码分多址(CDMA)移动通信系统(二).ppt

1、第9章代码拆分多址(CDMA)移动通信系统(2)、9.1 WCDMA系统9.2 TD-SCDMA系统事故问题和练习问题、9.1.1 WCDMA系统结构通用移动电话(UMTS)通用UMTS系统使用与第二代移动通信系统类似的结构，包括UMTS的陆地无线访问网络(UTRAN、UMTS Terrestrial Radio Access Network)和核心网络(CN、Core Network)。无线访问网络处理所有无线相关功能、CN处理UMTS系统中的所有语音呼叫和数据连接、外部网络更换和路由功能。CN在逻辑上分为电路交换(CS，Circuit Switched)域和分组交换(PS，Packet S

2、witched)域。9.1 WCDMA系统，用户设备(UE)Utrancn构成了完整的WCDMA移动通信系统。UE和UTRAN之间的接口称为Uu介面(无线介面)，UTRAN和CN之间的接口称为Iu接口。WCDMA是DS-CDMA(直接序列扩散频谱代码分割多址)系统。WCDMA无线接口的基本参数(参阅表9-1)。表9-1 WCDMA无线介面基本参数，WCDMA的无线帧长度为10毫秒，分为15个插槽。通道的信息速度取决于符号速度，符号比率取决于不同的扩散系数(SF)。SF中的值与特定双工模式相关，对于FDD模式，上游跨页元素为4256，下游跨页元素为4512。在TDD模式下，上游和下游扩散系数均为

3、116。无线空中接口是用户设备(UE)和网络之间的U接口，分为控制平面和用户平面。控制平面由物理层、介质访问控制层(MAC)、无线链接控制层(RLC)和无线资源控制(RRC)等子层组成。用户平面的RLC子层上方是组数据集协议(PDCP)和广播/组控制(BMC)。整个无线接口的协议结构如图9-1所示。图9-1无线接口的分层结构，无线资源控制(RRC)层位于无线接口的第三层，主要处理UE和UTRAN的第三控制平面之间的信号。包括连接管理功能处理、无线托管控制、RRC连接移动性管理和测量。媒体访问控制层屏蔽了物理媒体的特征，为高层提供了使用物理媒体的手段。高层通过逻辑通道将信息发送到MAC层，MAC

4、完成与信息传输相关的转换，然后发送通道将信息发送到物理层。图9-2的虚线框中显示了UTRAN的结构。图9-2 UTRAN的结构，9.1.2 WCDMA无线介面1。WCDMA无线接口的物理层传输通道是物理层提供给高层(MAC)的业务。传输通道分为两类茄子：专用通道(DCH)和公共通道，具体取决于传输方法或传输数据的性质。公共传输通道分为六类茄子：广播通道(BCH)、正向访问通道(FACH)、寻呼通道(PCH)、随机访问通道(RACH)、公共组通道(CPCH)和下游孔刘通道(DSCH)。其中RACH、CPCH是上游公共通道，而BCH、FACH、PCH和DSCH是下游公共通道。通过物理层信道代码(代

5、码信道)、频率、正交调制的相同(I)和正交(Q)分支等基本物理资源实现物理信道，并完成与上述传输信道的映射。与传输通道相对应的物理通道分为专用物理通道和公共物理通道。典型的物理通道包括超帧、帧和插槽的三层结构。超帧长度为720毫秒，包含72帧。每个帧的长度为10毫秒，其代码切片数为38 400chip。每个帧15个插槽，一个插槽的长度为2560 chip是。每个插槽的位数取决于物理通道的信息传输速率。1)上行物理通道上行物理通道分为专用上行物理通道和公共上行物理通道。(1)专用上行物理通道。专用上游物理通道有两种茄子类型：专用上游物理数据通道(上游DPDCH)和专用上游物理控制通道(上行DPC

