) 宏分集合并功率控制无线承载分配等无线资源管理和控 制功能
WCDMA网络结构
3. CN Core Network • CN 即核心网络负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功 能实体如下： – MSC/VLR MSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，它通过Iu_CS接口与 UTRAN相连，通过PSTN/ISDN接口与外部网络（PSTN、 ISDN） 等相连，通过C/D接口与HLR/AUC相连，通过E接口与其它 MSC/VLR GMSC或SMC相连，通过CAP接口与SCP相连，通过Gs接 口与SGSN相连。 MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴 权和加密等功能。
1)WCDMA基础原理
2
4 6 8 10 12 频 率 2117.4 2127.4 2137.4 2147.4 2157.4 2167.4
9637
9687 9737 9787 9837 9887
1927.4
1937.4 1947.4 1957.4 1967.4 1977.4
上 行 频 率
3 5 7 9 11
频点 1 3 5 7 9 11
Multiple Transmitters
User N User 1
User 3
User 2
User 2
User 1
User 3
and Multiple Data Channels
频率
频率
时间
每一个用户的频率互不相同 (每一个用户一个语音信道) 所有用户发射机可以同时工作 AMPS, NMT, TACS
随机接入和分组接入信道
基站Node B
PRACH – 随即接入物理信道 AICH – 获取指示信道 PCPCH – 分组公共物理信道 AP-AICH – 前缀获取指示信道 CD/CA-AICH – 冲突检测指示信道 CSICH - CPCH 状态指示信道
用户终端UE
专用连接信道
DPDCH – 专用物理数据信道
WCDMA无线技术原理
4）扩频加扰过程
语音用户
2个数据信道 (语音, 控制) SC1 + OC1 + OC2 导频, 广播 SC1 + OCP + OCB
1个数据信道 (控制) SC1 + OC3 2个数据信道 (14 kbps数据, 控制) SC4 + OC1 + OC2
上行数据
2个数据信道 (语音, 控制) SC3 + OC1 + OC2
WCDMA系统主要物理信道
1024 码片
发送关闭
AS
AS#0
AS#1
AS #i 20 ms
AS#14
AS
固定扩频因子SF = 256
AICH信道和上行的RACH是相互对应的，都是用来传输 信令消息的。
AICH 信道用于终端和网络建立连接时，用于反馈开环 功控信息。
物理信道的帧结构及作用 PRACH的帧结构
radio frame: 10 ms 5120 chips radio frame: 10 ms
--SCH用于小区搜索时，终端和基站之间建立同步 --分成P-SCH和S-SCH --主同步码在每个时隙内重复发射，用于建立和系统的时 隙同步；从同步码用来建立和系统的帧同步，获取指定 小区的主扰码，从而和系统建立联系
物理信道的帧结构及作用 寻呼指示信道(PICH)
288 bits 用于寻呼指示 b0 b1 b287 b288 12 bits (未定义) b299
一个无线帧 (10 ms)
固定扩频因子SF = 256
寻呼指示信道(PICH)总是伴随包含寻呼信道(PCH)的 S-CCPCH发送 PICH的使用可有效降低终端待机时间
物理信道的帧结构及作用 捕获指示信道(AICH)
AI 部分 = 4096码片- 32个实值符号
a 0 a 1 a 2 a 3 0 a 3 1
物理信道的帧结构及作用
下行物理专用信道
扩频因子为4-512，DPDCH用来传输用户数据，DPCCH用来传输物理层的 一些控制信令； DPDCH和DPCCH采用时分复用；
• CPICH（导频信道）
物理信道的帧结构及作用
主CPICH --使用相同的信道码，即Cch，256，0，空中接口速率为30kbps --一个小区只有一个主CPICH --用于确定切换测量和小区重选。 --调整CPICH的功率可使不同小区间的负载平衡。减少CPICH功率 可使部分终端切换到其他小区，而增大CPICH的功率可使更多终端 切换到该小区
WCDMA的信道结构
DPDCH DPCCH CCPCH SCH AICH CPICH
物理信道
上行物理信道
下行物理信道
上行专用物理信道: DPDCH DPCCH
上行公用物理信道: PRACH PCPCH
下行专用物理信道: 下行公用物理信道:
DPDCH
CCPCH
DPCCH
SCH
PDSCH
PICH
AICH
频率的载波工作的双工模式。 TDD：上行和下行链路采用两个不同
时隙来区分、在相同的频段上工作的双 工模式，即上、下行链路的信息是交替 发送的。
