WCDMA原理与关键技术-utPPT课件.ppt

1 LB10 10 03 WCDMA原理与关键技术 UT斯达康公司3G产品管理与市场部 2 WCDMA原理 CDMA无线技术原理WCDMA功控与切换技术WCDMA空中接口技术UT斯达康系列基站 3 WCDMA无线技术原理 码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术信道编码与复用技术发射分集技术 4 多址技术比较 频分多址FrequencyDivisionMultipleAccess User1 User2 User3 频率 频率 码分多址CodeDivisionMultipleAccess 扩频多接入SpreadSpectrumMultipleAccess MultipleTransmittersandMultipleDataChannels 时分多址TimeDivisionMultipleAccess User1 User2 User3 UserN 时间 每一个发射机的扰码互不相同每一个信道的正交码互不相同许多用户共享同一频率和时间IS 95 cdma2000 WCDMA 每一个用户的时隙互不相同每一个数据信道在一个时隙内的位置互不相同几个用户可以共享同一频率IS 136 GSM PDC 每一个用户的频率互不相同 每一个用户一个语音信道 所有用户发射机可以同时工作AMPS NMT TACS 5 双工技术比较 频分双工技术 时分双工技术 6 WCDMA发射机 数据0110101 CRC校验 FEC编码 QPSK调制 OVSF码生成器 检错 纠错 正交码 射频输出 脉冲成型 交织编码 复扩频 下行链路 HPSK扩频 上行链路 SSMA扩频 减小峰均比 频谱限制 射频调制 基站扰码 下行链路 或手机扰码 上行链路 信道码 扩频码 Gold码 扰码 抗衰落 串并变换 脉冲成型 7 1 1 1 1 1 1 Bipolardatasequence 直序列扩频技术 DS CDMA 8 基站1 基站2 基站3 用户1 用户2 如何区分基站 用户与信道 9 情况I PN码自相关在相同时间偏移用相同码的发射和接收 PN码相关特性 10 输入数据 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 发射用PN码 发射序列 接收用PN码 1 0 2 积分结果 0 125 0 0 25 归一化 情况II PN码互相关接收和发射用不同码 x x x 积分 积分 积分 x x x 发射机 接收机 PN码相关特性 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收端正交码 x x x 正交码相关特性 12 码相关特性 发射 接收在相同时间偏移用相同的码PN码 100 相关正交码 100 相关发射 接收用不同的码具有相同的时间偏移PN码 在任何时间偏移 低 伪噪 相关 平均相关性与码长成反比正交码 0 相关 不相关性 发射 接收用相同的码 但时间偏移不同PN码 对任何时间偏移大于一个码片具有低 伪噪 相关性正交码 不确定 PN码和正交码相关特性比较 13 正交扩频码当用正交码发送数据时 用户1数据 101 与Walsh码1010异或 用户1Walsh码扩频数据 010110100101 实际传送的是每一个数据比特一个正交码 e g Walsh 送 0 发射指定Walsh码送 1 发射指定Walsh码的反码 发射码片 chips 数据 正交码 正交码多址技术 14 正交码发射机 数据信道1010 数据信道2001 与码1异或 1111 与码2异或 1100 异或输出 1111 0000 1111 输出混合发射数据 2 2 2 2 2 2 2 2 000 4 数据信道3101 与码3异或 1010 4码片正交码集1 11112 11003 10104 1001 D A映射后 异或输出 1100 1100 0011 D A映射后 异或输出 0101 1010 0101 D A映射后 数据信道4000 与码4异或 1001 异或输出 1001 1001 1001 D A映射后 正交码多址技术 15 正交码接收机 积分 归一化 积分 归一化 积分 归一化 积分 归一化 结果 1 11 结果 11 1 结果 11 1 结果 111 相关 混合接收数据 2 2 2 2 2 2 2 2 000 4 与码1异或 1 1 1 1 与码2异或 1 1 1 1 与码3异或 1 1 1 1 与码4异或 1 1 1 1 4 码片正交码集1 1 1 1 12 1 1 1 13 1 1 1 14 1 1 1 1 MapA D010 MapA D001 MapA D101 MapA D000 正交码多址技术 16 OC4 OC3 OC2 OC1 RF调制 RF解调 OC3 数据信道1 数据信道2 数据信道3 数据信道4 接收机 本例中接收机采用正交码3与复合信号进行相关操作结果是可以完全无干扰地重建信道3的数据为了实现这个完全的正交性 各个正交码必须具有严格地时间同步 线性相加 发射机 正交码多址技术 17 OC1 OC2 OC3 OC4 OC5 OC6 OC7 OC1 OC2 OC3 OC1 OC2 OC1 OC2 OC3 OC4 下行 正交码用于区分从单个基站来的多个数据信道 上行 