（电路与系统专业论文）wcdma下行链路小区搜索的算法研究.pdf

摘簧 当今。3 g 通信标准程世羿备国照到很大程度的重视，尤藏是欧洲标准w c d m a 霸魏美拣准藜c d va 2 0 0 0 。w - c d m a 器c d m 矗2 0 0 0 耘罐稳一令矮囊簧 翦逸嬲是c d m a 2 0 0 0 标猴规定系统中备移动基站是同步时序漱系的，瑟站识别 可殴遥过裰露稳码翡不簿辐裕寒识粼。两w - c d m a 由予各蒸蛞之溺燕异步辩 孝关系，这撵蓊了嚣裂不懑鹣蓬鼙，欺嚣袋避嚣不网子c d l v t a 2 0 0 0 系统弱小区 搜索。w * c d m a 中静小随搜索指的避接收枫接索下行烹抗码并在时闻和码芹上 这涮与下嚣主挽避箨参魏蓬憨。 3 g p p 中规窥焚_ 有5 1 2 个不同的g o l d 确( 称为主扰码) 用于蒸站识别，为了在 接敬凝开辍轰魏浃速建立鹞黠、薅涨、竣簿疹，莰逮识辩基蘩璐，3 g p p 孛宠爻 了w - c d m a t 杼链鼹中三步同步驹小区搜索算法。该簿法蔓鼹包括：1 、对主 两劳信翅蔽简称羚s c 鞠避行捕获，确宠对隙边界；2 、纛每个辩陈边辫鲶，瓣稀 嚣步霪逡麓嚣s - s c h ) 滏奄懿获，麓患圭摭鹦缀辍无线帔边器；3 、柱纛线竣边 界她，对袋共爵频信遵倘称c p i c h ) 进行搜索，确定主扰码组中正确的主扰碣， 黧薏筵谈怒薅。 按照传统的方法，主鄹拶鹤( p 8 c ) 的皱成结构复杂，主同步信道( _ p s c h l 的 播获帮撩瓣多祷遒( s - s e l l ) 懿臻获审掰餍鹣疆琵滤浚器藤穗袋复杂，运行遮庭 鼗e 为了提意枣区搜索鼹搜索效率，本文在基予3 g p p 蜘议和小区搜索三步法 戳藏吴伟陵老师实验鬟提出的对w * c d m a 主同步和辅丽步僚道的捕获算法改 避游差穗上，葵中熬冀注袭避主要穗蜒：z 燹换楚恁p s c 蕊雯残缝搀，g h g m f 结掏的匹骶滤波器等。本文并刑c 语言仿真了小瞬搜索道程的辫法。粥外，考虑 慰劳售道r a y i e i 醇衰藩器a w g n 戆孪生凌，蕊奏这薜薅搿下麓枣送攘索，蒡魄菝 理憋魏煮_ 手扰的情形下的债囊结果，然后进行分树。 仿真鳍栗嚣示运燕种篱犟蔼苻之有效静p s c 生成藕p - s c h 捕获翡葵注。 在p s c 秘袋熬冀法饕黠妻黪快速g o l a y 变羧) 鞠g h g m f 绻搀珏醚滤披辫匏 缩梅算法中，蒸于迭代z 交捺公式簿法简化了p s c 的嫩成结构，节省了p ，s c h 鹜鬻滤波器鼓骥箨蠢灏篷裹了运雾遮凄； 关键竭挽码，主固步嫠道、辘弱步信遵、匹配滤波嚣 a b s t r a c t t o d a y , m a n yc o u n t r i e s i nt h ew o r l dp a ym u c ha t t e n f i o nt o3 gc o m m u n i c a t i o n s t a n d a r d e s p e c i a l l yt ow - c d m a o fe u r o p ea n dc d m a 2 0 0 0o fn o r t ha m e r i c a a n i m p o r t a n t d i f f e r e n e eb e t w e e nt h et w os t a n d a r d si s 也a t 也eb a s es t a t i o n si n c d m a 2 0 0 0 s y s t e mk e e ps y n c h r o n o u sw i t he a c ho t h e ra n dt h ed i f f e r e n tb a s es t a t i o n s c s nb ei d e n t i t l e db yt h ed i f f e r e n tp h a s es i f t 盘so f 也es a _ r n es c r a m b l i n gc o d eo ft h e s y s t e m b u t 也eb a s es t a t i o n sa r en o tk e e p i n gs y n c h r o n o u si nw c d m as y s t e m c e l l s e a r c hi sn e e d e dw h i c hi sd i f f e r e n tt ot h a to fc d 眦0 0 0 c e l is e a r c hi nw c d m ai s r e f e r r e dt ot h ep r o c e s so ft h em o b i l es t a t i o ns e a r c h i n gf o rae e l la n da c h i e v i n gc o d e a n dt i m es y n c h r o n i z a t i o nt oi t sd o w n l i n ks c r a m b l i n gc o d e i nw c d m a ae e l li si d e n t i f i