基于WCDMA几种常见技术分析.doc

摘要：文中主要分析了WCDMA承载分组数据的传输信道组成，WCDMA系统中物理信道是如何进行功率分配的，CPCH提高上行速率容量以及信道相关功能，WCDMA终端是如何实现与系统的同步的，WCDMA系统在切换时需要测量哪些参数，WCDMA无线接入网络接口几种形式以及WCDMA终端几种工作模式。 中国论文网 关键词：分组数据；信道；同步；终端 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）31-7436-03 1WCDMA承载分组数据的传输信道组成 公共传输信道、专用传输信道和共享传输信道这三个传输信道类型是实现WCDMA系统承载分组数据的传输信道的主要形式。 1）公共传输信道 公共传输信道主要有反向接入信道（RACH）和前向接入信道（FACH）组成。反向接入信道（RACH）和前向接入信道（FACH）它们即承载用户数据又可承载信令数据，其工作特点是对分组数据即发即送，接入信道建立迅速需要时间短，但是反向接入信道和前向接入信道少，在一个小区里只有几个或者只有一个。公共传输信道不能进行软切换，也没有反馈信道，它只能使用固定功率或进行开环功率控制，因此它所产生的干扰也很大，相对于专用传输信道来说公共信道的链路性能差。它只能用于传送短的文本电子邮件、单个的网页请求或者短消息业务等少量的分组数据。 2）专用传输信道 专用传输信道主要有DPDCH（专用物理数据信道）和DPCCH（专用物理控制信道）组成，专用物理数据信道承载着用户数据等高层信息，专用物理控制信道主要用来发送所需要的控制信息。在物理层DPDCH和DPCCH信道均支持可变的比特速率。DPDCH和DPCCH比特速率特点是前者是可以逐帧改变的而后者是固定的，其动态范围很大，最高能达到2Mbits/s。专用传输信道的优点有它产生的干扰小，能实现快速功率控制，还能进行快速软切换，无线性能良好。其缺点是专用传输信道的建立时间与接入公共信道相比要长。 3）共享传输信道 共享传输信道其目的是为了节约下行链路的码资源，在一个物理信道里实现多个用户之间以时分方式共享，当分组数据量瞬间增大时，它可以分流传输部分分组数据，减少主传输信道的负担。它还可以和一个低速的专用信道同时工作，但物理信道控制信令TPC等是由专用信道完成的。其缺点是它无法进行软切换。 2WCDMA系统中物理信道是如何进行功率分配 如图1所述，每个信道在调制前均存在DPCCH的系数c和DPDCH的系数d来控制功率大小。 C和d的系数是在0到1区间取16个区段的值，每个信道的发射功率都是以一个额定的功率乘以后得到的功率值来进行信道的功率发射。如表1所示。 3CPCH是否能够提高上行速率容量，该信道相关功能 在WCDMA通信系统里，如果UE要求通过UTRAN传送短消息，那么它就要经过CPCH的接入来进行有效的实现，移动用户终端与网络设备的接入是通过CPCH接入而实现随机接入，但是URTAN与UE由于距离不确定，时间不确定，因而CPCH接入是一个随机接入。在UE要实现CPCH接入这个过程之前，它首先要进行的是与基站取得同步，并且它要接收广播消息从而获得该基站的系统信息。CPCH接入过程是通过UE的要求而进行工作的，由CPCH信道进行发送，NodeB进行搜索捕获接入Preamble，且要将捕获到的指示信息AP-ICH发送到UE，在UE得到接入同意发送指令后，由UE向基站发送信息，与此同时基站不但要对PCPCH信道消息进行信道译码，而且还要进行解调、解扩。由此来实现上行PCPCH信道到CPCH信道的映射，在RNC中上行PCPCH映射到DCCH和上行PCPCH映射到DTCH，RNC起到无线资源的管理以及无线资源的分配，RRC层建立无线承载链路（RRC层是UTRAN和UE之间），才使得实现上行接入链接。 CPCH信道在某种角度可以理解为RACH信道的扩展，就电信业务目前的需求还无须使用CPCH信道来进行通信，可以直接使用DPCH（上行专用信道）和RACH就足以满足现行的通信需求。 4WCDMA终端是如何实现与系统的同步的 移动终端在开机后首先就是与小区或基站的信号进行时序同步。这种从移动终端在开机后无联系到移动终端在开机后进行时序同步的这一过程就是移动终端进行搜捕过程。在这种搜捕中，移动终端锁定一个基站信号并由此来判定这个基站的下行链路扰码和帧同步。 基站搜索分为时隙同步、扰码码组识别和帧同步以及扰码识别这三个步骤来完成的： 1）实现时隙同步 移动终端搜索到P-SCH的主同步码，与基站信号功率最大的基站进行时隙同步。由于P-SCH以时隙为周期，所以，搜索到了P-SCH便找到了时隙的头，即获得了时隙同步。S-SCH以帧为单位，且其同步码组与扰码组一一对应，所以，搜索到了S-SCH同步码组便获得了帧同步。主同步码在所有的小区里都是使用同一个码字。时隙的同步可以用相关器进行同步，它也可用匹配滤波器匹配的同步码Cpsc来进行时隙同步。PSC是一个非周期自相关性良好的Golay码序列，便于移动终端和基站的辨别和捕获。 2）实现扰码码组识别和帧同步 在一个小区里使用不同的扰码码组，以帧为周期的辅同步码也随着不同的扰码码组而发生变化，从而达到时隙同步的目的。当时隙取得同步后，才可以进行下一步帧同步，要使得帧同步必须要进行对SSCH辅同步信道的扰码码组进行识别，达到实现帧同步的目的。