正交码用于区分从单个手机来的多个数据信道 正交码多址技术 18 Walsh正交码的产生 1 11 10 1111 1100 1010 1001 11111111 11110000 11001100 11000011 10101010 10100101 10011001 10010110 1100110000110011 Digital AnalogMappinglogic0 analog 1logic1 analog 1 1100110011001100 可变正交码产生技术 19 OVSF码空间 8个用户 每个用户一个8 bit码字 码片速率 3 840Mcps 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 1 11 10 1111 1100 1010 1001 11111111 11110000 11001100 11000011 10101010 10100101 10011001 10010110 可变正交码产生技术 20 OVSF码空间 5个用户 其中一个用户具有4倍数据速率 4倍数据速率的用户 不能使用的码空间 480kb s 480kb s 480kb s 480kb s 1 92Mb s 1 11 10 1111 1100 1010 1001 11111111 11110000 11001100 11000011 10101010 10100101 10011001 10010110 码片速率 3 840Mcps 可变正交码产生技术 21 符号速率扩频因子码片速率15k2563 84M30k1283 84M60k643 84M120k323 84M240k163 84M480k83 84M960k43 84M1920k23 84M 可变正交码产生技术 22 CDMA允许多个数据流在同一个射频载波中发送数据流间完全分隔数据流间定时必须严格同步最大数据信道数 正交码长度码字越长 数据速率越低码空间可以迅速重分配以适应用户数据速率要求CDMA优势在实际应用中受限因素多径 小的时间偏差 移动相关的效果使得可用码空间减小 每个数据流拥有一个唯一的正交信道码各个用户共享一个频率和时间资源IS 95 cdma2000 WCDMA Frequency CodeDivisionMultipleAccess 正交码分多址技术总结 23 PN码 特点PN码可以由线性反馈移位寄存器产生PN码以确定长度的0和1块进行周期性重复1和0出现的次数基本相等块内出现位置随机 所以称为伪噪声序列具有良好的自相关和互相关特性PN码的互相关性不依赖于码间的时间一致性 例如一个32 bit 25 PN码 0110100011010100101001101010011 PN码分多址技术 24 PN码 用移位寄存器产生 D D 时钟 D D 1 2 3 N n是0或1由生成多项式决定最大长度有 2N 1 bits重复周期一个具有32 768bits的码可由一个15 bit 键 表示 1010010010001110101 PN码分多址技术 25 PN码相关图 2000 bitPN码序列的自相关 唯一中心相关峰为两个相同码在零时间偏移时相关的结果 两个不同PN码的互相关 PN码分多址技术 26 PN码分多址技术 27 下行 PN码用于区分不同的基站上行 PN码用于区分不同的手机 PN码分多址技术 28 PN码规划 N S W E PN码分多址技术 29 PN码的使用在CDMA系统中用于区分发射源 基站或手机 在同一个地理区域同频下 可用很好地区分多个发射机对时间延时无要求码规划代替了频率规划频率重用率 1PN码的局限性非完全的信号区分不适用于在同一个发射机中区分不同的数据流 每个发射机拥有一个唯一的PN码几个发射机共享时间和频率 Frequency SpreadSpectrumMultipleAccess PN码分多址技术总结 30 CDMA系统 IS 95 cdma2000 WCDMA PN码上行用于区分手机下行用于区分基站正交码上行用于区分手机发送的各数据信道下行用于区分基站发送的各数据信道 PN扰码和正交码共同使用 Frequency 码分多址技术总结 31 2个数据信道 语音 控制 PN3 OC1 OC2 2个数据信道 14kbps数据 控制 PN4 OC1 OC2 3个数据信道 话音 视频 控制 PN2 OC1 OC2 OC3 3个数据信道 voice video control PN5 OC1 OC2 4个数据信道 384kbps数据 话音 视频 控制 PN6 OC1 OC2 OC3 OC4 4个数据信道 384kbps数据 话音 视频 控制 PN2 OC4 OC5 OC6 OC7 2个数据信道 语音 控制 PN1 OC1 OC2 1个数据信道 控制 PN1 OC3 语音用户 上行数据 可视电话 可视电话和数据 导频 广播PN1 OCP OCB 码分多址技术总结 导频 广播PN2 OCP OCB 32 各种制式的码分多址技术比较 33 WCDMA发射机 数据0110101 CRC校验 FEC编码 QPSK调制 OVSF码生成器 检错 纠错 正交码 射频输出 脉冲成型 交织编码 复扩频 下行链路 HPSK扩频 上行链路 SSMA扩频 减小峰均比 频谱限制 射频调制 基站扰码 下行链路 或手机扰码 上行链路 信道码 扩频码 Gold码 扰码 抗衰落 