WCDMAUMTS物理信道.docx
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WCDMAUMTS物理信道
WCDMAUMTS物理信道.
双工方式:
时分双工TDD:
上行下行频率相同,每条链路上信号不连续发射
频分双工FDD:
上下行频率不同,每条链路上信号并行发射,WCDMA采用FDD
WCDMAUMTS工作频段:
欧洲:
上行1920-1980MHZ下行2110-2170MHZ190MHZ间隔
北美:
上行1850-1910MHZ下行1930-1990MHZ80MHZ间隔
WCDMAUMTS信道带宽
单载频信道带宽:
5MHZ
与信道号码UARFCN关系:
UARFCN/5=绝对射频信道中心频。
RRC--无线资源控制RLC--无线链路控制MAC--媒体接入控制
MAC层为RLC层提供逻辑信道。
逻辑信道的划分是按照传输信息的类型来决定的,逻辑信道决定哪些信息要通过空中接口发送。
物理层为MAC层提供数据传输信道。
作用是用来说明在无线接口信道是如何传输的,传输信道决定这些信息如何通过空中接口发送下去。
物理信道就是UE和网络之间真正用来传输信息的,受到RRC层的控制。
物理信道
专用物理信道DPCH
专用物理数据信道:
DPDCH双向
专用控制物理信道:
DPCCH双向
公共物理信道CPCH
随机接入物理信道:
PRACH上行
公共分组物理信道:
PCPCH上行
同步信道SCH
主同步信道P-SCH
辅同步信道S-SCH
公共导频信道CPICH
主公共导频信道P-CPICH
辅公共导频信道S-CPICH
公共控制物理信道CCPCH
主公共控制物理信道P-CCPCH
辅公共控制物理信道S-CCPCH
查询指示信道:
AICH
寻呼指示信道:
PICH
共享信道PDSCH
接入查询指示信道AP-AICH
冲突检测信道分配指示信道CD/CA-ICH
状态指示信道CSICH
后四个是面向分组域
1
传输信道
随机接入信道:
RACH上行
公共分组信道:
CPCH上行
前向接入信道:
FACH下行
下行共享信道:
DSCH下行
广播信道:
BCH下行
寻呼信道:
PCH下行
专用传输信道:
DCH双向
逻辑信道
控制信道:
广播控制信道:
BCCH下行
寻呼控制信道:
PCCH下行
公共控制信道:
CCCH双向
专用控制信道:
DCCH点点双向
业务信道:
专用业务信道:
DTCH点点双向
公共业务信道:
CTCH点多点单向业务
下行物理信道所用的扰码:
下行物理信道是从218+1个GOLDCODE中选8192个作为扰码来用,这些扰码分成512个扰码组每个扰码组有16个扰码。
每个扰码组中的第一个称为主扰码,其余为辅扰码。
每8个扰码组分成一个主扰码组,有64个。
这512个主扰码具有最佳的自相关性和互相关性。
用户可以很容易解调出来,容易同步。
下行扰码选择38400个码片为一个扰码,每10MS的无线帧重复一次。
每个小区分配一个主扰码,在下行方向主扰码用来区分不同小区。
主扰码分组是为了提高小区搜索的速度。
上行物理信道所用的扰码:
上行扰码是从225+1个GOLDCODE中选取40960个,其中包括224个长扰码和224个短扰码。
前8192个与下行一致,分512个码组每组16个,无主辅之分,与下行用法相同。
WCDMAUMTS物理信道的通用帧结构:
时隙:
周期长666us,是一个比特域组成单元,对应2560chip,物理信道的类型决定每个时隙结构。
无线帧:
周期长10ms,包括15个等长时隙,对应38400chip它是物理信道基本单元。
系统帧:
周期长40.96s,包括4096个无线帧,用于物理信道的帧同步。
为一寻呼周期。
WCDMAUMTS系统小区搜索
小区搜索是UE与系统同步并且找到相应小区的主扰码以监听小区系统信息的过程。
小区搜索所用信道:
全下行,无上行。
主同步信道P-SCH
辅同步信道S-SCH
公共导频信道P-CPICH
主公共控制物理信道P-CCPCH
同步信道SCH
内容:
SCH没有用户数据,没有进行信道化编码处理,也没有加扰码
P-SCH是有主同步码PSC,是256个固定的chips的特定码组,格式全网唯一。
S-SCH是有辅同步码SSC,是256个固定的chips的特定码组,格式不唯一,16种。
功能:
SCH属于公共下行物理信道,利用PSC的非周期性的自机关特性为UE提供同步。
P-SCH提供UE与小区的时隙同步,手机知道时隙起始位置。
S-SCH给UE提供无线帧同步和主扰码组PSCG的信道,手机知道无线帧起始位置。
格式:
P-SCHS-SCH并行传送,因为他们是下次的。
SCH没有用户数据,没有进行信道化编码处理,也没有加扰码
