中国电信第三代数字蜂窝移动通信试验网技术文件-WCDMA设备接口规范附录1 ：WCDMA系统无线接口物理层技术要求：概述.doc

中国电信第三代数字蜂窝移动通信试验网技术文件WCDMA设备接口规范附录1 ：WCDMA系统无线接口物理层技术要求：概述 中国电信集团公司2004年1月i附录1：WCDMA系统无线接口物理层技术要求：概述目 录1 范围12 引用标准13 名语和缩略语14层1概述24.1 物理层与其它层的关系24.1.1 协议结构24.1.2 提供给上层的服务34.2 层1的一般描述44.2.1 多址接入44.2.2 信道编码和交织54.2.3 调制和扩频54.2.4 物理信道过程54.2.5 物理层测量54.2.6 物理层模块间的关系64.3 物理信道规范的文档结构64.3.1 概述64.3.2 TS 25.201：物理层概括性描述64.3.3 TS 25.211：物理信道和传送信道到物理信道的映射（FDD）74.3.4 TS 25.212：复用和信道编码（FDD）74.3.5 TS 25.213：扩频和调制（FDD）74.3.6 TS 25.214：物理层过程（FDD）84.3.7 TS 25.215：物理层测量（FDD）81 范围本通信标准参考性技术文件介绍了WCDMA系统的无线接口的物理层部分，同时也描述了物理层规范的文档结构，并为基本连接的要求定义了最小级的规范。本文基于 3GPP制订的Release-99技术规范，具体对应于TS 25.201。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本文件中引用而成为本文件的条文。本文件出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本文件的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。13GTS25.211: Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD).23GTS25.212: Multiplexing and channel coding (FDD).33GTS25.213: Spreading and modulation (FDD).43GTS25.214: Physical layer procedures (FDD).53GTS25.215: Physical layer Measurements (FDD).63GTR25.833: Physical layer items not for inclusion in Release 99.73GTR25.944: Channel coding and multiplexing examples.83GTS25.301: Radio Interface Protocol Architecture.93GTS25.302: Services provided by the physical layer.103G TS 25.101: UE Radio transmission and reception (FDD).113G TS 25.104: BTS Radio transmission and reception (FDD).3 名语和缩略语ARQAutomatic Repeat Request自动重传请求BERBit Error Rate 误比特率CCTrCHCoded Composite Transport Channel码组合传输信道CPCHCommon Packet Channel公共分组信道DCADynamic channel allocation 动态信道分配DCHDedicated Channel专用信道DS-CDMADirect-Sequence Code Division Multiple Access 直接序列码分多址DSCHDownlink Shared Channel 下行共享信道FAUSCHFast Uplink Signalling Channel 快速上行信号信道FDDFrequency Division Duplex 频分双工FECForward Error Correction 前向纠错FERFrame Error Rate误帧率GSMGlobal System for Mobile Communication全球移动通信系统L1Layer 1 (physical layer)层1（物理层）L2Layer 2 (data link layer)层2（数据链路层）L3Layer 3 (network layer)层3（网络层）MACMedium Access Control媒质接入层McpsMega Chip Per Second每秒兆码片QPSKQuaternary Phase Shift Keying 四相相移键控RACHRandom Access Channel随机接入信道RFRadio Frequency射频RLCRadio Link Control无线链路控制RRCRadio Resource Control无线资源控制SAPService Access Point 业务接入点SCCCSerial Concatenated Convolutional Code串联卷积码SCHSynchronisation Channel同步信道SIRSignal-to-Interference Ratio信干比TDDTime Division Duplex时分双工TDMATime Division Multiple Access 时分多址TFCITransport-Format Combination Indicator传输格式组合指示UEUser Equipment用户设备UMTSUniversal Mobile Telecommunications System通用移动通信系统UTRAUMTS Terrestrial Radio AccessUMTS地面无线接入UTRANUMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS地面无线接入网WCDMAWide-band Code Division Multiple Access宽带码分多址4 层1概述4.1 物理层与其它层的关系4.1.1 协议结构无线接口一般指用户设备(UE)和网络之间的Uu接口。