串并变换 脉冲成型 34 WCDMA无线技术原理 码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术编码与复用技术发射分集技术 35 I Q调制技术 I Q调制两个数据流与相同载波相乘 但是两路载波分别偏移0度 cos 和90度 sin 数据流 1 I 路信号 数据流 2 Q 路信号 90o 求和 cos 2 fRFt Isin 2 fRFt Qcos 2 fRFt LPF LPF 36 I Q调制信号星座图 I Q I 1 Q 1 I 1 Q 1 I 1 Q 1 I 1 Q 1 1个调制符号代表两个数据2个数据比特调制效率 2比特 符号 RF载波幅度 RF载波相位角 I Q调制技术 37 BPSK QPSK调制技术Eb Novs BER比较 38 接收信号分别乘sin和cos 原I路和Q路数据流得以恢复 90o 分路 cos 2 fRFt Isin 2 fRFt Qcos 2 fRFt LPF LPF 数据流 1 I 路信号 数据流 2 Q 路信号 1 1 1 1 I Q解调技术 39 为什么要对数据滤波 RF调制器 频率 对基带数据流进行滤波使得射频带宽维持在允许的范围内 基带滤波 40 升余弦滤波器 升余弦滤波器频域方程 0 50 100 150 200 250 300 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 WCDMA采用alpha 0 22 41 升余弦滤波器冲击响应 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 01 窄带宽 0 3 宽带宽 Notes 1 Ringing 0atexacttimeinstantswherefuturedatapointsaretobesampled2 Low alpha providesnarrowestspectrum bestforreducingadjacentchannelinterference3 alpha maximumprovideslowestringingamplitude bestforreducingISI4 Theoretically evenfilterswithverylow alpha providezeroringingatfuturesamplepoints5 Practically low alphafilterscreategreaterISIwhenthereistimingjitterpresent 升余弦滤波器 42 WCDMA无线技术原理 码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术信道编码与复用技术发射分集技术 43 多径传播 时间离散 h 无线传播环境 44 RAKE接收技术有效地克服多径干扰 提高接收性能 接收机 单径接收电路 单径接收电路 单径接收电路 搜索器 计算信号强度与时延 合并 合并后的信号 t t s t s t Rake接收机 45 时间延迟 到译码器 复合接收信号 PN码 Walsh码 时间延迟 时间延迟 G1 G2 GM 相关器 相关器 相关器 等增益合并 最大比合并 或选择最强信噪比支路 时间 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 干扰 干扰 干扰 Rake接收机 X1 N X2 N XM N Y NT 46 Rake接收机 最大比合并技术 输出信号 输出噪声功率 输出信噪比 根据Chebychev不等式 当Gi Xi N时使得输出信噪比最大 可见 当采用最大比合并技术时 输出信噪比等于各支路信噪比之和 即当每个支路信号的信噪比都不满足要求时 合并后的输出信号信噪比有可能满足要求 该技术为已知的最佳线性分集合并技术 47 WCDMA无线技术原理 码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术信道编码与复用技术发射分集技术 48 生活实例 在美国寄信额外的字符帮助纠正丢失的符号 JohnDoe123East45thStreetNewYorkCity NewYork10017 JD123E45NYCNY 最精简的数据 使得差错无法纠正 有冗余数据 使得差错可纠正 数据量 13字节 数据量 48字节 信道编码技术 49 WCDMA采用高性能的信道编码 提高系统性能编解码极大地降低了工作点的信噪比 是无线传输中的常用手段Turbo码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限 信道编码技术 50 编码目的 使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差 同时在原数据流中加入冗余信息 提高数据传输速率 主要有两种编码方法 卷积码 在WCDMA系统中主要用于低速率的话音信道和控制信道 Turbo码 主要用于分组业务数据的传送 信道编码技术 51 卷积码译码简单 Viterbi算法 时延较短 误码率较高 一般在10 3 编码速率为1 2和1 3 适合实时业务 如话音和视频业务的传送 TURBO码译码复杂 LOG MAP算法 时延较长 误码率低 可以达到10 