5WCDMA空中接口及无线技术

《5WCDMA空中接口及无线技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5WCDMA空中接口及无线技术（116页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、12/4/20211WCDMA空中接口及无线技术空中接口及无线技术Saturday, December 04, 202112/4/20212内内 容容1. UMTS的体系结构2. UU协议栈结构3. 物理层概述4. 物理层过程5. 几个RRC过程6. 业务相关内容12/4/20213内内 容容2. UU协议栈结构3. 物理层概述4. 物理层过程5. 几个RRC过程6. 业务相关内容简单回顾一下UMTS（通用移动通信系统）的体系结构，这部分内容在前面的培训中已经有比较详细和完备的介绍，这里着重看看物理层在物理设备中实现的位置12/4/20214WCDMA体系结构体系结构UTRANUMTS Ter

2、restrial Radio Access NetworkCN Core NetworkUE User EquitmentCNCNUTRANUTRANUEUEIuUu12/4/20215UMTS的组成 UE：用户设备：用户设备UE中的物理层负责上行信道的发送和下行信道的接收。 UTRAN：通用陆地无线接入网络：通用陆地无线接入网络UTRAN由NODE B和RNC组成，地面网络的物理层在物理实体上存在于NODE B，空中接口的其他层则主要存在于RNC，NODE B中的物理层负责下行信道的发送和上行信道的接收。 CN：核心网空中接口的物理层存在于这两部分设备，其中地面部分在NODE B（BS）12

3、/4/20216UTRAN网络结构网络结构RNS 无线网络子系统RNC 无线网络控制器Node B 节点B RNS RNC RNS RNC Core Network Node B Node B Node B Node B Iu Iu Iur Iub Iub Iub Iub UTRAN 12/4/20217UTRAN的接口协议WCDMA网络的协议结构接入层的协议在Iu接口终止，非接入层协议在UTRAN透传 UTRAN UE CN 接入层 非接入层 Radio (Uu) Iu CM,MM,GMM,SM CM,MM,GMM,SM 12/4/20218UTRAN的接口协议UTRAN各接口的通用协议模型

4、ApplicationProtocolDataStream(s)ALCAP(s)TransportNetworkLayerPhysical LayerSignallingBearer(s)TransportUserNetworkPlaneControl PlaneUser PlaneTransportUserNetworkPlaneTransport NetworkControl PlaneRadioNetworkLayerSignallingBearer(s)DataBearer(s)12/4/20219UTRAN的接口协议UTRAN各接口的通用协议模型层和面的概念，逻辑上相互独立垂直的层无

5、线网络层：与UTRAN有关的功能传输网络层：UTRAN选用的标准传输技术平行的面控制面：应用协议（建立到UE的承载）和传输应用协议的信令承载用户面：数据流和用于承载这些数据流的数据承载传输网络控制面：传输层内的所有控制信令，建立用于用户面的数据承载12/4/202110内内 容容1. UMTS的体系结构3. 物理层概述4. 物理层过程5. 几个RRC过程6. 业务相关内容简单回顾一下UU接口（空中接口）的协议栈结构，这部分内容在前面的培训中已经有比较详细和完备的介绍，这里着重看看物理层在空中接口协议栈的位置12/4/202111L3controlcontrolcontrolcontrolLog

6、icalChannelsTransportChannelsC-plane signallingU-plane informationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLC MACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceUuS boundaryBMCL2/BMCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadioBearersRRCUU协议栈12/4/202112无线接口协议无线接口是指UE和UTRAN之间的Uu接口Uu接口包括：无线接口分为三个协议层，层1为PHY，层2分为两层（RLC和MAC），层包含RRC及以上各层；R

7、LC和层分为两个平面（控制面和用户面）；在用户平面，层2还包括PDCP和BMC；在控制平面，层分为若干子层：最低子层为RRC子层，大多数UE和UTRAN之间的控制信令是RRC消息；高层信令，如：MM和CC，由核心网实现。12/4/202113无线接口协议PHY(物理层):编解码，扩频调制MAC(媒体接入控制协议层):逻辑信道到传输信道的映射，流量控制RLC(无线链路控制层):封装、重传、加密、纠错BMC(广播组播控制协议层):小区广播消息存储转发控制PDCP(分组数据汇聚协议层):分组业务的IP包头压缩/解压RRC(无线资源控制层):无线资源管理，调整MAC、PHY层参数设置，保证用户QoS实

