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1、WR_BT03_C1_0 WCDMA信道结构课程目标：l 掌握3G移动通信的基本概念l 掌握3G的标准化过程l 掌握WCDMA的基本网络结构以及各网元功能l 掌握无线通信原理l 掌握WCDMA的关键技术参考资料：l 3G概述与概况l 中兴通讯WCDMA基本原理l ZXWR RNC（V3.0）技术手册l ZXWR NB09技术手册目 录第1章 信道11.1 UTRAN的信道11.1.1 逻辑信道21.1.2 传输信道31.1.3 物理信道51.1.4 信道映射131.2 初始接入过程151.2.1 小区搜索过程151.2.2 初始接入过程16第1章 信道第1章 信道& 知识点l逻辑信道到传输信道
2、的映射。l传输信道到物理信道的映射。l初始接入过程。1.1 UTRAN的信道UTRAN的信道分为：l逻辑信道l传输信道l物理信道在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的位置如图1.11所示。图1.11 逻辑信道和传输信道1.1.1 逻辑信道MAC层实现逻辑信道与传输信道的映射，为逻辑信道提供数据传输业务，对于由MAC提供的不同数据传送业务定义了一整套逻辑信道类型，每个逻辑信道由其所传送的信息类型所定义，逻辑信道的结构为如图1.12所示。图1.12 逻辑信道结构控制信道只用于控制平面信息的传送，包括广
3、播控制信道BCCH、寻呼控制信道PCCH、公共控制信道CCCH、专用控制信道DCCH、共享信道控制信道SHCCH。业务信道只用于用户平面信息的传送，包括专用业务信道DTCH和公共业务信道CTCH。1.1.2 传输信道传输信道是由L1提供给高层的服务，传输信道定义无线接口数据传输的方式和特性。传输信道分为专用信道和公共信道两大类，它们之间的主要区别在于公共信道可由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用，而专用信道资源仅仅是为单个用户预留的，如图1.13所示。图1.13 传输信道专用传输信道仅存在一种，即专用信道DCH。DCH用于发送特定用户物理层以上的所有信息，其中包括实际业务的数据以及高层控制
4、信息。公共传输信道共有六种：BCH，FACH，PCH，RACH，CPCH和DSCH。与2G系统不同的是，可以在公共信道和下行链路共享信道中传输分组数据。同时，公共信道不支持软切换，但一部分公共信道可以支持快速功率控制。l广播信道BCH是下行传输信道，用来发送UTRA网络或某一给定小区的特定信息。每个网络所需的最典型数据有：小区内可用的随机接入码和接入时隙或该小区中其他信道使用的发射分集方式。l前向接入信道FACH是下行传输信道，用于向终端发送控制信息的下行链路传输信道。也就是说，该信道用于基站接收到随机接入消息之后。系统可以在FACH中向终端发送分组数据。一个小区中可以有多个FACH，但其中必
5、须有一个具有较低的比特速率，以使该小区范围内的所有终端都能接收到，其他FACH也可以具有较高的数据速率。l寻呼信道PCH是用于发送与寻呼过程相关数据的下行链路传输信道，用于网络与终端进行初始化。最简单的一个例子是向终端发起话音呼叫，网络使用终端所在区域内的小区的寻呼信道，向终端发送寻呼消息。寻呼消息可以在单个小区发送，也可以在几百个小区内发送，取决于系统配置。lRACH随机接入信道是用来发送来自终端的控制信息（如请求建立连接）的上行链路传输信道。它同样也可以用来发送终端到网络的少量分组数据。lCPCH公共分组信道是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。lDSCH下行共享
6、信道是用来发送专用用户数据和/或控制信息的传输信道，它可以由几个用户共享。1.1.3 物理信道物理信道是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。物理信道按传输方向可分为上行物理信道与下行物理信道。1.1.3.1 上行物理信道有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）和两个公共物理信道（物理随机接入信道PRACH和物理共用分组信道PCPCH），如图1.14所示。图1.14 上行物理信道a 上行专用物理信道上行专用物理信道分为上行专用物理数据信道（
7、上行DPDCH）和上行专用物理控制信道（上行DPCCH）。DPDCH和DPCCH在每个无线帧内是I/Q码复用。上行DPDCH用于传输专用传输信道（DCH）。在每个无线链路中可以有0个，1个或者几个上行DPDCH。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以及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。图1.15表示了上行专用物理信道的帧结构。每个帧长10 ms，
8、分成15个时隙，每个时隙长度为Tslot2 560 chips，对应一个功率控制周期，即一个功率控制周期为10/15ms。图1.15 上行专用物理信道帧结构图1.15中的参数k决定每个上行DPDCH/DPCCH时隙的比特数。它与物理信道的扩频因子SF有关，SF256/2k。DPDCH的扩频因子的变化范围为256、128、64、32、16和4，上行DPCCH的扩频因子固定为256，即每个上行DPCCH时隙有10个比特。上行DPDCH确切的比特数和上行DPCCH各个字段（Npilot、NTFCI、NFBI和NTPC）的比特数由高层按照业务类型不同配置不同时隙格式。FBI比特用于支持在UE和UTRA
