WAWCDMA无线接口物理层.pptx

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1、前 言WCDMA无线接口物理层位于WCDMA无线接口协议栈的最底层，它提供保证比特流在空口正确传输所需要的功能WCDMA无线接口物理层通过传输信道实现向高层提供数据传输的服务WCDMA无线接口物理层的主要功能包括：信道编/解码，扩频/解扩和调制/解调，内环功率控制等第1页/共49页培训目标学习完此课程，您将会：了解WCDMA无线接口协议栈结构掌握WCDMA系统中的信道类型和它们之间的映射关系掌握WCDMA物理信道的结构掌握WCDMA物理层的关键过程第2页/共49页目 录1.WCDMA 无线接口概述无线接口概述2.WCDMA 物理层关键技术物理层关键技术第3页/共49页WCDMA网络结构UTRA

2、NUMTS Terrestrial Radio Access NetworkCNCore NetworkUEUser EquipmentIu接口接口UTRANUEUu接口接口 CN第4页/共49页UTRAN网络结构RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubCNUTRANUEUu第5页/共49页 WCDMA无线接口(Uu接口)协议栈结构L3controlcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-plane signalingU-plane inform

3、ationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLC MACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceUuS boundaryBMCL2/BMCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadioBearersRRCcontrol第6页/共49页 WCDMA无线接口(Uu接口)协议栈结构L3controlcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-plane signalingU-plane informationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLC MACRL

4、CRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceUuS boundaryBMCL2/BMCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadioBearersRRCcontrol第7页/共49页 WCDMA信号处理过程中的扩频在WCDMA系统中，扩频过程包括信道化和加扰，两个步骤；其中扩频使用的是OVSF码，加扰使用的是扰码。第8页/共49页 WCDMA信号处理过程中的扩频在WCDMA系统中，扩频过程包括信道化和加扰，两个步骤；其中扩频使用的是OVSF码，加扰使用的是扰码。第9页/共49页 WCDMA系统中的信道化码（OVSF码）在WCDMA系统中使

5、用Cch,SF,k来描述信道码（OVSF码），其中SF 为扩频因子，k 为码号，k的取值范围0 k （SF-1）SF=8SF=1SF=2SF=4Cch,1,0=(1)Cch,2,0=(1,1)Cch,2,1=(1,-1)Cch,4,0=(1,1,1,1)Cch,4,1=(1,1,-1,-1)Cch,4,2=(1,-1,1,-1)Cch,4,3=(1,-1,-1,1)Cch,8,0=(1,1,1,1,1,1,1,1)Cch,8,1=(1,1,1,1,-1,-1,-1,-1)Cch,8,2=(1,1,-1,-1,1,1,-1,-1)Cch,8,3=(1,1,-1,-1,-1,-1,1,1)Cch,

6、8,4=(1,-1,1,-1,1,-1,1,-1)Cch,8,5=(1,-1,1,-1,-1,1,-1,1)Cch,8,6=(1,-1,-1,1,1,-1,-1,1)Cch,8,7=(1,-1,-1,1,-1,1,1,-1)第10页/共49页 WCDMA系统中的扰码WCDMA中的扰码是从GOLD序列中截取，长度是38400chips，周期为10ms对于上行物理信道，可用的扰码分为长扰码和短扰码，共有224个上行长扰码和224个上行短扰码WCDMA系统目前使用长扰码，上行扰码由RNC进行分配，同一RNC内不同用户上行扰码不同对于下行物理信道，共可以有218-1=262143个扰码，但只使用了08

7、191号的扰码第11页/共49页WCDMA系统中的扰码主扰码/从扰码下行扰码分为512 集（set），每个集中包含1个主扰码和15个从扰码第12页/共49页WCDMA系统中的扰码扰码组下行主扰码组0组1组63主扰码0主扰码1主扰码7主扰码8*63512个主扰码64组每组8个主扰码主扰码 8*63+1主扰码 8*63+7第13页/共49页目 录1.WCDMA 无线接口概述无线接口概述2.WCDMA 物理层关键技术物理层关键技术2.1 物理信道结构物理信道结构2.2 信道映射关系信道映射关系第14页/共49页WCDMA系统中的信道类型在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

8、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，分为专用信道和公共信道物理信道：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 第15页/共49页业务逻辑信道控制逻辑信道 专用业务信道（DTCH）公共业务信道 （CTCH）广播控制信道 （BCCH）寻呼控制信道 （PCCH）专用控制信道 （DCCH）公共