8、现12/4/202114信道结构逻辑信道：按信息内容分类，分为控制信道和业务信道，控制信道用来传输控制平面信息，而业务信道用来传输用户平面信息。传输信道：按传送方式分类，分为公共信道和专用信道，公共信道需要所有用户或一组用户要对该信道的信息进行解码，而专用信道的信息在某一刻只针对一个用户。物理信道：一组特定的正交码道，利用载波频率、信道化码、扩频码、调制相位界定出唯一信道。12/4/202115空中接口 L1-PHY L2-数据链路层 L3-网络层这是我们今天主要关心的内容12/4/20211612/4/202117内内 容容1. UMTS的体系结构2. UU协议栈结构4. 物理层过程5. 几

9、个RRC过程6. 业务相关内容介绍物理层提供给高层的服务，空中接口的物理层信道类型，传输信道和物理信道的关系，以及物理层的编码复用和扩频调制等等内容12/4/2021181. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类型3. 传输信道和物理信道关系传输信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5. 扩频调制扩频调制WCDMA物理层原理物理层原理12/4/2021191. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类型3. 传输信道和物理信道关系传输信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5. 扩频调制扩频调制WCD

10、MA物理层原理物理层原理12/4/202120物理层提供的服务物理层提供的服务物理层给MAC和更高层提供信息传输能力。我们用传输信道来描述。传输信道分为两类： 公共传输信道 RACH：随机接入信道 CPCH：公共分组信道 FACH：前向接入信道 DSCH：下行共享信道 BCH：广播信道 PCH：寻呼信道 专用传输信道 DCH：专用信道12/4/202121物理层的功能物理层的功能-宏分集的合并和分发，软切换的执行；宏分集的合并和分发，软切换的执行；-传输信道的错误检测并且上报给高层；传输信道的错误检测并且上报给高层；-传输信道的前向编码和译码，交织和解交织；传输信道的前向编码和译码，交织和解交

11、织；-传输信道的复用、编码组合传输信道的解复用；传输信道的复用、编码组合传输信道的解复用；-速率匹配；速率匹配；-编码组合传输信道向物理信道的映射；编码组合传输信道向物理信道的映射；-物理信道的功率加权和合并；物理信道的功率加权和合并；-物理信道的扩频、调制以及解扩和解调；物理信道的扩频、调制以及解扩和解调；-频率和时间（频率和时间（chip, bit, slot, frame ）同步；）同步；-测量并向高层指示；测量并向高层指示；-闭环功率控制；闭环功率控制；-射频处理；射频处理；12/4/2021221. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类

12、型3. 传输信道和物理信道关系传输信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5. 扩频调制扩频调制WCDMA物理层原理物理层原理12/4/202123什么是物理信道？什么是物理信道？物理信道是有自己特定的载波频率，扰码，信道化码，开始和停止的时间，在上行并且有相对相位的实体。时间段由开始和停止的时刻定义，是chip的整数倍。下面是几个概念：无线帧（Radio frame）：一个无线帧是由15个时隙组成的一段处理时间。无线帧的长度对应于38400chip，绝对时间是10ms。时隙（slot）：时隙是包含bit的时间段。时隙的长度对应于2560chip。码片（Chip）：WCDMA中的chip速率是

13、3.84M，所以一个chip所对应的时间是260ns。12/4/202124物理信道（上行）物理信道（上行）上行物理信道Dedicated uplink physical channelsCommon uplink physical channels Physical Random Access Channel (PRACH)随机接入物理信道 Physical Common Packet Channel (PCPCH)公共分组物理信道12/4/202125物理信道（下行）物理信道（下行） 下行物理信道Dedicated downlink physical channelsCommon down

14、link physical channels Common Pilot Channel (P,S-CPICH)公共导频信道 Common Control Physical Channel (P，S-CCPCH)公共控制物理信道 Synchronisation Channel (SCH)同步信道 Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)物理下行共享信道 Acquisition Indicator Channel (AICH)捕获指示信道 CPCH Access Preamble Acquisition Indicator Channel (AP-AICH)

15、接入前导请求指示信道 CPCH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel (CD/CA-ICH)冲突检测信道分配指示信道 Paging Indicator Channel (PICH)寻呼指示信道 CPCH Status Indicator Channel (CSICH) CPCH状态指示信道12/4/202126专用物理信道专用物理信道, DPCH两个部分:DPDCH (Dedicated Physical Data Channel)携带第二层以上产生的数据DPCCH (Dedicated Physical Contro