2.1 信道分类
从不同协议层次上看，信道分三类：
逻辑信道 传输信道 物理信道
WCDMA传输信道
公共信道 包括:广播信道BCH、 前向接入信道 FACH、 寻呼信道PCH、随机接入信道RACH、下行 共享信道DSCH、公用分组信道CPCH。
CPICH
W-CDMA 的物理信道分类
专用信道 仅有一种：DCH，用来给特定的UE传送数 据或控制信息
公共传输信道分类
广播信道
广播小区信息
BCH 前向接入信道 系统知道 UE 所处小区时，给 UE 传
FACH 送控制信息，可以用波束传输
寻呼信道 PCH 系统不知 UE 所处何处，在整个小区
中发送给 UE 控制信息。
随机接入信道 传送来自用户的控制信息，有可能发
RACH 生碰撞。
公共分组信道 上行传输数据量较小的分组
CPCH 下行共享信道 几个 UE 共享的下行信道，只有数据，
DSCH 无控制信息。必须Байду номын сангаас DCH 相关联。
物理信道(上行)
上行信道
WCDMA信道分类
第一个说法1、逻辑信道MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务，逻辑信道类型集合是为MAC层提供的不同类型的数据传输业务而定义的。
逻辑信道通常可以分为两类：控制信道和业务信道。
控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平面信息。
其中，控制信道包括：广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行链路信道。
寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行链路信道。
专用控制信道（DCCH）：在UE和RNC之间发送专用控制信息的点对点双向信道，该信道在RRC连接建立过程期间建立。
公共控制信道（CCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。
业务信道包括：专用业务信道（DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE 的点对点信道。
该信道在上行链路和下行链路都存在。
公共业务信道（CTCH）：向全部或者一组特定UE传输专用用户信息的点到多点下行链路。
2、传输信道传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。
一般分为两类：专用信道和公共信道。
专用信道使用UE的内在寻址方式；公共信道如果需要寻址，必须使用明确的UE寻址方式。
其中，仅存在一种类型的专用信道，即专用传输信道(DCH)。
它是一个上行或下行传输信道。
DCH在整个小区或小区内的某一部分使用波束赋形的天线进行发射。
另外，UTRA定义了六类公共传输信道：BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH和DSCH。
广播信道(BCH)：是一个下行传输信道，用于广播系统或小区特定的信息。
BCH 总是在整个小区内发射，并且有一个单独的传送格式。
前向接入信道(FACH)：是一个下行传输信道。
FACH在整个小区或小区内某一部分使用波束赋形的天线进行发射。
FACH使用慢速功控。
寻呼信道(PCH)：是一个下行传输信道。
PCH总是在整个小区内进行发送。
PCH 的发射与物理层产生的寻呼指示的发射是相随的，以支持有效的睡眠模式。
WCDMA物理信道导读
WCDMA物理信道导读WCDMA物理信道采用的是VOSF码进行扩频，再经过加扰后经过射频调制向空中发射，分为下行与上行两大类。
一、下行物理信道介绍下行物理信道有下行专用物理信道、一个共享物理信道和五个公共控制物理信道：●下行专用物理信道DPCH●基本和辅助公共导频信道CPICH●基本和辅助公共控制物理信道CCPCH●同步信道SCH●物理下行共享信道DSCH●捕获指示信道AICH●寻呼指示信道PICH下行物理信道如图错误！文档中没有指定样式的文字。
-1所示。
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-1 下行物理信道a专用下行物理信道下行专用物理信道只有一种类型即下行DPCH。
下行DPCH可看作是一个下行DPDCH和下行DPCCH的时间复用。
下图显示下行DPCH的帧结构。
每个长10ms的帧被分成15个时隙，每个时隙长为Tslot＝2560chips，对应一个功率控制周期。
扩频因子的变化范围为512到4。
不同下行DPCH的实际比特数（Npilot，NTPC，NTFCI，Ndata1和Ndata2），由高层配置不同时隙格式确定，支持17种不同时隙格式。
有两种类型不同的下行专用物理信道：包括TFCI（如用于一些同时发生的业务）和那些不包括TFCI的（如用于固定速率业务的）。
由UTRAN决定TFCI是否应该被发射，对所有UEs而言，必须在下行链路上支持TFCI的使用。