6 编码速率为1 3适合对误码率敏感 而对时延不敏感的非实时分组业务 如WWW FTP E MAIL等 分组长度最大到5114比特 可以实现大分组 时延长的业务传送 信道编码技术 52 信道编码技术 WCDMA卷积码产生器 D D D D D D D D DataIn 2 1MUX DataOut D D D D D D D D DataIn 3 1MUX DataOut Rate1 2 k 9coder G0 5618 G1 7538 Rate1 3 k 9coder G0 5578 G1 6638 G2 7118 53 Turbo码编解码器 信道编码技术 54 不同信道的编码 信道编码技术 55 到译码器 射频传输信道 信道编码技术 交织编码技术 56 交织编码技术 信道编码技术 57 交织器矩阵列重排算法 一次和二次交织器 信道编码技术 58 Conv CodingR 1 3 360 402 600 RadioframeFN 4N 1 RadioframeFN 4N 2 RadioframeFN 4N 3 RadioframeFN 4N Trafficdata 122x2 AddCRCbits AddTailbits 2ndinterleaving 600 600 600 490 110 110 110 110 110 804 260 244 Tail8 CRC16 360 112 Tail8 96 96 CRC16 1stinterleaving AddCRCbits Layer3Controldata AddTailbits Conv CodingR 1 3 RateMatching slotsegmentation 60kspsDPDCH 1stinterleaving 244 Traffic 12 2kbps L3Data 2 4kbps 600bits 600symbols 600bits 600symbols 600bits 600symbols 600bits 600symbols Datafromsecond244 bitpacket 402 FrameSegmentation 804 1a490 2a490 1b490 2b490 FrameSegmentation 90 90 90 90 490 110 490 110 490 110 信道复用技术 59 WCDMA无线技术原理 码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术信道编码与复用技术发射分集技术 60 开环模式发送分集 TSTD TSTD 时间切换的发送分集TSTD模式只用于同步信道 主SCH与辅SCH并行发送对于UTRAN该模式为可选 对UE该模式为必选偶数时隙主同步码 PSC 和辅同步码 SSC 同时在天线1发送天线2停止发送奇数时隙主同步码 PSC 和辅同步码 SSC 同时在天线2发送天线1停止发送 256码片 61 开环模式发送分集 STTD b 0 b 1 b 2 b 3 b 0 b 1 b 2 b 3 b 2 b 3 b 0 b 1 天线1 天线2 信道比特流 对天线1 2经STTD编码的信道比特流 STTD 空时发送分集STTD模式对连续4个比特b0 b1 b2 b3如上图编码 62 闭环发送分集 复用 DCH orPDSCH W1 W2 CPICH2 CPICH1 天线1 天线2 串并解复用信道化扰码I Q调制 闭环发送分集 DCH PDSCH 移动台通过上行链路DPCCH反馈FBI信息给基站FBI信息通知基站如何调整两天线的增益和相位优化移动台接收 63 WCDMA原理 CDMA无线技术原理WCDMA功控与切换技术WCDMA空中接口技术UT斯达康系列基站 64 WCDMA功控技术 65 PL1 PL2 L1 L2 PRX 2 PRX 1 PTX 2 PTX 1 PRX 2 PRX 1 远近效应的问题 每个用户对于其他用户都相当于干扰 远近效应严重影响系统容量 基站接收端某个用户过大的功率甚至阻碍其它用户的通信采用功控技术减少了用户间的相互干扰 消除远近效应 提高了系统整体容量 66 无线传播的多径环境 67 接收机多径信号迭加 DirectSignal ReflectedSignal CombinedSignal 无线传播的多径环境 68 多径 快 衰落 发射数据 接收数据 无线传播的多径环境 69 快速功控消除快衰落 发射功率 发射功率 接收功率 接收功率 t t t t 没有功控 有功控 70 各种功率控制技术 BLER BlockErrorRateSIR SignaltoInterferenceRatioTPC TransmitPowerControl 71 快速闭环功控初始接收功率目标值 基站接收功率目标值 上行随机接入开环功率控制 快速闭环功控新的接收功率目标值 基站接收功率 时间 800次 秒 IS 95 cdma2000 1500次 秒 WCDMA 功率控制效果 RACH 外环功控目标值调整 72 开环功率控制 上行随机接入初始发射功率计算Preamble Init Power CPICH Tx Power CPICH RSCP UL interference UL required CICPICH Tx Power 基站导频发射功率 手机通过读取系统广播消息 SIB5 6 