16、l Channel)携带物理层产生的数据导码 (接收机已知)TPC 功率控制命令TFCI bits (传输格式合并提示比特)DPDCH/DPCCH 复用Downlink: 时分复用Uplink: Code/IQ 复用12/4/202127上行专用物理信道上行专用物理信道 （UL-DPCH）I/Q-multiplexing10 ms0.667 ms = 2560 chips, 10 2k channel bitsSlot 0Slot 1Slot 14Slot iFrame 0Frame 1Frame kFrame iDataPilotTFCITPCFBIDPDCHDPCCHTFCI - Tran

17、sport Format Combination IndicatorTPC - Transmitter Power ControlFBI - Feedback Information承载专用信道承载专用信道 DCHDPDCH 与与 DPCCH 使用不同的扩频码，同时传输使用不同的扩频码，同时传输一条链路可同时传输一条链路可同时传输0个，个或多个个，个或多个DPDCH信道信道12/4/202128下行专用物理信道下行专用物理信道 （DL-DPCH）0.667 ms = 2560 chips, 10 2k channel bitsDPCCHDPDCH10 msSlot 0Slot 1Slot 14

18、Slot iFrame 0Frame 1Frame kFrame iTFCIData1TPCData2PilotDPDCHDPCCHDPCCHQPSKTFCI - Transport Format Combination IndicatorTPC - Transmitter Power Control专用数据信道与控制信道时分复用专用数据信道与控制信道时分复用12/4/202129下行多码传输下行多码传输TransmissionPowerPhysical Channel 1TransmissionPowerPhysical Channel 2TransmissionPowerPhysical

19、Channel LDPDCHOne Slot (2560 chips)TFCIPilotTPC DPDCH12/4/202130上行随机接入信道结构M essage partPreamble4096 chips10 ms (one radio frame)PreamblePreambleM essage partPreamble4096 chips20 ms (two radio frames)PreamblePreamble每个preamble长度为4096chip，并且由一个长度为16chip的signature重复256次组成。最多有16种可用的signature 31公共导频信道CPI

20、CHPilot Symbol Data (10 symbols per slot)1234567891011121314151 Frame = 15 slots = 10 mSec1 timeslot = 2560 Chips = 10 symbols = 20 bits = 666.667 uSec3GPP TS 25.211 5.3.3CPICH不传送任何高层信息，在物理层产生的信道CPICH为越区切换和小区重选的参考信号CPICH对专用信道进行辅助的信道估计，对公共信道提供信道相位参考12/4/202132基本公共控制物理信道基本公共控制物理信道P-CCPCH下行物理信道携带BCH信息与

21、 DL DPCH比较No TPC command (no related power-controlled uplink)No TFCI (fixed rate)No pilotData0.667 msDTXDTXSCHDTX - Discontinuous TransmissionSCH - Synchronization Channel12/4/202133基本公共控制物理信道基本公共控制物理信道 Data18 bitsSlot #0Slot #1Slot #iSlot #14Tslot = 2560 chips , 20 bits1 radio frame: Tf = 10 ms(Tx

22、OFF)256 chips12/4/202134辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道 S-CCPCH下行物理信道携带 FACH和/或PCH信息与下行DPCH比较No TPC command (no related power-controlled uplink)Optional TFCIOptional PilotPilotData0.667 msTFCI12/4/202135寻呼指示信道PICH 和传送PCH的S-CCPCH相关联，为终端提供睡眠模式减少接收机开启时间，低电池消耗PICHPCHPITerminalreceiverS-CCPCHONOFF12/4/202136同步信道同步信

23、道 PrimarySCHSecondarySCH256 chips2560 chipsOne 10 ms SCH radio frameacsi,0acpacsi,1acpacsi,14acpSlot #0Slot #1Slot #1412/4/202137物理信道之间的定时关系物理信道之间的定时关系 AICH accessslotsSecondarySCHPrimarySCHS-CCPCH,k10 msPICH#0#1#2#3#14#13#12#11#10#9#8#7#6#5#4P-CCPCH, (SFN modulo 2) = 0P-CCPCH, (SFN modulo 2) = 1Any

24、 CPICHk:th S-CCPCHPICH for k:th S-CCPCHn:th DPCHDPCH,nAny PDSCH12/4/202138PRACH/AICH定时关系定时关系 One access slotp-ap-mp-pPre-amblePre-ambleMessage partAcq.Ind.AICH accessslots RX at UEPRACH accessslots TX at UE12/4/2021391. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类型3. 传输信道和物理信道关系传输信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5

25、. 扩频调制扩频调制WCDMA物理层原理物理层原理12/4/202140传输信道到物理信道的映射T r a n s p o r t C h a n n e lsD C HR A C HC P C HB C HF A C HP C HD S C HP h y s ic a l C h a n n e lsD e d ic a te d P h y s ic a l D a ta C h a n n e l (D P D C H )D e d ic a te d P h y s ic a l C o n tro l C h a n n e l (D P C C H )P h y s ic a l

