WCDMA物理层信道介绍
WCDMA物理层信道功能汇总
信道名称NAME信道结构信道功能同步信道SCH SCH SCH不进行扩频和加扰；用于小区搜索；SCH信道占用前256个Chip；分成 P-SCH和S-SCH；主同步码（PSC）在每个时隙内重复发射，传送完全确知的序列；用于UE与UTRAN之间的比特同步；从同步码（SSC）中包含扰码组信息，用于确定小区中使用的扰码组。
主要用于小区搜索公共导频信道CPICH CPICH 1、common Pilot Channel (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，但传送序列不同主CPICH使用相同的信道码，即Cch,256,0；扰码为主扰码；2、一个小区只有一个主CPICH，在整个小区广播；用于小区（主扰码）搜索；3、主CPICH为SCH, Primary CCPCH, 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。
其它信道的功率基准，测量其它信道都是通过测量CPICH信道来实现的。
确定小区覆盖范围，小区呼吸功能。
4、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5、PCPICH经过主扰码加扰，信道化码分配固定一个小区一个主扰码。
SCPICH经过辅扰码加扰，信道化码在256个码片范围内选取PCPICH的作用在切换和小区的选择和再选择的测量。
主公共控制物理信道P-CCPCH PCCPCH用于承载BCH（广播信道）信道（系统消息）；固定数率（30kbps，SF=256）；使用相同的信道码，即Cch,256,1；扰码为主扰码；每个时隙的头256chips为空，只有数据域；可以采用开环传输分集。
不向终端传送任何控制信息；采用1/2的卷积编码；与公共导频信道相配合，进行相干检测的信道估计。
寻呼指示信道PICH PICH PICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于传送Page Indicators (PI).PICH 总是与一个S-CCPCH 相联系，这个信道正在传送一个PCHPICH的帧结构：一帧为10ms，包括300bits.其中，288 bits用于传送 Page Indicators. 其余12 bits尚未定义。
WCDMA信道解析
WCDMA信道变化逻辑信道MAC子层使用逻辑信道与RLC子层进行通信。
逻辑信道可以分为两大类：传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。
(1) 控制信道∙广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行信道。
∙寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行信道。
当不知道MS所在小区的位置或MS处于小区接续状态时，网络使用该信道对特定的MS发起寻呼。
∙公共控制信道(CCCH)：在网络和MS之间发送控制信息的双向信道。
当没有RRC 连接或当小区重选后接入一个新的小区时使用该信道。
∙专用控制信道(DCCH)：在MS和网络之间发送专用控制信息的点到点的双向信道。
通过RRC连接建立过程，建立该信道。
∙共享控制信道(SHCCH)：在网络和MS之间发送上行链路和下行链路的控制信道的双向信道。
(2) 业务信道∙专用业务信道(DTCH)：DTCH是MS专用的传输用户信息的点对点的双向信道。
∙公共业务信道(CTCH)：CTCH是无线接入网即基站对全部或一组特定的MS传输用户信息的点对多点的单向信道。
传输信道传输信道定义无线接口数据传输的方式和特性，分为专用传输信道和公共传输信道。
(1) 专用传输信道专用传输信道仅存在一种，即专用信道(DCH)，是一个上行或下行传输信道，承载网络和MS之间的用户或控制信息。
(2) 公共传输信道共有6类公共传输信道，包括广播信道、前向接入信道、寻呼信道、随机接入信道、上行共享信道和下行共享信道。
∙广播信道(BCH)：BCH是一个下行传输信道，用于广播系统和小区的特定信息。
∙前向接入信道(FACH)：FACH是一个下行传输信道，当系统知道移动台所在的小区时，用于发送给移动台的控制信息，其也可以承载一些短的用户信息数据分组。
∙寻呼信道(PCH)：PCH是一个下行信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。
∙随机接入信道(RACH)：RACH是一个上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。
WCDMA物理层介绍
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
辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)
物理层 测量
· · ·
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
概述 物理信道特征及帧结构 信道编码与复用 扩频与调制 物理层过程 物理层的测量
物理信道特征及帧结构
专用物理信道(DPCH)
上 行 链 路 扩 频
PCPCH前导码： PCPCH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类似，只是对应的前导扰码不同。 PCPCH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：Cc-cd,n,s(k) = Sc-cd,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, …, 4095； 其中的Csig,s 与随机接入前导所用的签名相同。
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
上行
下行
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
简述WCDMA的专用物理信道
TFCI
slot15
...sloti ...
