WCDMAUMTS物理信道.docx

1、WCDMAUMTS物理信道WCDMA UMTS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 WCDMA UMTS工作频段: 欧洲:上行1920-1980MHZ 下行2110-2170MHZ 190MHZ间隔 北美:上行1850-1910MHZ 下行1930-1990MHZ 80MHZ 间隔 WCDMA UMTS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

2、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

3、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

4、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GOLD CODE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

5、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GOLD CODE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。 WCDMA UMTS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。 WCDMA

6、 UMTS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

7、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-SCH S-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

8、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

9、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,256 0 S-CPICH没有固定的信道化编码CCH,256 X 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CCCH 256 0 功能:UE根据主扰码组定出的范围,一个一个的测出这个

10、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CCC 256 X 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

11、信道BCCH/传输信道BCH),包括MCC,MNC,CELL ID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CCH 256 1; 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。 WCDMA UMTS系统中的小区搜索物理信道接续流程

12、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-CPICH S-CPICH P-CCPCH 手机注册与手机主叫物理信道接续流程: 手

13、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(PRACH preamble).在得到系统确认后,发送接入请求消息(PRACH Me

14、ssage) 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。Preamble Signature用来区分用户,共有16种Preamble Signature,手机可随机选取一种,每种16比特信息,分别重复256次。Preamble Signature code 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Preamble Signature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(PRACH

15、Access Preamble CODE)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25

16、60chips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Preamble Signature0-15) 控制部分的OVSF=CCCH,256,M(;M=16*S+15;S为Preamble Signature0-15)扰码由下行的Primary scrambling code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SIGNA

17、 TURE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-p min: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

18、(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-CCP

19、CH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

20、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,PILOT BIT TPC)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),PILOT BITS(一组规定好的比特码).和TPC(功率控制

21、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

22、: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。 WCDMA UMTS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

23、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=18 36 72 144(相

24、当于控制NP个UE组)则每一个IP所对应的bits为;16,8 4 2 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PAGING OCCASION之内的某一个PAGE INDICATOR/;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-CCP

25、CH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-PRACH PREAMBLE-AICH-PRACH MESSAGE-S-CCPCH-DPDCH/DPCCH