先捕获主同步信道完成时隙同步,然后在下个时隙再与辅同步信道同步。
分类:
主同步信道:
P-SCH
内容:
没有数据,只有同步码PSC为特定码组
功能:
主同步信道中的PSC是UMTS的网络标志,只有找到了PSC,UE才知道发现了一个移动通信网络。
在UE接入系统时提供时隙同步
结构:
一个无线帧的时长为10ms;P-SCH由长度为256chips的码组成,也称主同步码,在每个时隙上发一个无线帧由15个时隙,每个时隙发送一次PSC;PSC具有良好的非周期自相关特性,便于UE捕获;所有小区的PSC均一样,UE也有同样的码组。
辅同步信道:
S-SCH
内容:
没有数据,只有特定的辅同步码SSC
功能:
下行公共物理信道;在UE接入系统时,提供无线帧的同步;在UE接入系统时,告知UE该小区所使用的主扰码是属于64个主扰码组中的哪一组
结构:
一个无线帧的时长为10ms,由15个时隙组成;在每个时隙上传送一个特定的辅同步码SSC;辅同步码SSC是1615个组合中选用的64种组合,分别对应64个主扰码组;64种组合:
任意连续3个时
隙SSC放置格式唯一,并不完全相同,码表形式出现。
UE只要相关出连续3个时隙的SSC码字,就可判断所在小区的主扰码组,最差情况下只要15个时隙。
下行公共导频信道DL-CPICH
帧结构:
一个无线帧的时长10ms,分为15个时隙;数据传送速率:
30kbps;
扩谱系统:
256
P-CPICH使用固定的信道化编码CCH,2560
S-CPICH没有固定的信道化编码CCH,256X
P-CPICH使用主扰码PSC加扰
S-CPICH可以选用主扰码PSC或辅扰码SSC加扰。
分类:
主公共导频信道P-CPICH
内容:
全0码,以小区使用的主扰码加扰,信道化编码为CCCH2560
功能:
UE根据主扰码组定出的范围,一个一个的测出这个小区的主扰码,8选1
为UE提供接收信号相位参考基准;在切换的测量过程中,测量信号强度,作为切换依据。
每个小区中的每个载波仅有一个P-CPICH;P-CPICH在整个小区广播。
辅公共导频信道S-CPICH
内容:
预定的序列,选用主扰码或辅扰码加扰,信道化编码不固定,为CCC256X
功能:
下行导引信道;可以作为S-CPICH和DL-CPICH的参考相位,由高层信令通知UE;每个小区S-CPICH的数量环固定,可以没有,也可以有多个;可以在整个小区广播,也可以只在局部小区
广播、非智能天线整个小区广播,智能天线可对局部广播。
主公共控制物理信道P-CCPCH
内容:
传送小区系统消息（逻辑信道BCCH/传输信道BCH）,包括MCC,MNC,CELLID等相关参数
功能:
用于承载下行系统控制和广播信息
结构:
一个无线帧时长10ms;数据传输速率30kbps;扩谱系数256;具有固定的信道化编码CCH2561;
扰码选用主扰码PSC,没有TCP（功率控制命令,每秒1500次）/TFCI（组合传输格式指示符）
/PILOT（已知导频比特）;每个时隙的前256chips不发任何信息。
P-CCPCH和SCH的关系:
主公共控制物理信道P-CCPCH每个时隙的前256chips不发任何信息;由同步信道SCH占用这个位置进行发送。
WCDMAUMTS系统中的小区搜索物理信道接续流程总结:
小区搜索的步骤:
确认系统,时隙同步（收听主同步信道P-SCH上的主同步码PSC,确认一个UMTS网络并完成时隙同步）
判断主扰码组（64选1）和帧同步（收听辅同步信道S-SCH上的辅同步码SSC进行64选1,确定所在小区使用的主扰码属于哪个主扰码组,并完成帧同步）
判断主扰码（8选1）（收听主导频信道P-CPICH进行8选1,确定所在小区使用的主扰码）监听小区系统消息（改变信道化编码,可收听到主公共控制物理信道P-CCPCH其中有系统消息）
涉及到的信道的内容,功能,结构
P-SCH,S-SCH
P-CPICHS-CPICH
P-CCPCH
手机注册与手机主叫物理信道接续流程:
手机注册和手机主叫的过程都是UE向系统发出接入请求,系统确认后给UE分配系统资源,或手机进行话音业务的过程。
手机注册与主叫过程涉及到的物理信道:
上行:
随机接入物理信道PRACH
下行:
辅公共控制物理信道S-CCPCH
双向:
专用物理信道DPDCH/DPCCH
随机接入物理信道PRACH
PRACH由两部分组成:
前导部分（Preamble）:
4096chips
消息部分（Message）:
10或20ms
功能:
属于上行公共物理信道,用于传送移动台的随机接入信息
UE试图与系统取得联系,不断的发送随机接入前导（PRACHpreamble）.在得到系统确认后,发送接入请求消息（PRACHMessage）
内容:
前导部分（Preamble）:
