WCDMA移动通信技术：03 WCDMA无线信道

WCDMA信道结构课程目标学完本课程，您将能够：掌握系统信道分类掌握各种信道功能课程内容系统信道分类各种信道功能

UTRAN体系结构SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC

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IubIubIubIubUEUu信道类型（UTRAN）物理信道传输信道逻辑信道NodeBRNC物理信道传输信道逻辑信道UE信道概念PHYlayerMAClayerRLClayer传输信道物理信道逻辑信道L1L2在UTRAN空中接口的协议模型中，MAC层完成逻辑信道到传输信道的映射，PHY层完成传输信道到物理信道的映射。所以，逻辑信道和传输信道位置如下：WCDMA无线接口分层结构信道概念在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：逻辑信道：直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分为两大类，即控制信道和业务信道。传输信道：传输信道描述数据在空中接口上数据传输的方式和特性；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分为专用信道和公共信道两大类。物理信道：空中接口的承载媒体：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）以及载波相对相位都可以理解为一类特定的信道。信道概念逻辑信道定义传送信息的类型，这些信息可能是独立成块的数据流，也可能是夹杂在一起但是有确定起始位的数据流，这些数据流是包括所有用户的数据。传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流，这些数据流仍然包括所有用户的数据。物理信道则是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。信道概念简单来讲：逻辑信道＝｛所有用户（包括基站，终端）的纯数据集合｝传输信道＝｛定义传输特征参数并进行特定处理后的所有用户的数据集合｝物理信道＝｛定义物理媒介中传送特征参数的各个用户的数据的总称｝打个比方，某人写信给朋友：逻辑信道＝信的内容传输信道＝平信、挂号信、航空快件等等物理信道＝写上地址，贴好邮票后的信件逻辑信道的分类专用业务信道(DTCH)控制信道业务信道公用业务信道(CTCH)专用控制信道(DCCH)广播控制信道(BCCH)逻辑信道寻呼控制信道(PCCH)公共控制信道(CCCH)只用于用户平面信息的传送只用于控制平面信息的传送传输信道的分类专用信道(DCH)下行信道上行信道公用信道随机接入信道(RACH)公共分组信道(CPCH)广播信道(BCH)前向接入信道(FACH)寻呼信道(PCH)下行共享信道(DSCH)专用信道(DCH)公用信道传输信道物理信道的分类专用物理信道(DPCH)下行物理信道上行物理信道公用物理信道物理随机接入信道(PRACH)物理公共分组信道(PCPCH)主公共控制物理信道(P-CCPCH)捕获指示信道(AICH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)专用物理信道(DPCH)公用物理信道物理信道辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)CPCH状态信道(CSICH)同步信道(SCH)接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH)公用导频信道(CPICH)传输信道和物理信道的映射关系逻辑信道到传输信道的映射课程内容系统信道分类各种信道功能传输信道物理信道专用传输信道专用信道（DCH）（UL/DL）专用信道(DCH)是一个上行或下行传输信道，DCH并不区分其所承载的是实际用户数据还是高层的控制信息，因其内容在物理层不可见。专用信道资源仅仅是为单个用户预留的。DCH具有如下特性：快速功率控制；逐帧快速改变速率；软切换.公共传输信道－BCH信道公共传输信道可由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用。不支持软切换，但一部分公共信道可以支持快速功控。