PRACHsysinfolist P CPICHTxPower 得到CPICH RSCP 手机实测的基站导频信号码功率CPICH Tx Power CPICH RSCP 链路损耗UL interference 上行链路干扰功率电平 手机通过读取系统广播消息 SIB7 得到UL required CI 上行前导正确解调所需信噪比常数 手机通过读取系统广播消息 SIB5 6 PRACHsysinfolist Constantvalue 得到PCPCH接入前缀传输功率设定与随机接入信道采取相同功率估算方法 73 外环功率控制 SIR目标值 CRC差错 CRC校验 SIR目标值调整 CRC正确 SIR目标值 PdB P 1 1 1 BLER目标值 E g 2 1 1 1 0 02 1 49 CRC差错 SIR目标值 dB 测量每种业务的实际误块率BLER估计多大的SIR能满足所要求的业务质量 即BLER目标值 并将其设为SIR目标值检查CRC 调整SIRtarget 74 测量SIR和目标SIR target比较SIR SIR target 功率降低SIR SIR target 功率升高功率调整步长上行链路 1dB下行链路 1dBor 0 5dB每个时隙发送一个TPC 1500Hz 快速内环功率控制 75 WCDMA切换技术 76 WCDMA切换技术 WCDMA系统支持多种切换技术 77 软切换 上行软切换在RNC中进行多径合并 上行更软切换在NodeB中进行多径合并 下行的软切换都在UE中合并 移动台合并功率 各自小区的接收能量 WCDMA切换技术 改善话音质量 控制手机干扰降低掉话率 提高容量与覆盖范围 78 NodeB内的软切换 更软切换 B C A NodeB Iub RNC 79 B C A B C A Iub Iub RNC NodeB1 NodeB2 RNC内NodeB间的软切换 80 B C A B C A Iub Iub NodeB1 NodeB2 RNC间的软切换 RNC1 RNC2 Iur 81 软切换的概念 监视邻小区导频 将目标小区接入激活集 将原小区从激活集中删除 RAKE接收机的一个finger始终扫描相邻小区的导频信道当某个邻小区导频功率强度达到某个门限时 侧将该小区加入激活集当激活集中某个导频的强度低于某个门限时 将该小区从激活集中删除 82 切换测量小区集合的分类 83 软切换测量报告 AS Th AS Th Hyst As Rep Hyst As Th As Th Hyst 导频1 导频2 导频3 时间 DT D T D T 导频强度Ec Io 事件1A增加小区2到激活集 事件1C小区3替换小区1 事件1B激活集中删除小区3 激活集中只存在小区1 Note DT为测量报告触发时间延时 即在DT时间内测量触发条件均满足时才发送测量报告 事件触发 事件报告 激活集更新 84 软切换事件1A报告 进入事件1A报告触发条件 退出事件1A报告触发条件 当某小区导频强度足够高 应加入激活集时的报告Mnew 进入报告区的小区导频功率实测值Mi 激活集中各小区导频功率当前值NA 当前激活集中小区数Mbest 激活集中最强导频功率W 权重参数 由RNC发送到UE 由RNC指配给UER1a 事件1A报告范围常数 由RNC指配给UEH1a 事件1A迟滞参数 通常称为加窗口 由RNC指配给UECIOnew 监视集中导频功率偏移 由RNC指配给UE 85 软切换事件1B报告 进入事件1B报告触发条件 退出事件1B报告触发条件 当激活集中某小区导频强度很弱时 应从激活集中删除时的报告Mold 退出报告区的小区导频功率实测值Mi 激活集中各小区导频功率当前值NA 当前激活集中小区数Mbest 激活集中最强导频功率W 权重参数 由RNC指配给UER1b 事件1B报告范围常数 由RNC指配给UEH1b 事件1B迟滞参数 通常称为删除窗口 由RNC指配给UECIOold 退出报告区的小区导频功率偏移 由RNC指配给UE 86 软切换事件1C报告 进入事件1C报告触发条件 退出事件1C报告触发条件 当监视集中某小区强度超过激活集中某导频强度最弱的小区时的报告Mnew 进入报告区的小区导频功率实测值MInAS 激活集中当前最弱的导频功率H1c 事件1C迟滞参数 通常称为替代窗口 由RNC指配给UECIOnew 监视集中导频功率偏移 由RNC指配给UECIOInAS 激活集中性能恶化的导频功率偏移 由RNC指配给UE 87 硬 频间 切换 为什么UTRAN需要频间切换 需要频间测量 微蜂窝 使用f1 宏蜂窝 使用f2 分层小区结构HCS 高话务小区 使用f1 f2 低话务小区 使用f1 热点地区 88 频间测量 TDMA 非连续发射 RX RX 下行信道 TX TX 上行信道 空闲时间频间测量 89 Tf 10ms 频间测量的空闲时间 SF SF0 SF SF0 2 SF SF0 压缩模式 E g 低扩频因子 90 解决方案 压缩模式 不同的选择带来不同的影响低扩频因子 同样的用户数据速率 功率提高 需要分配原来一半速率的扩频因子SF 21 分配同一个码树的正交码 保持正交性2 分配另一个码树的正交码 易于得到正交码打孔 同样的用户数据速率 保持同样的扩频因子 正交码 功率提高高层安排 避免提高功率 低用户数据速率 91 WCDMA原理 CDMA无线技术原理WCDMA功控与切换技术WCDMA空中接口技术UT斯达康信令基站 