e dm a i n l yb yi t sd o w r d i n ks c r a m b l i n gc o d e t h e r ea r e 512p r i m a r yd o w n l i n ks c r a m b l i n gc o d e sr e u s e dt h r o u g h o u tas y s t e m t of a c i l i t a t e t h r e ec h a n n e l sa r eu s e d ，n a m e l yt h ep r i m a r ys y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l 口s c h ) ，t h e s e c o n d a r ys y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l ( s s c h ) ，a n d 也ec o m m o np i l o t c h a n n e l r c p i c m 3 g p pd e f i n e ss o m ea l g o r i t h m so fc e l ls e a r c h , m a i n l yi n c l u d i n g1 s l o t s y n c h r o n i z a t i o na f t e rs e a r c h i n gf o rp s c h 2 f r a m es c r a m b l i n ga n ds c r a m b l i n gc o d e g r o u pi d e n t i f i c a t i o na f t e rs e a r c h i n gf o rs s c h 3 s c r a m b l i n gc o d ei d e n t i f i c a f i o na f t e r s e a r c h i n gf o rc p i c h a c c o r d i n gt ot r a d i t i o n a lm e t h o d s ，i ti s n o to n l yv e r yc o m p l i c a t e dt oc o n s t r u c tp s c a n dt h em a t c hf i l t e ru s e dt os e a r c hf o rp s c ha n ds s c hb u ta l s ol a c ko fe 蚯c i e n c y m s p a d e rp r e s e n t sa l g o r i t h m sb a s e d 0 1 izt r a n s f o r mw h i c hi st l s e dt oc o n s t r u c tp s c a n dt oc o n s t r u c t 也em a t c hf i l t e ru s e di n s e a r c h i n gf o rp s c h 也e s ea l g o r i t h m sw e r e p u t f o r w a r db yp r o w uw e l l i n g sl a b md i s c u s s i o no ft h i sp a p e ri sb a s e do nt h e s i m u l a t i o no ft h ep r o c e s so fe e l ls e a r c h t h es i m u l a t i o nt o o li st h ep r o g r a m m i n g l a n g u a g e o fc t h er e s u l t so fs i m u l a t i o ns h o wt h a tt h e s ea l g o r i t h m sa r es i m p l eb u te f f i c i e n t ，w h i c h s a v et h en u m b e ro f t a p sd r a m a t i c a l l yi nc o n s t r u c t i n gp s c a n dm a t c hf i l t e rs e a r c h i n g f o rp s c ha n ds a v et h eh a r d w a r el e s o u r e 圯so fm a t c hf i l t e rg r e a t l y ，a n di m p r o v et h e o p e r a t i o ns p e e di nt h em a t c h i n gp r o c e s s a sw 1 1 k e y w o r d s ：s c r a m b l i n gc o d e ，p s c h ，s s c h ，m a t c h f i l t e r 第一章绪论 引言 近几年来，移动通信发展十分迅猛，移动用户的数量在成倍地增长尤其中国的 移动用户这几年一直咀1 5 0 以上的速度在增长，到目前中国的移动用户总数己达一亿 以上。