1、,WCDMA 无线接口技术,2,WCDMA无线接口的分层结构WCDMA无线接口控制面的主要过程和功能WCDMA无线接口数据流的主要过程WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程,内容,3,UMTS结构,核心网CN,接入网UTRAN,用户设备UE,Iu接口,Uu接口,4,UTRAN协议结构,5,无线接口协议结构,6,无线接口协议结构,7,无线接口协议结构（续）,无线接口指UE和UTRAN之间的Uu接口无线接口由层1,2和3组成物理层与层2的MAC子层和层3的RRC子层相连。物理层同MAC层连接是通过不同的传输信道。MAC层与RLC层连接是通过不同的逻辑信道。,8,内容,WCDMA无线接口的分层
2、结构WCDMA无线接口控制面的主要过程和功能WCDMA无线接口数据流的主要过程WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程,9,无线接口控制面主要过程,MAC 控制过程RLC 控制过程BMC 控制过程PDCP控制过程RRC 控制过程,10,MAC控制过程的功能,逻辑信道到传输信道的映射根据瞬时数据速率选择传输格式UE内不同数据流的优先级处理通过动态调度实现不同UE间的优先级处理公共传输信道上标识不同的UE在公共传输信道上，高层PDU复用到传输块集，然后发送至物理信道；对物理信道发送来的传输块集进行解复用，形成高层PDU。,11,MAC功能 (继续),在专用传输信道上，高层PDU复用到传输块集，
3、然后发送至物理信道；对物理信道发送来的传输块进行解复用，形成高层PDU。监测业务量动态传输信道类型切换加密RACH传输的ASC选择（UE）,12,数据传输在两MAC实体之间完成无数据分段的MAC SDU的非确认数据传输无线资源和MAC参数的重新分配完成无线资源重分配（基于RRC请求）和MAC参数修改测量报告将本地测量结果上报至RRC,MAC提供的服务,13,MAC层结构（1）,组成：MAC-b、MAC-c/sh、MAC-d,定义：BCH的控制实体位置：Node B数目：每个UE中有一个MAC-b，在UTRAN中每个小区有一个MAC-b,14,MAC层结构（2）,位置：MAC-c/sh位于CRN
4、C，MAC-d位于SRNC数目：UTRAN中对每个UE都有一个MAC-d，一个小区中有一个MAC-c/sh,15,UTRAN侧MAC-c/sh,16,UTRAN侧MAC-d,17,RLC控制过程功能,分段和重组级联填充用户数据传输差错纠正高层PDU按序传递重复检测,流量控制序列号检查（UM）协议错误检测和恢复加密挂起/恢复功能,18,RLC提供的服务,RLC连接建立/释放透明数据传输分段和重组数据传输非确认方式数据传输数据错误检测传递唯一性立即传递,确认方式数据传输无差错传递传递唯一性按序传递无序传递QoS设置不可恢复错误的通知,19,RLC层原理（1）,20,RLC层原理（2）TM,21,R
5、LC层原理（3）UM,22,RLC层原理（4）AM,23,PDCP功能IP数据流的头压缩/解压功能（RFC2507）用户数据的传输无线承载中，维持PDCP序列号，实现无损SRNS重定位不同RB复用至同一RLC实体（R99版不支持，R00版支持）,PDCP控制过程功能,PDCPt提供的功能,24,PDCP提供的服务,PDCP提供的服务以TM、UM、AM模式，接收和传输网络PDU。,TM、UM、AM,PDU,分组业务,数据,PDCP协议处理,25,PDCP层原理,26,BMC提供的功能,BMC功能小区广播消息存储业务量监测和小区广播业务CBS无线资源请求BMC消息调度传送BMC消息到UE小区广播消
6、息传送给高层（NAS）,27,BMC提供的服务,BMC以非确认方式UM在空中接口用户面提供公共用户数据广播/多播数据传输服务,UM,用户面,广播业务,广播/多播数据,BMC协议处理,28,BMC原理,29,RRC层功能,NAS（CN）信息广播接入层信息广播RRC连接的建立、重建、维护和释放无线承载的建立、重新配置和释放RRC连接无线资源的指配、重新配置和释放RRC连接移动性管理功能寻呼/通知高层PDU路由请求的QoS控制,30,RRC功能 (继续),UE测量控制和测量报告外环功率控制加密控制慢速DCA（TDD）UL DCH无线资源仲裁空闲模式下小区初始选择和重选完整性保护CBS初始配置CBS无