92 UTRAN体系结构 93 无线接入网络 UTRAN UTRAN体系结构 无线网络子系统 RNS 在UE和核心网之间提供无线连接包含一个RNC 94 WCDMA空中接口信道 95 传输信道 根据传输方式划分公共传输信道专用传输信道 逻辑信道 根据数据的逻辑关系划分业务信道控制信道 物理信道 以物理特征区分信道频率信道码扰码调制方式信道结构 WCDMA空中接口OSI分层模型 96 基站NodeB 用户终端UE WCDMA空口物理信道 97 下行物理信道 98 公共下行物理信道P CCPCH主公共控制物理信道 广播小区信息 广播小区系统帧号 SFN 所有下行信道帧定时参考SCH同步信道 快速同步 主同步码用于时隙同步 辅同步码用于帧同步与P CCPCH时分复用S CCPCH辅助公共控制物理信道 在Idle CELL PCH CELL FACH下发送寻呼和控制信令P CIPCH公共导频信道S CIPCH辅助公共导频信道 用于波束成型小区 PDSCH下行物理共享信道 多用户共享下行时分高速数据信道专用下行物理信道DPDCH专用下行物理数据信道DPCCH专用物理下行控制信道 发送专用连接模式下物理层信令和控制信息 WCDMA下行物理信道类型 99 下行指示信道捕获指示信道 AICH 基站向移动台指示捕获到随即接入试探指示方式 回应移动台随机接入签名码寻呼指示信道 PICH 通知移动台监视下一个寻呼帧 S CCPCH 接入前导指示信道 AP AICH 确认基站已捕获到移动台分组接入试探指示方式 回应移动台随机接入签名码冲突检测与防止指示信道 CD CA ICH 证实分组接入试探无冲突指示方式 回应移动台分组接入冲突检测签名码也可以提供可用分组信道指配分组状态指示信道 CSICH 广播分组信道可用状态信息 WCDMA下行物理信道类型 100 WCDMA下行信道结构 FDD BCCH 广播控制信道 PCCH 寻呼控制信道 CCCH 公共控制信道 DCCH 专用控制信道 DTCH 专用业务信道 N BCH 广播信道 PCH 寻呼信道 FACH 前向接入信道 DCH 专用信道 P CCPCH 主公共控制信道 S CCPCH 辅助公共控制信道 DPDCH 每个UE一个或多个 专用物理数据信道 DPCCH 每UE一个 专用物理控制信道 Pilot TPC TFCI SSC i 逻辑信道 传输信道 物理信道 下行链路RF输出 专用物理信道 DPCH 每UE一个 DSCH 下行共享信道 CTCH 公共业务信道 CPICH 公共导频信道 空数据 编码 PDSCH 物理下行共享信道 AICH 捕获指示信道 PICH 寻呼指示信道 捕获指示信道 寻呼指示信道 AP AICH 接入前导捕获指示信道 接入前导捕获指示信道 CSICH CPCH状态指示信道 CPCH状态指示信道 CD CA ICH 冲突检测 信道指配指示信道 冲突检测 信道指配指示信道 S P S P C ch S P S P S P S P S P S P S P S P 下行扰码 I jQ I Q调制 Q I C ch C ch C ch C ch C ch C ch C ch C ch256 1 C ch256 0 S G S PSC G P S 同步码 S 基带滤波 基带滤波 Gain Gain Gain Gain Gain Gain Gain Gain Gain Gain SCH同步信道 DTCH 专用业务信道 1 DCH 专用信道 复用 复用 CCTrCH DCH 专用信道 编码 编码 编码 编码 编码 编码 101 下行链路发送分集应用 102 OVSF生成树 OVSF 正交可变扩频因子用于区分同小区下行链路同时发送的不同物理信道 103 下行链路扰码生成 m序列生成函数 x 1 X7 X18y 1 X5 X7 X10 X18Gold码序列zn i x i n modulo 218 1 y i mod2 i n 0 218 2 Sdl n i Zn i jZn i 131072 mod 218 1 i 0 1 38399初始状态 x序列x 0 1 x 1 x 2 x 16 x 17 0 y序列y 0 y 1 y 16 y 17 1 104 下行链路扰码结构 P CCPCH P CPICH PICH AICH AP AICH CD CA ICH CSICH和承载PCH的S CCPCH使用主扰码加扰扰码k对应的左侧替代扰码序号为k 8192 右侧扰码序号为k 16384 替代扰码用于压缩帧 如果n SF 2则使用左侧替代扰码 n SF 2则使用右侧替代扰码 非压缩帧信道化码为cch SF n 扰码规划为每个小区分配唯一的扰码组和主扰码资源 105 Pilot符号数据 10符号 时隙 1无线帧 15时隙 10mSec 1时隙 2560码片 10符号 20bits 666 667uSec 公共导频信道 CPICH 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 4 3 2 1 0 106 主 辅公共导频信道 主公共导频信道P CPICH扩频码 信道码Cch 256 0 主扰码每小区仅有一个并在全小区广播为SCH P CCPCH AICH PICH AP AICH CD CA ICH CSICH CPCH附带的下行DPCCH和S