UE业务流程原理-手机初始化过程.doc

小区搜索过程 UE开机后，处于空闲模式。空闲模式下，UE任务可以进一步地分为以下三个子过程： PLMN选择和重选择、 小区选择和重选择、 位置登记 通常，终端在事先不知道小区任何信息的情况下搜索小区，需要经过时隙同步、帧同步、捕获主扰码三个步骤。这三个步骤涉及到四个下行物理信道：主同步信道（P-SCH）、辅同步信道（S-SCH）、主公共导频信道 （P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）。当然，如果终端上已经存有某个小区的信息，如频率、主扰码等，那么终端可以利用这些信息来简化小区搜索过程。但我们知道，这实际上只是前一种情况的特殊现象，其搜索过程仍大致需要遵循这三个步骤，因此本文讨论第一种情况，以便为大家做较为全面的介绍。 (1) 时隙同步 我们知道，一个无线帧为10 ms，38400码片，又分为15个时隙。上文提到的四个物理信道之间是同步的。第一步的目的就是要获取各时隙的边界，从而与各物理信道实现时隙同步。这一步是通过捕获主同步信道来实现的。 主同步信道不属于码信道，没有经过扩频和加扰处理。主同步信道在每个时隙的起始处重复发送主同步码，为256码片，占整个时隙的1/10。所有小区的主同步码相同，而且终端预先知道其码片序列，因此只需要用一个性能较好的匹配滤波器就可以检测、捕获到该主同步码，从而确定各物理信道的时隙边界。 (2) 帧同步和扰码组确定 这一步是通过捕获辅同步信道来实现的。辅同步信道也不属于码信道，没有经过扩频和加扰处理。辅同步信道上发送辅同步码，辅同步码也是256个码片，辅同步信道上在每个时隙的开始处与主同步码一起发送，每个时隙使用一个辅同步码。所不同的是，辅同步码总共有16个不同的码片序列，1个码片序列有16个码片。这些辅同步码又被编排成64个不同的组合，每个组合为15个辅同步码，用于一个无线帧，需要注意的是，在某一组合中同一辅同步码可能出现若干次，而每个组合对应于一组主扰码。 我们知道，下行扰码是由长度为18位的移位寄存器生成的PN序列，因此总共有2(18)-1个，常用的有8192个，又分为主扰码和从扰码，其中主扰码有512个，分为64组，每组8个。因此，在第二步实现物理信道的帧同步的同时，终端可以获悉该小区的无线帧中使用的辅同步码字组合，从而可以确定该小区使用的主扰码所属的组别。 (3) 捕获主扰码 有了前两步的基础，并且知道主公共导频信道的信道化码为Cch,256,0，终端即能够同步到主公共导频信道的无线帧。 主公共导频信道是一个码信道，在整个小区内广播，每个小区有且仅有一个主公共导频信道。该信道在发射前需要经过扩频和加扰。在扩频前，该信道发送个符号“”，即“”。经过扩频，该信道发送256个符号“”。再用一个主扰码进行加扰，最后在该信道的每一帧上发射的就是38400码片的主扰码。而第二步已经确定该主扰码所属的组号，因此，只需要定位到该主扰码组，然后从8个主扰码中找到与本小区匹配的主扰码，捕获主扰码的工作即告结束。 然后，就可以用主扰码解码主公共控制物理信道，从而解调出系统下发的广播消息。 小区选择的信号质量要求 在经过前面的小区搜索过程后，终端仍需判定该小区的信号质量是否达到一定的要求，才能进一步确定是否可以驻留在该小区，以获得正常的通信服务。 对于WCDMA终端来说，通常需要通过两个公式的计算结果来进行判定。WCDMA呼叫流程总结呼叫处理基本过程： 小区搜索 手机注册 手机空闲 手机主叫 手机被叫 数据传输基础知识： OVSF码：互相正交的一组码。表示法：Cch,SF,jSF表示矩阵的阶数，也是扩频系数；j表示矩阵中的第j+1行。由于正交特性，用来区分同一扇 区内不同的信道（用户）。是有限的，如SF256，就是一个256阶的矩阵，共256行，就表示只有256个不同的OVSF码，只能区分256个用户。 Scrambling Code：扰码。下行区分不同的扇区，上行区分不同的UE。这样，不同的扇区内可以使用同样的OVSF码。扰码的主要编码类型是Gold Code（金码）。主扰码是区分每个扇区的。 Gold Code：先从PN序列（伪随机序列）说起。PN序列的输出长度为2N-1（N为移位寄存器的个数）。对应不同的起始位，得到2N-1个输出序列组 合。不同的移位寄存器组合，会得到不同的PN序列组合。不同PN序列组合中分别拿出的PN序列之间的互相关特性没有太强的规律，但有一些特殊的会有，其互 相关值只有三个取值。称这样的序列为优选对。优选对移位模二加，就可总共得到2N-122N1个金码（家族）。金码自相关归一化为1，互相关为 0。这样就可区分小区和UE。 在下行物理信道上共有8192个扰码（N13），将这8192个码分成512个组，每组有16个码，其中第一个为主扰码（共有512个主扰码），其余15个为次扰码。