广播信道（BCH）(DL)广播信道(BCH)是一个下行传输信道，用于广播系统或小区特定的信息，如小区中的随机接入码和接入时隙或该小区中其它信道所使用的发射分集方法。BCH总是在整个小区内发射，并且有一个单独的传输格式，BCH的数据速率是低速固定的。因为如果UE不能正确解码BCH的话，它就不可能在小区中注册，所以BCH的发射功率相对来说要高一些，以便在覆盖范围之内的UE都能够收得到。承载BCH的物理信道为P-CCPCHFACH信道功能前向接入信道(FACH)(DL)FACH是一条下行链路的公共传输信道,该信道用于基站接收到随机接入信息后；它既可承载控制信息,也可承载少量的分组数据。FACH具有如下的特性：用开环功率控制，而不用闭环功率控制；至少有一条FACH以最低速率面向整个小区发射，以使该小区内所有终端都能接收到； 承载FACH的物理信道为S-CCPCHRACH信道功能随机接入信道(RACH)(UL)RACH是一条承载UE发出的控制信息的上行链路传输信道，例如连接建立请求、开机注册、位置更新，它也发送少量的分组数据。UE在小区中的任何位置，基站都应能够接收到承载控制信息的RACH。RACH具有如下特性：使用开环功控。承载RACH的物理信道为PRACHPCH信道功能寻呼信道(PCH)(DL)PCH是一条承载用于发送和寻呼过程相关数据的下行链路传输信道。基于不同的系统配置，相同的寻呼信息可以向单个小区或多至几百个小区发送。寻呼信道的设计直接影响UE在待机模式下的功率损耗。承载PCH的物理信道为S-CCPCH目前PCH的编码帧格式有240bit和80bit两种。一般采用240bit帧格式。采用IMSI寻呼一次可以寻呼3个，采用TMSI寻呼一次可以寻呼5个。CPCH与DSCH信道公共分组信道（CPCH）是RACH信道的扩展，用来在上行链路方向发送基于分组的用户数据。下行共享信道（DSCH）是用来发送专用用户数据和控制信息的传输信道，它可以由几个用户分享。课程内容系统信道分类各种信道功能传输信道物理信道上行物理信道两个上行专用物理信道（上行专用物理数据信道DPDCH和上行专用物理控制信道DPCCH）两个公共物理信道（物理随机接入信道PRACH和物理共用分组信道PCPCH）上行专用物理信道帧结构DPCCH共有4个域：Pilot：用于基站接收机的信道估计和确定帧的同步；TFCI：用于确定复用至同一CCTrCH的不同TrCHS的传输格式；FBI：用于下行链路采用闭环发射分级技术的情况；TPC：用于下行链路闭环功率控制中功控命令的指示。 物理专用信道的时隙结构PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10bits1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbitsTslot=2560chips,Ndata=10*2kbits(k=0..6)上行专用物理信道上行链路物理专用信道的数据部分和控制部分是I/Q复用的，即DPDCH和DPCCH在每个无线帧内是I/Q码复用。对于一个连接而言不管数据信道有几条，控制信道只能有一条。在每个无线链路中可以有0个，1个或者几个上行DPDCH。上行DPDCH用于传输专用传输信道（DCH）。上行DPCCH用于传输L1产生的控制信息。L1的控制信息包括：支持信道估计以进行相干检测的已知导频比特发射功率控制指令TPC反馈信息FBI一个可选的传输格式组合指示TFCI(TFCI将复用在上行DPDCH上的不同传输信道的瞬时参数通知给接收机，并与同一帧中要发射的数据相对应。在每个层一连接中有且仅有一个上行DPCCH。)PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH分为前缀部分和消息部分。随机接入发射的结构如下图所示。随机接入发射包括一个或者多个长为4096码片的前缀和一个长为10ms或20ms的消息部分。MessagepartPreamble4096chips10ms(oneradioframe)PreamblePreambleMessagepartPreamble4096chips20ms(tworadioframes)PreamblePreamblePRACH接入发射结构PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH消息部分的数据信道和控制信道也是I/Q复用的，其数据信道最小扩频因子为32，有4种时隙格式。控制信道仅有一种时隙格式，有两个域：Pilot域和TFCI域。PilotNpilotbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..3)MessagepartradioframeTRACH=10msDataControlTFCINTFCIbitsPRACH消息部分时隙结构PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道因为没有TPC域所以不提供下行链路闭环功率控制，又因为没有FBI域，所以不提供SSDT指示和闭环模式发射分集的指示当然也不使用压缩模式。控制部分的扩频用信道化码Cc,信道化码Cc位于码树的最底段,扩频因子为256。数据部分的信道化码根据传输的数据速率在扩频因子32~256的码资源分配。用于PRACH信道消息部分的扰码是10ms长,总共定义了8192个不同的扰码。对一个PRACH来说，用于消息部分的扰码与用于前缀部分的扰码是相同的，前缀部分扰码取同一个扰码的前4096个码片，消息部分从同一个扰码的第4097个码片开始取。PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH(物理随机接入信道)承载RACH，传送低速率非连续分组数据用来传输信令：开机后的注册、对呼叫进行初始化或者跨区移动后进行位置更新。PRACH在数据传输之前发送特定的特征前导，用256的扩频因子对16个符号的特征标记序列进行扩频，因此前导长度为4096个码片。一旦前导被检测到并经捕获指示信道AICH确认后，PRACH开始发送10ms/20ms的消息部分。PRACH随机接入物理信道随机接入的前缀部分长度为4096chips，是对长度为16chips的一个特征码（signture）的256次重复，总共有16个不同的特征码。PRACH消息部分10ms被分作15个时隙，每个时隙的长度为Tslot＝2560chips。每个时隙包括两部分，一个是数据部分，RACH传输信道映射到这部分；另一个是控制部分，用来传送L1控制信息。数据和控制部分是并行发射传输的。一个10ms消息部分由一个无线帧组成，而一个20ms的消息部分是由两个连续的10ms无线帧组成。消息部分的长度可以使用的特征码和/或接入时隙决定，这是由高层配置的。接入时隙间隔5120chips，代表WCDMA基站最大覆盖半径为200公里。下行物理信道下行物理信道有下行专用物理信道、一个共享物理信道和五个公共控制物理信道：下行专用物理信道下行链路专用物理信道（DLDPCH）下行链路中的DPCCH和DPDCH是时分复用的，DLDPCCH的包含3个域：TPC域、TFCI域和PLIOT域，DLDPDCH的SF可以从4到512。Oneradioframe,Tf=10msTPCNTPCbitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..7)Data2Ndata2bitsDPDCHTFCINTFCIbitsPilotNpilotbitsData1Ndata1bitsDPDCHDPCCHDPCCHDLDPCH的帧结构下行专用物理信道下行链路专用物理信道（DLDPCH）当用户所需数据速率大于单码道数据速率时，可以采用多码道传输。上行最大数据速率：384KbpsX6码道=2.3Mbps下行最大数据速率：384KbpsX7码道=2.7Mbps公共下行物理信道公共导频信道(CPICH)公共导频信道CPICH为固定速率（30kbps，SF＝256）的下行物理信道，用于传送预定义的比特/符号序列。CPICH的功能在于辅助终端对DCH作信道估计。CPICH调制格式：CPICH公共导频信道分为主公共导频信道(P-CPICH)和辅公共导频信道（S-CPICH)；不编码信道；P-CPICH使用固定的扩频因子（Cch,256,0）、具有固定的比特速率30kbit/s；每个小区有且只有一个P-CPICH，它使用主扰码；用于小区主扰码的搜索；P-CPICH为其他信道提供相位和功率基准；P-CPICH主要用于切换和小区选择、小区重选时进行测量并作估计；可通过调整P-CPICH的发射功率水平来对不同小区的负载加以平衡，确定小区覆盖范围，小区呼吸功能；P-CPICH向整个小区广播；S-CPICH可使用SF=256的信道化码中的任一个；用来辅助UE对下行的专用或者公共信道进行信道估计；P-CCPCH主公共控制物理信道公共控制物理信道分为基本公共控制物理信道（P-CCPCH）和辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）。