01+W网规高培－WCDMA无线接口物理层

,WCDMA无线接口物理层,华为机密，未经许可不得扩散,2,前言,物理层处于无线接口协议模型的最底层，它提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能；物理层通过MAC子层的传输信道实现向上层提供数据传输服务；物理层的主要功能包括：信道编解码，扩频调制和解扩解调，闭环功率控制等等。,华为机密，未经许可不得扩散,3,课程目标,了解WCDMA无线接口的协议结构；掌握WCDMA物理层的关键技术；了解WCDMA物理层过程。,学习完本课程，您将能够：,华为机密，未经许可不得扩散,4,课程内容,T,第一章概述第二章物理信道及信道映射第三章WCDMA物理层处理过程第四章WCDMA物理层过程,华为机密，未经许可不得扩散,5,UTRAN协议结构,华为机密，未经许可不得扩散,6,无线接口协议结构,华为机密，未经许可不得扩散,7,MAC层（层2）,物理信道,扩频调制,传输信道,物理信道结构,扩频调制,编码和复用映射到物理层,解复用解码映射到MAC层,解调解扩,物理层技术实现,华为机密，未经许可不得扩散,8,在WCDMA系统的无线接口中，从不同协议层次上讲，承载用户各种业务的信道被分为以下三类：逻辑信道：直接承载用户业务；根据承载类型不同（控制面/用户面）分为两大类，即控制逻辑信道和业务逻辑信道。传输信道：无线接口层二和物理层之间的接口，是物理层对MAC层提供的服务；根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息而分为专用信道和公共信道两大类。物理信道：各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，每一种使用特定的载波频率、码（扩频码和扰码）以及载波相对相位（0或/2）的信道都可以理解为一类特定的信道。,信道概念,华为机密，未经许可不得扩散,9,物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定。在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。,频率、码、相位,物理信道,物理信道,华为机密，未经许可不得扩散,10,扩频包括两个操作：信道码（channelization）操作，它使数据符号变为码片，并增加了信号带宽，每符号的码片数称为扩频因子（SF），可以通过与OVSF相乘得到扰码操作，它作用在扩频信号上,扩频技术,华为机密，未经许可不得扩散,11,信道码使用OVSF码定义：Cch,SF,k,描述信道码，SF为扩频因子，k为码号,05114,分成等长的多段编码块不编码:不用分段如果分段不能均分,在第一个码块的开始位置填充0比特如果Turbo编码的码块长度10ms的TrCH上行无线帧分段前,由无线帧均衡保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数下行无线帧分段前,由速率匹配算法保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数,无线帧分段,华为机密，未经许可不得扩散,54,复用以无线帧(10ms)为单位复用的输入为TrCH数据,复用后形成CCTrCHCCTrCH的格式由TFCI指示复用前的各TrCH可以有不同的TTICCTrCH有两种类型:公共类型和专用类型公共类型CCTrCH只能由公共TrCH复用形成专用类型CCTrCH只能由专用TrCH复用形成对一个用户而言,上行同时只能存在一个CCTrCH;下行可有多个同一个CCTrCH的不同无线帧由CFN来区分,TrCH的复用,华为机密，未经许可不得扩散,55,当不止使用一个物理信道时,一个CCTrCH无线帧分成几个物理帧多码传输，多码传输的各个物理信道SF一定相同上行物理信道的DPCCH和DPDCH是码复用的下行物理信道的DPCCH和DPDCH是时分复用的上行物理信道一定是全填充的,除了压缩模式下行物理信道的DTX是不发送的上行只有一个DPCCH,因此上行的TPC流可能控制下行的多个DPDCH,这些DPDCH可能属于一个CCTrCH,也可能属于不同的CCTrCH.