第9章碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)(二)

1、第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 第第9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 9.1 WCDMA系統(tǒng)系統(tǒng) 9.2 TD-SCDMA系統(tǒng)系統(tǒng) 思考題與習題思考題與習題 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 9.1 WCDMA 系系 統(tǒng)統(tǒng) 9.1.1 WCDMA系統(tǒng)結構 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System， 通用移動通信系統(tǒng))是采用WCDMA(Wideband Code Division M

2、ultiple Access)無線接口技術的第三代移動通信系統(tǒng)， 通常也把UMTS系統(tǒng)稱為WCDMA通信系統(tǒng)。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） UMTS系統(tǒng)采用了與第二代移動通信系統(tǒng)類似的結構， 包括 UMTS的陸地無線接入網絡(UTRAN， UMTS Terrestrial Radio Access Network)和核心網絡(CN， Core Network)。 其中無線接入網絡處理所有與無線有關的功能， 而CN處理UMTS系統(tǒng)內所有的話音呼叫和數據連接， 并實現(xiàn)與外部網絡的交換和路由功能。 CN從邏輯上分為電路交換(CS， C

3、ircuit Switched)域和分組交換(PS， Packet Switched)域。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 用戶設備(UE)+UTRAN+CN構成一個完整的WCDMA移動通信系統(tǒng)。 UE與UTRAN 之間的接口稱為Uu接口（無線接口）， UTRAN與CN之間的接口稱為Iu接口。 WCDMA是一種直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）系統(tǒng)。 WCDMA無線接口的基本參數如表9-1所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 表9-1 WCDMA無線接口基本參數 第

4、第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） WCDMA的無線幀長為10 ms， 分成15個時隙。 信道的信息速率將根據符號率變化， 而符號率取決于不同的擴頻因子(SF)。 SF的取值與具體的雙工模式有關， 對于FDD模式， 其上行擴頻因子為4256， 下行擴頻因子為4512； 對于TDD模式， 其上行和下行擴頻因子均為116。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-1 無線接口的分層結構 高層高層RRC子層RLCPDCPBMC邏輯信道MAC傳輸信道物理層(物理信道)信令和控制控制平面用

5、戶信息語音/數據用戶平面無線網絡層層2配置控制第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 無線空中接口指用戶設備(UE)和網絡之間的U接口， 它分為控制平面和用戶平面。 控制平面由物理層、 媒體接入控制層（MAC）、 無線鏈路控制層（RLC）和無線資源控制（RRC）等子層組成。 在用戶平面的RLC子層之上有分組數據匯聚協(xié)議（PDCP）和廣播/組播控制（BMC）。 整個無線接口的協(xié)議結構如圖9-1所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） RRC(無線資源控制)層位于無線接口的第三層， 它

6、主要處理UE和UTRAN的第三層控制平面之間的信令， 包括處理連接管理功能、 無線承載控制功能、 RRC連接移動性管理和測量功能。 媒體接入控制層屏蔽了物理介質的特征， 為高層提供了使用物理介質的手段。 高層以邏輯信道的形式向MAC層傳輸信息， MAC完成傳輸信息的有關變換， 通過傳輸信道將信息發(fā)向物理層。 UTRAN的結構如圖9-2中的虛線框所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-2 UTRAN的結構 數據NdatabitCSPSRNSRNSRNSIuIurIuIubIubIubIubNode BNode BNode BNo

7、de B第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 9.1.2 WCDMA無線接口 1. WCDMA無線接口的物理層 傳輸信道是物理層提供給高層（MAC）的業(yè)務。 根據其傳輸方式或所傳輸數據的特性， 傳輸信道分為兩類： 專用信道(DCH)和公共信道。 公共傳輸信道又分為6類： 廣播信道(BCH)、前向接入信道(FACH)、 尋呼信道(PCH)、 隨機接入信道(RACH)、 公共分組信道(CPCH)和下行共享信道(DSCH)。 其中， RACH、 CPCH為上行公共信道， BCH、 FACH、 PCH和DSCH為下行公共信道。 第第9 9章章 碼

