空中接口和信道

IS2000空中接口和信道,网络规划系列教材Ver1.00,课程目标,了解空中接口的分层结构掌握Um各种信道的名称和作用掌握物理层的结构和功能前/反向信道的分类和各信道的作用前/反向信道的结构和关键特征前反向信道RC和匹配掌握链路层结构和作用链路层的结构和协议链路层和物理层的对应关系1X和IS95信道的区别,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层媒体接入控制层链路接入控制层第三层,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层媒体接入控制层链路接入控制层第三层,空中接口（Um）,Um接口-规定了无线接口的物理层结构和无线接口的信令等内容，是为实现BTS和MS互联而对无线信道上的信号传输所做的一系列规定。Um接口规定的特性-信道结构和接入能力-MS-BSS通信协议-维护和操作特性-性能特性-业务特性,Um,空中接口分层结构,物理层-通过各种物理信道完成高层信息与空中无线信号间的相互转换-完成各种物理信道的处理，包括数据编解码、调制解调等链路层-链路接入控制层：主要提供保证信令可靠传输的机制等-媒体接入控制层：完成各逻辑信道上多种业务的复用和QOS等功能L3层-包括信令层结构，与层2的业务接口、层3信令控制以及信令应用和格式等,空中接口分层结构,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层媒体接入控制层链路接入控制层第三层,IS-2000中的逻辑信道命名,IS-2000中的物理信道命名,信道名称,F/R-FCH,F/R-DCCH,F/R-SCCH,F/R-SCH,F-PCH,F-QPCH,R-ACH,F/R-CCCH,物理信道,Forward/ReverseFundamentalChannel（前反向基本信道）,Forward/ReverseDedicatedControlChannel（前反向专用控制信道）,Forward/ReverseSupplementalCodeChannel（前反向补充码分信道）,Forward/ReverseSupplementalChannel（前反向补充信道）,ForwardPagingChannel（前向寻呼信道）,ForwardQuickPagingChannel（前向快速寻呼信道）,ReverseAccessChannel（反向接入信道）,Forward/ReverseCommonControlChannel（前反向公共控制信道）,IS-2000中的物理信道命名（续）,信道名称,F/R-PICH,F-APICH,F-TDPICH,F-ATDPICH,F-SYNC,F-CPCCH,F-CACH,R-EACH,物理信道,Forward/ReversePilotChannel（前反向导频信道）,ForwardDedicatedAuxiliaryPilotChannel（前向专用辅助导频信道）,ForwardTransmitDiversityPilotChannel（前向发送分集导频信道）,AuxiliaryTransmitDiversityPilotChannel（前向辅助发射分集导频信道）,ForwardSyncChannel（前向同步信道）,ForwardCommonPowerControlChannel（前向公共功率控制信道）,ForwardCommonAssignmentChannel（前向公共指配信道）,ReverseEnhancedAccessChannel（反向增强接入信道）,F-BCCH,ForwardBroadcastControlChannel（前向广播控制信道）,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层物理层关键特性前向信道反向信道质量控制机制媒体接入控制层链路接入控制层第三层,多种RF信道带宽-RF信道带宽为N1.25MHz，其中N=1、3、5、9、12两种扩展技术多载波（MC）和直接扩展（DS）前向链路的快速功率控制前向链路的发射分集Turbo码辅助导频反向链路的相干解调增强信道结构灵活的帧长,IS-2000物理层的关键特征,Multi-Carrier方式,DirectSpread方式,3.6864McpsSpreading,两种频率扩展技术,1.2288McpsSpreading,IS-2000前向链路的快速功率控制,MS在检测了前向链路的Eb/Nt后送出功率控制比特功率控制比特和反向导频信道时分复用为避免编解码等造成的时延，功率控制比特不用编码发送功率控制比特的速率是固定的800bit/s,功率控制比特,IS-2000前向链路的发射分集,多载波发射分集（MCTD）-不同载波可映射到不同天线正交发射分集（OTD）-通过分离数据流，采用正交序列扩展两个数据流来完成,Turbo编