9、控制信道 （CCCH）WCDMA系统中逻辑信道的类型第16页/共49页广播信道 BCH前向接入信道 FACH寻呼信道 PCH随机接入信道 RACH高速下行共享信道 HS-DSCH专用信道 DCH增强专用信道 E-DCH公共传输信道专用传输信道WCDMA系统中传输信道的类型第17页/共49页 WCDMA系统中物理信道的类型物理信道分为上行物理信道和下行物理信道物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定多数信道由无线帧和时隙组成，每一无线帧10ms，包括15个时隙 Data Slot#0 Slot#1 Slot#14 Tslot=2560 chips T=10 ms,38400chi

10、ps Data Slot#i第18页/共49页上行公共物理信道物理随机接入信道(PRACH)上行专用物理信道专用物理数据信道(uplink DPDCH)专用物理控制信道(uplink DPCCH)HSDPA专用物理控制信道(HS-DPCCH)HSUPA专用物理数据信道（E-DPDCH）HSUPA专用物理控制信道（E-DPCCH）上行物理信道上行物理信道 WCDMA系统中的上行物理信道第19页/共49页下行公共物理信道主公共控制物理信道(P-CCPCH)从公共控制物理信道(S-CCPCH)同步信道(P-SCH/S-SCH)寻呼指示信道(PICH)捕获指示信道(AICH)主公共导频信道(P-CPI

11、CH)HSDPA物理下行共享信道(HS-PDSCH)HSDPA共享控制信道(HS-SCCH)HSUPA控制信道(E-AGCH/E-RGCH/E-HICH)下行专用物理信道(downlink DPCH)下行物理信道下行物理信道 WCDMA系统中的下行物理信道第20页/共49页物理信道的功能基站NodeB用户终端UEP-CPICH主公共导频信道 P-CCPCH主公共控制物理信道小区广播信道DPDCH 专用物理数据信道DPCCH 专用物理控制信道专用信道与寻呼过程有关的物理信道S-CCPCH从公共控制物理信道PICH 寻呼指示信道PRACH 随机接入物理信道AICH 获取指示信道与随机接入过程有关的

12、物理信道HS-DPCCH 高速专用控制信道HS-SCCH 高速共享控制信道HS-PDSCH 高速下行物理共享信道与HSDPA有关的物理信道E-DPCCHE-DCH专用控制信道 E-DPDCHE-DCH专用数据信道E-RGCH/E-HICH 相对授权信道/混合自动重传指示信道E-AGCH 绝对授权信道与HSUPA有关的物理信道SCH同步信道第21页/共49页Primary SCHSecondary SCHSlot#0Slot#1Slot#14acsi,0pacpacpacacsi,1acsi,14256 chips2560 chipsOne 10 ms SCH radio frame分成主同步信

13、道P-SCH和从同步信道S-SCHP-SCH的每个时隙内重复发送主同步码S-SCH上发送从同步码，从同步码从16个长为256个码片的码组中选择，其排列方式代表该小区主扰码所属的主码组用于小区搜索，占用每个时隙的前256个码片（Chips）同步信道SCH第22页/共49页UE使用从同步信道（S-SCH）搜索下行主扰码组的机制l.2560 chipsacpSlot#?P-SCHP-SCHacpSlot#?166S-SCHS-SCHacpSlot#?11Group 2Group 2Slot 7,8,9Slot 7,8,9256 chips第23页/共49页 Pre-defined symbol se

14、quenceSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14 Tslot=2560 chips,20 bits1 radio frame:Tr=10 msPCPICH的信道码固定为Cch,256,0；数据速率固定为30KbpsPCPICH的扰码为下行主扰码一个小区只有一个PCPICH，在整个小区广播PCPICH为SCH,PCCPCH,AICH,PICH提供相位基准，还是其它下行物理信道的缺省相位基准主公共导频信道PCPICH第24页/共49页PCCPCH Data18 bitsSlot#01 radio frame:Tf=10 msSlot#1Slot#i256 chipsSlot#14Ts

15、lot=2560 chips,20 bits SCHPCCPCH用于承载系统广播消息PCCPCH的信道码固定为Cch,256,1，数据数率固定为30kbpsPCCPCH的无线帧结构中每个时隙的前256chips不发送PCCPCH的内容，用于SCH的发送主公共控制物理信道PCCPCH第25页/共49页One radio frame(10 ms)b1 b0 288 bits for paging indication12 bits(undefined)b287 b288 b299用于传送寻呼指示（Page Indicators），与S-CCPCH成对配置数据数率固定为30kbps，SF=256每帧

