3G移动通信7TDSCDMA接口协议和信令流程46张课件

1、第七章TD-SCDMA接口协议与信令流程第1页，共46页。课程内容TD-SCDMA接口协议TD-SCDMA呼叫信令流程第2页，共46页。SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUuUTRAN体系结构第3页，共46页。几个与RNC相关的名词第4页，共46页。物理层信令承载ALCAP应用协议无线网络层传输网络层控制面 传输网络控制面用户面数据流数据承载信令承载 传输网络用户面 传输网络用户面UTRAN接口通用协议模型第5页，共46页。在UTRAN系统中，无线网络层每个接口上都有用户面和控制面。所有无线网络层的用户面数据和

2、控制面数据都是传输网络层的用户面。RNSRNSNode BNode BNode BNode BRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIub无线网络层控制面和用户面控制面的作用控制无线接入承载及UE和网络之间的连接透明传输非接入层消息用户面的作用传输通过接入网的用户数据第6页，共46页。接入层和非接入层第7页，共46页。Node BRNCRNCCSDomainPSDomainBCDomainNode BNode BNode BUTRANCore Network (CN)“Iu-CS”“Iu-PS”“Iu-BC”Iu接口Iu口逻辑结构第8页，共46页。Iu-CS协议结构Physica

3、l LayerATMAAL 5AAL 5SSCF-NNISSCOPQ.2150.1AAL 2Q.2630.2RANAP无线网络层传输网络层 控制面 传输网络控制面用户面Iu UP ProtocolLayerMTP3bSCCPSSCF-NNISSCOPMTP3b 传输网络用户面 传输网络用户面第9页，共46页。MMRRCMACRLCIu-csRANAPALL5ATMSignallingBearerSCCPRRCRANAPL1MACRLCAAL5ATMSCCPSignallingBearerMMCMCMUuMSCSUERNSSSCF-NNISSCOPL1Iu-CS接口控制面协议结构第10页，共46

4、页。Iu-CS接口用户面协议结构L1MACRLCIu-csALL2ATMIuUPL1MACRLCAAL2ATMIuUP用户数据用户数据UuMSCSUERNSIuUP：Iu用户面协议，位于Iu接口上无线网络层的用户平面内，用来传输与无线接入承载（RAB）绑定的用户数据。第11页，共46页。Physical LayerATMAAL 5SSCF-UNISSCOPRANAP无线网络层传输网络层 控制面 传输网络控制面用户面Iu UP ProtocolLayerMTP3-BSCTPIPSCCP 传输网络用户面 传输网络用户面Physical LayerATMAAL 5UDPIPGTP-UM3UAIu-P

5、S协议结构第12页，共46页。Iub接口协议第13页，共46页。Iub接口协议NBAP协议的功能主要包括Node B逻辑操作维护功能以及专用NBAP功能。Node B逻辑操作维护功能主要包括小区、公共信道的建立、重配置和释放以及小区和Node B相关的一些测量控制，还有一些故障管理功能，例如资源的闭塞、解闭塞、复位等。专用NBAP功能主要包括无线链路的增加、删除和重配置、无线链路相关测量的初始化和报告、无线链路故障管理等功能。第14页，共46页。RRCMAC物理层BMCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCPDCPPDCP传输信道逻辑信道无线承载ControlControlContr

6、olControlControl控制面信令用户面消息Uu接口边界L1L2/MACL2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3Uu接口协议结构第15页，共46页。RRCRLCMACL1CC/MMUEL1MACRRCRLCRNSCC/MMCNUu口Uu接口协议栈第16页，共46页。逻辑信道第17页，共46页。传输信道传输信道是由L1提供给高层的服务，根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。传输信道一般可分为两组：专用信道DCH：公共信道：广播信道(BCH)下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息寻呼信道(PCH)下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控

7、制信息前向接入信道(FACH)下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。随机接入信道(RACH)上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。上行共享信道(USCH)一种被几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。下行共享信道(DSCH)一种被几个UE共享的下行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。第18页，共46页。逻辑信道到传输信道的映射第19页，共46页。传输信道物理信道DCH专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅

8、助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道 (PUSCH)DSCH物理下行共享信道 (PDSCH)下行导频信道 (DwPCH)上行导频信道 (UpPCH)寻呼指示信道（PICH）快速物理接入信道F-PACH传输信道到物理信道的映射第20页，共46页。UE的工作模式UE有两种基本的运行模式：空闲模式UE处于待机状态，没有业务的存在，UE和UTRAN 之间没有连接，UTRAN内没有任何有关此UE的信息；通过非 接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分UE；连接模式当UE完成RRC连

9、接建立时，UE才从空闲模式转移到连接模式；在连接模式下，UE有4种状态： Cell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH, URA-PCH第21页，共46页。UE在连接模式下的状态Cell-DCHUE处于激活状态，正在利用自己专用的信道进行通信，上下行都具有专用信道，UTRAN准确的知道UE所位于的小区中 Cell-FACHUE处于激活状态，但是上下行都只有少量的数据需要传输，不需要为此UE分配专用的信道，下行的数据在FACH上传输，上行在RACH上传输，下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息，UTRAN准确的知道UE所位于的小区，保留了UE所使用的资源，所处的状态等信息。第2

10、2页，共46页。UE在连接模式下的状态Cell-PCHUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因此UE此时进入非连续接收，可有效的节电。UTRAN准确的知道UE所位于的小区，这样， UE所位于的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URA-PCHUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，进入非连续接收， UTRAN只知道UE所位于的URA（UTRAN Registration Area，一个URA包含多个小区），也就是说，UTRAN只在UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息，这样更加节约了资源，减少了信令。第23页，共46页。Establish RRCConne