签名序列256次重复
消息部分（Message）:
话音和低速数据的接入请求消息
前导部分的长度为4096chips.基站在Preamble里用两个扰码加以区分。
PreambleSignature用来区分用户,共有16种PreambleSignature,手机可随机选取一种,每种16比特信息,分别重复256次。
PreambleSignaturecode用来区分扇区,共有8192个码,分成512组,每组16个。
用哪个手机依据下行PreambleSignature计算。
这两个CODE合在一起,构成了基站识别手机前导部分的扰码（PRACHAccessPreambleCODE）所以可以有256个用户同时接入系统。
最多区分256个用户。
减少碰撞。
UE在试图接入系统时,前导部分不断重复,并且发射功率逐渐提高,经便与系统取得联系。
随机接入物理信道的传输方式:
每两帧有15个时隙接入;每个接入时隙间隔为5120chips
PRACh的传输是根据快速捕获指示的时隙化的ALOHA协议（WCDMA中采用同步方式）。
在每个小区中移动台接入时隙信息由基站通过高层信令指示。
好处:
减少碰撞,对所有用户分组对应不同的接入时隙,要求组内用户只能在时隙起始位置发送。
结构:
分为数据和控制两部分。
每一帧10ms,分为15个时隙,每个时隙的长度为2560chips数据和控制两部分在每一个无线帧中I/Q复用,分别有各自的信道化编码和同一码组,使码资源更加丰富。
数据部分的OVSF=CCCH,SF,M（SF=32-256;;M=SF*S/16;S为PreambleSignature0-15）
控制部分的OVSF=CCCH,256,M（;M=16*S+15;S为PreambleSignature0-15）扰码由下行的Primaryscramblingcode来决定。
前导使用扰码与消息扰码对应。
。
。
捕获指示信道AICH
功能:
属于下行公共指示信道,用于给手机提供上行接入捕获指示。
通知其接入信息已被系统获知,该信息AI与PRACH中的SIGNATURE相对应。
内容:
传送系统对接入信息PRACH已被捕获的确认消息。
结构:
一个无线帧时长20ms,由15个时隙组成;每个时隙AS（40比特间隔）由两部分组成:
捕获指示AI和1024个码片长度的空部分;扩谱系数:
256（通过广播知道用哪行,并用主扰码加扰）。
捕获指示AI（状态:
接受,拒决）包括32个时值符号A0,A1.......A31.AICH的参考相位是P-CPICH。
PRACH和AICH的关系:
Tp-p:
两个前导之间的距离
Tp-pmin:
两个前导之间的最小距离
Tp-M:
前导与消息部分之间的距离
Tp-A:
前导与对应的AI之间的距离
辅公共控制物理信道S-CCPCH
内容:
传送寻呼消息（传输信道PCH）和信道指配消息（传输信道FACH）
功能:
用于承载下行寻呼、信道指配信道
在手机注册、主叫过程中,只用到了信道指配的功能,当系统收到UE接入请求消息后,给UE分配资源。
结构:
一个无线帧时长10ms;数据传送速率可变:
15ksps-960ksps（30ksps-1920ksps）可变的扩谱系数:
4-256;没有固定的信道化编码;扰码选用主扰码。
传输信道FACH和PCH的信息可以映射在同一个S-CCPCH上,也可分别映射在不同S-CCPCH上;
S-CCPCH可以有多个,此时UE只要监视其中一个,具体选择由规定算法确定;S-CCPCH是可变的,由TFCI表示和区分;S-CCPCH可有TFCI,也可以没有TFCI;当不传送TFC时,该位置放置DTX（不连续发送指示）;P-CCPCH在整个小区连续发送,而S-CCPCH也可象专用物理信道（只对发FACH的S-CCPCH（信道指配,智能天线可以窄波,非智能天线,寻呼,都不可以）有效）那样以窄波速发送。
专用物理信道DPCH
分类:
上行专用物理信道UL-DPCH
上行专用数据信道UL-DPDCH
上行专用控制信道UL-DPCCH
下行专用物理信道DL-DPCH
功能:
基本业务承载信道,用于UE在通信过程中传送话音,数据和控制信息,UE在注册或主叫过程中,关于注册或话音的数据及控制信息在DPCH上传输。
专用上行物理信道UL-DPCH
功能;上行基本业务承载信道,用于UE在通信过程中传送话音,数据和控制信息
UL-DPCH由两种信道组成
上行数据信道UL-DPDCH:
传输话音和数据
上行控制信道UL-DPCCH:
物理层的控制消息（包括FBI,TFCI,PILOTBITTPC）结构:
一个无线帧的时长10ms;DPCCH的扩谱系数4-256;DPDCH的符号速率:
15ksps-960ksps;DPCCH使用固定的扩谱系数256.