6、CH)。DPDCH用于传输专用传输通道(DCH)。每个无线链路可以有0、1或多个上行链路DPDCH。DPCCH用于传输物理层生成控制信息。WCDMA无线接口传输的数据速率、通道数和传输功率等参数都是可变的。为了使接收器能够正确地调整，这些参数必须在物理层控制信息中通知接收器。物理层控制信息包括传导位(提供用于干涉检测的信道估计)、传输功率控制(TPC)命令、反馈信息(FBI)和可选传输格式组合显示(TFCI)。TFCI通知接收器是在上游DPDCH的一个无线帧内同时传输的传输通道的瞬时传输格式组合参数。每个无线链路都只有一个上行链路DPCCH。上行专用物理通道的帧结构如图9-3所示。每长10毫秒

7、的帧分为15个插槽，每个时间间隔的长度为Tslot=2560个代码片(chip)，相当于电源控制周期。DPDCH和DPCCH通过并行代码分段多路复用发送。图9-3上行专用物理通道的帧结构，(2)与公共上行物理通道上行传输通道相对应的公共上行物理通道也分为两类茄子。用于承载RACH的物理通道称为物理随机访问通道(PRACH)，用于承载CPCH的物理通道称为物理公共组通道(PCPCH)。物理随机访问通道(PRACH)用于在移动台启动呼叫等情况下传输访问请求信息。PRACH的传输基于插槽ALOHA协议，可以从一帧中的任何插槽开始传输。随机访问的传输格式如图9-4所示。随机访问发送由一个或多个前导序列

8、(长度为4096 chip)和消息部分(长度为10毫秒或20毫秒)组成。随机访问突发前端由长度为4096 chip、长度为16的特征序列的256次迭代组成。图9-4随机访问的传输格式，物理公共组信道(PCPCH)是传输CPCH传输信道中信息的多用户访问信道。接入协议基于具有碰撞检测的插槽载波接收多址(CSMA/CD)，用户可以从无线帧的任何时间槽开始传输，如图9-5所示。图9-5 PCPCH的传输结构，(3)上行信道的扩散频谱和调制上行专用物理信道以及上行公共物理信道的扩散频谱和调制分别如图9-6和9-7所示。图9-6上游DPDCHDPCCH的扩散频谱和调制，图9-7 PRACH消息部分的扩散

9、频谱和调制，多个置乱码为，(9-1)。其中w0和w1是代码表速度的序列，定义如下：w0=(1 1)(1 1)(1 1)(1 1 1)(9-2)w1=(1-1)(1-1)(1-1)(1-1)(1-1下游)每个下游DPCH插槽的总比特数由扩散频谱系数SF=5122k确定，扩散频谱系数的范围为512到4。图9-10下行DPCH的帧结构，徐璐在其他下行插槽格式中，下行链路DPCH的Npilot比特数为2-16，NTPC为2-8位，NTFCI为0-8位，Ndata1和Ndata2的确切比特数取决于传输速率和使用的插槽格式。下行链路使用的插槽格式由高层设置。下行链路可以使用多码传输，一个或多个传输信道经过

10、编码后，组合的码传输信道(CCTrCH)使用多个并行扩散频谱系数相同的下行DPCH进行传输。在牙齿点，物理层控制信息仅放置在第一下游DPCH中，在与附加DPCH对应的控制信息的传输时间不发送任何信息，如图9-11所示。即，使用不连续发射(DTX)，如图9-11所示。图9-11多码传输中的下行插槽格式，(2)公共下行通道(CPICH)。CPICH是固定速度(30 kbs，SF=256)的下游物理通道，具有预知的20位(10个符号)频率序列(没有物理控制信息)。公共频率通道有两种茄子类型：主CPICH和辅助CPICH。牙齿通道的用途不同，物理特性也不同。，(3)主要公共控制物理通道(PCCPCH)