但随着移动通信市场的发展，目前使用的第二代移动通信系统如g s m 和i s - 9 5 c d m a 的缺陷也逐渐显现，如全球漫游问题、容量问题、频谱问题、支持宽带业务问 题等。为了解决以上问题，国际电联g t u ) 提出了第三代移动通信( 3 g ) 的概念，并与各 国的电信主管部门以及各个地区的标准化组织一起制定了第三代移动通信的标准，主 要包括三种无线传输技术f r y r ) ：w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 。这些标准目前 正在进一步融合【”。 目前各国都在加紧进行第三代移动通信系统的开发和商用试验，第三代移动通信 系统将于不久成为现实，投入商业运营。由于第三代移动通信系统具有宽带化、分组 化、智能化等特点，是移动通信发展史上的一次重大革命，必将对人类的生活、经济 的发展产生重大影响。 为 第一章绪论 第一节第三_ f 移动通信系统的特征 第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统，其主要特征概括 全球普及和全球漫游无缝漫游的系统。第二代移动通信系统一般为区 域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和 使用的系统。它将使用共同的频段，全球统一标准。 具有支持多媒体业务的能力，特别是支持i n t e m e t 业务。现有的移动 通信系统主要以提供话音业务为主，随着发展一般也仅能提供1 0 0 2 0 0 k b i t s 的数据业务g s m 演进到最高阶段的速率能力为3 8 4 k b i t 第一章绪论 s 。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支 持麸话蠢分踅数撵裂多媒体盈务：疫能摄据黎要，提供繁宽。i t u 魏 定的第三代移动通信无线传输技术的最低要对之中，必须满足在咀下三 个环境的三种要求。即： 侠速移囊环境，最莲速率迭1 4 4 k b i t s 室内环境，最高速率达2 m b i t s 室外到室内或步行环境，蠼高速率达3 8 4 k b i t s 缆手过渡、演避，由予第三代移动遴倍 l 丸辩，第二钱网络已昊骞籀 巍规摸，所以第三代的弼络一定要能在第= 代网络灼基础上逐渐荧活 演进而成，并戚与固定网兼容。 离频谱效率、鬻派务震耋、 羲艘零、嵩保密健。 疆翦i m t - 2 0 0 0 无线传竣技术( k i t ) 提寰有1 6 个之多，其中地面系统r t t 提案有1 0 个，移动卫凝系统的r 1 t 提案有6 个。从市场基础及总体系 统特征赣，遣谣系统| 冀敬潲u t r a ( w c d m a t d - c d i v i a ) 及美蓬 c d m a 2 0 0 0 这聪个提案最具竞争力，我国的r t t 提案是t d s c d m a 。 根据r r u 的时间表，1 9 9 9 年底前将完成i m t - 2 0 0 0 无线技术规范。 娶蕤，关予攀三鼗穆动遴信系绞垂搴无线接a 技寒已蠢较为绕一弱撂准，氛据1 个t d m a 标准葶口3 个c d m a 标准。 基予t d m a 的e d g e 标准是以第= 代系统g s m 和t d m a 1 3 6 为基础而掇出的 垒港无线接久方案。它在当蘸t d m a 系统豹王侮鬃繁上，| 入裹散豹调潮技术及链蹙 囟适应技术，提供更高速率的服务，同时也村更高的频谱效率。c d m a 仍是第三代无 缓接人技术的主流。3 个c d m a 标准分踟是d s - - c d m a 、m c - - c d m a 殿t d d - - c 蛰m a 。 f 1 ) d s - - c d m a 即w c d m a ，基于a n s l - - 4 j 核心阀。它使用新的频带，f d d t 怍方式，码片速率3 8 4 m c s 。w c d m a 相对于第二代窄带c d m a 有更 第一章绪论 大的覆盖范围，采用自适应天线及多用户检测等新技术，并可支持频率问 切换。 ( 2 ) m c - - c d m a 即c d m a 2 0 0 0 ，基于g s m 核心网。c d m a 2 0 0 0 以i s 一9 5 为基础， 重叠覆盖i s 一9 5 频谱，f d d 工作方式，码片速率3 6 8 6 4 m c s 。m c - - c d m a 的下行链路在几路并行窄带c d m a 载波上传输数据，每一路c d m a 载波 都与i s - 9 5 的载波有相同特性。因此，相对于d s - - c d m a 来说，m c - - c d m a 具有良好的反向兼容性。m c c d m a 的上行链路采用与d s - - c d m a 相似的 模式，但使用较低的码片速率，以便与下行链路的码片速率匹配。 ( 3 ) t d d - - c d m a 包括u t r a t d d 及t d s c d m a ，可同时工作于g s m 与 a n s i - - 4 1 核心网，采用t d d 双工方式，码片速率3 8 4 m c s 。