10ms
2.4 上行物理公共分组信 道 PCPCH
...
10ms 4096Chip 接入前导 碰撞检测 前导 N×10ms
DPCCH
DPDCH
2.5 下行专用物理信道 DPCH
DPCCH TFCI NTFCI bits
DPDCH Data1 TPC Ndata1bits bits TPC
...sloti ...
10ms
slot15
帧1
帧2
... 帧i
720ms
...
帧72
2.7 辅助共公控制物理信 道 S－CCPCH
（承载FACH和PCH）
TFCI
数据
2560chip 20*2Kbit(K=0...6)
Pilot
slot1
slot2
...sloti ...
10ms
slot15
帧1
FBI NFBI bits
TPC NTPC bits
Slot #0
Slot #1
Slot #i 1 radio frame: Tf = 10 ms
Slot #14
帧#1
帧#2
帧# 1 super frame: Tsuper = 720 ms
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。
WCDMA无线接口物理层与信道-001图文剖析
WCDMA无线接口物理层与信道CDD 陈黎2008.11.5参考资料q TS 25.104 UTRA (BS FDD Radio Transmission and Receptionq TS 25.201 Physical layer-general descriptionq TS 25.211 Physical channels and mapping of transport channels onto physicalchannels (FDDq TS 25.212 Multiplexing and channel coding (FDDq TS 25.213 Spreading and modulation (FDDq TS 25.214 Physical layer procedures(FDDq TS 25.308 UTRA High Speed Downlink Packet Access(HSDPA; Overall description; Stage 2 q TR 25.877 High Speed Downlink Packet Access(HSDPA -Iub/Iur Protocol Aspectsq TR 25.858 Physical layer aspects of UTRA HighSpeed Downlink Packet Access课程目标UTRAN协议结构Uu接口协议栈结构C-plane signalling U-plane inform ation物理层技术实现解复用解码映射到MAC层物理信道结构扩频调制扩频包括两个操作:Ø信道化(channelization 操作,它使数据符号变为码片,并增加了信号带宽,每符号的码片数称为扩频因子(SF ,可以通过与OVSF 相乘得到;Ø扰码操作,它作用在扩频信号上。
数据比特OVSF码扰码扩频后码片扩频技术Ø信道化码使用OVSF 码;Ø定义:Cch,SF,k, 描述信道码,SF 为扩频因子,k 为码号, 0 ≤k ≤SF-1。
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•向上层提供无线承载
层 1:
编 解 码 ， 扩 频 调 制 ， 数 字 调 制，频率分配(FDD/TDD).
实 现 传 输 信 道 映 射 到 码 组 合 传输信道
本地接口:
RRC实现低层配置控制； 在 RRC 和 每 个 低 层 功 能 实 体 (PDCP, RLC, MAC, and L1)间
25.302
Service provided by the physical layer
25.331
Radio Resource Control (RRC) protocol
25.108
Common test environment for user equipment (UE)
conformance test
用 S/P
Cch
DPCCH (每UE一个) 专用物理控制信道
Gain
HS-DSCH
高速下行共享信道
编码
HS-PDSCH 高速物理下行共享信道
HS-SCCH 高速共享控制信道
S/P
Cch16, n Gain
S/P
Cch16, n Gain
捕获指示信道 寻呼指示信道
AICH 捕获指示信道 PICH 寻呼指示信道
层2/RLC
逻辑信道 层2/MAC 传输信道 层1
层 3 (控制平面):
•无限资源控制RRC
•重复防止机制
•非接入层信令 -- CM, MM, SM and etc.