下行也只有一个DPCCH,尽管可能有多个CCTrCH,这时DPCCH在最小SF的CCTrCH的物理信道上传输.这样TPC流和TFCI字都只有一个.,物理信道分段与映射,华为机密，未经许可不得扩散,56,data,Codeddata,Ratematcheddata,Databefore1stinterleaving,Dataafter1stinterleaved,CCTrCH,DTX,CCTrCH,Ph-1,Ph-2,Ph-P,TPC,TFCI,pilot,扩频前物理信道的形成流程,华为机密，未经许可不得扩散,57,每个传输信道上可传送不同业务数据，多个传输信道复用为一个码组合信道CCTrCH，所以WCDMA支持多个业务共用一个物理连接。CCTrCH的形成：业务数据加CRC校验码；信道纠错编码：根据业务类型选择卷积编码或Turbo编码；速率匹配；交织；多个传输信道复用为CCTrCHCCTrCH映射到物理信道的数据部分物理层填加物理层信号TFCI、TPC和Pilot，形成完整物理信道，而后进行扩频加扰，最后在无线接口上发送。,扩频前物理信道的形成流程,华为机密，未经许可不得扩散,58,编码与复用例子,华为机密，未经许可不得扩散,59,下行链路12.2kb/sAMR语音编码,华为机密，未经许可不得扩散,60,DCH控制数据编码(3.4kb/s),华为机密，未经许可不得扩散,61,AMR语音与控制数据复用,华为机密，未经许可不得扩散,62,WCDMA物理层处理过程,编码与复用技术扩频技术调制技术,华为机密，未经许可不得扩散,63,DPCCH/DPDCH扩频可以同时传输1个DPCCH和0到6个的DPDCH扰码可以为长扰码或短扰码比重因子c和d至少有一个为1扰码的边界和无线帧边界一致,上行扩频,华为机密，未经许可不得扩散,64,DPCCH/DPDCH扩频,华为机密，未经许可不得扩散,65,message部分如下图，比重因子取值与DPDCH/DPCCH相同,PRACH扩频,华为机密，未经许可不得扩散,66,上行DPCCH/DPDCH信道码配置DPCCH固定为Cc=Cch,256,0.当只有一个DPDCH时，Cd,1=Cch,SF,k，k=SF/4当有多个DPDCH传输时，所有的DPDCH的扩频因子为4，DPDCHn由Cd,n=Cch,4,k扩频，当n为1，2，时k=1；n为3，4时，k=3；当n为5，6时，k=2PRACHmessage部分信道码配置控制部分固定256扩频，扩频码为cc=Cch,256,m，其中m=16(s-1)+15；（s为preamble的signature号，1=s=16）数据部分可以32到256扩频，扩频码为Cd=Cch,SF,m，其中SF为datapart的扩频因子且m=SF*(s-1)/16,上行信道码配置,华为机密，未经许可不得扩散,67,上行DPCCH/DPDCH扰码配置当使用长扰码时，Slong,n(i)=Clong,n(i),i=0,1,38399当使用短扰码时，Sshort,n(i)=Cshort,n(i),i=0,1,38399PRACHmessage部分扰码PRACHmessage部分扰码为10ms长度，与preamble部分扰码是一一对应的，并为上层决定固定采用长扰码，为Sr-msg,n(i)=Clong,n(i+4096),i=0,1,38399PCPCH扰码信息部分扰码10ms长度，由小区决定，并且与signature和accesspreamble的接入子信道一一对应可以使用长扰码和短扰码,上行扰码配置,华为机密，未经许可不得扩散,68,除SCH外的其他下行物理信道，经串并变换后，用同一扩频码扩频，然后进行复扰码操作扰码的起始码片与P-CCPCH的帧边界同步每个信道都有不同的加权因子,下行链路扩频,华为机密，未经许可不得扩散,69,下行链路扩频,华为机密，未经许可不得扩散,70,下行信道码也使用OVSF码主CPICH固定使用Cch,256,0信道码主CCPCH固定使用Cch,256,1信道码其他物理信道由UTRAN确定,下行信道码配置,华为机密，未经许可不得扩散,71,WCDMA物理层处理过程,编码与复用技术扩频技术调制技术,华为机密，未经许可不得扩散,72,调制的码片数率为3.84Mbps,上行链路调制,华为机密，未经许可不得扩散,73,码片速率为3.84Mbps,下行链路调制,华为机密，未经许可不得扩散,74,本章小结,本章主要介绍了：各种物理信道的结构与功能传输信道到物理信道的映射过程扩频技术的实现调制技术的实现,华为机密，未经许可不得扩散,75,课程内容,T,第一章概述第二章WCDMA物理信道结构及功能第三章WCDMA物理层处理过程第四章WCDMA物理层过程,华为机密，未经许可不得扩散,76,同步过程小区搜索,华为机密，未经许可不得扩散,77,公共信道同步下面物理信道有相同的帧定时：SCH(基本和辅助)CPICH(基本和辅助)P-CCPCHPDSCH小区搜索过程中得到P-CCPCH的无线帧定时（发射小区SFN，作为其它物理信道的定时基准）,同步过程公共信道同步,华为机密，未经许可不得扩散,78,同步过程公共信道定时关系,华为机密，未经许可不得扩散,79,RACH接入流程,随机接入过程-RACH,华为机密，未经许可不得扩散,80,物理随机接入过程1、为规定的ASC随机选择一个RACH子信道组中；2、从选择的RACH子信道组中导出可用上行接入时隙；3、为规定的ASC随机选择一个可用的Signature标识；4、设置前缀重传计数Preamble_Retrans_Max；5、设置前缀传输功率Preamble_Initial_Power；6、利用选择的上行接入时隙、识别Signature标识、前缀传输功率参数传送一个前缀；,随机接入过程-RACH,华为机密，未经许可不得扩散,81,7、在对应的下行链路接入时隙中，检测捕获指示。如果没有检测到与选择的Signature标识对应的捕获指示，则：a：选择一个新的上行链路接入时隙作为下一个可用的接入时隙；b、选择一个新的Signature标识；c、增加前缀传输功率；d、前缀重传计数减1，如果前缀重传计数大于0，则重复步骤6，否则退出物理层随机接入过程,随机接入过程-RACH,华为机密，未经许可不得扩散,82,8、如果检测到与选择的Signature标识相关的捕获指示为否定值，退出物理层随机接入过程；9、如果检测到与选择的识别Signature标识相关的捕获指示为肯定值，则在AICH对应上次前缀发射后3或4个上行接入时隙发射接入消息。10、结束物理层随机接入过程。,随机接入过程-RACH,华为机密，未经许可不得扩散,83,各种下行物理信道采用的发射分集模式,发射分集模式,华为机密，未经许可不得扩散,84,基于空间时间块编码的发射天线分集(STTD）4个连续的比特b0,b1,b2,b3用STTD编码。,发射分集STTD,华为机密，未经许可不得扩散,85,时间切换的发射分集(TSTD)仅用于SCH,发射分集TSTD,华为机密，未经许可不得扩散,86,发射机结构如图,发射分集闭环模式,华为机密，未经许可不得扩散,87,闭环模式发射分集用于DPCH和PDSCH；闭环模式发射分集的信道编码、交织和扩频与非分集模式相同，扩频后的复信号送到两个TX天线，并被加权因子w1和w2加权；加权因子由UE决定，并利用上行DPCCH的FBI字段的D段比特通知UTRAN；闭环模式发射分集关键是加权因子的计算，按加权因子计算方法不同分为两种模式：模式1采用相位调整量；两个天线发射DPCCH的专用导频符号不同(正交)；模式2采用相位/幅度调整量；两个天线发射DPCCH的专用导频符号相同,发射分集闭环模式,华为机密，未经许可不得扩散,88,反馈信息的确定UE利用CPICH估计来自每个天线的信道。在每一个时隙，UE计算相位调整量，在模式2还要计算幅度调整量，这些调整量用于UTRAN控制UE的接收功率达到最大；UE向UTRAN反馈相位/功率设置信息，反馈通知信息(FSM)比特利用分配给闭环模式发射分集的上行