7、线资源分配CBS不连续接收控制,31,QoS结构,32,RAB特性,无线承载特性由下面参数确定Traffic classMaximum bit rateGuaranteed bit rateSDU error ratio, Residual BER,Transfer Delay,33,业务分类,34,RAB举例,35,信令RB举例,36,L3 Uu层服务,一般控制（GC）GC SAP提供信息广播服务，在地理范围内对所有UE广播信息通知（Nt）Nt SAP提供寻呼和通知广播服务。寻呼服务给一指定UE发送信息。通知广播服务在地理范围内，对所有UE广播信息专用控制（DC）DC SAP提供连接建立/释
8、放服务，并用此连接传输消息，并可在建立期间传输消息,37,RRC层原理,38,C-平面RRC和较低层的关系,39,RRC过程,RRC连接管理过程无线承载控制过程RRC连接移动性管理过程测量过程测量控制测量报告一般过程,40,RRC连接管理过程,系统信息广播寻呼RRC连接建立RRC连接释放RRC连接重建UE性能信息的传输UE性能查询直接传输初始化,下行直接传输上行直接传输UE专用寻呼安全模式控制信令流释放过程信令连接释放请求Counter检查,41,无线承载控制过程,无线承载建立重配（无线承载、传输信道、物理信道重配）无线承载释放传输信道重配传输格式组合控制物理信道重配下行外环功率控制物理信道重
9、配失败,42,RRC连接移动性管理过程,小区更新URA更新UTRAN移动性信息激活集更新硬切换系统间切换至UTRAN从UTRAN进行系统间切换系统间小区重选至UTRAN从UTRAN进行系统间小区重选,43,系统信息广播,用途：一个小区内，UTRAN向空闲模式和连接模式下的UE广播系统信息。逻辑信道：BCCH传输信道：BCH、FACH启动：系统信息根据每个系统信息块的调度信息的规则持续重复广播，UTRAN可能临时发送不属于调度的信息块。,44,系统信息广播（续）,系统信息结构,45,系统信息广播（续）,结构：树型系统信息结构构成：主信息块、系统信息块系统信息块类型（FDD）：15种（包括NAS、
10、小区选择/重选、公共物理信道配置、测量控制信息、定位信息等不同信息内容）组织方式：主信息块给出小区内系统信息块的参考信息，这些参考信息包括系统信息块的调度信息。系统信息块包含实际的系统信息并/或通过调度信息指向其他系统信息块。被指向的系统信息块和其父系统信息块有相同的广播范围和更新机制,46,寻呼,用途：在寻呼控制信道（PCCH）上给选定的UE传输寻呼信息，UE状态为空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状态。网络高层可进行寻呼请求，例如建立一个信令连接。UTRAN在CELL_PCH或URA_PCH状态下启动寻呼，以触发UE状态变化。另外，UTRAN能在空闲模式、CELL_PCH或URA_
11、PCH状态下启动寻呼以触发UE读取更新后的系统信息,47,RRC连接建立,用途：建立RRC连接启动：UE的非接入层可能请求建立一个RRC连接。,RRC连接建立，网络接收RRC连接,48,DCCH信道上的RRC连接释放,RRC连接释放,用途：释放RRC连接，包括UE和UTRAN之间的信令链路和全部无线承载,49,内容,WCDMA无线接口的分层结构WCDMA无线接口控制面的主要过程和功能WCDMA无线接口数据流的主要过程WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程,50,无线接口数据流主要过程,层3、层2的数据处理过程物理层的数据处理过程,51,三层信道概念,逻辑信道RLC与MAC之间传输信道MA
12、C与物理层之间物理信道,52,逻辑信道,控制逻辑信道（CCH）BCCH：广播控制信道PCCH：寻呼控制信道DCCH：专用控制信道CCCH：公共控制信道SHCCH：上行共享控制信道业务逻辑信道（TCH）DTCH：专用业务信道CTCH：公共业务信道,53,传输信道,公共传输信道RACH随机接入信道FACH前向接入信道CPCH公共分组信道DSCH下行共享信道USCH上行共享信道BCH广播信道PCH寻呼信道SCH同步信道专用传输信道DCH专用信道,54,逻辑信道到传输信道的映射关系,55,多种业务复用-专用信道,Conversational / speech / UL:12.2 DL:12.2 kbp
