网规高培WCDMA无线接口物理层.pptx

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1、1课程目标了解WCDMA无线接口的协议结构；掌握WCDMA物理层的关键技术；了解WCDMA物理层过程。学习完本课程，您将能够：第1页/共94页2课程内容T第一章 概述第二章 物理信道及信道映射第三章 WCDMA物理层处理过程第四章 WCDMA物理层过程第2页/共94页3UTRANUTRAN协议结构协议结构协议结构协议结构第3页/共94页4无线接口协议结构无线接口协议结构无线接口协议结构无线接口协议结构第4页/共94页5MAC层（层2）物理信道扩频调制传输信道物理信道物理信道结构结构扩频调制扩频调制编码和复用编码和复用映射到物理层映射到物理层解复用解码解复用解码映射到映射到MACMAC层层解调解

2、扩解调解扩物理层技术实现物理层技术实现物理层技术实现物理层技术实现第5页/共94页6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以下三类：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：无线接口层二和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务；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而分为专用信道和公共信道两大类。物理信道：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。信道概念信

3、道概念信道概念信道概念第6页/共94页7物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定。在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。频率、码、相位物理信道物理信道物理信道物理信道物理信道第7页/共94页8扩频包括两个操作：信道化（channelization）操作，它使数据符号变为码片，并增加了信号带宽，每符号的码片数称为扩频因子（SF），可以通过与OVSF相乘得到扰码操作，它作用在扩频信号上数据比特OVSF码扰码扩频后码片扩频技术扩频技术扩频技术扩频技术

4、第8页/共94页9信道码使用OVSF码定义：Cch,SF,k,描述信道码，SF 为扩频因子，k 为码号,0 k504,分成等长的多段编码块Turbo码:如果TBS SIZE5114,分成等长的多段编码块不编码:不用分段如果分段不能均分,在第一个码块的开始位置填充0比特如果Turbo编码的码块长度10ms的TrCH上行无线帧分段前,由无线帧均衡保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数下行无线帧分段前,由速率匹配算法保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数无线帧分段无线帧分段无线帧分段无线帧分段第54页/共94页55复用以无线帧(10ms)为单位复用的输入为TrCH数据,复用后形成CC

5、TrCHCCTrCH的格式由TFCI指示复用前的各TrCH可以有不同的TTICCTrCH有两种类型:公共类型和专用类型公共类型CCTrCH只能由公共TrCH复用而得;专用类型CCTrCH只能由专用TrCH复用形成对一个用户而言,上行同时只能存在一个CCTrCH;下行可有多个同一个CCTrCH的不同无线帧由CFN来区分TrCHTrCH的复用的复用的复用的复用第55页/共94页56当不止使用一个物理信道时,一个CCTrCH无线帧分成几个物理帧多码传输，多码传输的各个物理信道SF一定相同上行物理信道的DPCCH和DPDCH是码复用的下行物理信道的DPCCH和DPDCH是时分复用的上行物理信道一定是全

6、填充的,除了压缩模式下行物理信道的DTX是不发送的上行只有一个DPCCH,因此上行的TPC流可能控制下行的多个DPDCH,这些DPDCH可能属于一个CCTrCH,也可能属于不同的CCTrCH.下行也只有一个DPCCH,尽管可能有多个CCTrCH,这时DPCCH在最小SF的CCTrCH的物理信道上传输.这样TPC流和TFCI字都只有一个.物理信道分段与映射物理信道分段与映射物理信道分段与映射物理信道分段与映射第56页/共94页5710、20、40 or 80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCd a t aC

7、BLCBLCBL0、8、16 or 24bits块长 Z512Ktail，卷积码5120Ktail，Turbo码CedBLCedBLCedBLCoded data卷积码 或 Turbo码Rate matched dataRate matched dataDTXororData 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-1TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms时间内10m

8、s时间内Ph-1Ph-2Ph-PTPC TFCIpilot扩频、加扰扩频、加扰扩频、加扰TrCH-i+1data1data2TPC TFCIpilotdata1data2TPC TFCIpilotdata1data2扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程第57页/共94页58l每个传输信道上可传送不同业务数据，多个传输信道复用为一个码组合信道CCTrCH，所以WCDMA支持多个业务共用一个物理连接。lCCTrCH的形成：业务数据加CRC校验码；信道纠错编码：根据业务类型选择卷积编码或Turbo编码；速率匹配；交织；多个传输信道复用为CC

9、TrCHlCCTrCH映射到物理信道的数据部分l物理层填加物理层信号TFCI、TPC和Pilot，形成完整物理信道，而后进行扩频加扰，最后在无线接口上发送。扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程扩频前物理信道的形成流程第58页/共94页59编码与复用例子编码与复用例子编码与复用例子编码与复用例子第59页/共94页60下行链路下行链路下行链路下行链路12.2kb/s AMR12.2kb/s AMR语音编码语音编码语音编码语音编码第60页/共94页61DCHDCH控制数据编码控制数据编码控制数据编码控制数据编码(3.4kb/s)(3.4kb/s)第61页/共94页

10、62AMRAMR语音与控制数据复用语音与控制数据复用语音与控制数据复用语音与控制数据复用第62页/共94页63WCDMA物理层处理过程l l编码与复用技术编码与复用技术l l扩频技术扩频技术l l调制技术调制技术第63页/共94页64DPCCH/DPDCH扩频可以同时传输1个DPCCH和0到6个的DPDCH扰码可以为长扰码或短扰码比重因子c和d至少有一个为1扰码的边界和无线帧边界一致上行扩频上行扩频上行扩频上行扩频第64页/共94页65DPCCH/DPDCHDPCCH/DPDCH扩频扩频扩频扩频第65页/共94页66message 部分如下图，比重因子取值与DPDCH/DPCCH相同PRACH

11、PRACH扩频扩频扩频扩频第66页/共94页67message 部分如下图，比重因子也如DPCCH/DPDCH部分PCPCHPCPCH扩频扩频扩频扩频第67页/共94页68上行DPCCH/DPDCH信道码配置DPCCH固定为Cc=Cch,256,0.当只有一个DPDCH时，Cd,1=Cch,SF,k，k=SF/4当有多个DPDCH传输时，所有的DPDCH的扩频因子为4，DPDCHn由cd,n=Cch,4,k 扩频，当n为1，2，时k=1；n为3，4时，k=3；当n为5，6时，k=2PRACH message部分信道码配置控制部分固定256扩频，扩频码为cc=Cch,256,m，其中 m=16(

12、s-1)+15；（s为preamble的signature号，1=s=16）数据部分可以32到256扩频，扩频码为Cd=Cch,SF,m，其中 SF 为data part 的扩频因子且 m=SF*(s-1)/16PCPCH信道码配置message部分的控制部分同PRACH的控制部分message部分的数据部分的扩频因子可以为4到256PCPCH功率控制preamble的扩频码和控制部分是一样的上行信道码配置上行信道码配置上行信道码配置上行信道码配置第68页/共94页69上行DPCCH/DPDCH扰码配置当使用长扰码时，Slong,n(i)=Clong,n(i),i=0,1,38399当使用短扰

13、码时，Sshort,n(i)=Cshort,n(i),i=0,1,38399PRACH message部分扰码PRACH message部分扰码为10ms长度，与preamble部分扰码是一一对应的，并为上层决定固定采用长扰码，为Sr-msg,n(i)=Clong,n(i+4096),i=0,1,38399PCPCH 扰码信息部分扰码10ms长度，由小区决定，并且与signature和access preamble的接入子信道一一对应可以使用长扰码和短扰码上行扰码配置上行扰码配置上行扰码配置上行扰码配置第69页/共94页70l除SCH外的其他下行物理信道，经串并变换后，用同一扩频码扩频，然后进

14、行复扰码操作l扰码的起始码片与P-CCPCH的帧边界同步l每个信道都有不同的加权因子下行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频第70页/共94页71下行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频下行链路扩频第71页/共94页72下行信道码也使用OVSF码主CPICH固定使用Cch,256,0 信道码主CCPCH固定使用Cch,256,1信道码其他物理信道由UTRAN确定下行信道码配置下行信道码配置下行信道码配置下行信道码配置第72页/共94页73WCDMA物理层处理过程l l编码与复用技术编码与复用技术l l扩频技术扩频技术l l调制技术调制技术第73页/共94页74调制的码片数率为3.84Mbp

15、s上行调制上行调制上行调制上行调制第74页/共94页75码片速率为3.84Mbps下行链路调制下行链路调制下行链路调制下行链路调制第75页/共94页76本章小结本章主要介绍了：各种物理信道的结构与功能传输信道到物理信道的映射过程扩频技术的实现调制技术的实现第76页/共94页77课程内容T第一章 概述第二章 WCDMA物理信道结构及功能第三章 WCDMA物理层处理过程第四章 WCDMA物理层过程第77页/共94页78时隙同步帧同步和码组识别扰码识别UE使用SCH的主同步码PSC去获得该小区的时隙同步UE使用SCH的辅助同步码SSC去找到帧同步，并对第一步中找到的小区的码组进行识别。UE通过CPI