11、。默认CCPCH是用于BCH携带的固定速度(SF=256)的下游物理通道。每个插槽的前256个扇区不发送来自CCPCH的信息(Tx off)，因此可以携带18位数据。(4)辅助公共控制物理通道(SCCPCH)。辅助CCPCH用于携带FACH和PCH。有两种茄子类型的辅助CCPCH:包含TFCI和不包含TFCI；UTRAN决定是否传输TFCI。辅助CCPCH的可能速度集与下游DPCH相同。第二CCPCH的帧结构如图9-12所示，扩散频谱系数的范围为4256。图9-12是辅助公共控制物理通道的帧结构，(5)同步通道(SCH)。同步通道(SCH)是用于小区搜索的下游通道。SCH包含两个茄子子通道：主

12、SCH和辅助SCH。SCH无线帧的结构如图9-13所示。图9-13同步通道(SCH)结构，(6)捕获显示通道(AICH)。捕获显示通道(AICH)是用于携带捕获说明(AI)的物理通道，它指示移动终端是否具有PRACH。AIi对应于PRACH或PCPCH中的要素代码I。如图9-14所示，AICH的帧结构由包含15个连续访问插槽(AS)的迭代序列组成，每个AS的长度为40位间隔，每个AS包含32位和1024片长度的空白部分，并牙齿使用固定扩展系数128。图9-14捕获表示信道(AICH)的结构，(7)寻呼表示信道(PICH)。寻呼显示通道(PICH)是固定速度的物理通道(SF=256)，用于携带寻

13、呼显示(PI)。PICH总是与SCCPCH相关。PICH的框架结构如图9-15所示。长度为10毫秒的PICH由300位组成。其中，288位用于携带寻呼标记，其馀12位不使用。在每个PICH帧中发送N个寻呼指令(N=18、36、72或144)。如果在一帧中将寻呼显示设置为“1”，则与该寻呼指令相关的移动台必须读取SCCPCH的相应帧。图9-15分页表示信道(PICH)的结构、(8)下行链路的扩散频谱和调制。除SCH以外的所有下游物理信道的扩散频谱和调制过程如图9-16所示。数字调制方式是QPSK，每两组位通过串行/转换，分别以I和Q分支形式进行成像。然后，I和Q分支使用相同的通道代码扩散到代码速

14、度(实数扩散频谱)，然后使用复杂的置乱代码Sdl，n进行置乱。不同的物理通道徐璐使用不同的通道代码，而同一街区的物理通道使用相同的扰动代码。如图9-16所示，在下行DPCH的扩散频谱和调制、SCH和其他下行物理信道的时分多路复用图9-17中。主SCH和辅助SCH是代码分段多路复用，在每个插槽的第一个256码处同时传输。SCH的传输功率可以通过增益系数GP和GS单独调整，PCCPCH的传输功率没有相关。图9-17 SCH和下游物理通道的时分多路复用，图9-16中使用的通道分布代码与上游使用的通道分布代码相同，是正交分布系数(OVSF)代码。默认CPICH使用c256，0，PCCPCH使用c256

15、，1，其馀通道的跨页代码由网络决定。扰动代码的长度为38 400码，共218-1=262 143个扰动代码，序列号为0，262 142，但实际上只有序列号为K=0，1，8191的扰动代码共8192个，每个集合共512个代码，其中一个是基本置乱代码，代码编号为n=16i，I，可以在一个CCTrCH中混合主扰流板和辅助扰流板。置乱码序列由两个实数序列组合成一个多个序列。每个实数序列由对应于以下两个X和Y序列的位模块2组成，实际上是一个金牌序列：x序列最初为多项式1 x7 x18，y序列为多项式1 X5 x7 X10 x18。x序列以xn表示，取决于所选置乱数n。这样，m序列xn和y(i)分别代表序列xn和y的第I个符号，因此m序列xn和y可以包含初始条件x0 (0)=x0 (1)=x0 (16)=0，后续序列的递归可包括xn (i18) 218-2第N个黄金码序列Zn通过“0”“1”、“1