26、R a n d o m A c c e s s C h a n n e l (P R A C H )P h y s ic a l C o m m o n P a c k e t C h a n n e l (P C P C H )C o m m o n P ilo t C h a n n e l (C P IC H )P rim a r y C o m m o n C o n tro l P h y s ic a l C h a n n e l (P -C C P C H )S e c o n d a r y C o m m o n C o n tro l P h y s ic a l C h

27、 a n n e l (S -C C P C H )S y n c h ro n is a tio n C h a n n e l (S C H )P h y s ic a l D o w n lin k S h a re d C h a n n e l (P D S C H )A c q u is itio n In d ic a to r C h a n n e l ( A IC H )A c c e s s P re a m b le A c q u is itio n I n d ic a to r C h a n n e l (A P -A I C H )P a g in g In

28、d ic a to r C h a n n e l (P IC H )C P C H S ta tu s I n d ic a to r C h a n n e l (C S IC H )C o llis io n -D e te c tio n /C h a n n e l-A s s ig n m e n t In d ic a to rC h a n n e l (C D /C A -IC H )12/4/202141一个小区内的信道FDD 1TDD 1CellCell-IdPCPICHCPCIdSCH1CPCIdSCH2CPCIdPCCPCHCPCIdSCPICHCPCIdBCHCTC

29、IdPCHCTCId11111110-m0-1The number or range above each box indicates how many of the channels named in that box can exist as childrenunder one instant of a parent box to which the child box is connected.The number or range beneath each box indicates how many of the channels named in that box can exis

30、t as parentboxes for one instant of a child channel to which the parent box is connected.CPCId = Common Physical Channel IdentifierCTCId = Common Transport Channel IdentifierTDD - The number of PICH = the number of PCHFDD - The number of AICH = the number of PRACHTDD PCH and FACHs can be mapped on o

31、ne or more SCCPCHSCHCPCId1FDD OnlyTDD OnlySCCPCHCPCIdFACHCTCId0-i0-nFDD 1TDD 1PICHCPCIdFDD 0-iTDD 0-1PRACHCPCIdRACHCTCId10-k1PCPCHCPCId0-jFDD OnlyCD/CA-ICHCPCIdAP-AICHCSICHCPCId0-q0-qCPCHCTCId1-p10-kFDD OnlyAICHCPCId12/4/20214212/4/2021431. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类型3. 传输信道和物理信道关系传输

32、信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5. 扩频调制扩频调制WCDMA物理层原理物理层原理12/4/202144非压缩模式下的传输信道编码/复用编码/复用步骤：给传送块加CRC传送块级联和码块分割信道编码速率匹配插入非连续传输DTX指示比特交织（两次）无线帧分割传输信道的复用物理信道的分割物理信道的映射12/4/202145上行链路传输信道的上行链路传输信道的编码复用过程编码复用过程 速率匹配物理信道分段PhCH#1PhCH#2iiTiiidddd,321iiNiiieeee,321无线帧分段iiViiiffff,321Sssss,321pUpppuuuu,321pUpppvvvv,321第

33、二次交织物理信道映射iiEiiicccc,321iirKiririroooo,321信道编码iimAimimimaaaa,321速率匹配iimBimimimbbbb,321传输块的串联 /码块的分段添加C R C 校验比特iiTiiitttt,321无线帧的均衡第一次交织传输信道复用C C T r C H12/4/202146下行链路传输信道的下行链路传输信道的编码复用过程编码复用过程 PhCH#1 PhCH#2 传输信道复用 iiGiiigggg,321 iiDiiihhhh,321 iiViiiffff,321 Sssss,321 pRwwww,321 pUpppvvvv,321 iiEi

34、iicccc,321 iimBimimimbbbb,321 iimAimimimaaaa,321 C R C 校验 速率匹配 速率匹配 1s t 插入 D T X 指示 iiQiiiqqqq,321 第一次交织 无线帧分段 2n d 插入D T X 指示 pUpppuuuu,321 第二次交织 物理信道分段 物理信道映射 iirKiririroooo,321 传输块串联 / 码块分段 信道编码 C C T r C H 12/4/202147信道编码信道编码 传输信道类型传输信道类型编码方案编码方案码率码率BCH卷积编码卷积编码1/2PCHRACHCPCH, DCH, DSCH, FACH1/3