512个组每8个组成一个大组，共有64个大组（主扰码组）。 为什么要分组？是为了提高同步时的速度。手机开机后寻找当前基站的主扰码时就可以采取分级的方法，先64个大组选1，再8个组选1，这样就能很快知道接入的扇区的主扰码是什么了。 现在可以看呼叫过程了。通过物理信道的使用来了解整个呼叫的过程。一、 小区搜索P-SCHS-SCHP-CPICHP-CCPCH 表示上下行解释：手机一开机，首先要寻找NodeB（或扇区），判断这个NodeB（或扇区）用的是哪个主扰码，然后才能拿到小区开销信息。所以先听主同步信道上的主同步码（PSC，手机和NodeB用的都一样，非周期自相关），做自相关，有自相关峰，说明周围有好的NodeB。然后再听辅同步信道上的辅同步码（SSC），共有16个，因为一个无线帧只有15个时隙，只用其中的15个。16个中选择15个，这样不同的排列组合有很多，且具有唯一性，选择64个分别区分64个主扰码组。听完一帧后，根据15个SSC的排列顺序，就可以判断当前扇区属于哪个主扰码组（64选 1）。接着，听主公共导频信道P-CPICH，确定到底是哪个主扰码。P-CPICH的内容是一个高电位，使用固定的信道化编码Cch，256，0，扰码使用的是主扰码。在手机确定是哪个主扰码组后，它只剩下8个主扰码（一个主扰码组是8个组，每组只有一个主扰码）。只有一致的主扰码才能最后解出P- CPICH中的高电位。通过一个一个试，直到得到高电位，这样就确定了主扰码。得到主扰码，就可以听到主公共控制物理信道P-CCPCH，因为它也是用主扰码来加扰的，信道化编码固定Cch，256，1。它上的内容是小区的系统消息BCCH。通过这么4步，我的手机终于了解了它附近的一个小区的基本情况了。之前的这一系列过程，都是盲检测。二、 手机注册/位置更新(随即接入)PRACH PreambleAICHPRACH MessageS-CCPCH(FACH)DPDCH/DPCCH在上一过程中，手机了解了小区的情况，但是基站还不知道有移动台。所以，手机必须要有一个注册的过程。首先在物理随机接入信道上发送随机接入前导。这是一个敲门的动作，同时也在进行开环功控。手机会发送不止一个Preamble，一开始做试探，功率小一点，看基站能不能听到。如果听不到，下一个Preamble的功率就增加一个步长，直到功率足够强，基站就听到了。Preamble里的两个扰码来区分是哪个扇区哪个用户发来的前导。前导签名Preamble Signature 区分用户，前导扰码来区分扇区。基站听到后，通过捕获指示信道AICH告诉手机可以继续发送具体的接入请求信息了。AICH上的信息AI与PRACH上的签名对应。即如果是骆驼发送Preamble，则基站回一个“骆驼，我听到你了，可以发接入消息了”。于是，手机开始在PRACH上发送接入Message。基站收到手机的接入请求后，通过辅公共控制物理信道S-CCPCH给手机分配资源（通过传输信道FACH来分配），分配得到的主要是专用物理信道。手机收到资源分配消息后，手机转到基站给它分配的DPDCH/DPCCH上进行注册或位置更新。这是双向的信道。三、 手机空闲（监听/寻呼）P-CCPCH / PICHS-CCPCH(PCH)手机空闲时，要不断地监听主公共控制信道P-CCPCH，在这上面经常会发送一些小区开销信息，如哪些状态发生改变。所以手机要想在这个小区生活下去，就要不断地了解小区的规则以及小区环境的变化。手机还要监听寻呼指示信道PICH，它会告诉手机在辅公共控制信道上有没有这个手机的寻呼消息。如果有，就转到辅公共控制信道上去收。（S-CCPCH映射PCH）四、 手机主叫（随机接入）PRACH PreambleAICHPRACH MessageS-CCPCH(FACH)DPDCH/DPCCH 发送接入前导，进行呼叫请求，开环功控； 基站确认呼叫请求，发送AI，通知手机继续发送具体接入请求； 手机发送接入消息； 基站通过S-CCPCH(FACH)给手机分配信道； 手机占用PDCH进行话音通信。五、 手机被叫（寻呼+随机接入）PICHS-CCPCH(PCH) PRACH PreambleAICHPRACH MessageS-CCPCH(FACH) DPDCH/DPCCH 快速寻呼消息。通过监听PICH，得到有给此手机的寻呼消息。这个消息不是具体的寻呼消息，具体的要到S-CCPCH(PCH)中得到。 在S-CCPCH(PCH)中得到寻呼消息后，手机就试图接入相应的基站，后面就和手机主叫的过程一样了。六、 高速数据传输（上行） CSICHPCPCH Access PreambleAP-AICHPCPCH CD PreambleCD/CA-ICHPCPCH CSICH指示一个CPCH信道的状态，即一个CPCH信道是不是可用。手机通过监听CSICH，就可以知道有