WCDMA物理层介绍

GC
Nt DC
U -p la n e in fo rm a tio n
RRC
c o n tro l
PD C P PD C P
BM C
RLC
RLC RLC
RLC
RLC
RLC RLC
RLC
M AC PH Y
U uS b o und ary
L3
R a d io B earers
L 2 /P D C P
L 2 /B M C
L 2 /R L C
L o g ic a l C h a n n e ls
L 2 /M A C
T ransp o rt C h a n n e ls
L1
2020/8/1
各协议之间的关系
上上M层A层C数层数数据据据 ···
信道编码 与复用
帧形成
信道结构与 信道映射
扩频与 调制
无线帧
物理层 过程
物理层 测量
TPC NTPC bits
Slot #0 Slot #1
2020/8/1
Slot #i 1 radio frame: Tf = 10 ms
Slot #14
物理随机接入信道（PRACH）
Preamble 4096 chips Preamble 4096 chips Data
Control
Preamble
2020/8/1
传输信道到物理信道的映射
专用信道(CPCH)
随机接入信道(RACH) 公共分组信道(CPCH)
广播信道(BCH) 寻呼信道(PCH) 前向接入信道(FACH) 下行共享信道(DSCH)
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) 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) 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)
上行专用物理信道帧结构（DPCH）
DPDCH DPCCH
Data Ndata bits
Tslot = 2560 chips, Ndata = 10*2k bits (k=0..6)
Pilot Npilot bits
TFCI NTFCI bits
FBI NFBI bits
Tslot = 2560 chips, 10 bits
Slot #i One radio frame, Tf = 10 ms
2020/8/1
Slot #14
用于CPCH的下行DPCCH
TPC NTPC bits
DPCCH for CPCH
TFCI NTFCI bits
CCC NCCC bits
Tslot = 2560 chips, 10 bits
Pilot Npilot bits
2020/8/1
Uu
UE
Radio Link
2020/8/1
c o n tro l c o n tro l c o n tro l c o n tro l
WCDMA无线接口协议结构
C -p la n e sig n a llin g
GC
Nt DC
D u p lic a tio n a v o id a n c e
P1 P0
Pj Pj
Message
4096 chips
0 or 8 slots
AP CD
Control Datat
N*10 ms
2020/8/1
数据部分 控制部分
PCPCH消息部分帧结构
Data Ndata bits
Tslot = 2560 chips, Ndata = 10*2k bits (k=0..6)
2020/8/1
❖概述 ❖物理信道特征及帧结构 ❖信道编码与复用 ❖扩频与调制 ❖物理层的测量
2020/8/1
编码复用处理流程
上行
添加CRC 传输块拼接/编 码块分段 信道编码 无线帧均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配
速率匹配
传输信道复用 物理信道分段 第二次交织 物理信道映射
2020/8/1
➢aj是由16个AI和16个签名进行矩阵运算得到。
2020/8/1
寻呼指示信道（PICH）
b0 b1
288bitsforpagingindication
12bits(transmission off)
b287b288
b299
Oneradioframe(10ms)
➢PICH为固定速率(SF=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 PIi 被置为1，说 明Pii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 144。
DPDCH
Data1 Ndata1 bits
DPCCH
DPDCH
TPC NTPC bits
TFCI NTFCI bits
Data2 Ndata2 bits
Tslot = 2560 chips, 10*2k bits (k=0..7)
DPCCH
Pilot Npilot bits
Slot #0 Slot #1
2020/8/1
辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）
TFCI NTFCI bits
Data Ndata1 bits
Tslot = 2560 chips, 20*2k bits (k=0..6)
Pilot Npilot bits
2020/8/1
Slot #0 Slot #1
Slot #i
Slot #14
Data Ndata1 bits Tslot = 2560 chips, 20*2k bits (k=0..6)
Slot #0 Slot #1
Slot #i 1 radio frame: Tf = 10 ms
Slot #14
• PDSCH承载 DSCH, 被多个码分用户分时共享。
• PDSCH 总是与一个 DPCH相伴随，所需控制信息在所伴随的DPCH的 DPCCH上传输。
2020/8/1
Antenna 2
-A -A A A -A -A A A -A A -A -A A A -A -A A A -A -A A A -A -A
slot #14
slot #0
slot #1
Frame#i
Frame Boundary
Frame#i+1
主公共控制物理信道（P-CCPCH）
256 chips (Tx OFF)
• SCH占用每个无线帧的前256个码片，与P-CCPCH时分复用。
• 主同步码 (PSC) 以时隙为周期发射，用于时隙同步；辅助同步码以无线 帧为周期发射，用于帧同步，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STTD。
2020/8/1
物理下行共享信道（PDSCH）
Preamble
Message part
10 ms (one radio frame)
Preamble
Preamble
Message part
20 ms (two radio frames)
Data Ndata bits
Tslot = 2560 chips, Ndata = 10*2k bits (k=0..3)
添加CRC 传输块拼接/编 码块分段 信道编码 速率匹配 第一次DTX插入 第一次交织 无线帧分段