与前几种 方案不同的是，t d d 系统可工作于非对称频谱。 另外由于上下行链路不是按频率不同划分，而是按时域进行分离，因此 基站间的同步十分重要。t d d - - c d m a 兼有t d m a 与c d m a 的特征，它将时 间分割成互不重叠的时隙，每个时隙中包含若干个c d m a 码信道，时隙根据业 务需求灵活分配，具有提供不对称业务的能力。 第：章i - c d i “a 基础 第二章w c d m a 的基础 在第三代移动通信系统的三个c d m a 标准中，w ，c d m a 是由欧洲提出的。由于 欧洲的第二代移动通信系统g s m 在全世界都有广泛的影响力，由欧洲提出的w - c d m a 的三代标准必然也收到特别的关注。 第节w - c d m a 的主要特点 信息社会的到来对通信手段提出了越来越高的要求，w c d m a 是应运而生的全新 第三代移动通信系统方案，与前两代系统相比有较多的优点，主要概括为以下几方面： ( 1 )比第二代移动通信系统有更好的性能。包括更大的系统容量和更大 的覆盖区域，且可以从第二代系统逐步演进。 w c d m a 由于自身的带宽较宽，因而由多径效应引起的信号衰落较 小，上下行链路发射时分复用导频信号，从而实现相干解调，能大幅 度提高链路容量。w c d m a 中采用快速功率控制技术，使发射机的发 射功率总是处于最小的水平，从而减少了多址干扰。另外，在下行链 路发送用户专用导频信号而不是公共导频信号，能使下行链路使用自 适应天线成为可能，从而减少小区的多用户干扰，这些技术都提高 了系统容量，对一般话音服务，系统容量至少提高两倍。 ( 2 )提供更加灵活的服务。包括：支持更宽范围的服务，最高可支持 2 m b i t s 的高速数据业务：支持一条连线上传输多条并行业务：支持 高速率的分组接入。 w c d m a 最重要的一个特点是功率对用户来说是共享资源。在下行链路 上，基站中码分复用的用户分享总的功率，上行链路中，基站有一个 最大干扰容限，这个功率在小区中产生干扰的移动台之间分配。共享 功率使w c d m a 能灵活地处理个有不同速率的业务。当数据速率变化 时，无须对码字、时隙等晕新分配，也即无须重新分配物理信道，只 要调整功率分配即可保证业务传输质量不受影响。w c d m a 中使墙正 交变扩频增益扩频码( o v s f ) ，这种码字保证了下行链路不同h j 户信 第= 章w - c d m a 基础 遂域同一用户不问业务信道的正交性，对于不同的数据速率，这种正 交性仍然存在。遮一措施也保 燕了w c d m a 遗应多静篷务懿要求。 w c d m a 方案中袋用了对不同q o s 要求的业务进行不同的信道编码的 策略。标准业务仅采用卷积编码高质量业务在卷积编码的基础上增 蕊r s 缡鹳或采蠲t u r b oc o d e 豹编弱方法，嚣对特定韭务羽在纂一层 不采曩捌错编码嚣宠叠由高层来采取差错控制，这撵处理的结果使得 释种业努变化为同一种数据。 此外，w c d m a 牵电路和分组交换监务髓班谢新方式在同一信道蠢舍， 搜一个终端能娥理多项业务。带宽不嗣的毫路和分组交换池务可自由 组合，同时向阐个用户投送。 采用更搬灵活的系统操作。龟括：支持基站闻的异步揉律：支持自适 应天线阵装拳簋多嗣产检测抟技术；支持嚣平筑频繁下暴熙对分双工 的模式，采用单信元频率复阁等。 2 1 秘纛秸徭毒搀骧蠹蓬 第二节w c d m a 的预备知识 2 1 i 传输信测。1 传输信遘袄掂数据在无线接口上毽辕鹃方式稻姆煮势为嚣耱：专蠲终羧售遵黢公 共传城髅道。 专用传输信道只有种即d c h ( d e d i c a t e dt r a n s p o r tc h a n n e l s ) ，可啦是上行或下 行，覆螽整个，l 、送或采搿滚素鼗形天绂( b e a m 渤m l 濂g 缸e n # 毫s ) 受覆盖夺嚣豹一帮分- 公共传竣嚣道有广擢信道( b c h ，b r o a d c a s tc h a n n e l ) 、前向接入信道( f a c h ，f o r w a r d a c c e s sc h a n n e d 、寻呼倍道( p c h ，p a g i n g c h a n n e l ) 、随机接入信道( r a c h ，r a n d o m a c c e s s c h a n n 。阻公菸分组信遒( c p c 差c o m m o np a c k e t 国3 m e l ) 鞫下哲菸享藉遴( d s c h t d o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l ) e b c h 足下行信道用来传送u t r a 或菜一小匿的特殊信息，糍盏整个小区并且采 独立的格式。 第= 章w - c d m a 基础 f a c h 是下行信道，向某特怒小区的u e 传送控制信息，也可用来传输少量数据， 覆盏整个小区，霹酿使群馒速功率控箭。 p c h 是下行信道，覆盖整个小区，为了支挎唾眠模式过程，p c h 信道上的信息和 物理屡产生的寻呼指示( p i ) 起传输。 