35、, 1/2Turbo 编码编码1/3无信道编码无信道编码 12/4/202148卷积编码卷积编码 Output 0G0 = 557 (octal)InputDDDDDDDDOutput 1G1 = 663 (octal)Output 2G2 = 711 (octal)Output 0G0 = 561 (octal)InputDDDDDDDDOutput 1G1 = 753 (octal)(a) 1/2 码率的卷积编码器(b) 1/3 码率的卷积编码器12/4/202149TurboTurbo编码编码 xkxkzkTurbo codeinternal interleaverxkzkDDDDDDI

36、nputOutputInputOutputxk1st constituent encoder2nd constituent encoder12/4/202150交交 织织a0a1 a2 an . . . bn b2 b1 b0 . . . cn c2 c1 c0 . . . d0 dn d2 d1 . . .a0a1 a2 an . . . bn b2 b1 b0 . . . cn c2 c1 c0 . . . d0 dn d2 d1 . . .12/4/202151速率匹配速率匹配无线帧分段比特分离速率匹配算法比特集中传输信道复用速率匹配eikx1iky1ikfik12/4/20215212

37、/4/2021531. 物理层提供给高层的服务和功能物理层提供给高层的服务和功能2. 物理信道类型物理信道类型3. 传输信道和物理信道关系传输信道和物理信道关系4. 编码复用编码复用5. 扩频调制扩频调制WCDMA物理层原理物理层原理12/4/202154扩扩 频频数据信道化码扰码比特速率码片速率码片速率12/4/202155OVSF码码 c(c,c)(c,-c)SF = 1SF = 2SF = 4c1,0 = (1)c2,0 = (1,1)c2,1 = (1,-1)c4,0 = (1,1,1,1)c4,1 = (1,1,-1,-1)c4,2 = (1,-1,1,-1)c4,3 = (1,-1

38、,-1,1)12/4/202156上行链路长扰码 clong,1,nclong,2,nMSBLSB12/4/202157下行链路长扰码 IQ110022334455667788991717161615151414131312121111101012/4/202158上行专用物理信道（上行专用物理信道（DPCHDPCH）扩频）扩频 Ijcd,1dSdpch,nI+jQDPDCH1Qcd,3dDPDCH3cd,5dDPDCH5cd,2dDPDCH2cd,4dDPDCH4cd,6dDPDCH6cccDPCCHS12/4/202159下行链路的扩频操作下行链路的扩频操作 I除 同 步 信 道 以 外

39、的所 有 下 行 物 理 信 道SPCch,SF,mjSdl,nQI+jQS 各种下行链路 物理信道（图8中的S点） G1G2GPGSS-SCHP-SCH T12/4/202160调调 制制TImTReTcos(t)信道合并之后的复值码片序列-sin(t)实部与虚部分离脉冲成型脉冲成型SImSReScos(t)扩频操作之后的复值码片序列-sin(t)实部虚部分裂脉冲成型脉冲成型12/4/202161FDD模式的码分配介绍模式的码分配介绍 SF = 1SF = 2SF = 4c1,1 = (1)c2,1 = (1,1)c2,2 = (1,-1)c4,1 = (1,1,1,1)c4,2 = (1,

40、1,-1,-1)c4,3 = (1,-1,1,-1)c4,4 = (1,-1,-1,1)C8,1C8,2C8,3C8,4码分配处理不同的码如何分配给不同的连接的问题。 12/4/202162FDD模式的码分配策略模式的码分配策略原因：原因： OVSF码是CDMA系统中的重要资源。 码分配的目标是以最低的复杂度支持尽可能多的用户。 实际应用中，不同的用户可能请求传输速率不同的各种各样的服务。每一个UE可能会使用不止一个码来支持不同的数据速率。12/4/202163码资源分配策略码资源分配策略码资源分配策略指标：码资源分配策略指标：利用率：分配的带宽/总带宽，越高越好，尽量保留扩频因子小的码字；复

41、杂度：与多码的数目成反比，越小越好，尽量使用单码传输；码资源分配原则：码资源分配原则：提高码字利用率提高码字利用率降低码资源分配策略的复杂度降低码资源分配策略的复杂度确保尽量使用正交性好的码字确保尽量使用正交性好的码字降低信道间干扰降低信道间干扰提高系统容量提高系统容量12/4/202164FDD模式的码分配举例模式的码分配举例为了指示系统可用的OVSF码，引入一个有序对C，叫做码字。C=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)分别代表SF=(4,8,16,32,64,128,256)可用的码，这里a14，a28，a316，a432，a564，a6128，a7256。C所支持的全部数据速率