13、s / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH Conversational / unknown / UL:64 DL:64 kbps / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH Streaming / unknown / UL:0 DL:384 kbps / CS or PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH Conversational / speech / UL:12.2 DL:12.2 kbps / CS RAB + Interactive or back
14、ground / UL:64 DL:256 kbps / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCHConversational / unknown / UL:64 DL:64 kbps / CS RAB + Interactive or background / UL:64 DL:64 kbps / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH Interactive or /background / UL:64 kbps DL:128 kbps / PS RAB + Streaming / unknown / U
15、L:0 DL:128 kbps / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH,56,多种业务复用-公共信道,共享信道Conversational / speech / UL:12.2 DL:12.2 kbps / CS RAB + Interactive or background / UL:64 DL:2048 kbps / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 kbps SRBs for DCCH 公共控制信道Stand-alone 32 kbps SRB for PCCH Interactive or background / DL:32
16、 kbps / PS RAB + SRB for PCCH + SRB for CCCH + SRBs for DCCH + SRB for BCCH接入信道Interactive or background / UL:32 kbps / PS RAB + SRB for CCCH + SRBs for DCCH,57,业务和RAB举例,58,PDCP层数据处理,高层PDU,PDCP SDU,PDCP层,59,BMC层数据处理,高层PDU,BMC SDU,BMC层,60,RLC层数据处理,SDU,PU,PU,PU,分段/级联/组合,RLC PDU,复用,设置P字段/加解密,AM模式,61,MA
17、C层数据处理,高层PDU,MAC SDU,C/T MUX,UE id MUX,TCTF MUX,62,层2的数据流（1）,透明RLC和透明MAC层的数据流,63,层2的数据流（2）,透明RLC和非透明MAC层的数据流,64,层2的数据流（3）,非透明RLC和透明MAC层的数据流,65,层2的数据流（4）,非透明RLC和MAC层的数据流,66,物理层的数据处理,67,上行3.4Kbps的SRB处理,5.4.1.2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.,68,上行12.2Kbps的CS RAB,69,上行3.4Kbps12.2Kbps,70,下行64Kbps的RAB,71,下行64Kbps3.4K
18、bps,72,下行2,048Kbps RAB,73,下行2,048Kbps3.4Kbps,1.1.1.1.1.1.1.,74,物理信道配置,75,内容,WCDMA无线接口的分层结构WCDMA无线接口控制面的主要过程和功能WCDMA无线接口数据流的主要过程WCDMA物理层关键技术WCDMA物理层过程,76,物理层关键技术,信道结构及映射关系编码和复用技术扩频技术调制技术,77,物理层技术实现,MAC层（层2）,物理信道,扩频调制,传输信道,物理信道结构,OVSF、扰码操作调制,编码和复用映射到物理层,解复用解码映射到MAC层,解调解扩,78,传输信道分类,BCH, 广播信道FACH, 前向接入信