11、ctionRelease RRCConnection UTRA Connected ModeUTRA:Inter-RATHandoverGSM:HandoverEstablish RRCConnectionRelease RRCConnectionURA_PCHCELL_PCHGSMConnectedModeEstablish RRConnectionRelease RRConnectionIdle ModeCamping on a UTRAN cell1Camping on a GSM / GPRS cell1GPRS Packet Idle Mode1GPRSPacketTransferM

12、odeInitiation oftemporaryblock flowRelease oftemporaryblock flowCell reselectionCELL_DCH out of service in serviceCELL_FACH out of service in out of in serviceout ofserviceserviceRRC状态转换图RRC状态图第24页，共46页。NBAPL1L1MACRLCRRCMM/GMMCCSMNBAPTransport LayerTransport LayerTransport LayerMACRLCRRCRANAPRANAPMM

13、/GMMCCSMUuUENode BRNCCNIubIuTransport LayerUTRAN控制面协议栈第25页，共46页。其中PDCP子层仅用于PS域业务RLC造成根据业务种类的不同，可以选择TM、UM或者AM工作模式L1MACRLC PDCPTransport LayerTransport LayerIu UPUuUENode BRNCCNIubIuL1FP FPTransport LayerMACRLCPDCP Iu UP 用户数据Transport LayerUTRAN用户面协议栈第26页，共46页。课程内容TD-SCDMA接口协议TD-SCDMA呼叫信令流程第27页，共46页。含

14、AAL2 Binding IDTDFrame，CFN CFN ToABCH建立或更新后建低层承载先建传输信道小区建立过程第28页，共46页。搜索DwPTS实现复帧同步读广播信道BCH扰码和基本训练序列码识别UE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用小区搜索过程（一）第29页，共46页。UE通过试探法或排除法确定P-CCPCH采用的Midamble码，从而进一步确定扰码小区搜索过程（二）搜索DwPTS实现复帧同步读广播信道BCH扰码和基本训练序列码识别第30页，共46页。控制

15、复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列定位，UE通过n个连续DwPTS检测BCH主信息块的位置，实现控制复帧的同步小区搜索过程（三）搜索DwPTS实现复帧同步读广播信道BCH扰码和基本训练序列码识别第31页，共46页。UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。小区搜索过程（四）搜索DwPTS实现复帧同步读广播信道BCH扰码和基本训练序列码识别第32页，共46页。小区搜索过程第一步：搜索DwPTSUE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器(或类似的装置)

16、与接收到的从PN序列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用。在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。第33页，共46页。小区搜索过程第二步: 识别扰码和基本midamble码UE接收到P-CCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在现在的TD-SCDMA系统中，每个DwPTS对应一组4个不同

17、的基本midamble码，因此共有128个midamble码且互不重叠。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。因此说32个SYNC_ DL和P-CCPCH 32个midamble码组一一对应（也就是说，一旦SYNC_DL确定之后，UE也就知道了该小区采用了哪4个midamble码），这时UE可以采用试探法和错误排除法确定P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果， UE可以进行下一步或返回到第一步。第34页，共46页。小区

18、搜索过程第三步：控制复帧同步UE搜索在P-CCPCH里的BCH的复帧MIB（Master Indication Block），它由经过QPSK 调制的DwPTS的相位序列（相对于在P-CCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。根据为了确定正确的midamble码所进行的控制复帧同步的结果，UE可决定是否执行下一步或回到第二步。第四步：读BCH信息UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。第35页，共

19、46页。上行同步实现同步的建立：UE通过对接收到的DwPTS和或P-CCPCH的功率估计来确定SYNC_UL的发射时刻，然后在UpPTS发送基站检测SYNC_UL 序列，估计接收功率和时间，通过FPACH调整下次发射的功率和时间在以后的4个子帧内，基站用FPACH里的一个单一子帧消息向UE发射调整信息SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE的上行突发第36页，共46页。同步的保持：在每一上行帧检测Midamble，估计UE的发射功率和发射时间偏移立即在下一个可用的下行帧发射SS和TPC命令进行闭环控制第37页，共46页。随机接入过程UENode BUp

20、PCH(SYNC_UL)终端选择SYNC1,以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC1,并回送定时和功率调整FPACH(PC,SS)PRACH(RRC接入请求)调整定时和功率, 发送随机接入请求S-CCPCH(RRC连接建立响应)指配信道, 继续完成接入过程和鉴权DCCH(RRC连接证实)按L3信令要求，在DCCH上向网络发送证实消息第38页，共46页。随机接入冲突处理当发生碰撞或处于恶劣的传播环境中时，Node B不能 发送FPACH或不能接收SYNC-UL。这时，UE不能从Node B得到任何响应。UE必须通过新的测量来调整发射时间和发射功率，在一个随机时延后，再次发送SYNC-UL。每次

21、重发射，UE都将重新随机选择SYNC-UL突发。第39页，共46页。业务建立过程：将RNC和CN连接、 将NodeB和RNC连接信令连接过程：将UE连到RNC、通过RNC将UE直连到CN开机搜索小区位置更新待机RRC连接建立NAS连接建立切换小区URA更新信道重配置RBRAB修改RAB建立RRC连接释放主叫/被叫发起UE呼叫过程概述第40页，共46页。举例：CS域主叫流程第41页，共46页。UENodeB(服务RNS)RNCRRCRRC1.CCCH: : RRC Connection RequestAllocate RNTSelect L1 and L2 parametersNBAPNBAP2.Radio Link Setup RequestStart RXNBAPNBAP3.Radio Link Setup ResponseALCAP Iub Data Transport Bearer SetupDCH-FPDCH-FP4.Downlink SynchronisationDCH-FPDCH-FP5.Uplink SynchronisationStart TXRRCRRC6.CCCH: : RRC Connection SetupRRCRRC7.DCCH: : RRC