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1、物理层介绍WCDMA物理层介绍v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层的测量v概述UTRAN的总体结构UERadio LinkUu WCDMA无线接口协议结构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v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层过程v物理层的测量v物理信道特征及帧结构专用物理信道(DPCH)下行物
2、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 道物理信道分类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(
3、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）物理公共分组信道（PCPCH）发射结构PCPCH消息部分帧结
4、构PilotNpilot bitsTPCNTPC bitsData Ndata bitsSlot #0Slot #1Slot #iSlot #14Tslot = 2560 chips, 10 bits1 radio frame: Tf = 10 ms数据部分控制部分FBINFBI bitsTFCINTFCI bitsTslot = 2560 chips, Ndata = 10*2k bits (k=06)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DPCCH Bits/Slot每帧发射的时 隙
5、数NTPCNTFCINCCCNPilot0157.551210204415 发射预先定义好的已知序列，A1j 固定传输速率30Kbps， SF=256 发射分集时，两根天线上发射的信号使用相同 的扩频码和扰码，但传送序列有所不同。 主要用于信道估计slot #1Frame#i+1Frame#islot #14A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A-A -A A A -A -A A A -A A -A -A A A -A -A A A -A -A A A -A -AAntenna 2Antenna 1slot #0Frame Boundar
6、y公共导频信道（CPICH）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2564。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2
7、56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。PDSCH承载 DSCH, 被多个码分用户分时共享。 PDSCH 总是与一个 DPCH相伴随，所需控制信息在所伴随的DPCH的 DPCCH上传输。 DSCH上传的是纯数据，效率很高，适合处理短时高速率突发业务，是特 殊形式的多码传输，但高层控制起来比较复杂。物理下行共享信道（PDSCH）捕获指示信道（AICH）AICH每一帧为20 ms，分成15个接入时隙AS, 每个时
8、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，AI1、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
9、射。一帧内传送N 个寻呼指示PI，N=18, 36, 72, or 144。v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层的测量v信道编码与复用速率匹配添加CRC传输块拼接/编 码块分段信道编码无线帧均衡第一次交织无线帧分段速率匹配传输信道复用物理信道分段第二次交织物理信道映射速率匹配添加CRC传输块拼接/编 码块分段信道编码第一次DTX插入第一次交织无线帧分段速率匹配传输信道复用物理信道分段第二次交织物理信道映射第二次DTX插入编码复用处理流程上行下行10、20、40 or 80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRC
10、dataCRCdataCRCd a t aCBLCBLCBL0、8、12、16 or 24bits块长 Z504 ， 卷积码5114 ，Turbo码CedBLCedBLCedBLCoded data卷积码 或 Turbo码Rate matched dataRate matched dataDTXoror Data before 1st interleavingData after 1st interleaved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-1 TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh
11、-1Ph-2Ph-P10ms时间内10ms时间内Ph-1Ph-2Ph-PTPC TFCIpilot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v概述v物理信道特征及帧结构v信道编码与复用v扩频与调制v物理层的测量v扩频与调制扩 频 技 术扩频用于物理信道。 扩频包括两步操作：信道化操作，将一个个的数据符号转换为一 系列的码片，增加了信号的带宽。扰码操作，将扰码加在扩频信号上。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v 上行链路三个物理信道: DPCCH/DPD
12、CH, 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。 v WCDMA中信道化码采用OVSF码（Orthogonal Variable Spreading Factor codes ），每个符号 转化成的码片数目叫做扩频因子SF（Spreading Factor）。 v 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：v 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 k SF-1 。 v 码字长度是2的整数次幂，即SF=2k 。每一级包括的码字总数
13、与码长相等。 对于上行链路，k=2,3,8 ；SF=4,8,256 。 v 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v 上行链路物理信道加扰的作用是区分用户。 v 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 。 v 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。 v 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
14、 扩 频PCPCH消息部分扩频:上 行 链 路 扩 频PRACH前导码: v 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Srpre,n和一个前导签名Csig,s生成 。 v 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。 v 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=015。签名序列Ps(n)由16个码长为16的 Hadamard序列码生成。 v Csi
15、g,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： v 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。 v 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； v PCPCH CD前导码定义：Cc-cd,n,s(k) = Sc-cd,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095； v 其中的Csig,s 与随机接入前导
16、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v 下行链路除SCH以外，都要进行扩频操作。 v 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。 v 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v 下行链路加扰可以区分小区和信道。 v 下行链路加扰过程与上行链路相同。 v 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。 v 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：v 常用的8192个扰码分成5