速率匹配
传输信道复用 第二次DTX插入 物理信道分段 第二次交织 物理信道映射
wcdma物理层介绍?概述?物理信道特征及帧结构?信道编码与复用?扩频与调制?物理层的测量?概述utran的总体结构rnsrncrnsrnccorenetworknodebnodebnodebnodebiuiuiuriubiubiubiubueradiolinkuuwcdma无线接口协议结构l3controlcontrolcontrolcontrollogicalchannelstransportchannelscplanesignallinguplaneinformationphyl2macl1rlcdcntgcl2rlcmacrlcrlcrlcrlcrlcrlcrlcduplicationavoidanceuusboundarybmcl2bmccontrolpdcppdcpl2pdcpdcntgcradiobearersrrc各协议之间的关系上层数据???上层数据mac层数据信道编码与复用信道结构与信道映射帧形成扩频与调制无线帧物理层过程物理层测量???上层数据上层数据mac层数据信道编码与复用帧形成扩频与调制无线帧???上层数据上层数据mac层数据解复用与信道译码帧拆解解调与解扩无线帧基带收发过程?概述?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?物理信道特征及帧结构专用物理信道dpch下行物理信道上行物理信道公用物理信道物理随机接入信道prach物理公共分组信道pcpch主公共控制物理信道pccpch捕获指示信道aich寻呼指示信道pich物理下行共享信道pdsch专用物理信道dpch公用物理信道物理信道物理信道分类辅助公共控制物理信道sccpchcpch状态信道csich同步信道sch接入前缀捕获指示信道apaich碰撞检测信道指配指示信道cdcaich公用导频信道cpich传输信道到物理信道的映射物理随机接入信道prach物理公共分组信道pcpch主公共控制物理信道pccpch捕获指示信道aich寻呼指示信道pich物理下行共享信道pdsch辅助公共控制物理信道sccpchcpch状态信道csich同步信道sch接入前缀捕获指示信道apaich碰撞检测信道指配指示信道cdcaich公用导频信道cpich专用物理控制信道dpcch专用物理数据信道dpdch广播信道bch前向接入信道fach下行共享信道dsch寻呼信道pch随机接入信道rach公共分组信道cpch专用信道c
Pilot Npilot bits
TFCI NTFCI bits
FBI NFBI bits
Tslot = 2560 chips, 10 bits
TPC NTPC bits
Slot #0 Slot #1
2020/8/1
Slot #i 1 radio frame: Tf = 10 ms
Slot #14
下行专用物理信道帧结构（DPCH）
1 radio frame: Tf = 10 ms
➢用于承载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，采用开环功控；导 频为8或16比特。
➢传输能力比下行DPCH稍逊，SF为256~4。
同步信道（SCH）
Slot #0
Primary
AS#14 AS#0 AS#1
AS #i
AS#14 AS#0
20 ms
➢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） 。 ➢16个AI分别对16种签名进行应答，AI＝＋1、－1和0分别 代表同意接入、不同意接入和没有听到请求。
下行物理信道
2020/8/1
物理信道分类
公用物理信道 专用物理信道(DPCH) 公用物理信道
专用物理信道(DPCH)
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) 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) 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)
2020/8/1
基带收发过程
上上M层A层C数层数数据据据
··· 信道编码 与复用
上上M层A层C数层数数据据据
··· 解复用与 信道译码
帧形成
帧拆解
扩频与 调制
无线帧
解调与 解扩
无线帧
❖概述 ❖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
2020/8/1
上行物理信道 物 理 信 道
物理层介绍
2020/8/1
WCDMA物理层介绍
❖概述 ❖物理信道特征及帧结构 ❖信道编码与复用 ❖扩频与调制 ❖物理层的测量
2020/8/1
UTRAN的总体结构
Core Network
RNS
Iu RNCLeabharlann RNS IurIu RNC
Iub Node B
Iub Node B
Iub Node B
Iub Node B
4
每帧发射的时 隙数
15
2020/8/1
公共导频信道（CPICH）
• 发射预先定义好的已知序列，A＝1＋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使用相同 的扩频码和扰码，但传送序列有所不同。
• 主要用于信道估计
Antenna 1
A AA AA AA AA AA A A AA AA AA AA AA A
Pilot Npilot bits
Tslot = 2560 chips, 10 bits
TFCI NTFCI bits
2020/8/1
Slot #0
Slot #1
Slot #i
Message part radio frame TRACH = 10 ms
Slot #14
物理公共分组信道（PCPCH）发射结构
SCH
acp
Secondary SCH
acsi,0
256 chips 2560 chips
Slot #1 acp acsi,1
One 10 ms SCH radio frame
Slot #14 acp acsi,14
• SCH用于小区搜索，分成主同步信道（ P-SCH）和辅助同步信道（SSCH），两者并行发射。
Data Ndata1=18 bits
Tslot = 2560 chips , 20 bits
Slot #0 Slot #1
Slot #i
Slot #14
1 radio frame: Tf = 10 ms
➢固定为30Kbps （SF=256）的传输速率，用于承载BCH。
➢每个时隙的头256chips为空，到时候由SCH填充；或者说P-CCPCH与 SCH时分复用。
• DSCH上传的是纯数据，效率很高，适合处理短时高速率突发业务，是特 殊形式的多码传输，但高层控制起来比较复杂。
2020/8/1
捕获指示信道（AICH）
AI part =4096chips, 32real-valuedsymbols
a0 a1 a2
a30 a31
1024 chips Transmission Off
Slot #0 Slot #1
Slot #i