42、（也就是被SF=256的OVSF码的数据速率归一化的）记做权重W，可以如下得到：W(C)= a126+a225+a324+a423+a522+a621+a7.S(n)是能够支持全部速率 n的码字的集合，可以如下得到：S(n)=C|W(C)=n, C.要求发送一个码字C的码N(C)的个数可以如下计算：N(C)= a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7.考虑一个请求数据速率n的UE。定义Ct=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7) 和Ct=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7)分别为码分配前后的系统的码字。对于W(Ct)=m，我们发现W(Ct)=W(Ct)-n=m-n。例如，m=13

43、并且n=6 Ct=(0,0,0,0,2,1,3)。可能的候选码是集合S(6)的一个元素，这里：S(6)=(0,0,0,0,0,0,6), (0,0,0,0,0,1,4), (0,0,0,0,0,2,2), (0,0,0,0,1,0,2),(0,0,0,0,0,3,0), (0,0,0,0,1,1,0)C1,C2,C3,C4,C5,C6。因此，在给UE分配了码之后系统可能的码字由以下得到：T(7) =Ct-C1, Ct-C2, Ct-C3, Ct-C4, Ct-C5, Ct-C6=(0,0,0,0,1,1,1), (0,0,0,0,1,1,1), (0,0,0,0,1,1,1), (0,0,0,

44、0,1,1,1), (0,0,0,0,1,0,3),(0,0,0,0,1,0,3).根据第一个标准，在分配了之后(0,0,0,0,1,1,1)是推荐的码字（计作Copt），C1, C2, C3, 和C4是可能的候选码字。这些码字所需要的码的个数是：N(C1)=6, N(C2)=5, N(C3)=4, and N(C4)=3。根据第二个标准，应该选择C4因为它有最少的码。12/4/202165物理层处理全过程汇总物理层处理全过程汇总12/4/202166Logical Channels(Layers 3+)Transport Channels(Layer 2)Physical Channels(

45、Layer 1)UplinkRF OutUEScramblingCodeI+jQI/QMod.QIChc IFilterFilterCCCHCommon Control Ch.DTCH (packet mode)Dedicated Traffic Ch.RACHRandom Access Ch.PRACHPhysical Random Access Ch.DPDCH #1Dedicated Physical Data Ch.CPCHCommon Packet Ch.PCPCHPhysical Common Packet Ch.Data CodingData CodingDPDCH #3 (op

46、tional)Dedicated Physical Data Ch.DPDCH #5 (optional) Dedicated Physical Data Ch.DPDCH #2 (optional) Dedicated Physical Data Ch.DPDCH #4 (optional) Dedicated Physical Data Ch.DPDCH #6 (optional) Dedicated Physical Data Ch. QDPCCHDedicated Physical Control Ch.Pilot, TPC, TFCI bitsChdGcGdjChd,1GdChd,3

47、GdChd,5GdChd,2GdChd,4GdChd,6GdChcGdChc ChdGcGdjRACH Control PartPCPCH Control Part j DCCHDedicated Control Ch.DTCHDedicated Traffic Ch. NDCHDedicated Ch.Data EncodingDTCHDedicated Traffic Ch. 1DCHDedicated Ch.Data EncodingMUXCCTrCHDCHDedicated Ch.Data EncodingWCDMA WCDMA 上行上行 (FDD)(FDD)12/4/202167BC

48、CHBroadcast Control Ch.PCCHPaging Control Ch.CCCHCommon Control Ch.DCCHDedicated Control Ch.DTCHDedicated Traffic Ch. NBCHBroadcast Ch.PCHPaging Ch.FACHForward Access Ch.DCHDedicated Ch.P-CCPCH(*)Primary Common Control Physical Ch.S-CCPCHSecondary Common Control Physical Ch.DPDCH (one or more per UE

49、) Dedicated Physical Data Ch.DPCCH (one per UE)Dedicated Physical Control Ch.Pilot, TPC, TFCI bitsSSCiLogical Channels(Layers 3+)Transport Channels(Layer 2)Physical Channels(Layer 1)DownlinkRF OutDPCH (Dedicated Physical Channel)One per UEDSCHDownlink Shared Ch.SHCCHDSCH Control Ch.CTCHCommon Traffi

50、c Ch.CPICHCommon Pilot ChannelNull DataData EncodingData EncodingData EncodingData EncodingData EncodingPDSCHPhysical Downlink Shared ChannelAICH (Acquisition Indication Channel)PICH (Paging Indication Channel )Access Indication dataPaging Indication bitsAP-AICH(Access Preamble Indication Channel )A