r a c h 是上行信道，闳来黄输来自u e 韵掇蠲信息，毪可淤尾来传输少爨的分组数 摆，在整个小区内都必须对r a c h 监听，其需器碰撞检测，支持开环功率控制。 c p c h 是r a c h 信遒的扩展用来传输上行分组数据，在下行方向有一个与之随 路的d c h 用于提供功率控制及c p c h 控制命令。 d s c h 是下露信遭，用来健输用户数据或掇蒜接息，可班由多个用户共攀，d s c h 总熙与一个或多个d c h 相关联，可以糕盖整个小区或采用波束赋形哭线只覆盖小隧的 一部分。 基本豹u t r a 鞫络必须的公共砖辕信道是r a c h 、f a c h 、b c h 和p c h ，夏d s c h 和c p c h 是可选的。 物理层提供给上层韵另外的服务是指示( i n d i c a t o r ) ，规范中规定的指示镪括：捕获 撂示( a l ，a c q u i s i t i o ni n d i c a t o r ) 、接入翦缀指承a p ，a c c e s sp r e a m b l ei n d i c a t o r ) 、信道 指配指示( c a i ，c h a n n e la s s i g n m e n t ) 、碰撞检测指示( c d i ，c o l l i s i o nd e t e c t i o ni n d i c a t o r ) 、 寻呼指示( p i ，p a g ei n d i c a t o r ) 和状态指示( s i ，s t a t ei n d i c a t o r ) 。 2 1 2 麴理信避8 物理信道定义为一个特定的载频( c a r r i e rf r e q u e n c y ) 、扰码( s c r a m b l i n gc o d e ) 、信道 化码( c h a n n e l i z a t i o nc o d e ) 、起止时间( 时间间隔) 和一个上行相对相位( 0 或l a ) 的组合。 时闯闻隔戳码j 幸标识。 默认的物理信道持续时间是连续的，从开始时刻到结束时刻没有间断。持续时间 不连续的物理信道必须明确指出。 l 蔓一种更抽蒙觞耪理层高慧模型羲，传输信遵映射至g 耪瑾穰遒上，菜些信遘( 如 d c h ) 是敞编码组合接输信道( c c t r c h ) 映射列物理信道的数据部分。另外，物理信道 除了数据部分外，还包括控制部分和一些物理符弓- ( s i g n a l ) 。 趣范中竣态的码片组合有鹾下尼种： f 1 ) 无线顿：一个无线顿包含】5 个时涨，3 8 4 0 0 个玛片： ( ：) 时隙：个时隙是包含数拶位的城组成的i 州州间隔，2 5 6 0 个码片。 第= 章w c d m 基础 上行物理信道分为上行专用物理信道和公共上行物理信道。上行专用物理信道分 为专用物理数据信道( d p d c h ，d e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l ) 和专用物理控制信道 ( d p c c h ，d e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ) ，图2 1 给出了上行专用物理信道 ( d p d c h d p c c m 的帧结构。其中，p i l o t 为导频比特，用来进行信道估计；t f c i 为传 输格式组合指示，指示当前帧的数据格式；t p c 为发送功率控制，传送进行下行链路 功率控制需要的功率控制命令；f b i 为反馈信息比特，下行链路使用闭环发射分集时使 用f b i 比特。 。，d c h 二二二二二 互二二二二 d p c c h t m = 2 5 6 0c h 蛔i 电n = 1 0 * 2 1 b i t s ( k = - o _ 6 ) l p i l o t i t f c i l f b i l t p c ln 讯+ b 虹ln ，t b 妇ln 髓i b 如in l m b i t s 秭峰一 l s l o t 0 0s h 埘s 1 0 t $ f is l o t 掸1 4 图2 1e 行专甩物理信道p d 咖p c c 目帧结构 公共上行物理信道有物理随机接入信道( p r a c h ，p h y s i c a lr a n d o m a c c e s sc h a n n e l ) 和物理公共分组信道( p c p c h ，p h y s i c a lc o m m o n p a c k e tc h a n n e l ) 。 p r a c h 由一个或多个长度为4 0 9 6 个码片的接入前缀和一个长度为】0 m s 或2 0 m s 的消息部分组成，每个接入前缀包含长度为1 6 码片的2 5 6 次重复，最多有1 6 个签名 ( s i g n a t u r e ) 司用。随机接入是以一种有快速接入指示的时隙化的a l o h a 方式进行的。 p c p c h 用来承载c p c h ，c p c h 传输基于一种快速摘获指示d s m a ，c d 方式进行 的，接入时隙的定时和结构与r a c h 类似。