8、分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 物理層將通過信道化碼（碼道）、 頻率、 正交調制的同相（I）和正交（Q）分支等基本的物理資源來實現(xiàn)物理信道， 并完成與上述傳輸信道的映射。 與傳輸信道相對應， 物理信道也分為專用物理信道和公共物理信道。 一般的物理信道包括3層結構： 超幀、 幀和時隙。 超幀長度為720 ms， 包括72個幀； 每幀長為10 ms， 對應的碼片數為38 400 chip； 每幀由15個時隙組成， 一個時隙的長度為2560 chip； 每時隙的比特數取決于物理信道的信息傳輸速率。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移

9、動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 1) 上行物理信道 上行物理信道分為專用上行物理信道和公共上行物理信道。 (1) 專用上行物理信道。 專用上行物理信道有兩類， 即專用上行物理數據信道(上行DPDCH)和專用上行物理控制信道(上行DPCCH)。 DPDCH用于傳送專用傳輸信道(DCH)。 在每個無線鏈路中， 可能有0、 1或若干個上行DPDCH。 DPCCH用于傳輸物理層產生的控制信息。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 在WCDMA無線接口中， 傳輸的數據速率、 信道數、 發(fā)送功率等參數都是可變的。 為了使接收機能夠正確解調， 必

10、須將這些參數在物理層控制信息中通知接收機。 物理層控制信息由為相干檢測提供信道估計的導頻比特、 發(fā)送功率控制(TPC)命令、 反饋信息(FBI)、 可選的傳輸格式組合指示(TFCI)等組成。 TFCI通知接收機在上行DPDCH的一個無線幀內同時傳輸的傳輸信道的瞬時傳輸格式組合參數。 在每一個無線鏈路中， 只有一個上行DPCCH。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 上行專用物理信道的幀結構如圖9-3所示。 每一長度10 ms的幀分為15個時隙， 每一時隙的長度為Tslot=2560個碼片(chip)， 對應于一個功率控制周期。 DPDC

11、H和DPCCH是并行碼分復用傳輸的。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-3 上行專用物理信道的幀結構 數據NdatabitDPDCHTslot2560 chip, Ndata102kbit( k06)導頻NpilotbitTFCINTPCIbitFBINFBIbitTPCNTPCbitDPCCH時隙#0 時隙#1時隙#i時隙#14Tslot2560 chip, 10 bit1個無線幀： Tr 10 ms第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (2) 公共上行物理信道。 與上行

12、傳輸信道相對應， 公共上行物理信道也分為兩類。 用于承載RACH的物理信道稱為物理隨機接入信道(PRACH)， 用于承載CPCH的物理信道稱為物理公共分組信道(PCPCH)。 物理隨機接入信道(PRACH)用于移動臺在發(fā)起呼叫等情況下發(fā)送接入請求信息。 PRACH的傳輸基于時隙ALOHA協(xié)議， 可在一幀中的任一個時隙開始傳輸。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 隨機接入的發(fā)送格式示于圖9-4。 隨機接入發(fā)送由一個或幾個長度為4096 chip的前置序列和10 ms或20 ms的消息部分組成。 隨機接入突發(fā)前置部分長為4096 chip

13、， 由長度為16的特征序列的256次重復組成。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-4 隨機接入的發(fā)送格式 123455時隙15時隙#在此開始傳輸用戶數據20 ms前置碼前置碼前置碼消息部分1或2個連續(xù)的10 md的幀4096 chip5120 chip(a)01時隙 N時隙 14在10ms無線幀中的時隙用戶數10、20、40或80 bit導頻比特(8 bit)TFCI(2 bit)消息的數據部分消息的控制部分(b)2560 chip第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 物理

14、公共分組信道(PCPCH)是一條多用戶接入信道， 傳送CPCH傳輸信道上的信息。 接入協(xié)議基于帶沖突檢測的時隙載波偵聽多址(CSMA/CD)， 用戶可以在無線幀中的任何一個時隙作為開頭開始傳輸, 其傳輸結構如圖9-5所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-5 PCPCH上的傳輸結構 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (3) 上行信道的擴頻與調制。 上行專用物理信道和上行公共物理信道的擴頻和調制分別如圖9-6和9-7所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(