16、300bits，其中288bits用于传送寻呼指示（其余12bits未定义）n个寻呼指示PI0，PIn-1在一帧内传送，n=18，36，72，144如果某一帧中的PI被置为1，说明该PI对应的UE应对S-CCPCH传送的寻呼消息进行检测寻呼指示信道PICH第26页/共49页DataN bitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#141 radio frame:Tf=10 msTslot=2560 chips,DataPilotN bitsPilotN bitsTFCITFCI20*2k bits(k=0.6)用于承载寻呼信息、下行信令、下行数据SF=2564（256、128、64、3

17、2、16、8、4）Pilot：导频符号，用于相干解调TFCI：传输格式控制指示，描述数据块的格式从公共控制物理信道SCCPCH第27页/共49页Message partPreamble 4096 chips10 ms(one radio frame)PreamblePreambleMessage partPreamble 4096 chips20 ms(two radio frames)PreamblePreamble用于承载上行信令和上行数据随机接入传送数据由两部分组成：1或多个的preamble（前缀）：4096chips长度，由长度为16chips的标签序列（signature）进行25

18、6次重复构成，一共有16种标签序列10或20ms的message（信息部分）物理随机接入信道PRACH第28页/共49页#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13#145120 chipsradio frame:10 msradio frame:10 msAccess slot#0Random Access TransmissionRandom Access TransmissionAccess slot#1Access slot#7Access slot#14Random Access TransmissionRandom Access TransmissionRandom

19、 Access TransmissionRandom Access TransmissionRandom Access TransmissionAccess slot#8UE只能在时隙的开始位置进行随机接入传送，每个时隙5120码片，每20ms包含15个时隙物理随机接入信道PRACH第29页/共49页 PRACH信息部分的帧结构PilotN bitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Message part radio frame TRACH=10 msTslot=2560 chips,10*2PilotTFCIN bitsTFCIDataNdata bitsDataContr

20、olk bits(k=0.3)消息数据部分：SF=256、128、64、32消息控制部分：SF=256，包括8个导频比特和2个TFCI比特第30页/共49页AS#14AS#0AS#1AS#iAS#14AS#0a1a2a0a31a32a30a33a38a39AI partUnused part20 msl用于下发捕获指示消息pNodeB收到UE发送的preamble后，通过该信道下发捕获指示；UE收到捕获指示后再通过PRACH发送接入消息lSF=256，周期为20ms，包括重复的15个接入时隙（AS）捕获指示信道AICH第31页/共49页DPDCH用于实现物理层对高层数据的承载SF=2564（2

21、56、128、64、32、16、8、4）DPCCH用于传送物理层控制信息，为DPDCH提供解调、功控等控制数据DPCCH的信息有Pilot，TFCI，FBI，TPC构成上行专用物理信道DPDCH/DPCCH第32页/共49页下行专用物理信道包括DPDCH和DPCCH，二者是时间复用的DPDCH用于实现物理层对高层数据的承载DPCCH用于传送物理层控制信息，为DPDCH提供解调、功控等控制数据SF=5128（512，256、128、64、32、16、8）下行专用物理信道DPCH第33页/共49页HSDPA下行物理共享信道HS-PDSCHHS-PDSCH用于承载HSDPA数据HS-PDSCH使用固

22、定的扩频因子（SF=16），可以多信道并行传输，提高传输速率支持QPSK和16QAM调制方式根据UE的能力和无线环境的情况，UTRAN可以动态的为UE分配多个HS-PDSCH，以支持多码传输第34页/共49页HS-SCCH用于承载HS-PDSCH信道的控制消息HS-SCCH映射用户的数据属性信息：Xue、Xccs、Xms、Xrv、Xtbs、Xhap、XndUE通过Xue发现这次数据是自己的，然后使用Xccs、Xms、Xrv、Xtbs解出HS-PDSCH上的数据，使用Xhap、Xnd属性进行HARQ操作数据速率固定为60Kbps，SF=128HSDPA共享控制信道HS-SCCH第35页/共49页

23、HSDPA专用物理控制信道HS-DPCCHHS-DPCCH用于物理层的反馈信息和信道质量的传送数据速率为15Kbps，SF=256，TTI=2ms（3时隙）承载HSDPA的两种上行物理层信令：ACK/NACK和CQICQI：信道质量指示ACK/NACK：指示数据是否正确，只有数据传输时才发送第36页/共49页HSDPA数据传输的基本流程Node BRNCUE5)ACK/NACK（on HS-DPCCH）6)数据包+重传(如果需要)（on HS-DSCH）数据包2)调度并确定HS-DSCH参数3)发送HS-DSCH参数（on HS-SCCH）和 数据（on HS-DSCH）4)检测HS-DSCH