CCPCH信道提供相位参考和信道估计主P CPICH作为下行DPCH及PDSCH信道相位参考和信道估计切换测量和小区选择 再选择调节主导频功率可以调节邻小区间的负载平衡辅助公共导频信道S CPICH扩频码 信道码Cch 256 x 主或辅扰码每个小区中可没有或几个辅助公共控制信道S CPICH 在整个小区或部分小区中发送 智能天线 由高层信令控制 也可以作为下行DPCH信道的相位参考辅助公共导频信道也可以替代主公共导频信道作为开环发送分集情况下下行物理链路的相位参考 107 用户数据发送 下行专用信道 DPCH 功能描述 108 下行专用物理信道 DPCH 帧结构 下行专用物理信道DPCH由DPDCH和DPCCH时分复用构成扩频因子SF 512 2k 512 4 连接期间可重新配置支持压缩模式 模式A 通过数据打孔或高层调度实现模式B 通过扩频因子减半实现 109 下行专用物理信道 DPCH 可变数据速率举例 110 下行物理链路相位参考 注 PDSCH和伴随的DPCH采用相同的相位参考 111 主公共控制物理信道 P CCPCH 帧结构 主公共控制物理信道采用固定速率 30kbps SF 256 帧结构不同于下行专用物理信道DL DPCH 无TPC TFCI pilot比特前256码片用于发送主 辅同步信道 P SCH和S SCH 只发送与第一层无关的高层控制消息 如广播控制消息 BroadcastData 18bits SSCi 6 1帧 15时隙 10mSec 2304Chips 256Chips SCH BCH P CCPCH PSC 5 7 8 9 10 11 12 13 14 4 3 2 1 0 112 辅助公共控制物理信道 S CCPCH 帧结构 辅助公共控制物理信道 S CCPCH 承载前向接入信道 FACH 和寻呼信道 PCH FACH和PCH可以映射到相同或不同的S CCPCH信道中FACH和PCH可以映射到相同S CCPCH信道的相同帧中公共控制物理信道无内环功控P CCPCH采用固定的TFC 而S CCPCH支持多种TFCI 扩频因子 256to41Slot 0 666mSec 2560码片 20 2kdatabits k 0 6 1帧 15时隙 10mSec 20to1256bits 0 2 or8bits 数据 TFCIorDTX 导频 0 8 or16bits 6 5 7 8 9 10 11 12 13 14 4 3 2 1 0 113 同步信道 SCH 传输结构 每个时隙主同步信道 P SCH 发送256个码片的主同步码 PSC cp 且对于UTRAN系统的每个小区主同步码 PSC 相同辅同步信道 S SCH 由重复发送的15个256码片的辅同步码构成 其中辅同步码 SSC 表示为csi k 其中i 0 1 63为下行主扰码组序号 k 0 1 14为辅同步信道时隙编号16个辅同步码 SSC 从长256比特的码组中选出 构成64个组合 每个小区采用其中的一种组合 代表本小区采用的下行链路主扰码所属的主扰码组 114 同步码生成 主同步码 PSC a Cpsc 1 j 优良的非周期自相关特性辅同步码 SSC 16个辅同步码 SSC Cssc 1 Cssc 16 z 其中b 且x1 x2 x15 x16 与主同步码中a有相同定义第k个辅同步码 Cssc k k 1 2 3 16如下定义 Cssc k 1 j hm i 表示为Hadamard序列H8的第m个 其中m 16 k 1 115 辅同步码SSC 一个SSC序列模式唯一标识一个扰码组 即任意SSC的周期性偏移不会等同于任意其它的SSC序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1帧 15时隙 10mSec SSCi SSC1 SSC15 116 上行物理信道 117 上行物理信道公共上行物理信道PRACH物理随机接入信道 移动台发起向基站的接入信息PCPCH物理公共分组信道 移动台发送无连接的分组数据专用上下物理信道DPDCH专用上行物理数据信道DPCCH专用上下物理控制信道 移动台向基站发送专用连接模式下物理层信令和控制信息 WCDMA上行物理信道类型 118 逻辑信道 传输信道 物理信道 QPSK调制 I QMod Q I Chc I Filter Filter CCCH公共控制信道 DTCH packetmode 专用业务信道 RACH随机接入信道 PRACH物理随机接入信道 DPDCH 1专用物理数据信道 CPCH公共分组信道 PCPCH物理公共分组信道 数据编码 数据编码 DPDCH 3 可选 专用物理数据信道 DPDCH 5 可选 专用物理数据信道 DPDCH 2 可选 专用物理数据信道 DPDCH 4 可选 专用物理数据信道 DPDCH 6 可选 专用物理数据信道 Q DPCCH专用物理控制信道 Pilot TPC TFCI FBI Chd Gc Gd j Chd 1 Gd Chd 3 Gd Chd 5 Gd Chd 2 Gd Chd 4 Gd Chd 6 Gd Chc Gc Chc Chd Gc Gd j RACH控制部分 PCPCH控制部分 j DCCH专用控制信道 DTCH专用业务信道 DCH专用信道 数据编码 DTCH专用业务信道 DCH专用信道 数据编码 复用 CCTrCH DCH专用信道 数据编码 