WCDMA移动通信技术：03-2 WCDMA信道作用、初始化过程及呼叫流程

WCDMA信道结构课程目标学完本课程，您将能够：掌握系统信道分类掌握各种信道功能课程内容系统信道分类物理信道功能初始化过程及呼叫流程上行物理信道两个上行专用物理信道（上行专用物理数据信道DPDCH和上行专用物理控制信道DPCCH）两个公共物理信道（物理随机接入信道PRACH和物理共用分组信道PCPCH）上行专用物理信道帧结构DPCCH共有4个域：Pilot：用于基站接收机的信道估计和确定帧的同步；TFCI：用于确定复用至同一CCTrCH的不同TrCHS的传输格式；FBI：用于下行链路采用闭环发射分级技术的情况；TPC：用于下行链路闭环功率控制中功控命令的指示。 物理专用信道的时隙结构PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10bits1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbitsTslot=2560chips,Ndata=10*2kbits(k=0..6)上行专用物理信道上行链路物理专用信道的数据部分和控制部分是I/Q复用的，即DPDCH和DPCCH在每个无线帧内是I/Q码复用。对于一个连接而言不管数据信道有几条，控制信道只能有一条。在每个无线链路中可以有0个，1个或者几个上行DPDCH。上行DPDCH用于传输专用传输信道（DCH）。上行DPCCH用于传输L1产生的控制信息。L1的控制信息包括：支持信道估计以进行相干检测的已知导频比特发射功率控制指令TPC反馈信息FBI一个可选的传输格式组合指示TFCI(TFCI将复用在上行DPDCH上的不同传输信道的瞬时参数通知给接收机，并与同一帧中要发射的数据相对应。在每个层一连接中有且仅有一个上行DPCCH。)PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH分为前缀部分和消息部分。随机接入发射的结构如下图所示。随机接入发射包括一个或者多个长为4096码片的前缀和一个长为10ms或20ms的消息部分。MessagepartPreamble4096chips10ms(oneradioframe)PreamblePreambleMessagepartPreamble4096chips20ms(tworadioframes)PreamblePreamblePRACH接入发射结构PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH消息部分的数据信道和控制信道也是I/Q复用的，其数据信道最小扩频因子为32，有4种时隙格式。控制信道仅有一种时隙格式，有两个域：Pilot域和TFCI域。PilotNpilotbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..3)MessagepartradioframeTRACH=10msDataControlTFCINTFCIbitsPRACH消息部分时隙结构PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道因为没有TPC域所以不提供下行链路闭环功率控制，又因为没有FBI域，所以不提供SSDT指示和闭环模式发射分集的指示当然也不使用压缩模式。控制部分的扩频用信道化码Cc,信道化码Cc位于码树的最底段,扩频因子为256。数据部分的信道化码根据传输的数据速率在扩频因子32~256的码资源分配。用于PRACH信道消息部分的扰码是10ms长,总共定义了8192个不同的扰码。对一个PRACH来说，用于消息部分的扰码与用于前缀部分的扰码是相同的，前缀部分扰码取同一个扰码的前4096个码片，消息部分从同一个扰码的第4097个码片开始取。PRACH随机接入物理信道PRACH随机接入物理信道PRACH(物理随机接入信道)承载RACH，传送低速率非连续分组数据用来传输信令：开机后的注册、对呼叫进行初始化或者跨区移动后进行位置更新。PRACH在数据传输之前发送特定的特征前导，用256的扩频因子对16个符号的特征标记序列进行扩频，因此前导长度为4096个码片。一旦前导被检测到并经捕获指示信道AICH确认后，PRACH开始发送10ms/20ms的消息部分。下行物理信道下行物理信道有下行专用物理信道、一个共享物理信道和五个公共控制物理信道：下行专用物理信道下行链路专用物理信道（DLDPCH）下行链路中的DPCCH和DPDCH是时分复用的，DLDPCCH的包含3个域：TPC域、TFCI域和PLIOT域，DLDPDCH的SF可以从4到512。Oneradioframe,Tf=10msTPCNTPCbitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0..7)Data2Ndata2bitsDPDCHTFCINTFCIbitsPilotNpilotbitsData1Ndata1bitsDPDCHDPCCHDPCCHDLDPCH的帧结构下行专用物理信道下行链路专用物理信道（DLDPCH）当用户所需数据速率大于单码道数据速率时，可以采用多码道传输。上行最大数据速率：384KbpsX6码道=2.3Mbps下行最大数据速率：384KbpsX7码道=2.7Mbps公共下行物理信道公共导频信道(CPICH)公共导频信道CPICH为固定速率（30kbps，SF＝256）的下行物理信道，用于传送预定义的比特/符号序列。CPICH的功能在于辅助终端对DCH作信道估计。