16、CH对码组进行相关确定小区主扰码，然后检测PCCPCH，UE读取BCH信息。同步过程同步过程同步过程同步过程小区搜索小区搜索小区搜索小区搜索第78页/共94页79公共信道同步下面物理信道有相同的帧定时：SCH(基本和辅助)CPICH(基本和辅助)P-CCPCHPDSCH小区搜索过程中得到P-CCPCH的无线帧定时（发射小区SFN，作为其它物理信道的定时基准）同步过程同步过程同步过程同步过程公共信道同步公共信道同步公共信道同步公共信道同步第79页/共94页80同步过程同步过程同步过程同步过程公共信道定时关系公共信道定时关系公共信道定时关系公共信道定时关系第80页/共94页81RACH接入流程随机

17、接入过程随机接入过程随机接入过程随机接入过程-RACH-RACH第81页/共94页82物理随机接入过程1、为规定的ASC随机选择一个RACH子信道组中；2、从选择的RACH子信道组中导出可用上行接入时隙；3、为规定的ASC随机选择一个可用的Signature标识；4、设置前缀重传计数Preamble_Retrans_Max；5、设置前缀传输功率Preamble_Initial_Power；6、利用选择的上行接入时隙、识别Signature标识、前缀传输功率参数传送一个前缀；随机接入过程随机接入过程随机接入过程随机接入过程-RACH-RACH第82页/共94页837、在对应的下行链路接入时隙中，

18、检测捕获指示。如果没有检测到与选择的Signature标识对应的捕获指示，则：a：选择一个新的上行链路接入时隙作为下一个可用的接入时隙；b、选择一个新的Signature标识；c、增加前缀传输功率；d、前缀重传计数减1，如果前缀重传计数大于0，则重复步骤6，否则退出物理层随机接入过程随机接入过程随机接入过程随机接入过程随机接入过程-RACH-RACH第83页/共94页848、如果检测到与选择的Signature标识相关的捕获指示为否定值，退出物理层随机接入过程；9、如果检测到与选择的识别Signature标识相关的捕获指示为肯定值，则在AICH对应上次前缀发射后3或4个上行接入时隙发射接入消息

19、。10、结束物理层随机接入过程。随机接入过程随机接入过程随机接入过程随机接入过程-RACH-RACH第84页/共94页85各种下行物理信道采用的发射分集模式发射分集模式发射分集模式发射分集模式发射分集模式第85页/共94页86基于空间时间块编码的发射天线分集(STTD）4个连续的比特b0,b1,b2,b3用STTD编码。发射分集发射分集发射分集发射分集STTDSTTD第86页/共94页87时间切换的发射分集(TSTD)仅用于SCH发射分集发射分集发射分集发射分集TSTDTSTD第87页/共94页88发射机结构如图发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式第88页/共94页

20、89闭环模式发射分集用于DPCH和PDSCH；闭环模式发射分集的信道编码、交织和扩频与非分集模式相同，扩频后的复信号送到两个TX天线，并被加权因子w1和w2加权；加权因子由UE决定，并利用上行DPCCH的FBI字段的D段比特通知UTRAN；闭环模式发射分集关键是加权因子的计算，按加权因子计算方法不同分为两种模式：模式1采用相位调整量；两个天线发射DPCCH的专用导频符号不同(正交)；模式2采用相位/幅度调整量；两个天线发射DPCCH的专用导频符号相同发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式第89页/共94页90反馈信息的确定UE利用CPICH估计来自每个天线的信道。在每

21、一个时隙，UE计算相位调整量，在模式2还要计算幅度调整量，这些调整量用于UTRAN控制UE的接收功率达到最大；UE向UTRAN反馈相位/功率设置信息，反馈通知信息(FSM)比特利用分配给闭环模式发射分集的上行DPCCH中的FBI的D区域发送；UTRAN在下行DPCCH导频区域开始处进行相位和幅度调整；发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式发射分集闭环模式第90页/共94页91本章小结本章主要介绍了一些主要的物理层过程：小区搜索过程同步过程随机接入过程发射分集第91页/共94页92课程总结本课程主要介绍了WCDMA物理层的一些相关知识。包括物理层的相关概念，物理层的关键技术，以及一些主要的物理层过程。通过对物理层的学习，使大家对Uu接口物理承载的相关知识有了基本的理解，为后续更深入地学习打下基础。第92页/共94页93第93页/共94页华为机密，未经许可不得扩散94感谢您的观看！第94页/共94页