码,对于较高速率信道，用Turbo编码比卷积码对Eb/No的要求低Turbo用在高速速率信道卷积码用在公共信道和低速率信道中Turbo码编码器的编码率有1/2、1/3、1/4,灵活的帧长（交织器时间跨度）,支持5ms、10ms、20ms、40ms和80ms的帧交织器的时间跨度是由时延、交织器的内存要求和Eb/No的要求权衡而得较短的帧长可减少端对端的时延对于较长的帧，帧头占的比重小，则要求的Eb/No将减少,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层物理层关键特性前向信道反向信道质量控制机制媒体接入控制层链路接入控制层第三层,扩频速率（SR：SpreadingRate）指前向或反向CDMA信道上的PN码片速率-SR1：前向和反向的CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288Mchip/s的直接序列（DS）扩谱-SR3：前向的CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1.2288Mchip/s的DS扩谱，总称多载波方式；反向CDMA信道在单载波上采用码片为3.6864Mchip/s的DS扩谱-SR1和SR3可以独立配置也可以混合配置无线配置（RadioConfiguration）指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和SR等,扩频速率和无线配置,前向链路物理信道,前向CDMA信道,(SR1andSR3),导频信道,同步信道,寻呼信道,公共控制信道,业务信道,广播控制信道,快速寻呼信道,公共功率控制信道,公共指配信道,前向导频信道,发送分集导频信道,辅助导频信道,辅助发送分集导频信道,01专用控制信道,01基本信道,公共控制子信道,07补充码分信道（RC12),02补充信道（RC39),前向链路公共物理信道导频信道,全0信息，用Walsh0码扩展，直接用PN短码进行调制BTS连续发射导频信道导频信道作用帮助手机捕获系统多径搜索提供PN短码相位信息，帮助手机进行信道估计，作相干解调切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较,手机通过同步信道获得与系统的同步同步信道提供系统时间SYS_TIME长码状态LC_STATE网络基本配置参数同步信道速率固定为1200bps同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80ms,前向链路公共物理信道同步信道,BTS在寻呼信道上广播公共开销消息系统参数消息接入参数消息邻区列表CDMA信道列表BTS通过寻呼信道寻呼手机指配业务信道寻呼信道速率为9600bps或4800bps寻呼信道帧长为20ms,前向链路公共物理信道寻呼信道,为什么增加新信道,低延时F-BCCH连续发送开销消息F-CCCH使用了高数据速率降低BTS发射功率F-BCCH可以重复发射得以降低前向发射功率F-CCCH可以软切换F-CCCH可以使用低速率编码（对比寻呼信道）更大的灵活性更多的速率降低MS发射功率，延长待机时间引入F-QPCHF-BCCH使MS更快的获得开销消息F-CCCH的设计使MS能快速降低功率,IS2000的公共信道,公共导频信道F-PICH系统向所有的用户提供连续导频信息提供信道增益和相位估计检测多径信号小区捕获和切换发射分集导频信道F-TDPICH支持发射分集，与F-PICH配合辅助导频信道F-APICH、F-ATDPICH波束赋形支持智能天线的应用,前向链路物理信道IS2000导频信道,前向链路公共物理信道广播控制信道,BTS在广播控制信道上广播-公共开销消息-短消息F-BCCH数据速率为38400bps、19200bps、9600bpsF-BCCH工作在较低的数据速率时，可以用较低的功率重复发射，MS通过对重复信息的合并获得时间分集增益减小F-BCCH的发射功率有助于提高前向链路的总体容量,F-QPCH(前向快速寻呼信道)指定空闲MS监听方式：采用偏移正交键控（OOK）调制方式采用80ms为一个时隙，每个时隙划分成寻呼指示符（PI）、配置改变指示符（CCI）、广播指示符（BI）F-QPCH可以延长MS待机时间F-QPCH可以进行软切换,前向链路公共物理信道快速寻呼信道,用于对多个R-CCCH和R-EACH进行功控BTS可以支持一个或多个F-CPCCHF-CPCCH分为多个功控子信道每个功控子信道一个比特，相互时分复用功控子信道控制一个R-CCCH或R-EACH-工作在功率受控接入模式时，控制R-EACH的发射功率-工作在预留接入模式或指定接入模式时，控制R-CCCH的发射功率,前向链路公共物理信道公共功率控制信道,前向链路公共物理信道公共指配信道,作用发送反向链路信道快速响应的指配信息提供对反向链路随