CPICH调制格式：CPICH公共导频信道分为主公共导频信道(P-CPICH)和辅公共导频信道（S-CPICH)；不编码信道；P-CPICH使用固定的扩频因子（Cch,256,0）、具有固定的比特速率30kbit/s；每个小区有且只有一个P-CPICH，它使用主扰码；用于小区主扰码的搜索；P-CPICH为其他信道提供相位和功率基准；P-CPICH主要用于切换和小区选择、小区重选时进行测量并作估计；可通过调整P-CPICH的发射功率水平来对不同小区的负载加以平衡，确定小区覆盖范围，小区呼吸功能；P-CPICH向整个小区广播；S-CPICH可使用SF=256的信道化码中的任一个；用来辅助UE对下行的专用或者公共信道进行信道估计；P-CCPCH主公共控制物理信道公共控制物理信道分为基本公共控制物理信道（P-CCPCH）和辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）。P-CCPCH为一个固定速率（30kbps，SF=256）的下行物理信道，用于传输BCH，每个小区有且只有一个，使用小区中的主扰码。在每个时隙的第一个256chips内，基本CCPCH不进行发射，在此段时间内，将发射基本SCH和辅助SCH，而没有Pilot/TPC/TFCI域。P-CCPCH帧结构S-CCPCH辅公共控制物理信道辅公共控制物理信道(S-CCPCH)承载PCH和FACH具有如下特性：每个小区至少有一条以低速率发射的S-CCPCH；P-CCPCH和S-CCPCH的主要区别在于P-CCPCH只能具有固定的预先定义好的传输格式，而S-CCPCH可以使用TFCI以支持多个传输格式。S-CCPCH的帧结构S-CCPCH辅公共控制物理信道当有多条S-CCPCH时，其余的S-CCPCH可以使用更灵活的速率发射用于传送FACH和PCH.两种SCCPCH:有TFCI和无TFCI。UTRAN决定TFCI是否发送，UE必须支持TFCI。可能的传送速率与下行DPCH相同。SF=4~256。FACHandPCH可被映射到同一个或不同的SCCPCHs.如果映射到同一个SCCPCH,它们可以映射到相同的帧。SCH同步信道同步信道(SCH)每个小区有且只有一个分为主同步信道P-SCH和辅同步信道S-SCH；不扩频、不加扰信道；用于小区搜索的下行链路信号，为用户提供码片同步、时隙同步和帧同步；每一个时隙的前256个码片用于发射同步码；PICH寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)PICH承载PI（PageIndication），其SF=256，无线帧长10ms，包含300bits，其中288个bits承载寻呼指示，其余12个比特未用部分是为将来可能的使用而保留的。。PICH伴随着S-CCPCH上的PCH信道,辅助PCH信道完成寻呼。在每一个PICH帧中，有Np个寻呼指示被发射{P0,…,PNp-1}其中，Np=18,36,72,or144。如果某一帧中的PI被置为1，说明PI对应UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调。PICH的帧结构PDSCH物理下行共享信道PDSCH物理下行共享信道一个无线帧内，基于一个单独UE;在一个无线帧内，UTRAN可以在相同的PDSCH根信道下，基于码复用，给不同的Ues分配不同的PDSCHs.在同一个无线帧中，具有相同扩频因子的多个并行的PDSCHs，可以分配给一个单独的UE。在相同的PDSCH根信道码下所有PDSCHs都是帧同步的。扩频因子的范围：4~256。物理信道对应扩频码(SF)小结信道名称SFDPDCH4-256DPCCH256DLDPCH4-512PRACH32-256P-CCPCHCch,256,1S-CCPCH4-256P-CPICHCch,256,0S-CPICH256PICH256SCH不扩频，不加扰课程内容系统信道分类物理信道功能初始化过程及呼叫流程开机及搜索小区UE开机并开始搜索网络；与所在小区(SCH)进行同步；通过P-SCH的基本同步码（PSC），可以实现时隙同步；通过S-SCH，可以实现帧同步，并且识别小区的扰码码组；通过与P-CPICH进行相关计算，得到小区的下行扰码；根据小区主扰码，检测到BCH(P-CCPCH)，并读取系统消息，从而获得小区的相关基本信息；侦听PICH和PCH(S-CCPCH)上的寻呼信息；UE进入IDLE状态；UE准备进行位置更新；完成位置更新后，UE的位置信息登记到网络侧，UE进入待机状态，可以进行主叫或被叫；手机开机后需要知道的信息（1）最强小区（2）时隙边界（3）帧边界（4）主扰码（5）广播信道的相关广播第一步：选择小区和时隙同步第二步：帧同步和确定扰码组第三步：确定扰码号CPICH是预先定义的符号序列扩频因子为256(Cch,256,0)采用主扰码进行加扰UE根据确定的扰码族中的8个主扰码对CPICH进行解码，解码正确的主扰码即为该小区的主扰码解码P-CCPCH信道获得广播消息P-CCPCH包括当前的SFN和系统广播消息P-CCPCH的扩频因子为256(Cch,256,1)P-CCPCH用主扰码加扰UE可以用主扰码对P-CCPCH承载的BCH信道进行解码，获得系统广播MS主叫的基本流程UE使用随机接入物理信道（PRACH），通过PRACH前导MS向UTRAN发送接入请求使用捕获指示应答信道（AICH），UTRAN向MS发送接入请求确认使用随机接入物理信道（PRACH），MS向UTRAN发送PRACH的数据和控制消息使用辅助控制物理信道（S-CCPCH），向MS分配专用数据和控制物理信道使用专用数据和控制物理信道（DPDCH、

DPCCH），MS与BS进行业务交互MS被叫的基本流程UE使用寻呼指示物理信道（PICH），UTRAN指示MS