经过对接收信号的计算，以及与SSC序列的相关性的计算，来辨别出主扰码所含有的码组和在这小区的帧头。 3）实现扰码识别 当基站辨别出主扰码所含有的码组后，进而就要确定基站的下行扰码即基站的身份码。利用扰码码组中的8个主扰码与捕获的P-CPICH的主扰码比较，得到该基站的下行扰码即基站的身份码。由于识别到基站的身份码，那么就可以捕获到P-CCPCH，超帧同步得以实现，就可以读出系统以及基站的特定的广播信息。 5WCDMA系统在切换时需要测量哪些参数 WCDMA系统在切换时需要测量的参数有CPICHRSCP、RTWP以及RSCP/RTWP。CPICHRSCP也就是接收信号码功率，它是PCPICH即主公共导频信道上的接收功率；RTWP也就是接收总宽带功率，它是在3.84MHz带宽上接收到的全部信号功率；RSCP/RTWP也就是Ec/Io。它是终端接收总宽带功率除终端接收信号码功率所得到的数值。Ec/Io即终端对CPICH进行测量所得到的数值。在做切换计算时，Ec/Io只做为参考值，除此之外，因为在异步网络中软切换还要考虑基站间的定时信息，不然各个不同的基站的传输不易合并，它必须要进行空口传输的同步调整，便于终端的Rake接收机进行相干合并，否则会导致软切换的功率控制的不应有的延迟。一般情况下是按照以256码片为步长和接收到的RNC信息，进行下行链路定时调整。 6WCDMA无线接入网络接口几种形式 UMTSRAN缩写为UTRAN即WCDMA无线接入网络，它的接口有Iu接口、Iur接口、Iub接口这三种方式。Iu接口主要有两个：一个是IuPS，它的主要作用是把核心网分组域的SGSN与RNC连接起来。一个是IuCS，它的主要作用是将核心网电路域的交换机与RNC连接起来。Iur接口主要作用是把RNC与RNC连接起来。其目的是在RNSApplicationPart信令协议下实现跨RNC的软切换。Iub接口主要作用是在RNSApplicationPart信令协议下把基站与RNC连接起来。 7WCDMA终端几种工作模式 WCDMA终端具有空闲和UTRAN连接两种模式。由于UTRAN连接模式有RRC（无线资源控制）连接功能，且分为四个状态，分别是CELL_DCH、CELL_FACH、CELL_PCH和URA_PCH。空闲和UTRAN连接两种模式以及UTRAN连接模式的四个状态他们之间在一定的条件下可以相互转移。 当手机开启是处于一种空闲模式，在这中模式下，手机首先搜索到一个发射功率强的基站，并锁定其中的PLMN，连接到基站的控制信道，进行接收广播消息和系统信息。与此同时手机是进入非接入层标识状态，例如：PTMSI、TMSI、IMSI分别对应分组临时移动用户、临时移动用户和国际移动用户标识进行标识。 由于业务的需要移动终端与它建立无线资源控制连接后，终端就进入CELL_FACH状态连接模式，或者终端就进入CELL_DCH状态连接模式，因此一个RNTI（无线网络临时标识）就被分配到这个终端，作为公共传输信道的标识。RRC状态就能反映出连接模式中移动终端连接的级别和使用的传输信道。 在UTRAN连接模式有RRC连接的一种CELL_DCH状态下，手机将获得上行和下行两个专用物理信道，依照当时手机在通信系统的小区层次上即时的激活集来进行接入，手机也可以使用DSCH即下行共享传输信道；在UTRAN连接模式有RRC连接的一种CELL_FACH状态下，它与CELL_DCH状态下不同，手机将没有专用物理信道，它所得到的系统信息是通过对BCH监听，分别通过RACH和FACH来进行用户数据和信令消息的传输，当手机需要更换基站时，在更换完成后才向RNC发送更新信息，手机同时使用CRNTI进行标识，这样RNC就知道手机所处的位置；在UTRAN连接模式有RRC连接的一种CELL_PCH状态下，它与CELL_FACH状态下无专用物理信道相同，但不同的是手机使用DRX通过PICH指定的PCH来获得系统信息（DRX是非连续接收，PICH是寻呼指示信道，PCH是时隙监听寻呼信道）。在此时手机可进行BMC接收广播/组播控制协议消息和CBS支持小区广播业务。当手机需要更换基站时，它又回到CELL_FACH状态，执行CELL_FACH状态下的工作模式，此工作模式工作结束又回到CELL_PCH状态进行工作。故而在CELL_PCH状态下RNC也知道手机所处的位置；在UTRAN连接模式有RRC连接的一种URA_PCH状态与CELL_PCH 状态基本相同。不同的是在URA_PCH状态下，只有URA发生变化时小区才进行更新，URA发生变化来源于广播信道读取UTRAN登记区域（URA）标识。故而在URA_PCH状态下，在URA基础上的RNC按照CELL_FACH状态下上一次URA发生变化时RNC判断手机所处的位置。一旦RRC无连接或者其连接被撤销，那么手机就会从连接模式状态回到回空闲模式状态。 8总结 综上所述，WCDMA系统中分组数据的传输可通过公共传输信道、专用传输信道和共享传输信道三种类型的传输信道来实现。CPCH信道在某种角度可以理解为RACH信道的扩展。WCDMA终端是由时隙同步、扰码码组识别和帧同步、扰码识别这三步实现与系统的同步的。WCDMA无线接入网络接口主要有Iu接口、Iur接口和Iub接口。W