下行DPCCH的导频比特模式Npilot＝2，4，8和16。
TPC符号与发射功率控制命令“0”或“1”的关系对应。
下行链路可以使用多码发射，即一个CCTrCH可以映射到几个并行的使用相同的扩频因子的下行DPCHs上。
在这种情况下，L1的控制信息仅放在第一个下行DPCH上，在对应的时间段内，属于次CCTrCH的其他的下行DPCHs发射DTX比特。
当映射到不同的DPCHs 的几个CCTrCHs发射给同一个UE时，不同CCTrCH映射的DPCHs可使用不同的扩频因子。
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同传输信道的瞬时参数通知给接收机，并与同一帧中要发射的数据 相对应。在每个层一连接中有且仅有一个上行DPCCH。)
各种信道功能
Dedicated Transport Channels
Dedicated Channel (DCH)
系统信道分类
逻辑信道（Logical Channel)
Control Channel (CCH)
Broadcast Control Channel (BCCH) Paging Control Channel (PCCH)
各种信道功能
上行专用物理信道帧结构
DPCCH共有4个域：
Pilot： 用于基站接收机的信道估计和确定帧的同步； TFCI：用于确定复用至同一CCTrCH的不同TrCHS的传输格式； FBI： 用于下行链路采用闭环发射分级技术的情况； TPC：用于下行链路闭环功率控制中功控命令的指示。
系统信道分类
RLC工作模式
透明模式： 在SDU前RLC不加入任何协议开销。错误的PDU将被丢弃或被标志成 错误。 使用透明模式的一般是实时的或者流类业务。 无应答模式
没有任何重传机制，不保证数据传输的正确性。接收的时候，错误
的PDU将被丢弃或被标志成错误。对于发送端，一般使用基于时间 的丢弃功能，超时没有发送的数据将被丢弃。 使用无应答模式的典型应用包括VOIP、小区广播业务。
k
Data N data bits TFCI N TFCI bits bits (k=0..3)
Control
Slot #0
Slot #1
Slot #i Message part radio frame T = 10 ms
Slot #14
RACH
PRACH消息部分时隙结构
各种信道功能
PRACH随机接入物理信道
频率、码（扩频码和扰码）以及载波相对相位都可以理解为一类特定 的信道。
系统信道分类
信道概念
RLC layer 逻辑信道 MAC layer 传输信道 PHY layer 物理信道
L2
L1
系统信道分类
L1的业务以及功能
L1的业务主要向MAC以及高层提供数据传输服务； L1的功能：
传输信道的错误检测 传输信道的交织和解交织、 传输信道到CCTrCH的复用和解复用、 编码后的传输信道速率适配到物理信道 CCTrCH到物理信道的映射 物理信道的加权和组合、 物理信道的调制/解调，扩频与解扩 频率、时间同步、 无线特性测量（FER、SIR） 闭环功率控制 射频处理
传输信道和物理信道的映射关系
传输信道 DCH 物理信道 专用物理数据信道 DPDCH 专用物理控制信道 DPCCH RACH FACH PCH BCH DSCH CPCH 主公共控制物理信道 P-CCPCH 下行物理共享信道 PDSCH 物理公共分组信道 PCPCH 同步信道 SCH 捕获指示信道 AICH 接入前缀捕获指示信道 AP-AICH 寻呼指示信道 PICH CPCH 状态指示信道 CSICH 物理随机接入信道 PRACH 辅公共控制物理信道 S-CCPCH
L 2 /M A C
T ra n sp o rt C h a n n e ls
PHY
L1
系统信道分类
信道概念
在WCDMA系统的无线接口中，从不同协议层次上讲，承载用户各种业务 的信道被分为：
逻辑信道：
直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分
为两大类，即控制信道和业务信道。
应答模式 在应答模式下，自动重发机制ARQ被用来保证数据传输的正确性。 应答模式的RLC实体是双向的，两个方向上需要交换数据是否正确 接收的信息，以便当数据发送失败时组织重传或者通知对方收发是 否成功的信息。 使用应答模式的典型业务是分组类型的业务，例如WEB浏览，MAIL 下载等。
系统信道分类
Dedicated Control Channel (DCCH)
Common Control Channel (CCCH) Traffic Channel (TCH) Dedicated Traffic Channel (DTCH) Common Traffic Channel (CTCH)
系统信道分类
传输信道：
传输信道描述数据在空中接口怎样或者按照什么特征来进行传输；是