19、道PCH, 寻呼信道RACH,反向（随机）接入信道CPCH, 公共分组信道DSCH，下行共享信道,DCH，专用信道DCH信道可以为上行或下行信道,公共传输信道,专用传输信道,79,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。在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。,频率、码、相位,物理信道,80,上行物理信道,上行公共物理信道物理随机接入信道(PRACH)物理共用分组信道(PCPCH),上行专用物理信道上行专用物理数据信道(uplink
20、DPDCH)上行专用物理控制信道 (uplink DPCCH),上行物理信道,81,上行专用物理信道,DPDCH和DPCCH在无线帧通过I/Q复用DPDCH用来传输层2及更高层产生的专用数据DPCCH用来传输层1的控制信息帧长为10ms，分15个时隙，每时隙2560 chipsDPDCH的扩频因子为4到256在相同的层1连接中，DPDCH与DPCCH的扩频因子是可以不同的每个DPCCH时隙由Pilot，TFCI，FBI，TPC构成。,82,上行DPDCH/DPCCH帧结构,83,上行DPDCH/DPCCH作用,DCH数据,DPDCH,DPCCH,为DPDCH提供解调、功控等控制数据,实现物理层
21、数据承载,84,随机接入是基于快速捕获指示的时隙ALOHA方法时间上用接入时隙来确定，UE只能在时隙的开始位置进行随机接入传送，每个时隙5120chips，每2帧有15个slot哪些时隙可以使用由高层给定随机接入传送数据由两部分组成：1或多个的preamble：4096chips长度，由16长度的signature进行256次重复构成，共有16种signature10或20ms的信息部分使用哪个signature及信息部分长度由高层决定,PRACH信道,85,RACH接入时隙分配,86,RACH发射结构,87,RACH信息部分,88,物理公共分组信道PCPCH,89,CPCH传输是基于快速捕获
22、指示的DSMA-CD方法CPCH也是在与RACH一样的时隙开始时刻传输的CPCH随机访问信号包括：1个或多个接入前缀AP，长度为4096chips1个冲突检测前缀CD-P，长度为4096chips1个DPCCH功率控制前缀PC-P，长度为0或8个时隙，由高层决定1个message部分：长度为Nx10ms，最多的帧数由N_Max_frames参数决定，此为高层的参数。每10ms帧分为15个时隙，每个时隙2560chips也分为两个并行的部分：传输高层信息的数据部分和传输层1控制信息的控制部分数据部分的扩频因子为256到4数据部分与控制部分分别与上行的DPDCH与DPCCH结构相同,物理公共分组信
23、道（继续）,90,专用下行物理信道,91,专用下行物理信道（继续）,DCH包括专用的数据及控制信息：专用数据用于传输层2或更高层产生的数据；控制信息用于传输层1的控制信号控制信息包括：导频、TPC、可选的TFCI。DCH的扩频因子可以为512到4，并且在连接过程中可以改变DPDCH和DPCCH是时间复用的同一CCTrCH的多码传输使用相同的扩频因子，此时，只需传输第一个DPCH的控制信息就行。当有多个CCTrCH给同一用户时，每个CCTrCH可以使用不同的扩频因子，并且只需传输一个DPCCH信息,92,下行DPDCH/DPCCH作用,DCH数据,DPDCH,DPCCH,为DPDCH提供解调、功
24、控等控制数据,实现物理层数据承载,DCH数据,93,下行多码传输的时隙结构,94,公共导频信道CPICH,common Pilot Channel (CPICH)传送确知序列固定速率30KBPS， SF=256发射分集时，使用相同的扩频码和扰码，但传送序列不同,95,CPICH,主CPICH使用相同的信道码,即Cch,256,0扰码为主扰码一个小区只有一个主CPICH在整个小区广播主CPICH为SCH, Primary CCPCH, 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。从CPICH可以使用任意信道码，只要满足 SF=256扰码可以使用主扰码，也可以使用从扰码一
