WCDMA物理层层信道详细解读.docx

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WCDMA物理层层信道详细解读

WCDMA

1、WCDMA物理层信道

1.1、同步信道（SCH,SynchronisationChannel）

SCH是下行物理信道，分为主同步信道（P-SCH,PrimarySCH）和从同步信道（S-SCH,SecondarySCH）。

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,PrimarySynchronizationCode），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,SecondarySynchronizationCode），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。

当小区的任意一个下行物理信道上使用发射分集（开环或闭环）时，SCH也将使用发射分集。

SCH采用的是时间切换发射分集（TSTD）方式。

1.2、公共导频信道（CPICH,CommonPilotChannel）

是下行物理信道。

CPICH分为主公共导频信道（P-CPICH,Primary）和从公共导频信道（S-CPICH,Secondary）。

CPICH提供其他物理信道的信道估计参考。

P-CPICH在整个小区的覆盖范围中不间断地发射，并承载着小区主扰码的信息。

同时，P-CPICH也是其它物理信道的功率基准，其发射功率决定了小区的覆盖范围。

S-CPICH是可以用在智能天线系统当中的一个解决方案，目前暂未使用。

CPICH为固定速率的下行物理信道，速率为30kbps，SF为256，用于传输预定义的比特/符号序列。

CPICH主要用来辅助终端对其他物理信道进行信道估计。

CPICH的无线帧结构如图。

CPICH的每个无线帧长为10ms，分成15个时隙，每个时隙的长度为2560chips。

当小区的任意一个下行物理信道上使用发射分集（开环或闭环）时，两根发射天线使用相同的信道化码和扰码来发射CPICH。

在这种情况下，对天线1和天线2来说，预定义的符号序列图样是不同的，见图。

在没有发射分集时，则使用图中天线1的符号序列图样。

CPICH分为主公共导频信道（P-CPICH）和从公共导频信道（S-CPICH）两类。

它们的用途不同，其区别仅限于物理特性不同。

Ø主公共导频信道（P-CPICH）：

**信道化码固定为Cch,256,0；

**扰码为小区主扰码；

**每个小区有且仅有一个P-CPICH；

**在整个小区内进行广播；

**是SCH、P-CCPCH、AICH和PICH的相位基准，也是所有其它下行物理信道的缺省相位基准；

**是所有下行物理信道的功率基准。

Ø从公共导频信道（S-CPICH）：

**可使用SF为256的信道化码中的任意一个；

**可使用主扰码或者从扰码进行加扰；

**每个小区可以不配置S-CPICH，也可以配置零个或者多个S-CPICH；

**可以覆盖整个小区或者小区的一部分；

**可以通过上层信令配置，成为S-CCPCH和下行DPCH的相位基准。

1.3、主公共控制物理信道（P-CCPCH,PrimaryCommonControlPhysicalChannel）

是下行物理信道，用于承载BCH上的系统广播消息，UE通过读取该信道的内容来获取各种系统下发的参数。

P-CCPCH为固定速率的下行物理信道，速率为30kbps，SF为256。

P-CCPCH用于承载BCH传输信道，发送系统广播消息。

P-CCPCH的无线帧结构如图。

P-CCPCH的每个无线帧长为10ms，分成15个时隙，每个时隙的长度为2560chips

在每个时隙的前256chips内，P-CCPCH不进行发射。

在此段时间内，将发射P-SCH和S-SCH。

因此可以认为SCH和P-CCPCH是时分复用的。

如果系统采用开环发射分集传送P-CCPCH，那么P-CCPCH需要使用基于空间时间块编码的开环发射分集（STTD），见4.5.4节。

P-CCPCH的STTD编码模式如图4-16所示。

除了时隙#14外，每帧的其他偶数编号的时隙的最后两个数据符号与下一个时隙的最前两个数据符号一起进行STTD编码。

时隙#14的最后两个符号不进行STTD编码，而是以相同的功率在两根发射天线上发射。

P-CCPCH是否进行STTD编码由高层信令决定，UE通过SCH的调制方式获知P-CCPCH是否采用了STTD编码。

因此UE在开机注册和小区切换时可以通过接收高层消息、解调SCH或者这两种方式的组合，来确定是否在P-CCPCH上采用了STTD。

1.4、寻呼指示信道（PICH,PagingIndicatorChannel）

是下行物理信道，用于发送寻呼指示，以支持UE的睡眠模式。

用户以一定的时间间隔解调PICH信道，查看是否有针对自己所属寻呼组的寻呼消息，若有，则在一定时间间隔后，读取相应的S-CCPCH信道（PCH传输信道），查看是否有针对自己的寻呼内容。