51、ccess Preamble Indication bitsCSICH (CPCH Status Indication Channel )CPCH Status Indication bitsCD/CA-ICH (Collision Detection/Channel Assignment )CPCH Status Indication bitsS/PS/PCchS/PS/PS/PS/PS/PS/PS/PS/PCell-specificScramblingCodeI+jQI/QModulatorQICchCchCchCchCchCchCchCch 256,1Cch 256,0 GSPSCGP

52、Sync Codes(*)* Note regarding P-CCPCH and SCH Sync Codes are transmitted only in bits 0-255 of each timeslot;P-CCPCH transmits only during the remaining bits of each timeslot FilterFilterGainGainGainGainGainGainGainGainGainGainSCH (Sync Channel)DTCHDedicated Traffic Ch. 1DCHDedicated Ch.Data Encodin

53、gMUXMUXCCTrCHDCHDedicated Ch.Data EncodingWCDMA WCDMA 下行下行 (FDD)(FDD)12/4/20216812/4/202169内内 容容1. UMTS的体系结构2. UU协议栈结构3. 物理层概述5. 几个RRC过程6. 业务相关内容介绍小区搜索，功率控制等一些物理层的过程12/4/2021701. 小区搜索2. 随机接入3. 功率控制4. 软切换WCDMA物理层过程物理层过程12/4/2021712. 随机接入3. 功率控制4. 软切换WCDMA物理层过程物理层过程12/4/202172UEUE开机并建立通信开机并建立通信小区搜索：时隙

54、同步-帧同步-解扰码小区选择：BCCH随机接入：RACHRRC连接建立：FACHRB无线承载建立12/4/202173小区搜索小区搜索,异步系统异步系统小区ID码之间的时间偏移量是不可控制的所有小区具有不同的小区ID码 UE 必须一直搜索所有的小区ID码非常复杂通过UTRAN的SCH得到解决Cell #1, ID codeCell #2, ID codeCell #3, ID code? ? ?12/4/202174小区搜索分三步实现：第一步：时隙同步。第二步：扰码码组识别和帧同步。第三步：扰码识别。 小区搜索小区搜索12/4/202175小区搜索信号Common Pilot ChannelO

55、ne frame (38400 chips, Tf=10 ms)One slot (2560 chips)256 chipsz基本同步信道Primary Synchronization Channel (P-SCH)在每个小区时隙发送长度为256码片的序列对于所有小区和时隙发送相同的序列z辅助同步信道Secondary Synchronization Channel (S-SCH)与P-SCH并列发送长度为256码片的序列每个小区和时隙发送的序列通常是不同的15个连续的S-SCH序列对应一个小区的扰码码组12/4/202176小区搜索 - Step 1Matchedfilter2560 chi

56、ps2560 chips寻找基本同步信道P-SCH的时间Indicates timing of P-SCH12/4/202177Slot no. #0 #1 #2 #13 #14Group 0SSC1SSC1SSC2SSC7SSC16Group 1SSC1SSC1SSC5SSC12SSC10Group 2SSC1SSC2SSC1SSC15SSC12Group 63 SSC9SSC12SSC10SSC16SSC10 小区搜索 - Step 2已知辅助同步信道(S-SCH)的位置从辅助同步码获取帧同步和扰码组每个辅助同步码是唯一的每个S-SCH 的循环移位是唯一的Secondary SCH cod

57、e words12/4/202178小区搜索 - Step 3已知帧同步扰码组从扰码组获取小区基本扰码读取BCH，获得小区指定信息 小区负荷, 上行干扰随机接入时隙的时序下行功率12/4/2021791. 小区搜索3. 功率控制4. 软切换WCDMA物理层过程物理层过程12/4/202180随机接入过程随机接入过程随机接入过程用于UE和UTRAN建立初始的连接。通过随机接入可以在UE和UTRAN之间建立信令的连接，或者发送少量的分组数据。在物理层进行随机接入之前需要从高层（MAC,RRC）得到必要的信息：PRACH信息部分使用的Transport Format。PRACH发送的ASC。要发送的

58、数据。 preamble的扰码。信息的时间长度，10ms或者20ms。AICH_Transmission_Timing参数 0 or 1。每个Access Service Class (ASC)的可用signatures和RACH子信道组。功率控制因子Power_Ramp_Step integer 0。参数Preamble_Retrans_Max integer 0。初始preamble功率Preamble_Initial_Power。功率偏移DPp-m = Pmessage-control Ppreamble， 单位dB，发送的最后一个preamble的功率和trandom-access m