25、个小区可以有0、1或几个从扰码可以在小区内部分发射可以作为 SCCPCH 和下行 DPCH的参考.,96,主公共控制物理信道PCCPCH,固定数率（30kbps，SF=256）用于承载BCH信道每个时隙的头256chips为空只有数据域可以采用STTD传输分集,97,从公共控制物理信道S-CCPCH,用于传送 FACH和PCH. 两种SCCPCH: 有TFCI 和无TFCI。UTRAN 决定 TFCI是否发送，UE支持TFCI。可能的传送速率与下行DPCH 相同。,SF =256 - 4. FACH and PCH 可被映射到同一个或不同的 SCCPCHs. 如果映射到同一个SCCPCH, 它
26、们可以映射到相同的帧。,98,同步信道SCH,SCH用于小区搜索分成 P-SCH和S-SCH. SCH信道占用前256个CHIP主同步码 (PSC) 在每个时隙内重复发射。,从同步码 (SSC)指定小区扰码的码组 SSC从16个长为256的码组中选择。共有64组，代表64个扰码码组,99,物理下行共享信道PDSCH,PDSCH传送 DSCH, DSCH 被多个码分用户共享。 PDSCH 总是与一个 DPCH相联系，所需控制信息在DPCH上传送两种方式通知 UE 解调 DSCH（用TFCI域，用高层信令）DSCH是特殊形式的多码传输，DSCH与相联系的DCH可以具有不同的SF，SF可在帧间改变。
27、,承载DSCH数据,100,捕获指示信道（AICH）,AICH的帧结构：两帧，共20 ms，包括重复的15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和空部分 。捕获指示AI有16种Signature AICH的相位参考为CPICH.,101,寻呼指示信道,102,寻呼指示信道（继续）,PICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于传送Page Indicators (PI).PICH 总是与一个S-CCPCH 相联系，这个信道正在传送一个PCH PICH的帧结构：一帧为10ms，包括300bits.其中，288 bits用于传送 Page Ind
28、icators. 其余12 bits尚未定义。N 个寻呼指示 PI0, , PIN-1 在一帧内传送，N=18, 36, 72, or 144. 如果某一帧中的 PIi 被置为1，说明PIi对应UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调,103,传输信道与物理信道的映射关系,104,物理层关键技术,信道结构及映射关系编码与复用技术扩频技术调制技术,105,编码与复用概述,目的：从MAC层或更高层来的数据流(TB/TBS)经过信道编码与复用后提供给无线传输链路上传输。,来自MAC的数据流,编码与复用，实现传输信道映射到物理信道,物理信道上的数据流,内容：信道编码策略是检错编码、纠错编码、速率匹配、交
29、织和传输信道到物理信道的相互映射的组合；,106,编码与复用步骤,CRC添加传输块级联与码块分段前向纠错编码速率匹配DTX插入交织无线帧分段传输信道(TrCH)复用物理信道分段物理信道映射,编码与复用步骤,107,编码与复用例子,108,下行链路12.2kb/s AMR语音编码,109,DCH控制数据编码(3.4kb/s),110,AMR语音与控制数据复用,111,CRC以TB为单位CRC长度由上层信令告诉0、8、12、16、24可选每个TrCH是不会改变的(重配置除外)如果没有TB输入,不应该计算CRC;如果有TB输入,但输入TB SIZE=0,仍要添加CRC,只是CRC均为0.CRC位添加
30、在数据末端,且要进行比特反转,TB的CRC,112,TB级联与码块分段,TB级联是指一个TTI内的所有TB加上CRC后的串行级联码块分段指编码码块的分段,与编码类型相关卷积码:如果TBS SIZE504,分成等长的多段编码块Turbo码:如果TBS SIZE5114,分成等长的多段编码块不编码:不用分段如果分段不能均分,在第一个码块的开始位置填充0比特如果Turbo编码的码块长度10ms的TrCH上行无线帧分段前,由无线帧等长化保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数下行无线帧分段前,由速率匹配算法保证了数据长度是TTI内无线帧数Fi的整数倍数,119,TrCH的复用,复用以无线帧(10