PICH为固定速率的下行物理信道，SF为256，用于传输寻呼指示（PI）。

PICH的无线帧结构如图所示。

PICH的每个无线帧长为10ms。

PICH总是与一个S-CCPCH（从公共控制物理信道）随路以配合使用，以支持UE的休眠工作模式，S-CCPCH用于承载PCH传输信道。

一个PICH无线帧长为10ms，包括300个比特（b0,b1,…,b299）。

其中，288个比特（b0,b1,…,b287）用于传输寻呼指示。

余下的12个比特未定义，不发送。

一帧内可以有n（n=18,36,72,144）个寻呼指示，不同个寻呼指示的配置对应不同的寻呼指示长度，如当一帧中配置36个寻呼指示时，单个寻呼指示的长度为8bits。

如果某个寻呼指示被置为”1”，则表示与这个寻呼指示相对应的寻呼组中的某个UE被寻呼了，该寻呼组下的UE就要读取相应的S-CCPCH中具体的寻呼消息。

1.5、从公共控制物理信道（S-CCPCH,SecondaryCommonControlPhysicalChannel）

是下行物理信道，用于承载两个传输信道，一个是PCH信道，一个是FACH信道。

这两个传输信道都映射到S-CCPCH信道上。

PCH信道承载的是系统的寻呼消息，FACH信道可以承载少量的下行数据以及公共信令。

S-CCPCH为可变速率的下行物理信道，其无线帧结构如图4-18所示。

S-CCPCH的每个无线帧长为10ms，分成15个时隙，每个时隙的长度为2560chips。

图中的参数k确定了每个S-CCPCH时隙的总比特数，它与该信道的扩频因子SF有关，SF=256/2k（k=0…6）。

S-CCPCH的速率可为30*2kkbps，SF为256～4。

S-CCPCH用于承载FACH和PCH传输信道。

有两种类型的S-CCPCH：

包括TFCI（传输格式组合指示）的和不包括TFCI的。

是否传输TFCI是由UTRAN来决定的，因此对所有的UE来说，支持TFCI的使用是必须的。

一个小区可以有多条S-CCPCH。

FACH和PCH可以映射到相同的或不同的S-CCPCH。

如果FACH和PCH映射到相同的S-CCPCH，它们可以映射到同一帧。

P-CCPCH和S-CCPCH的主要的区别在于P-CCPCH是一个固定速率的物理信道而S-CCPCH可以通过包含TFCI来支持可变速率。

另外，P-CCPCH是在整个小区内连续发射的，而S-CCPCH可以采用与专用物理信道（DPCH）相同的方式以一个窄瓣波束的形式来发射（仅仅对承载FACH的S-CCPCH有效）。

1.6、物理随机接入信道（PRACH,PhysicalRandomAccessChannel）

是上行物理信道，用于承载RACH传输信道。

PRACH信道分为前缀部分和消息部分。

PRACH信道的一个重要使用场景是当用户在初始发起呼叫的时候，由于没有分配任何专用信道，因此在上行通过此公共信道联系网络侧，向网络侧申请建立连接。

同时该信道也可以用来承载少量的上行数据以及其他公共信令。

PRACH用来承载RACH传输信道。

PRACH的传输是快速捕获指示（AI）配合下的时隙ALOHA方式。

UE可以在一个预先定义的时间偏置尝试随机接入传输，表示为接入时隙。

图4-19显示了无线帧中接入时隙的数量和它们之间的相互间隔。

每两个无线帧有15个接入时隙，接入时隙之间的间隔为5120chips。

当前小区中哪个接入时隙的信息可用，是由高层信息给出的。

随机接入发射的结构如图4-20所示。

随机接入发射由两部分组成，首先是一个或多个长为4096chips的接入前缀，然后是一个长为10ms或20ms的消息部分。

ØRACH前缀部分：

每个随机接入的前缀部分长为4096chips，是对长度为16chips的一个签名序列（signature）的256次重复。

总共有16个不同的签名序列可供选择使用，这些签名序列之间相互正交。

ØRACH消息部分：

下图显示了随机接入消息部分的帧结构。

10ms的消息部分由15个时隙组成，每个时隙的长度为2560chips。

每个时隙包括两部分，一个是数据部分，RACH传输信道映射到这部分；另一个是控制部分，用来传输物理层控制信息。

从时间上看，数据部分和控制部分是并行发射传输的。

一个10ms的消息部分由一个无线帧组成，而一个20ms的消息部分则是由两个连续的10ms无线帧组成的。

图中的参数k确定了数据部分每个时隙的总比特数，它与该信道的扩频因子SF有关，SF=256/2k（k=0…3）。

数据部分的速率可为15*2kkbps，SF为256～32。

控制部分的SF为256，每一个时隙共有10个比特，其中包括8个已知的Pilot导频比特，用来支持用于相干检测的信道估计，以及2个TFCI比特。

在10ms的一个随机接入帧中TFCI比特的总数为15*2=30比特。

TFCI值对应于当前随机接入消息的一个特定的传输格式。

在PRACH消息部分长度为20ms的情况下，TFCI将在第2个无线帧中重复。

1.7、捕获指示信道（AICH,AcquisitionIndicatorChannel）

是下行物理信道。

网络侧在接收到UE发送的PRACH信道的前缀部分后，在AICH信道上回一个应答消息，指示是否允许UE接入。

AICH为固定速率的下行物理信道