wcdma物理层协议培训.pdf
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1、。概述WCDMA物理层协议:物理层过程:物理层的测量:物理信道特征及帧结构:信道编码与复用-:扩频与调制UTRANWluluRNSRNSRNCRNCNode B Node B议结构G CD uplic a tion a voida nc eG CN t,JDU u S bounda ry各协壬系物理层 测量4_ MAC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:物理信道特征及帧结构。信道编码与复用。扩频与调制:物理层过程。物理层的测量传输信道公用信道上行信道(专用信道(DCH)公用信道下行信道专用信道(DCH)随机接入信道(RACH)公共分组信道(CPCH)广播信道(BCH)前
2、向接入信道(FACH)寻呼便毁pc?)一 下行肩信道(DS CH)7物理信道可以由其载波频率、扰码、信道码(可选)、时间以及相位(uplinkonly)确定。在采用扰码与扩频码的信道里,扰码或扩频码任何一r种不同,都可以确定为不同的信道。_ 物理信道码片速率为3.8 4Mcps,即 38 400chips/10mso 物理信道由无线帧组成,每个无线帧为10ms(38400码片。而无线帧又由15个时隙组成,每个时隙为2560码片。事.一上物理随机接入信道(PRACH)公用物理信道物理公共分组信道(PCPCH)上行物理信道1_专用物理信道(DPCH)物理信道公用物理信道下行物理信道专用物理信道(D
3、PCH)公用导频信道(CPICH)同步彳主公共控制物理信道(P-CCPCH)辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)捕获指示信道(AICH)|上接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)CPCH状态信道(CSICH)碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH:传输信道到专用信道(CPCH)-随机接入信道(RACH)-公共分组信道(CPCH)-专用物理数据信道(DPDCH)专用物理控制信道(DPCCH)物理随机接入信道(PRACH)物理公共分组信道(PCPCH)公用导频信道(CPICH)广播信道(BCH)寻呼信道(PCH)前向接入信道(FACH
4、)下行共享信道(DSCH)同步信道(SCH)主公共控制物理信道(P-CCPCH)辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)捕获指示信道(AICH)CPCH状态信道(CSICH)Tsiot=2560 c hips,Hata=10*2k bits(k=0.6)DPCCH5120 c hipsAc c ess slot#0#1#2#3#4#5 祐#7 燃 期#10#11#12#13#14Ra ndom Ac c ess Tra nsmissionRa ndomAc c ess Ira nsnissionRa ndom Ac c ess Ira nsn
5、issic n12EJata物理随机接-4O9Sdp8RACH)lOn(creiacifiarTw)JXssop partJXssop part2Di7K(tviaci:lfemas)DataZata匕让$Control13物理公共分组信道Ht n发射结构BRB B4S 6disNIOnsAGrtdJEMGffiskiOtetkiiBfeaiHe;BMe14Tsiot=2560 c hips,Hata=10*2k bits(k=0.6)Tsbt=2560 chips,10*力 bits(Q0.7)DatalTPCtfqData2PilotNatal bitsNjpc bitsNjpq bits
6、Nata2bitSHiiotbitsS lot#1S lot#i咒One radio frame,Tf=10 msS lot 和 4S lot#0下行DPOne S lo t(25 60 c h ip s)17One ra dio fra ire,TJ=10 ms18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 Bit s/Slot每帧发射的时 隙数NtpcNtfciNc c cN Pilot0157.551210204415公共导频信道CH)发射预先定义好的已知序列,A=l+j固定传输速率30Kbps,SF=256 发射分集时,两根天线上发射的信号