p c p c h 由一个或多个长度为4 0 9 6 个码片 的接入前缀( a p ) 、一个长度为4 0 9 6 码片的碰撞检测前缀( c d - p ) 和一个长度为0 个或 n x l o m s 的变长消息部分组成，c p c h 的接入前缀与r a c h 类似，消息郝分的帧结构与 上行专用物理信道类似。 下行物理信道分为下行专h j 物理信道和下行公共物理信道。下行专用物理信道只 有一种，郎d p c h ( d e d i c a l e d d o w n l i n kp h y s i c a lc h a n n e l ) ，在一个下行d p c h 信道上， 第二章- 一c d 眦基础 l 2 层及高层产生的专用数据与物理层产生的控制信息以剐间复用的方式传输。下行专 用物理信道的帧结构如图2 2 所示。 。如 二二二二二二噩二二二二二 c o n l y ：d ln 豢。 t f c i n b i t s 蛳“晰一一 l s l o t # os 1 0 t 岸l s l o t 岸1s l o t 拌1 4 l 图2 工下行专用物理信道p c 田的帧结构 下行公共物理信道有公共导频信道( c h c h ，c o m m o n p i l o tc h a n n e l ) 、主公共控制 物理信道( p c c p c h ，p r i m a r yc o m m o n c o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l ) d 辅助公共控制物理信 道( s c c p c h ，s e c o n d a r yc o m m o n c o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l ) 、同步信道( s c h ， s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l ) 和下行物理共享信道( p d s c h ，p h y s i c a l d o w n l i n ks h a r e d c h a n n e l ) a c p i c h 是一个固定速率为3 0 k b i t s s 的下行公共物理信道，携带预定义的比特符号 序列，用来在u e 对专用信道进行信道估计，当公共信道没有与专用信道关联，或没有 使用自适应天线技术时，c p i c h 为这些公共信道提供信道估计参考。u t r a 有主公共 导频信道( k p i c h ) 和辅助公共导频信道( s c p l c h ) 两种公共导频信道。p - c p i c h 有固 定的信道化码并从属于主扰码，一个小区或扇区只有- - + p - c p i c h 。s - c p i c h 有任意 长度为2 5 6 的信道化码，并从属于一个辅扰码。 s c h 月j 于小区搜索包含主同步信道( p s c h ) 信道和辅助同步信道( s - s c h ) 两个子 信道。p - s c h 包含一个长度为2 5 6 0 个码片的调制码，一个小区的主同步码( p s c ) 是相 同的，s - s c h 包含长度为2 5 6 0 的辅同步t 3 ( s s c ) 的1 5 次重复，并且与主同步码并行传 输。 第= 章w - c d m a 基础 p d s c h 携带d s c h 分配是基于无线帧进行的，在一个无线帧内，每个p d s c h 都与一个d p c h 信道随路，所有相关的物理层控制信息在随路d p c h 的d p c c h 部分 传输。 另外，还有携带指示的捕获指示信道( a i c h ，a c q u i s i t i o n i n d i c a t i o nc h a n n e l ) 、c p c h 接入前缀捕获指示信道( a p a i c h ，a c c e s sp r e a m b l ea c q u i s i t i o ni n d i c a t i o nc h a n n e l ) 、 c p c h 碰撞检测，信道指配指示信道( c d c a - i c h ，c o l l i s i o nd e t e c t i o n c h a n n e la s s i g n m e n t i n d i c a t o rc h a n n e l ) 、寻呼指示信道( p i c h ，p a g i n gi n d i c a t o rc h a n n e l ) dc p c h 状态指示信 道f c s i c h ，c p c hs m m si n d i c a t o rc h a n n e l ) 。这些信道没有相对应的传输信道。 2 1 3 传输信道和物理信道的映射 4 1 传输信道和物理信道的映射关系如图2 3 所示。 