59、essage控制部分的功率差。Transport Format集参数。包括每一个Transport Format的random-access地数据部分和控制部分的功率差。81随机接入随机接入尝试和AICH 指示Pre-amblePre-amblePre-ambleAICHRACHNoInd.NoInd.Acq.Ind.RACHmessage part(UE Identification)UEBS3GPP TS 25.211 7.34096 chips(1.066 msec)82无线随机接入信息无线随机接入信息只有在AICH 指示之后才发送3GPP TS 25.211 5.2.2Random A

60、ccess Message (10, 20, 40, or 80 bits per slot)RACH Data Slot (0.666 mSec)Pilot (8 bits)RACH Message Slot (0.666 mSec)1234567891011121314151 Frame = 15 slots = 10 mSecIQTFCI (2 bits)83随机接入的时间偏移BCH 播放可用随机接入时隙播放可用随机接入时隙#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13#145120 chipsradio frame: 10 msradio frame: 10 msAc

61、cess slot #0Random Access TransmissionAccess slot #1Access slot #7Access slot #14Random Access TransmissionRandom Access TransmissionRandom Access TransmissionAccess slot #8PPPMessage= Random Access Transmission3GPP TS 25.211 5.2.2.1.112/4/2021841. 小区搜索2. 随机接入4. 软切换WCDMA物理层过程物理层过程12/4/202185功率控制功率控制

62、功率控制的功能：功率控制的功能： 控制发送功率的级别 减小干扰 保持连接的质量功率控制分为：功率控制分为： 上行外环功控 下行外环功控 上行内环功控 下行内环功控 上行开环功控 下行开环功控12/4/202186内环功率控制内环功率控制 SIR 测量目标 SIR判决TPC命令SIR目标SIR，TPC=1信道估计12/4/202187外环功率控制外环功率控制FER 检测目标 FER判决延时目标 SIRFER目标FER，目标SIR增加FER目标FER，目标SIR减少12/4/2021881. 小区搜索2. 随机接入3. 功率控制WCDMA物理层过程物理层过程89WCDMA 软切换目标目标 BS起始

63、起始 BSSC5SC6SC1SC4SC7SC8每一个小区使用一个扰码每一个小区使用一个扰码每一个每一个 小区有一个独立的时间参考小区有一个独立的时间参考小区间的小区间的CPICH和系统帧定时是任意的和系统帧定时是任意的12/4/202190WCDMA 软切换WCDMA 基站间是异步定时参考IS-95/cdma2000 基站同步到GPS!Data 2TFCIData 1TPC123456789101112131415PilotCPICH 2CPICH 2CPICH 2CPICH 1CPICH 1CPICH 1DPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHCPICH 2CPIC

64、H 1DPCCH/DPDCHToffset10 msecframeBS 1BS 2DPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCH10 msec DPCCH/DPDCH frame0.666 msec DPCCH/DPDCH slot91WCDMA 软切换软切换起动(2)UE 测量邻近小区的测量邻近小区的CPICH 功率和时间延时功率和时间延时(3)UE 报告测量结果给报告测量结果给UTRAN(1)UTRAN 通知通知UE有关有关邻小区的信息邻小区的信息(4)UTRAN决定决定切换策略切换策略CPICH 2CPICH 2CPICH 2CPICH 1CPI

65、CH 1CPICH 1DPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHCPICH 2CPICH 1DPCCH/DPDCHToffset10 msecframeBS 1BS 2UTRANUE Reports Toffsetto UTRAN92WCDMA 软切换(6)UE 的的Rake 接收机同步到接收机同步到 BS2 的的DPCCH/DPDCH(7)UE处于处于BS1 and BS2 之间之间的软切换的软切换DPCCH/DPDCHs(5)UTRAN命令命令BS2调整调整DPCH定时偏移定时偏移Toffset(8)当当BS2信号足够强信号足够强放弃放弃 BS1分支分支(切换完成切

66、换完成)CPICH 1CPICH 1CPICH 1DPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHCPICH 2CPICH 2CPICH 2CPICH 2CPICH 1DPCCH/DPDCHToffset10 msecframeBS 1BS 2UTRANUE 报告 Toffset给 UTRANUTRAN 命令 BS2调整DPCH 时间偏移ToffsetDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCHToffset软切换的执行12/4/20219312/4/202194内内 容容1. UMTS的体系结构2. UU协议栈结构3. 物理层概述4. 物理层过程6. 业务相关内容这一部分主要使用几个例子，来说明物理层和其他层之间的关系，主要的目的是用实例来说明逻辑信道，传输信道，物理信道之间的映射及在实际中的应用。12/4/2021952. RRC释放过程几个几个RRC过程过程12/4/202196RRC连接建立过程 CPHY-RL-Setup-REQ (only if DCH)CPHY-RL-Setup-REQ (only if DCH