P-CCPCH为一个固定速率（30kbps，SF=256）的下行物理信道，用于传输BCH，每个小区有且只有一个，使用小区中的主扰码。在每个时隙的第一个256chips内，基本CCPCH不进行发射，在此段时间内，将发射基本SCH和辅助SCH，而没有Pilot/TPC/TFCI域。P-CCPCH帧结构S-CCPCH辅公共控制物理信道辅公共控制物理信道(S-CCPCH)承载PCH和FACH具有如下特性：每个小区至少有一条以低速率发射的S-CCPCH；P-CCPCH和S-CCPCH的主要区别在于P-CCPCH只能具有固定的预先定义好的传输格式，而S-CCPCH可以使用TFCI以支持多个传输格式。S-CCPCH的帧结构S-CCPCH辅公共控制物理信道当有多条S-CCPCH时，其余的S-CCPCH可以使用更灵活的速率发射用于传送FACH和PCH.两种SCCPCH:有TFCI和无TFCI。UTRAN决定TFCI是否发送，UE必须支持TFCI。可能的传送速率与下行DPCH相同。SF=4~256。FACHandPCH可被映射到同一个或不同的SCCPCHs.如果映射到同一个SCCPCH,它们可以映射到相同的帧。SCH同步信道同步信道(SCH)每个小区有且只有一个分为主同步信道P-SCH和辅同步信道S-SCH；不扩频、不加扰信道；用于小区搜索的下行链路信号，为用户提供码片同步、时隙同步和帧同步；每一个时隙的前256个码片用于发射同步码；SCH同步信道下行链路的SCH是一种特殊的物理信道，因为在物理层以上不可见，包括两个信道P-SCH和S-SCH.SCH用于终端搜索小区，并且不经过小区主扰码加扰，因为终端必须能在获得下行链路扰码信息之前与小区同步上。SCH信道占用前256个CHIP.主同步码(PSC)在每个时隙内重复发射。从同步码(SSC)指定小区扰码的码组。SSC从16个长为256的码组中选择。共有64组，代表64个扰码组。SCH同步信道P-SCH和S-SCH的10ms无线帧分成15个时隙，每个长为2560chipP-SCH包括一个长为256chips的调制码，基本同步码PSC主同步码PSC在每个时隙内重复发射，传送完全确知的序列；系统中每个小区的PSC是相同的；S-SCH重复发射一个有15个序列的调制码，每个调制码长256chips，辅助同步码（SSC），与基本SCH并行进行传输；SSC用csi，k来表示，其中i=0，1，……，63为扰码码组的序号，k=0，1，2……，14为时隙号。每个SSC是从长为256的16个不同码中挑选出来的一个码；从同步码SSC中包含扰码组信息，用于确定小区中使用的扰码组；PICH寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)PICH承载PI（PageIndication），其SF=256，无线帧长10ms，包含300bits，其中288个bits承载寻呼指示，其余12个比特未用部分是为将来可能的使用而保留的。。PICH伴随着S-CCPCH上的PCH信道,辅助PCH信道完成寻呼。在每一个PICH帧中，有Np个寻呼指示被发射{P0,…,PNp-1}其中，Np=18,36,72,or144。如果某一帧中的PI被置为1，说明PI对应UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调。PICH的帧结构PDSCH物理下行共享信道PDSCH物理下行共享信道一个无线帧内，基于一个单独UE;在一个无线帧内，UTRAN可以在相同的PDSCH根信道下，基于码复用，给不同的Ues分配不同的PDSCHs.在同一个无线帧中，具有相同扩频因子的多个并行的PDSCHs，可以分配给一个单独的UE。在相同的PDSCH根信道码下所有PDSCHs都是帧同步的。扩频因子的范围：4~256。物理信道对应扩频码(SF)小结信道名称SFDPDCH4-256DPCCH256DLDPCH4-512PRACH32-256P-CCPCHCch,256,1S-CCPCH4-256P-CPICHCch,256,0S-CPICH256PICH256SCH不扩频，不加扰开机及搜索小区UE开机并开始搜索网络；与所在小区(SCH)进行同步；通过P-SCH的基本同步码（PSC），可以实现时隙同步；通过S-SCH，可以实现帧同步，并且识别小区的扰码码组；通过与P-CPICH进行相关计算，得到小区的下行扰码；根据小区主扰码，检测到BCH(P-CCPCH)，并读取系统消息，从而获得小区的相关基本信息；侦听PICH和PCH(S-CCPCH)上的寻呼信息；UE进入IDLE状态；UE准备进行位置更新；完成位置更新后