o c h r a c h c p c h d ed i c a 姆dp h y i i c ld a t ac h m u a e l ( d p d c h ) d o 也c t t e dp h y l c 姐c o n l j r u lc h m n e lc d p c c h ) p h y 私c 吼r d o ma c c e s $ c h a n n e ( p r a c h ) p h y s i e mg o m t 4 0 np a c k o tc h i n d ( p c p c h ) c oz n r n o mp i l o tc h i m d ( c p i c h ) b c hp n r n e r y c 口r n m o nc 啦n t r 0 1p h y s i c a lc h a n n o l ( p e c 户c h ) 篙“二= = = 7 “岫“一”。”0 1 哪“州曲h 舡陀啦 g y n c h r o n ls a b o nc h l ；t l l l f i e l ( s c - - i 2 2 信道煽码和复用” p h y m c n ld o w n h n k s h a r c dc h 1 ( p d s c m ) a c q u i s i t io ni n d , c 扯口rc h 割m n 刚( a i c m ) a 哪；# p r e a r n b l ta o q u i # i t i o ni n d l c t o rc h i n c l ( , k p - a i cr - 1 ) p a 萨n gt n d l c a 协rc h 锄f l d ( p i c h ) c p c hg t 日t u o1 n d ic 枷rc h 蚴n e l ( c st c h ) c o l l i s i o n d e t e c 4 0 n c h a n ne 1 a # s i g n m c n ti n d i c a t d r c h a n n c i ( c d ，c a i c h ) 图2 3传输信道和物理信道的映射关系 为了在无线传输6 怔- l i n 供可靠的数据传输服务，物理层将对高层数据流( 传输块， 传输集) 进行信道编码，信道编码方案由差错检测、差错校正、速率匹配、交织以及传 输信道和物理信道之间的映射组成。下行链路的信道编码，复 = i 步骤如图24 所示。 第= 章w - c d m a 基础 。，一，1 l c r ca t t a c h e m 女3 ，占i 嵋0 t 出kc o n c a t e n 出o n co d eb l o c k ”弘e n t a t i o n r 3 ，- ，d i 线 c h a n n a lc o d i n g ，遇 r a t e r a t em a t c h i n g m a t c h i n g ”g j t 1 “i ：z s e m o no fd t x i n a i c a 矗0 n ，南j3 ， j d 1 1 i i 吐e x l e a v i n g ，吼盘 r a d i of mes e g m e n t 血o n _ n 一：，；，- - ，z 、f l0 t t c hm u t t i g l e x i a g $ 1 , s 2 ，一，砖1 l 2 。i n s e r t i o n o f d t x i n , c a t i o n ，也，吩， 0 c c t t c h p h y i 啪1 c h a n n e l s e g m r o t a t i o n u p l , “，2 ，“，3 ，“，矿0 l 2 “i n t e r l e a m n g 0 1 ，v ，2 ，b 3 ，叶口工 p h y d c a tc h a n n e lm 啪i n g 图2 4 下行链路的信道编码，复用步骤 0 第；幸w - c d w a 基础 ( 1 ) 附加c r c 校验位( c r ca t t a c h m e n t ) 给每个块附加循环冗余校验( c r c ) ，长度可以是2 4 、1 6 、1 2 、8 或0 比特； ( 2 ) 传输块级联和码块分割( t r b kc o n c a t e n a t i o n c o d eb l o c ks e g m e n t a t i o n ) 在一个t 内传输的所有传输块是串联在一起的，如果一个t t i 的总比特数大于 规定的码块最大尺寸，传输块级联之后将进行分割。 ( 3 ) 信道编码( c h a n n e lc o d i n g ) 码块送到信道编码模块根据编码方案进行编码：卷积编码、t u r b o 编码或不编码。 b c h 、p c h 和r a c h 采用1 2 卷积编码，c p c h 、d c h 、d s c h 和f a c h 采用1 3 、1 2 卷积编码或l 3 t u r b o 编码。 ( 4 ) 速率匹l 旦( r a t em a t c h i n g ) 通过复用或打孔，将发送的比特数与单个帧中可用的比特数匹配起来。 ( 5 ) 第一次插入非连续传输指示( 1 # i n s e r t i o n o fd t x i n d i c a t i o n ) 第一次插入非连续传输指示意味着下行链路使用固定比特位置确定d t x 插入点。 ( 6 ) 第一次交织( 1 # i n t e r l e a v i n g ) 第一次交织又叫帧间交织，仅在时延预算允许1 0 m s 以上的延迟时使用，交织长度 可以是2 0 m s 、4 0 m s 或8 0 m s 。 ( 7 ) 无线帧分割( r a d i o f r a m es e g m e n t a t i o n ) 如果t t i 长度大于1 0 m s ，输入的比特序列将被分段，并映射到连续的无线帧中。 ( 8 ) 传输信道复用 t r c hm u l t i p l e x i n g ) 每隔10 n s ，来自传输信道的无线帧就被送到传输信道复用单元，把所有的比特顺 序串联起来形成编码组合传输信道( c c t r c h ) 。 ( 9 ) 第二次插入非连续传输指示( 硝i n s e r t i o no f d t xi n d i c a t i o n ) 这一步骤插入的d t x 指示将被放在无线帧的尾部将分布在二次交织后的所有 时隙中。 ( 1o ) 物理信道分害l j ( p h y s i c a lc h a n n e ls e g m e n t a t i o n ) 当使用多个物理信道时，需要将输入比特流分段放列不同的物理信道中。 ( 11 ) 第二次交织( ! # i n t e r l e a v i n g ) 第二次交织是帧内交织，完成一个无线帧内部数据比特的位置变换操作。 ( 12 ) 物理信道映射【p h 3 s i c a lc h a n n e lm a p p i n g ) 第= 章w c d m a 基础 输入到物理信遒单元的比特用y p i ，y p 2 ，7 p u 表示，其中p 表示物理信道数 u 表示一个物理信道在无线帧中的比特数。所有的比特t p k 都将被映射到物理信道上， 强k 豹爵尊通过空中稽蜀祷输。 上行链路的编码，复用步骤与下行链路相似，只是速率匹配要在纛线帧分割之爱进 行，而且不需要插入d t x 指示。 2 3 扩颡秘调 酽 物理信道戒桢班后，经过扩频与调制，通道无线端口发射出去。文献f 7 】对扩频、 调制的原理以及w8l $ h 丞数靼g ol d 码蠢较好的描述，这里零在赘述，只麓犟 介绍3g pp 规范中的扩频和调制过程。 2 3 1 扩灏 毒l 频分隽甄步，簧迸豫( c a n a l i z a t i o n ) 鞫办曩找( s c r a m b l i n g ) 。上 亍镳鼹售邀证操终瓣， 1 分支和q 分支的数据乘以不同的扩频码，1 分支和q 分支进而乘以复扰码的实部和虚 部进行加执操作。上行专用物理信道的扩频过獠如图2 5 所示。 售遂傀撩俘瞧是蜃落熬扩凝攮痒，辕入蠛袋月正交可交扩频毽子褐( o v s f ， o r t h o g o n a l v a r i a b l es p r e a d i n g f a c t o r c o d e s ，如图2 , 5 中的c c t , 1 ) - 与输入符号相乘；在接 收端，用相同的扩频码与接收符号相乘进行棚关运算，即可得到原始符号。 o v s f 码片速率隽3 瓣m ，鞭霓蔷遂诧揉终螽戆簿号扩壤淹玛片速率。 采用o v s f 可以获得不同比特速率，如阁2 1 所示，上行链路扩频因子s f = 4 2 5 6 ，一 个d p d c h 可以获得的比特速率为1 5 k b i t s s 9 6 0 k b i t s s ，当需要更高的数据速率时， 要经蠲并行信道( 翻2 5 ) ，往嗣6 个并荦亍信遘列霹戮获褥5 4 7 0 m b i t v s 的特率，麴梁 编妈率为1 ，2 就可以获樗2 m b i t s l s 的用户数据速率。 第：章w - c d m a 基础 2 4 媒体接入控制i 办议( m a c ) 子层纠 m a c 子层通过逻辑信道向高层主要提供数据传输、无线资源和m a c 参数的重分 配和测量的执行及报告等服务。规范中定义了一组不同类型的逻辑信道，传输控制信 息的信道称为控制信道，包括广播控制信道( b c c h ，b r o a dc o n t r o lc h a n n e l ) 、寻呼控制 信道( p c c h ，p a g i n g c o n t r o lc h a n n e l ) 、专用控制信道( d c c h ，d e d i c a t e dc o n t r o l c h a n n e l ) 、 公共控制信道( c c c h ，c o m m o n c o n t r o lc h a n n e l ) 和共享信道控制信道，传输业务信息 的信道称为业务信道，包括专用业务信道( d t c h ，d e d i c a t e d t r a f f i cc h a n n e l ) $ d 公共业 务信道( c t c h ，c o m m o n t r a f f i cc h a n n e l ) 。图2 8 给出了逻辑信道和传输信道之间的映 射关系。 b c c h s pp c c h - s 亍d c c h - s a c c c h - s p c t c h - s a pd t c h s 争 _