WCDMA物理层介绍课件

物理层介绍WCDMA物理层介绍概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量概述UTRAN的总体结构UERadioLinkUu

各协议之间的关系上层数据···上层数据MAC层数据信道编码与复用信道结构与信道映射帧形成扩频与调制无线帧物理层过程物理层测量···上层数据上层数据MAC层数据信道编码与复用帧形成扩频与调制无线帧···上层数据上层数据MAC层数据解复用与信道译码帧拆解解调与解扩无线帧基带收发过程概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层过程物理层的测量物理信道特征及帧结构传输信道到物理信道的映射物理随机接入信道(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)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)专用物理控制信道(DPCCH)专用物理数据信道(DPDCH)广播信道(BCH)前向接入信道(FACH)下行共享信道(DSCH)寻呼信道(PCH)随机接入信道(RACH)公共分组信道(CPCH)专用信道(CPCH)上行专用物理信道帧结构（DPCH）物理随机接入信道（PRACH）PCPCH消息部分帧结构Pilot

Npilot

bitsTPC

NTPC

bitsDataNdata

bitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10bits1radioframe:Tf=10ms数据部分控制部分FBI

NFBI

bitsTFCI

NTFCI

bitsTslot=2560chips,Ndata=10*2k

bits(k=0..6)下行专用物理信道帧结构（DPCH）用于CPCH的下行DPCCH时隙格式i信道比特速率

(kbps)信道符号速率

(ksps)SF比特/时隙DPCCHBits/Slot每帧发射的时隙数NTPCNTFCINCCCNPilot0157.551210204415主公共控制物理信道（P-CCPCH）固定为30Kbps（SF=256）的传输速率，用于承载BCH。每个时隙的头256chips为空，到时候由SCH填充；或者说P-CCPCH与SCH时分复用。辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）用于承载FACH和PCH，可分别承载FACH和PCH，也可两者同时承载。TFCI可有可无，由上层决定；没有TPC，采用开环功控；导频为8或16比特。传输能力比下行DPCH稍逊，SF为256~4。同步信道（SCH）SCH用于小区搜索，分成主同步信道（P-SCH）和辅助同步信道（S-SCH），两者并行发射。SCH占用每个无线帧的前256个码片，与P-CCPCH时分复用。主同步码(PSC)以时隙为周期发射，用于时隙同步；辅助同步码以无线帧为周期发射，用于帧同步，并指出小区主扰码的组号。a为一个指示调制信号，用于指示P-CCPCH是否采用了STTD。捕获指示信道（AICH）AICH每一帧为20ms，分成15个接入时隙AS,每个时隙有20个符号(5120码片)。每个时隙包括两部分，捕获指示AI部分（4096码片）和空部分（1024码片）。16个AI分别对16种签名进行应答，AI＝＋1、－1和0分别代表同意接入、不同意接入和没有听到请求。aj是由16个AI和16个签名进行矩阵运算得到。寻呼指示信道（PICH）PICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于承载寻呼指示(PI).PICH总是与S-CCPCH相伴随，如果某一帧中的PIi

被置为1，说明Pii所对应的UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调。PICH一帧为10ms，包括300bits。其中，288比特用于传送PI，其余12比特尚未定义，不发射。一帧内传送N个寻呼指示PI，N=18,36,72,or144。概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量信道编码与复用10、20、40or80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCBLCBLCBL0、8、12、16or24bits块长Z＝504，卷积码5114，Turbo码CedBLCedBLCedBLCodeddata卷积码或Turbo码RatematcheddataRatematcheddataDTXororDatabefore1stinterleavingDataafter1stinterleaved交织器列数：1、2、4或8无线帧无线帧无线帧无线帧数目：1、2、4或8TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCHTrCH-1TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms时间内10ms时间内Ph-1Ph-2Ph-PTPCTFCIpilot扩频、加扰扩频、加扰扩频、加扰TrCH-i+1data1data2data1data2data1data2下行信道编码与复用下行信道编码与复用举例扩频技术上行链路扩频下行链路扩频上行链路扩频——信道化操作上行链路三个物理信道:DPCCH/DPDCH,PRACH,PCPCH,其中PRACH和PCPCH的前导部分是一个复数值码，可直接进行复数调制。WCDMA中信道化码采用OVSF码（OrthogonalVariableSpreadingFactorcodes），每个符号转化成的码片数目叫做扩频因子SF（SpreadingFactor）。二进制数据流实数化，信道化，调幅，I/Q支路映射，复数加扰。上行链路扩频——信道化操作OVSF码：信道化码用Cch,SF,k唯一表示，其中SF代表码的扩频因子，k是码字序号，0

kSF-1。码字长度是2的整数次幂，即SF=2k。每一级包括的码字总数与码长相等。对于上行链路，k=2,3,…8；SF=4,8,…256。不同长度、长度相等的不同码字之间相互正交。