无线接口由层1,2和3组成。层1基于WCDMA技术，TS25.200系列描述了层1的规范。无线接口的层2和层3的描述分别在TS25.300和25.400系列中。图1：有关物理层的无线接口协议结构图1显示了UTRA无线接口与物理层有关的协议结构。物理层与层2的MAC子层和层3的RRC子层相连。图中不同层/子层间的圆圈部分为业务接入点(SAPs)。物理层为MAC层提供不同的传送信道。传送信道定义了信息是如何在无线接口上进行传送的。MAC层为层2的无线链路控制(RLC)子层提供了不同的逻辑信道。逻辑信道定义了所传送信息的类型。物理信道在物理层进行定义。有两种双工模式：频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。在FDD模式，物理信道由码、频率和上行链路的相关相位(I/Q)来确定。物理层由RRC控制。4.1.2 提供给上层的服务物理层提供了高层所需的数据传送业务。对这些业务的存取是通过使用经由MAC子层的传送信道来进行的。为提供这些数据传送业务，物理层将执行以下的功能：(参看9)- 宏分集的分解/合成和软切换- 传输信道上的错误检测，和到高层的指示- 传输信道的FEC编码/解码- 传输信道的复用和码组合传输信道(CCTrCH)的解复用- 编码传输信道到物理信道上的速率匹配- 码组合传输信道到物理信道的映射- 功率的加权和物理信道的组合- 物理信道的调制和扩频/解调和解扩- 频率和时间同步(码片、比特、时隙、帧)- 无线特性的测量，包括FER，SIR，干扰功率，和到高层的指示- 内环功率控制- RF的处理（注：RF处理在TS 25.100系列中定义）当网络单元(UEs和网络)提供兼容的业务承载时(如支持话音承载)，必须保证成功的互工作性。进一步讲，相同特性的不同操作选项可能导致UE和网络之间的不兼容性，应该避免此类情况的出现。4.2 层1的一般描述4.2.1 多址接入接入方案为直接序列码分多址技术(DS-CDMA)，信息将在约5MHz的带宽上进行扩频，故也称WCDMA。UTRA有两种模式，FDD和TDD，分别运行在对称的频带和非对称的频带上。采用FDD或TDD模式中的一种，可以保证在不同的地区更有效地利用可用的频段。FDD模式的定义如下：FDD：上行链路和下行链路采用两个独立频率工作的双工方式。在FDD，每个上行链路和下行链路使用不同的频段。使用此系统，应该分配一对有一定间隔的频带。对WCDMA来讲，一个10ms的无线帧被分成15个时隙(在码片速率3.84Mcps时为2560chip/slot)。因此一个物理信道定义为一个码(或多个码)。信道的信息速率将根据符号率变化。符号率将根据3.84 Mcps码片速率和不同的扩频因子而得到。FDD上行链路的扩频因子的范围为256到4，下行链路的扩频因子范围为512到4，TDD的上/下行的扩频因子范围为16到1。因此对FDD的上(下)行链来讲，相应的调制符号率其变化范围为960 k symbols/s到15k symbols/s(7.5 k symbols/s)。4.2.2 信道编码和交织UTRA支持三种信道编码方式：- 卷积编码- Turbo编码- 不编码信道编码的选择是由上层信息来指示的。为随机化传输差错，之后将进一步采用交织技术。4.2.3 调制和扩频UTRA的调制方案为QPSK。脉冲成形请见TS 25.100系列文件。CDMA的本质是扩频(和扰码)过程与调制过程是紧密关联的。在UTRA中，不同家族的扩频码被用于对信号的扩展。- 对来自同一信源的不同信道，使用来自码树结构的信道化码来进行区分(见3)- 对不同的小区，使用下面的方法来区分：FDD模式：周期为10ms的Gold码(38400chips，速率为3.84Mcps)，实际码长为218-1码片(每10ms进行一次截断)，详见3- 对不同的UEs，采用下面的码族进行区分：FDD模式：周期为10ms的Gold码，或者采用256码片周期的S(2)码4.2.4 物理信道过程与UTRA操作有关的物理程序包括：1) 功率控制：FDD模式的内环功控和慢速质量环功控；2) 小区搜索操作4.2.5 物理层测量对无线特性参数，包括FER、SIR、干扰功率等，进行测量后，上报至高层和网络。这些测量包括：1) 在UTRA内用于切换的切换测量。除了小区的相对强度外，还要确定一些特定的参数，对FDD模式，包括小区间的定时关系，以用于异步软切换2) 准备切换至GSM900/GSM1800系统的测量过程3) 在随机接入程序前的测量过程4.2.6 物理层模块间的关系层1的功能是根据FDD和TDD的规范进行分割的。下图，虽然不是绝对的，但按照关于用户平面信息流的规范介绍了层1各模块间的关系。图 2 按照规范，FDD 层 1模块关系4.3 物理信道规范的文档结构4.3.1 概述物理层规范由一个概括性的文档（TS 25.201），五个关于FDD模式的文档（TS 25.211 到TS 25.215）。另外还有两个技术报告（TR 25.833和25.944）。4.3.2 TS 25.201：物理层概括性描述描述的范围包括：- 层1文档的内容（TS 25.200系列）；- 到哪儿去寻找信息；- 层1的概括性描述。4.3.3 TS 25.211：物理信道和传送信道到物理信道的映射（FDD）这部分包括了在FDD模式下，层1传送信道和物理信道的特性，具体包括： 传输信道的种类； 物理信道的种类； 每一个物理信道的结构，时隙格式等； 在同一个链路中的不同物理信道之间的相对时间关系，以及上行链路和下行链路之间的相对的时间关系； 传输信道到物理信道到映射。4.3.4 TS 25.212：复用和信道编码（FDD）这部分包括FDD模式下的复用，信道编码和交织，具体有：- 传输信道到CCTrCHs的编码和复用；- 信道编码的选择性；- 层1控制信道的编码，例如TFCI；- 不同的交织器；- 速率匹配如何实现；- 物理信道的分段和映射。4.3.5 TS 25.213：扩频和调制（FDD）这部分包括FDD模式下的扩频和调制特性，具体有