7、使用相同 一的扩频码和扰码,但传送序列有所不同。一主要用于信道估计主CP1CH与辅区别主 CPICH-使用相同的信道码,即Cch,256,0-扰码为主扰码二一个小区只有一个主CPICH 整个小区广播辅助CPICH-扰码可以使用主扰码,也可以使用辅助扰码-一个小区可以有0、1或几个辅助扰码-可以在小区内部分发射-可以使用任意信道码,只要满足SF=256201 ra dio fra me:TJ=10 ms固定为30K bps(S F=256)的传输速率,用于承载BCH。4每个时隙的头256chips为空,到时候由S CH填充;或者说P-C&CH与除之工1 ra dio fia me:于=lOns用
8、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,采用开环功点导么八小一 频为8或16比特。传输能力比下行DPCH稍逊,S F为2564。FHrTErySCHStocndarySCH236 chips 2330cHpsSet加Oe 1O rrs SCH rado frame S CH用于小区搜索,分成主同步信道(P-S CH)和辅助同步信道(S-S CH),两者并行发射。.S CH占用每个无线帧的前256个码片,与P-CCPCH时分复网 金 1 主同步码(PS C)以时隙为周期发射,用于时隙同步;辅遍步码以无数帧为周期发射,用于帧
9、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/不一:1 ra diofta me:Tf=lOrrs PDS CH承载DS CH,被多个码分用户分时共享。o PDS CH总是与一个DPCH相伴随,所需控制信息在所伴随曜PH的.DPCCH上传输。书徐公”DS CH上传的是纯数据,效率很高,适合处理短时高速率突凝基;是特殊形式的多码传输,但高层控制起来比较复杂。24V-2Drns AICH每一帧为20 ms,分成15个接入时隙AS,每个时隙有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)。yka d 1
10、6个AI分别对16种签名进行应答,AI=+1、1和Q分另廉代表同意接入、不同意接入和没有听到请求。.TEf i餐句:Cfersdofif3n(10nPICH为固定速率(S F=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PL被置为1,说 明巴所对应的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,不发射。一帧内传送N个寻呼指示PI,N=18,36,72,or 144O*27:概述 一。物理信道特征及帧结构:信道编码与复用。扩频与调制.:物理层过程:物理层的
11、测量壬线映均添加fRC传输块拼 接/编码 信道编码堡一次交 壬线快分 速率怜配第二逮DTX 插入差二咨交 物理信道 映射cb(l)b(n-l)MSBb(0)在每个传输块(TB)后添加CRC。CRC长度由传输格式的半静态属性给出,可为0、8、12、16、24比特;除非进行链路重配置,否则不会改变。CRC只具有检错功能,没有纠错功能,用于在接收端检测该TB中是否有出错比特,进而用于测量BL ER。如果没有TB输入,不应该计算CRC;如果有TB输入,但输入TB.ZER,酒要添,力DCRC,只是CRC均为0.CRC位添加在数据末端,且要进行比特反转,其作用是有耳皆皿必:4二.t30传输块拼B段J传输块
12、拼接是指将一个传输信道中一个TTI内的所有肝 完CRC的TB进行串行拼接,目的是提高效率。编码块分段是指当一个TTI中的数据大于编码器允许的 最大长度时,需要分成几段送入编码器:/对卷积码,最大长度为504;对Turbo码,最大长度为5114;对无编码的情况,则没有限制。/分成的各段应该长度一样,如果不能均分,在开始位置填充”0“传输信道类型编码方案编码效率BCH卷积编码1/2PCHRACHCPCH、DCH、DS CH、FACH1/2、1/3Turbo编码1/3无编码又称前向纠错编码(FEC)3-支持三种编码方案:卷积编码(1/2、1/3)、Turbo编码、(/2)公&无编码:.不同的信道使用
13、不同的编码方案InputInput卷积编码Out put 0Go=561(oc t al)A Out put 1Gi=753(oc t al)(a)Rat e 1/2 c onvolut ional c oderonoA0_ Out put 2A Out put 1Gi 二 663(oc t al)Out put 0 Go=557(oc t al)(b)Rat e 1/3 c onvolut ional c oderG2=711(oc t al)33Turbo编码XkOut putk一/34。速率匹配的采用是因为复用的情况非常多,而最终朱 信道的传输能力是有限的几种,需要通过速率匹配使得复 用