WCDMA上行信道结构 FDD 信道化 功率加权 I jQ 移动台扰码 119 无捕获指示 捕获指示 随机接入信道消息部分 上行链路接入过程 无捕获指示 开机注册 从一个区域移动到另一个区域位置更新 呼叫初始化 短数据发送 120 PRACH 随机接入时隙 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5120chips radioframe 10ms radioframe 10ms 接入时隙 随机接入发送 PRACH采用时隙化ALOHA接入方式附以快速捕获确认 AICH 每两帧 20ms 15个接入时隙接入时隙起始间隔5120码片基站通过高层广播信令通知移动台可用接入时隙和接入子信道 随机接入发送 随机接入发送 随机接入发送 121 PRACH 传输结构 消息部分 前导1 4096码片 10ms 一个无线帧 前导2 前导n 消息部分 前导1 4096码片 20ms 两个无线帧 前导2 前导n RACH前导部分 4096码片 256重复 16bit签名码 长扰码前导签名码s 0 s 15 为16位长的信道化码 Walsh码 每个子树节点之下的信道化码节点用于物理随机接入信道信道化扩频消息部分为10ms或20ms长使用哪个前导签名码和消息部分长度由基站高层控制功能决定 并通过系统广播消息通知移动台 传输形式1 传输形式2 122 PRACH 前导码生成 前导码生成公式 Cpre n s k Sr pre n k Csig s k k 0 1 2 3 4095为码片序号 第n个接入前导扰码Sr pre n k clong 1 n k k 0 1 4095 n 0 1 81918192个前导扰码 512组 16码 组 与下行主扰码有一一对应关系 前导签名码Csig s i Ps imod16 i 0 1 4095 为旋转函数 使得两个码片之间的相位变化限制在90度 减小UE发射机的峰均比 PAR 注 签名码Ps n 为16位长的Hadmard码 123 PRACH前导码选择 某个小区中使用的PRACH前导扰码组与该小区下行链路使用的主扰码有一一对应的关系 例如 对应于下行链路主扰码m的第k个PRACH前导扰码Sr pre n i 其中n 16 m k k 0 1 2 15且m 0 1 2 511 UE首先确定当前驻留小区的主扰码及其序号m 该主扰码序号决定UE应该使用的前导和消息部分扰码组 系统广播SIB5 PRACHinfo Preamblescramblingcodenumber 0 15 中指配的编号 为第一步中k值 决定了UE应从第二步中确定的扰码组空间中选取哪个扰码 系统广播信息SIB5 PRACHinfo availablesignature bitstring16 指示可用签名码 124 PRACH信道化与扰码扩频 控制部分信道化码cc Cch 256 m其中m 16 s 15 其中s为前导签名码序号数据部分信道化码cd Cch SF m其中m SF s 16 扩频因子SF 32 256功率加权因子Gc和Gd复扰码Sr msg n i Clong n i 4096 i 0 1 38399 n 0 1 8191消息部分扰码与前导部分扰码有一一对应关系 125 PRACH消息帧结构 导频 数据部分 N data 10 x2kbitsk 0 3 slot1 slot2 Slotj slot14 T slot 2560个码片 消息部分无线帧T RACH 10ms 数据部分 控制部分 TFCI 数据部分承载上层消息 控制部分承载物理层控制信息K 0 1 2 3对应于扩频因子SF 256 128 64 328比特导频用于相干解调和帧同步 TFCI指示传输格式组合 126 PRACH消息数据部分时隙格式 PRACH消息控制部分时隙格式 PRACH消息帧数据域和控制域 127 专用数据信道DPDCH 专用控制信道DPCCH 用户数据发送 上行专用物理信道原理 128 移动台最多可以同时发送1个DPCCH和0 6个DPDCH各信道发射功率加权Gd GcDPCCH DPDCH采用I Q复用成复值信号经Sdpch n复值扰码 扰码可采用长扰码或短扰码DPCCH承载物理层控制 Pilot TFCI FBI TPCDPDCH承载高层数据和信令消息 I DPDCH 1专用物理数据信道 DPDCH 3 可选 专用物理数据信道 DPDCH 5 可选 专用物理数据信道 DPDCH 2 可选 专用物理数据信道 DPDCH 4 可选 专用物理数据信道 DPDCH 6 可选 专用物理数据信道 Q DPCCH专用物理控制信道 Chd 1 Gd Chd 3 Gd Chd 5 Gd Chd 2 Gd Chd 4 Gd Chd 6 Gd Chc Gc j I QMod Q I Filter Filter 移动台扰码Sdpch n 上行专用信道DPCCH DPDCH信道结构 129 上行DPCCH DPDCH的扩频码 信道化码DPCCH信道化码cc Cch 256 0 当只有一个DPDCH信道时 DPDCH1采用信道化码cd 1 Cch SF k 其中SF为DPDCH1扩频因子 且k SF 4 当多于一个DPDCH时 所有DPDCH均采用扩频因子SF 4 DPDCHn采用信道化码cd n Cch 4 k 其中如果n 1 2 k 1 如果n 3 4 k 3 如果n