无线接口层二和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务。根据 传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息分为 专用信道和公共信道两大类。
物理信道：
各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，每一种使用特定的载波
RRC
c o n tro l
L3
R a d io B earers PDCP PDCP
control
control
control
control
L 2 /P D C P
BM C
L 2 /B M C
RLC RLC
RLC
RLC RLC RLC RLC
RLC
L 2 /R L C
L o g ic a l C h a n n e ls M AC
Slot #0
Slot #1
Slot #i 1 radio frame: T
f
Slot #14 = 10 ms
物理专用信道的时隙结构
各种信道功能
上行专用物理信道
上行链路物理专用信道的数据部分和控制部分是I/Q复用的，
即DPDCH和DPCCH在每个无线帧内是I/Q码复用。
对于一个连接而言不管数据信道有几条，控制信道只能有一条。 在每个无线链路中可以有0个，1个或者几个上行DPDCH。 上行DPDCH用于传输专用传输信道（DCH）。 上行DPCCH用于传输L1产生的控制信息。L1的控制信息包括：
PRACH随机接入物理信道
PRACH分为前缀部分和消息部分。随机接入发射的结构如下图所示。 随机接入发射包括一个或者多个长为4096码片的前缀和一个长为10ms或20ms
系统信道分类
RLC的业务以及功能
RLC向上层提供的业务有：
RLC连接的建立/释放、透明数据传输、无应答数据传输、有应答数
据传输、不可恢复错误通知等。
RLC的功能：
分段和重组 串接，加PADDING 用户数据传输 错误检测 PDU按序投递 重复检测 流量控制 序列号检测 协议错误检测和恢复 数据信息加密 数据传输的挂起和恢复功能
系统信道分类
传输信道（Transfer Channel）
Common Transport Channels
Broadcast Channel (BCH) Paging Channel (PCH) Random Access Channel (RACH) Forward Access Channel (FACH) Common Packet Channel (CPCH) Downlink Shared Channel (DSCH)
PRACH随机接入物理信道
PRACH随机接入物理信道
PRACH消息部分的数据信道和控制信道也是I/Q复用的，其数据信道最小扩频
因子为32，有4种时隙格式。控制信道仅有一种时隙格式，有两个域：Pilot域 和TFCI域。
Data Pilot N pilot bits T slot = 2560 chips, 10*2
课程内容
系统信道分类 各种信道功能
课程内容
系统信道分类 各种信道功能 » 物理信道 » 传输信道
各种信道功能
上行物理信道
两个上行专用物理信道（上行专用物理数据信道DPDCH和上行专 用物理控制信道DPCCH）
两个公共物理信道（物理随机接入信道PRACH和物理共用分组信 道PCPCH）
专用物理控制信道DPCCH 上行专用物理信道 专用物理控制信道DPCCH 物理随机接入信道PRACH 上行公共物理信道 物理公共分组信道PCPCH
…… ……
MAC SDU Transport Block
L1
CRC
……
CRC
系统信道分类
物理信道（Physical Channel）
Uplink Physical Channels Physical Random Access Channel (PRACH) Physical Common Packet Channel (PCPCH) Dedicated Physical Channel (DPCH) Downlink Physical Channels Common Pilot Channel (CPICH) Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH) Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH) Synchronisation Channel (SCH) Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Acquisition Indication Channel (AICH) Page Indication Channel (PICH) Dedicated Physical Channel (DPCH)
系统信道பைடு நூலகம்类
RRC功能
系统信息广播管理； 寻呼/通知； RRC连接管理（建立、重建、维护和释放）； 无线承载管理（建立、重配置和释放），以便为非接入层NAS 提供服务；