24、参数，如果有发送给自己的信息，则开始接收，存储和解调数据1)CQI（on HS-DPCCH）第37页/共49页HSUPA专用物理数据信道E-DPDCHE-DPDCH用于承载HSUPA用户上行的传输数据，最大支持2个SF=4和2个SF=2的上行多码传输，峰值速率可达5.76Mbps第38页/共49页HSUPA专用物理控制信道E-DPCCHE-DPCCH用于承载解调E-DPDCH的所需的必要信息，如E-TFCI(7bit)、RSN(2bit，重传序列号)、happy bit(1bit)，共10比特，扩频因子为256第39页/共49页HSUPA绝对授权信道E-AGCHE-AGCH即E-DCH绝对授权

25、信道，为公共共享物理信道位于UE的E-DCH服务小区，指示下一个传输中UE允许使用的上行最大功率（E-DCH traffic Pilot RatioE-DPDCH/DPCCH），固定速率（SF=256）1 info bits+16-bit CRC masked with a 16-bit UE-id and coded to 60 channel bits 10-ms radio frameSlot#2Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14 E-AGCH2-ms sub-frame第40页/共49页HSUPA相对授权信道E-RGCHE-RGCH即相对授权信道，为专用物理信道，同一U

26、E在同一小区中使用与E-HICH相同的信道码和不同的签名系列携带相对授权RG，最快可在2ms内快速调整UE的上行可用功率。E-DCH服务小区可使用“UP”,“HOLD”或“DOWN”，非服务小区只能使用“HOLD”或“DOWN”。固定速率（SF=128）10-ms radio frameSlot#2Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14 2-ms sub-framebi,0bi,1bi,3bi,2 bi,39第41页/共49页HSUPA 混合自动重传（HARQ）指示信道E-HICHE-HICH即HARQ指示信道E-HICH承载NodeB反馈用户上行数据的接收是否正确的ACK/NAC

27、K信息，固定速率（SF=128）E-DCH服务链路集可以发送+1和-1，分别表示ACK和NACK，E-DCH非服务链路集可以发送+1和0，分别表示ACK和NACK，其中0即为DTX10-ms radio frameSlot#2Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14 2-ms sub-framebi,0bi,1bi,3bi,2 bi,39第42页/共49页HSUPA数据传输的基本流程 UE发送上行的资源请求，其中资源请求的消息中包含UE缓存中的数据量和上行功率的余量 NodeB基于UE的资源请求消息，通过E-RGCH或EAGCH分配上行资源 UE根据NodeB分配的上行资源，在E-D

28、PDCH上发送上行数据，同时在E-DPCCH上发送相应数据的控制信息 NodeB接收到UE的上行数据后，进行解码校验，如果校验成功，则通过E-HICH发送ACK，UE收到ACK后，进行下一个数据块的传送；如果校验不成功，NodeB则通过E-HICH发送NACK，UE收到NACK后，将进行数据的重传NodeBE-DPDCHE-AGCH/RGCHE-HICHE-DPCCHUE第43页/共49页目 录1.WCDMA 无线接口概述无线接口概述2.WCDMA 物理层关键技术物理层关键技术2.1 物理信道结构物理信道结构2.2 信道映射关系信道映射关系第44页/共49页Page 45不同类型的信道映射关系

29、Logical channelsTransport channelsPhysical channelsBCCHBCHP-CCPCHFACHS-CCPCHPCCHPCHS-CCPCHCCCHRACHPRACHFACHS-CCPCHCTCHFACHS-CCPCHDCCH,DTCHDCHDPDCHHS-DSCHHS-PDSCHRACH,FACHPRACH,S-CCPCHE-DCHE-DPDCH第45页/共49页总 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WCDMA空中接口物理层的学习，使大家对WCDMA空中接口物理承载

30、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46页/共49页参考资料TS 25.104 UTRA(BS)FDD Radio Transmission and ReceptionTS 25.201 Physical layer-general descriptionTS 25.211 Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(FDD)TS 25.212 Multiplexing and channel coding(FDD)TS 25.213 Spreading and mod

31、ulation(FDD)TS 25.214 Physical layer procedures(FDD)TS 25.308 UTRA High Speed Downlink Packet Access(HSDPA);Overall descriptionTR 25.877 High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)Iub/Iur Protocol AspectsTR 25.858 Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access第47页/共49页第48页/共49页谢谢您的观看！第49页/共49页