31、ms)为单位复用的输入为TrCH数据,复用后形成CCTrCHCCTrCH的格式由TFCI指示复用前的各TrCH可以有不同的TTICCTrCH有两种类型:公共类型和专用类型公共类型CCTrCH只能由公共TrCH复用而得;专用类型CCTrCH只能由专用TrCH复用形成对一个用户而言,上行同时只能存在一个CCTrCH;下行可有多个同一个CCTrCH的不同无线帧由CFN来区分,120,物理信道分段与映射,当不止使用一个物理信道时,一个CCTrCH无线帧分成几个物理帧多码传输多码传输的各个物理信道SF一定相同上行物理信道的DPCCH和DPDCH是码复用的下行物理信道的DPCCH和DPDCH是时分复用的上
32、行物理信道一定是全填充的,除了压缩模式下行物理信道的DTX是不发送的上行只有一个DPCCH,因此上行的TPC流可能控制下行的多个DPDCH,这些DPDCH可能属于一个CCTrCH,也可能属于不同的CCTrCH.下行也只有一个DPCCH,尽管可能有多个CCTrCH,这时DPCCH在最小SF的CCTrCH的物理信道上传输.这样TPC流和TFCI字都只有一个.,121,压缩模式,含义:一个或连续几个无线帧中某些时隙不发送信息目的:压缩模式主要用于频间测量、系统间切换方法：打孔;SF减半高层指配类型：单帧和双帧方式使用：下行链路支持所有三种压缩方法上行链路不支持速率匹配打孔方式,122,压缩模式（续）
33、,123,物理层关键技术,信道结构及映射关系编码与复用技术扩频技术调制技术,124,扩频技术,扩频包括两个操作：信道化（channelization）操作，它使数据符号变为码片，并增加了信号带宽，每符号的码片数称为扩频因子（SF），可以通过与OVSF相乘得到扰码操作，它作用在扩频信号上,数据比特,OVSF码,扰码,扩频后码片,125,信道码,信道码使用OVSF码定义：Cch,SF,k, 描述信道码，SF 为扩频因子， k 为码号, 0 kSF-1,126,上行链路长扰码,共有224个长扰码可以通过扰码号n设定第一个移位寄存器的初始相位确定扰码序列,127,上行链路短扰码,共有224个短扰码可以
34、通过扰码号n设定3个移位寄存器的初始相位确定扰码序列,128,下行链路扰码,共218-1 =262143个扰码，只用0.8191号的扰码,129,上行扩频,DPCCH/DPDCH扩频可以同时传输1个DPCCH和0到6个的DPDCH扰码可以为长扰码或短扰码比重因子c和d至少有一个为1扰码的边界和无线帧边界一致,130,DPCCH/DPDCH扩频,131,PRACH扩频,message 部分如下图，比重因子取值与DPDCH/DPCCH相同,132,PCPCH扩频,message 部分如下图，比重因子也如DPCCH/DPDCH部分,133,上行信道码配置,上行DPCCH/DPDCH信道码配置DPCC
35、H固定为Cc = Cch,256,0.当只有一个DPDCH时，Cd,1 = Cch,SF,k ，k=SF/4当有多个DPDCH传输时，所有的DPDCH的扩频因子为4，DPDCHn由cd,n = Cch,4,k 扩频，当n为1，2，时k=1；n为3，4时，k=3；当n为5，6时，k=2PRACH message部分信道码配置控制部分固定256扩频，扩频码为cc = Cch,256,m ，其中 m = 16(s - 1) + 15；（s为preamble的signature号，1 = s SIRtarget 则TPC命令为0，要求增加发射功率；如果SIRest SIRtarget，TPC命令=0；
36、如果SIRest SIRtarget，TPC命令=1；TPC命令每时隙发送一次，UE根据TPC命令得出TPC-cmd值；,154,功率控制过程-上行压缩,上行DPCCH/DPDCH压缩模式下的功率控制一些帧被压缩，形成传输间隙，此时UTRAN支持的上行功率控制参数和步长与非压缩模式相同，另外有附加特征，使每个传输间隙之后的信干比(SIR)能尽快恢复并接近目标SIR；在上行压缩帧的传输间隙中，停止发送上行DPDCH和DPCCH，在上下行压缩帧中，下行链路中可能会缺少TPC命令，这时对应的TPC_cmd将设为0；压缩和非压缩模式下的上行DPCCH的导频个数可能不同，在每个时隙的开始UE计算功率调整量，改变上行DPCCH的发射功率，补偿导频符号总功率的变化；,