机接入分组传输的支持在预留接入模式：控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道在功率受控接入模式：提供快速响应证实拥塞控制,前向链路公共物理信道公共控制信道,用于发送给指定MS的消息寻呼消息应答信道指配消息（ECAM）短数据突发（SDBs）F-CCCH功能与IS-95中的寻呼信道功能重叠，但数据速率更高，更可靠数据速率支持：9600bps(20ms帧)，19200bps(10或20ms帧)，38400bps(5ms、10ms或20ms帧),前向链路专用物理信道F-DPHCH,用于BS和某一特定的MS之间建立业务连接,前向专用物理信道,前向链路专用物理信道专用控制信道,专用控制信道F-DCCH不会单独构成业务信道主要用于在呼叫过程中传送用户特定的信令信息不影响信令传送的前提下，可以传送突发的数据业务每个前向业务信道可以有一个F-DCCH支持5ms、20ms帧数据速率：14.4kbps(20ms),9600bps(5ms和20ms)必须支持非连续传输允许附带一个前向链路功控子信道,基本业务信道F-FCH传送用户信息和信令信息5ms和20ms帧，20ms用于语音业务，5ms帧用于控制信令的快速传送灵活的可变速率数据传输可以单独构成缺省业务信道，传送话音一般只有在F-FCH不够用时，才增加其它专用信道,前向链路专用物理信道基本业务信道,前向链路专用物理信道补充信道,补充信道F-SCH和补充码分信道F-SCCH用于高速的数据传输，F-SCH只适用于RC3到9，F-SCCH只适用于RC1到2由基站规定数据传输速率，因此不需要速率检测支持多个补充信道的组合来完成不同的业务支持高速电路数据传输和分组数据传输独立设置FER，可以灵活的根据业务要求和资源使用情况进行控制支持突发数据模式,无线配置（RC：RadioConfiguration）RC1RC2：IS-95A/BRC3RC5：cdma20001XRC6RC9：cdma20003X,前向链路业务信道RC,SR1下前向CDMA信道,前向信道结构,SR1下的导频信道、同步信道、寻呼信道,前向信道结构,SR1下的广播信道,前向信道结构,SR1下的快速寻呼信道,前向信道结构,SR1下的公共功率控制信道,前向信道结构,SR1下的公共指配信道,前向信道结构,SR1下的公共控制信道,前向信道结构,前向业务信道,前向信道结构,前向专用信道,RC3,RC4,RC5,前向链路物理层关键特征,采用Walsh函数，信道都是正交扩频的BPSK、QPSK数据调制方式前向纠错编码-卷积码：约束长度为9-Turbo码：仅用在高速速率的SCH中支持准正交函数作为正交码（用于Walsh码不充足的场合）前向链路同步前向链路的发射分集快速功率控制：800次/s可变帧长,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层物理层关键特性前向信道反向信道质量控制机制媒体接入控制层链路接入控制层第三层,增强接入信道操作(RC1or2),反向公共控制信道操作,反向业务信道操作（RC1或RC2),反向业务信道操作(RC3to6),反向导频信道,反向基本信道,增强接入信道,反向公共控制信道,07个反向补充码分信道,反向链路物理信道,接入信道,反向导频信道,反向导频信道,0或1个反向专用控制信道,0或1个反向基本信道,02个反向补充信道,反向功率控制子信道,反向导频作用初始捕获跟踪反向相干解调功率控制测量使用了R-EACH、R-CCCH或RC3到6的RL业务信道时，应发送R-PICH发送R-EACH前缀、R-CCCH前缀或RL业务信道前缀时，应发送R-PICH,反向链路公用物理信道反向导频信道,反向链路公用物理信道反向接入信道,反向接入信道与IS-95兼容，用来发起同基站的通信或响应寻呼信道消息反向CDMA信道最多可包括32个R-ACH对于前向CDMA信道中的每一个F-PCH，在相应的反向信道上至少有一个反向接入信道用于发起最初的呼叫试探，消息内容较短，消息传递的可靠性较低接入信道有接入探测组成，一个接入探测由接入前缀和一系列接入信道帧组成,反向链路物理信道反向增强接入信道,反向增强接入信道用来发起同基站的通信或响应专门发给MS的消息用于发起最初的呼叫试探，消息内容较短，消息传递的可靠性较低可用于基本接入模式、功率控制接入模式、预留接入模式-基本接入模式：接入试探由（前缀+数据）组成-功率控制接入模式：接入试探由（前缀+接入头+数据）组成-预留接入模式：接入试探由（前缀+接入头）组成，数据由反向公共控制信道发送与增强接入信道相关联的反向导频信道不含反向功控子信道：接入时没有FL业务信道发送,反向链路物理信道反向增强接入信道（续）,R-EACH试探结构,反向链路物理信道公共控制信道（续）,公共控制信道向BTS发送用户和信令信息可用于预留接入模式和指定接入模式发射功率受控于BTS可进行软切换消息内容较长，消