14、后的数据量正好与物理信道的能力相适应;此外,速率 匹配还提供一种QoS保证机制,平衡各业务的质量。*速率匹配采用的手段是对数据进行重复或删减。速率匹配过程分三大部分:参数计算、比特的分离与合 并、重复或删减的执行。影响参数计算的因素有:信道的上下行、采用的编码方 案、是否采用了压缩模式、复用方案等。设计速率匹配算法时主要考虑要保证重复/打乱位均多会辛 布在各无线帧内,保证重复/打孔位均匀分布在交织前的数 据流中以确保译码性能,Turbo码的系统位不留Q等夕Ek 虱次,35D 只有下行才支持DTX的机制,上行则不支持。下行支持DTX可简化速率匹配并节省发射功率,上行 不支持DTX则有利于减小高频
15、干扰。如果TrCH位置固定,则只需第一次DTX插入;如果TrCH 位置灵活,则只有2nd DTX插入。第一次DTX在速率匹配后进行,第二次DTX插入则在信道复用后进行。DTX应该是异于0、能量为036交织的主要目的是将突发错误变成随机错误以利于译码器进行纠 错,抵抗深度快衰落造成的影响。分为第一次交织和第二次交织,两者均为矩形交织器,遵循行进 列出的原则。第一次交织又称为帧间交织,其交织深度由当前的TTI决定,并 分别规定了列输出的顺序,不能出现交织器不满的情况(如果出现 不满的情况,则上行通过无线帧均衡来填充比特使其能满,下行通 过速率匹配和DTX插入能得到保证,同时为后面的无线帧分段作准
16、备)。第二次交织又称为帧内交织,交织深度为30(即矩形交织器的列-数为30),交织器可以不满(如果不满,则交织前插入填充出机交 织去掉填充比特)。无线帧用 由于信道复用之前都是以TTI为单位进行处丽g但信 道复用则是以无线帧为单位进行的,所以需要利用无 线帧分段的步骤来将一个TTI的数据分成均等的(TTI/lOms)个无线帧。将每个传输信道的一个10ms无线帧拼接起来(若是灵 活位置,则还需插入DTX)便形成CCTrCH,此处成为 传输信道与物理信道的分界点。一个CCTrCH只能给一个UE,但一个UE可以有多个下 行CCTrCH。._ 一个CCTrCH可以映射到多个DPCH中,此唾为多码传。输
17、。38物理信道分:当一个CCTrCH的数据量超出一个物理信道的传输育/,或 当前的码资源提供不了合适的物理信道时,便需采用多码传输,从而需要利用物理信道分段来将一个CCTrCH的数据分成均等的 几份。对不同的CCTrCH,其传输块数、TTI的值、复用的信道数、多码传输的采用与否等都有规定。从这方面来讲,BCH最简单,RACH次之,FACH和PCH再次之,CPCH再次之,DCH和DS CH最 复杂。一个无线链路中只有一个dpcch,因此,一公?pec坪f能同r;时仔去几个DPDCHc 公乂工纥39交织器列数:1、2、4或8DTXTECHZ31行o o o二二二二二 3_Rate matched
18、data c r.信道编无线帧数目:1、2、4或8EMLPh-1da ta l TPC TFCI技频、r10ms时间内40Tra nsport bloc kCRC a tta c hmentTa il bita 11 a c h i e n tC o n v.Coding 1/3,1/3,1/2Ra te ma tc hing1 s t Interlea vingRa dio Fra me Segmenta tionT r c h multiplexing2nd Interlea vingPhysic a l c ha nnel ma ppingCRC16Ra dio fra meRa dio
19、 fra meCFN=4N CFNMN+1 CFNMN+2 CFN=4N+3DTCH1881CRC1281IFa i193I103 P303333290304DCCH60Transport 4 gbloc k:60CRC attachment148ITa i 18Ta il bit a tta c hment1 a 160164136C 0 n v.Coding 1/3516156Ka te ma tc hing4202901561st Interlea ving420/#1 a 145#1 b1 4 5#2 a152 1#2 b 1527;7;Ra dio F r a 1 eS e g 1
20、e n t a t i 0 n105105105105.14514515215278781451 5278Ra dio fra me夫2 匹El H 叵J :Ra dio fra mej 145|152|78|105480火时Dr1 4 515278105480下行信道编码与复用举例41:物理信道特征及帧结构:信道编码与复用:扩频与调制 I.:物理层过程:物理层的测量信道化操作,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。扩频技术玄二乂 O上行链路扩频.下行链路扩频44rL扩频 信道化操作令上行链路三个物理信道:DPCCH/DPDCH,PRACH,
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