上行链路扩频——扰码操作上行链路物理信道加扰的作用是区分用户。信道化之后的码片序列用复数值扰码加扰，对信号加密，加扰时扰码边界与无线帧边界一致。WCDMA中采用Gold码作为扰码，两个m序列相加并截取一定长度码片序列而形成扰码。上行链路扰码分为长扰码和短扰码。上行链路长扰码和短扰码都是224个，由高层分配。上行链路扩频——

DPCHDPCCH/DPDCH扩频：上行链路扩频——

PRACHPRACH消息部分扩频：上行链路扩频PCPCH消息部分扩频:上行链路扩频PRACH前导码:随机接入前导码Cpre,n是一个复数值序列。它由一个前导扰码Sr‑pre,n和一个前导签名Csig,s生成。定义：Cpre,n,s(k)=Sr-pre,n(k)Csig,s(k) ,k=0,1,2,3,…,4095；其中k=0对应最先传送的码片。Sr-pre,n对应PRACH前导扰码，Csig,s是一个前导签名。Csig,s前导签名由一个16位长的签名序列Ps(n)重复256次而成，其中n=0…15。签名序列Ps(n)由16个码长为16的

Hadamard序列码生成。

Csig,s定义如下：Csig,s(i)=Ps(i模16),i=0,1,…,4095.上行链路扩频PCPCH前导码：PCPCH有两种前导码，接入前导码和CD前导码，其组成与随机接入前导码类似，只是对应的前导扰码不同。PCPCH接入前导码定义：Cc-acc,n,s(k)=Sc-acc,n(k)Csig,s(k) ,k=0,1,2,3,…,4095；

PCPCHCD前导码定义：Cc-cd,n,s(k)=Sc-cd,n(k)Csig,s(k) ,k=0,1,2,3,…,4095；

其中的Csig,s

与随机接入前导所用的签名相同。扩频技术上行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频——信道化操作下行链路除SCH以外，都要进行扩频操作。与上行链路相同，信道化码采用OVSF码，只是k的取值不同，k=2,3,…,9；SF=4,8,…512。基本过程类似上行链路，不同之处下行链路I/Q支路映射在信道化之前，并且是逐比特映射。下行链路扩频——扰码操作下行链路加扰可以区分小区和信道。下行链路加扰过程与上行链路相同。下行链路只有一种扰码，也是Gold码序列。总共218-1=262,143个扰码，常用的有8192个。下行链路信道的扰码与P-CCPCH信道的扰码对齐，此时不必与加扰物理信道的帧边界对齐。下行链路扩频——扰码操作下行链路扰码：常用的8192个扰码分成512个集合，每个集合包括1个主扰码和15个辅助扰码。主扰码和辅助扰码在CCTrCH中可以混用。每个小区只分配一个主扰码。P-CCPCH信道、P-CPICH信道、PICH信道、AICH

信道、AP-AICH信道、CD/CA-ICH信道、CSICH信道以及携载PCH信道的S-CCPCH信道总是用主扰码进行发射。其它的下行链路物理信道可用主扰码或与该小区主扰码处于同一扰码集的辅助扰码进行发射。512个主扰码又可分为64组，每组8个主扰码，可用于小区搜索。下行链路扩频除SCH以外的下行链路物理信道的扩频：下行链路扩频码分配下]行物理信道信道化码

Cch,SF,kSF

kCPICHP-CPICHCch,256,0

2560S-CPICHCch,256

256CCPCHP-CCPCHCch,256,1

2561S-CCPCHCch,SF,k

4≤SF≤256PDSCHCch,SF,k

4≤SF≤256AICH,AP-AICH,CD/CA-ICH,CSICH,PICHCch,256

256DPCHCch,SF,k

4≤SF≤512DL-DPCCHCch,512

512SCH不需要进行扩频上行调制下行调制概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量物理层的测量物理层的测量规范相当于是在UE和UTRAN中提供了一个含各种测量功能的工具箱或者称之为函数库；测量分为六大类：频内测量、频间测量、系统间测量、业务量测量、质量测量和内部测量；

UTRAN向UE发“测量控制消息”，要求UE进行相应的测量；UE在测得相应的量后，向UTRAN回应一个“测量报告消息”，将测得的量报给UTRAN；

空闲模式下，测量控制消息在系统信息中广播。物理层测量的控制UE的测量能力

CPICH的接收信号码功率（CIPCHRSCP）PCCPCH的接收信号码功率（PCCPCHRSCP）UTRA载波接收信号强度指示（UTRAcarrierRSSI）GSM载波接收信号强度指示（GSMcarrierRSSI）CPICHEc/No

传输信道误块率（BLER)UE的测量能力（续）

UE发射功率

SFN-CFN观测时间差

SFN-SFN观测时间差

UE接收--发射时间差到G