息传递的可靠性较高，更适用于数据业务,反向链路物理信道公共控制信道（续）,反向公共控制信道前缀和数据发送,反向链路专用物理信道,基本信道（R-FCH）用于某一特定MS和BTS之间建立业务连接可单独构成业务信道，用于传送缺省的语音业务专用控制信道（R-DCCH）与F-DCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户和信令消息可非连续发送补充信道（R-SCH）与F-DCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户消息只适用于反向RC3到6反向业务信道可包括最多2个R-SCH,反向链路物理信道（续）,补充码分信道（R-SCCH）与F-SCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户消息只适用于反向RC1到2反向业务信道可包括最多7个R-SCCH同一MS业务信道内相互关联的F-SCCH的长码掩码是相同的，但反向信道中略有差异。,无线配置（RC：RadioConfiguration）RC1RC2：IS-95A/BRC3RC4：cdma20001XRC5RC6：cdma20003X,反向链路业务信道RC,SR1下反向CDMA信道,SR1的反向信道结构,第一个虚框：仅RC4的反向业务信道有第二个虚框：除了RC3的反向专用控制信道外的RC3RC4反向业务信道均有,R-EACH、R-CCCH、R-DCCH、RC3RC4的R-FCH和R-SCH信道结构,SR1的反向信道结构,R-PICH、R-EACH、R-CCCH、RC3RC4的R-FCH的I、Q映射结构图,RC1和RC2分别对应于IS-95A/B里的速率集1和速率集2cdma1X前向：RC1RC5；反向：RC1RC4组合规则：,前反向信道RC匹配要求,CDMA1X与IS-95信道比较,信道类型,IS-95A/B,CDMA1X,导频信道,发射分集导频信道,辅助导频信道,发射分集辅助导频信道,同步信道,寻呼信道,广播信道,快速寻呼信道,公共功率控制信道,公共支配信道,前向公共控制信道,前向专用控制信道,前向基本业务信道,前向补充码分信道,前向信道,前向补充信道,反向导频信道,接入信道,增强型接入信道,反向公共控制信道,反向专用控制信道,反向基本业务信道,反向补充码信道,反向信道,反向补充信道,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层物理层关键特性前向信道反向信道质量控制机制媒体接入控制层链路接入控制层第三层,物理层质量控制机制,无线资源管理与控制机制以功率控制为代表隐分集机制扩频调制技术：把信号能量扩展到很宽的频带上，实现隐性的频率分集，克服信道选择性衰落信道交织技术：克服无线信道时间上的衰落变化，使无线信道上的误码尽可能均匀分布差错控制机制纠错编码技术：卷积码、Turbo码,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层媒体接入控制层链路接入控制层第三层,媒体接入控制子层（MAC）尽力发送（BestEffortDelivery）功能：由无线链路协议（RLP）提供高的可靠性，在无线链路上适度可靠的传输复用Mux和QoS控制功能：通过协调由竞争业务产生的有冲突的请求，以及为接入请求安排合适的优先级，来确保实施协商好的QOS级别完成具体的逻辑信道和物理信道的映射转换,媒体接入控制子层（MAC）,媒体接入控制子层（MAC）结构,媒体接入控制子层（MAC）结构,MAC子层的功能实体主要包括：与短数据突发相关的SRBP（信令无线突发协议）-短数据突发由其提交复用子层-是一个对信令消息提供无线连接协议的实体-与复用子层中公共信道部分的操作相关联MAC传送数据业务的RLP（无线链路协议）-数据业务的传递主要由其完成-是面向连接的，基于否定应答的数据发送协议复用和QOS子层-复用子层在接收到逻辑信道的信息后，将其按服务质量要求进行复用，根据资源的使用状况将逻辑信道映射到物理信道，在物理层装成物理信道的PDU，并进行传输。,IS-2000接入过程状态控制,IS-2000中的接入过程与MAC子层的实现紧密相连,目录,空中接口和分层结构信道命名物理层媒体接入控制层链路接入控制层第三层,LAC层数据单元的处理,链路接入控制子层（LAC）处理与信令或数据突发有关的逻辑信道为高层提供信令服务,LAC层数据单元的处理,LAC子层主要包括：鉴权子层：只用于接入信道，完成一定的鉴权功能（另外还有的鉴权功能在层3完成）ARQ子层：为逻辑信道提供SDU的可靠传输寻址子层：只用于公共信道上，提供对特定MS的标识功用子层：对LACPDU进行打包和拆包SAR子层：在发送时，给LACPDU加上长度指示和CRC；然后将处理后的PDU切成合适MAC层处理的数据片。在接收时，SAR合并低层来的数据片，进行CRC校验