9、N接入点之间（即小区收发信机）需要反馈的技术，它包括闭环模式发射分集和地点选择分集（SSDT）。FBI由S字段和D字段组成，其中S字段用于SSDT信令，D字段用于闭环模式发射分集信令。S字段由0，1和2个比特组成。D字段由0或1个比特组成。总的FBI字段的大小NFBI在不同时隙格式情况下不同。有两种类型的上行专用物理信道：包括TFCI的（如几个同时发生的业务）和不包括TFCI的（如固定速率业务）。UTRAN决定是否需要发射TFCI和是否要求所有的UEs在上行链路中支持TFCI。导频比特Npilot3，4，5，6，7和8。其中的FSWs可以用于帧同步的确认。TPC比特与发射机功率控制指令对应。上
10、行专用物理信道可以进行多码操作。当使用多码传输时，几个并行的DPDCH使用不同的信道化码进行发射。值得注意的是，每个连接只有一个DPCCH。可以用一个功率控制前缀来初始化一个DCH。在功率控制前缀期，功率控制前缀的长度是高层参数Npcp，由网络通过信令方式给出。在功率控制前缀期以后，UL DPCCH都应该使用相同的时隙格式。b 公共上行物理信道l物理随机接入信道（PRACH）：随机接入信道的传输是基于带有快速捕获指示的时隙ALOHA方式。UE可以在一个预先定义的时间偏置开始传输，表示为接入时隙。每两帧有15个接入时隙，间隔为5120码片。当前小区中哪个接入时隙的信息可用是由高层信息给出的。PR
11、ACH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。图1.16 随机接入发射的结构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Tslot2560chips。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20m
12、s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。数据部分包括10*2k个比特，其中k0，1，2，3。对消息数据部分来说分别对应着扩频因子256，128，64和32。控制部分包括8个已知的导频比特，用来支持用于相干检测的信道估计，以及2个TFCI比特，对消息控制部分来说这对应于扩频因子为256。在随机接入消息中TFCI比特的总数为15*230比特。TFCI值对应于当前随机接入消息的一个特定的传送格式。在PRACH消息部分长度为20ms的情况下，TFCI将在第二个无线帧中重复。l物理公共分组信道（PCPCH）：CPCH的传输是基于快
13、速捕获指示的DSMA-CD（Digital Sense Multiple Access-Collision Detection）方法。UE可在一些预先定义的与当前小区接收到的BCH的帧边界相对的时间偏置处开始传输。接入时隙的定时和结构与RACH相同。CPCH随机接入传输的结构如下图所示。CPCH随机接入传输包括一个或多个长为4096chips的接入前缀A-P，一个长为4096chips的冲突检测前缀（CD-P），一个长度为0时隙或8时隙的DPCCH功率控制前缀（PC-P）和一个可变长度为Nx10ms的消息部分。图 1.17 CPCH随机接入传输的结构CPCH接入前缀部分：与RACH前缀部分类似
14、。这里使用了RACH前缀的特征序列，但使用的数量要比RACH前缀少。扰码的选择为组成RACH前缀扰码的Gold码中一个不同的码段，也可在共享特征码的情况下使用相同的扰码。CPCH冲突检测前缀部分：与RACH前缀部分类似。使用了RACH前缀特征序列。扰码的选择为组成RACH和CPCH前缀扰码的Gold码中一个不同的码段。CPCH功率控制前缀部分：功率控制前缀部分叫做CPCH功率控制前缀（PC-P）部分。功率控制前缀长度似一个高层参数，Lpe-preamble可以是0或8时隙。TFCI字段应用“1”比特填充。CPCH消息部分：CPCH消息部分的结构与上行专用信道过程相同，每个消息包括最多N_Max
15、_frames作为一个高层参数。每个10ms帧分成15个时隙，每个时隙长度为Tslot2560chips。每个时隙包括两个部分，用来传送高层信息的数据部分和L1控制信息的控制部分。数据和控制部分是并行发射的。CPCH消息部分的控制部分扩频因子为256。1.1.3.2 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：l下行专用物理信道DPCHl基本和辅助公共导频信道CPICHl基本和辅助公共控制物理信道CCPCHl同步信道SCHl物理下行共享信道DSCHl捕获指示信道AICHl寻呼指示信道PICH下行物理信道如图1.18所示。图1.18 下行物理信道a 专用下行物理信道下行专用物理信道只有一种类型即下行DPCH。在一个DPCH内，专用数据在层2或更高层产生，即专用传输信道（DCH），是与L1产生的控制信息（包括已知的导频比特，TPC指令和一个可选的TFCI）以时间分段复用的方式进行传输发射。因此下行DPCH可看作是一个下行DPDCH和下行DPCCH的时间复用。下图显示下行DPCH的帧结构。每个长10ms的帧被分成15个时隙，每个时隙长为Tslo