DPDCH和DPCCH的结构不同,DPDCH上传的是纯数据,而DPCCH由FBI（）,TFCI（组合传输格式指示符）,,PILOTBITS（一组规定好的比特码）.和TPC（功率控制命令）等控制信息组成。
传输方式:
DPDCH和DPCCH在每一无线帧中I/Q码分复用,它们分别有各自的信道化编码和同一个扰码;每个无线连接的专用物理信道允许一个DPCCH信道和最多6个DPDCH信道同时传输。
码阻塞:
会阻塞整个码的上下路。
专用下行物理信道DL-DPCH
内容;传送下行的话音,数据和控制信息
功能:
属于下行基本业务承载信道,用于基站在通信过程中传送话音,数据和控制信息
结构:
DPDCH信道由两部分组成;DPDCH和DPCCH
DPDCH:
用于传送话音和数据
DPCCH:
用于传送控制信息
DPDCH,DPCCH混合在同一个无线帧中,时分复用传送
一个无线帧时长10ms,扩谱系数:
4-512、符号速率:
7.5-960ksps
传输方式:
多个DL-DPCH要以并行传送,采用相同的扩谱系数;控制信息在第一个DL-DPCH上传送,其余的DPCH相应位置不连续发送。
WCDMAUMTS系统中的手机注册,主叫总结:
手机注册主叫步骤:
接入请求前导:
系统确认接入请求
接入请求消息
系统分配信道
手机注册、手机主叫
涉及到的信道:
上行:
随机接入物理信道:
PRACH
下行:
捕获指示信道AICH
辅公共控制物理信道S-CCPCH
双向:
专用物理信道CPDCH/DPCCH
手机空闲状态:
UE在注册到网络中或完成话音数据业务后,将进入空闲状态
空闲状态下的UE将监听小区的系统信息和寻呼信息
手机空闲过程涉及到的信道包括:
主公共控制物理信道P-CCPCH,寻呼指示信道PICH;UE在空闲状态下,可工作在不连续接收状态DRX,以节省电池消耗、
寻呼指示信道PICH
内容:
寻呼指示消息
功能:
属于下行公共指示信道,用于给手机提供寻呼指示,通知UE到S-CCPCH上接收PAGING信息。
PICH使UE在空闲状态下,减少监听S-CCPCH时间。
对UE处理能力要求不高,从而可以节省处理器的电池消耗。
结构:
一个无线帧时长10ms,300bit（没有SLOT时隙）;288bit用于携带寻呼指示;扩谱系数256;
每一个无线帧中可发送NP个寻呼指示、NP=183672144（相当于控制NP个UE组）则每一个IP所对应的bits为;16,842
不连续接收DRX的基本原理:
UE在空闲状态下,可工作在不连续的接收状态,以节省电池消耗。
UE工作在DRX时,只要监视PICH上的一个DRX循环中的一个PAGINGOCCASION之内的某一个PAGEINDICATOR//;;DRX循环最长为2k帧,其中K为整数。
UE可依据自己的IMSI号来计算在一个DRX循环中该去哪个SFN的哪个PI去听有没有对自己的寻呼。
手机被叫物理信道接续流程:
快速寻呼消息（系统通过PICH信道通知UE有给它的寻呼,但是没有具体的寻呼消息）
系统寻呼消息（当收到系统的通知后,UE到S-CCPCH信道去听具体的寻呼消息）
寻呼响应（当收到寻呼消息后,UE通过PRACH做寻呼响应,试图与系统取得联系,接入系统）
寻呼响应收到确认（系统一旦收到UE的随机接入前导,便通过AICH信道通知UE收到寻呼,可继续发接入请求）
接入请求消息（当收到系统的接入确认后,UE通过PRACH消息部分发送具体的接入请求消息）
系统分配信道（当收到UE的接入请求消息后,系统给UE分配资源,并通过S-CCPCH通知UE）
UE占用专用传输信道（当收到资源分配消息后,UE转到系统给它分配的DPCH信道上进行话音通信）
涉及信道:
PICH---S-CCPCH--PRACHPREAMBLE----AICH----PRACHMESSAGE----S-CCPCH----DPDCH/DPCCH
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