层 2:
•MAC: 实现逻辑信道映射到 传输信道
•RLC ( 控 制 / 用 户 平 面 , TM/UM/AM)
•PDCP (仅用户平面)
采用 – –
–
STTD 采用
– 采用
采用
采用
–
采用
闭环模式 CLTD – – – 采用 – 采用
10
OVSF生成树
C1,0 1
SF = 1
C2,0 11
C2,1 1 -1
SF = 2
C4,0 1111
C4,1 1 1 -1 -1
C4,2 1 -1 1 -1
C4,3 1 -1 -1 1
25.211
Physical channels and mapping of transport channels
onto physical channels (FDD)
25.212
Multiplexing and channel coding (FDD)
25.213
Spreading and modulation (FDD)
P-CPICH 公共导频信道
S-CPICH 辅助公共导频信道（用于波束成型小区）
PDSCH 下行物理共享信道 - 多用户共享下行时分高速数据信道
专用下行物理信道 DPDCH DPCCH
专用下行物理数据信道
专用物理下行控制信道 - 发送专用连接模式下物理层信令和控制信息
7
WCDMA下行物理信道类型
下行指示信道
3
空中接口总揽
CBMC CRLC
CMAC CPHY
控控 制制
GC Nt DC
重复防止机制
GC Nt DC
控制平面信令
用户平面信息
RRC 控控 制制
控制CPDCP
PDCP PDCP
BMC
RLC RLC RL C
RLC
RLC子层
RLC
RLC RLC RLC
MAC子层 物理层
Uu接口边界
层3 无线承载
层2/PDCP 层2/BMC
WCDMA物理层信道.
1
课程内容
下行物理信道结构 上行物理信道结构 信道间定时关系
2
3GPP参考规范
25.101
UE Radio Transmission and Reception (FDD)
25.104
UTRA (BS) FDD Radio Transmission and Reception
捕获指示信道(AICH) 基站向移动台指示捕获到随机接入试探 指示方式：回应移动台随机接入签名码
寻呼指示信道(PICH) 通知移动台监视下一个寻呼帧(S-CCPCH)
下行共享信道
高速下行物理共享信道(HS-PDSCH) 高速共享控制信道(HS-SCCH)
8
WCDMA下行信道结构(FDD)
逻辑信道
传输信道
S/P
S/P Cch Cch
Gain Gain
同步码(*)
PSC
S GP
SSC i
GS
SCH 同步信道
下行扰码
下行链路RF输出
S
I+jQ
I 基带滤波
S 基带滤波 Q
I/Q 调制
9
下行链路发送分集应用
物理信道类型
P-CCPCH SCH S-CCPCH DPCH PICH AICH
开环模式
TSTD –
分 别 定 义 了 控 制 业 务 接 入4点
（SAP）
WCDMA空口物理信道
基站Node B
小区广播信道 P-CPICH – 主公共导频信道 S-CPICH – 辅助公共导频信道 P-CCPCH- 主公共控制物理信道 SCH – 同步信道
寻呼信道 S-CCPCH – 辅助公共控制物理信道 PICH – 寻呼指示信道
随机接入信道 PRACH – 随即接入物理信道 AICH – 获取指示信道
专用连接信道 DPDCH – 专用物理数据信道 DPCCH – 专用物理控制信道
高速下行共享信道 HS-SCCH – 高速共享控制信道 HS-PDSCH －高速下行物理共享信道 HS-DPCCH – 高速专用控制信道
用户终端UE
物理信道
BCCH
广播控制信道
PCCH
寻呼控制信道
CCCH
公共控制信道
CTCH
公共业务信道
DCCH
专用控制信道
DTCH
专用业务信道 1
DTCH
专用业务信道 N
BCH
广播信道.
PCH
寻呼信道
空数据 编码 编码
CPICH 公共导频信道 P-CCPCH(*) 主公共控制信道
S/P
Cch 256,0 Gain
S/P
Cch 256,1Gain
FACH
前向接入信道
编码
S-CCPCH 辅助公共控制信道
S/P
Cch
CCTrCH 专用物理信道(DPCH)－每UE一个
DCH
专用信道.
编码
Gain
DCH
专用信道
编码复用DH专用信道.编码
Pilot, TPC, TFCI
DPDCH (每个UE一个或多个) 复
专用物理数据信道.
5
下行物理信道
6
WCDMA下行物理信道类型
公共下行物理信道
P-CCPCH
主公共控制物理信道 - 广播小区信息 - 广播小区系统帧号(SFN); 所有下行信道帧定时参考
SCH
同步信道 - 快速同步：主同步码用于时隙同步，辅同步码用于帧同步
与P-CCPCH时分复用
S-CCPCH
辅助公共控制物理信道 - 在Idle，CELL_PCH,CELL_FACH下发送寻呼和控制信令