15、CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-6 上行DPDCHDPCCH的擴頻與調制 dcd, 1DPDCH1DPDCH3DPDCH5dcd, 3dcd, 5dcd, 2DPDCH1DPDCH3DPDCH5dcd, 4dcd, 6cCcDPCCHjQI jQSdpch, nS第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-7 PRACH消息部分的擴頻和調制Sr-msg , nPRACH消息數據部分PRACH消息控制部分dcdcccjQII jQS第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（

16、二） 復數擾碼是采用下列方法產生的：)(1201c jccscramb(9-1) 其中, w0和w1是碼片速率的序列， 定義為 w0=(+1+1)(+1+1)(+1+1)(+1+1) (9-2) w1=(+1-1)(+1-1)(+1-1)(+1-1) (9-3) 用下式給出： 2c)2() 12()2(222kckckck=0， 1， 2， (9-4) 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-8 產生正交可變擴頻因子碼的碼樹 c1, 1(1)SF 1SF 2SF 4c2, 2(1,1)c2, 1(1,1)c4, 1(1,1,1,1)c

17、4, 3(1,1,1,1)c4, 2(1,1,1,1)c4, 4(1,1,1,1)第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-9 上行鏈路短擾碼生成器 765432107654321076543210在每256個碼片循環(huán)后進行移位掛起模 n 加乘mod43323ar(n)bs(n)ct(n)mod2mod2mod422映射器Zv(n)Sv(n)第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 2) 下行物理信道 (1) 下行專用物理信道（DPCH）。 下行DPCH由傳輸數據部分的DPDCH和傳輸

18、控制信息(導頻比特、 TPC命令和可選的TFCI)部分（DPCCH）組成， 以時分復用的方式發(fā)送,如圖9-10所示。 每個下行DPCH時隙的總比特數由擴頻系數SF =5122k決定， 擴頻系數的范圍由512到4。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-10 下行DPCH的幀結構 數據1Ndata 1bitTPCNTPCbitTFCINTPCIbit數據2Ndata 2bit導頻NpilotbitDPDCHDPCCHDPDCHDPCCHTslot2560 chip, 102kbit時隙#0 時隙#1時隙#i時隙#14一個無線幀, Tf

19、10 ms第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 在不同的下行時隙格式中， 下行鏈路DPCH中Npilot的比特數為2到16， NTPC為2到8比特， NTFCI為0到8比特， Ndata1和Ndata2的確切比特數取決于傳輸速率和所用的時隙格式。 下行鏈路使用哪種時隙格式由高層設定。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 下行鏈路可能采用多碼傳輸， 一個或幾個傳輸信道經編碼復接后， 組成的組合編碼傳輸信道(CCTrCH)使用幾個并行的擴頻系數相同的下行DPCH進行傳輸。 此時， 物理

20、層的控制信息僅放在第一個下行DPCH上， 其他附加的DPCH相應的控制信息的傳輸時間不發(fā)送任何信息， 即采用不連續(xù)發(fā)射(DTX)， 如圖9-11所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-11 多碼傳輸時下行鏈路的時隙格式 DPDCHDPDCHTFCITPCPilot物理信道1物理信道2物理信道 L一個時隙(2560 chip)發(fā)射功率發(fā)射功率發(fā)射功率第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (2) 公共下行導頻信道（CPICH）。 CPICH是固定速率(30 kbs， SF=2

21、56)的下行物理信道， 攜帶預知的20比特(10個符號)導頻序列（且沒有任何物理控制信息）。 公共導頻信道有兩類： 基本CPICH和輔助CPICH， 它們的用途不同， 物理特征上也有所不同。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (3) 基本公共控制物理信道（PCCPCH）。 基本CCPCH為固定速率(SF=256)的下行物理信道， 用于攜帶BCH。 在每個時隙的前256個碼片不發(fā)送CCPCH的任何信息（Tx off）， 因而可攜帶18比特的數據。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二

22、） (4) 輔助公共控制物理信道（SCCPCH）。 輔助CCPCH用于攜帶FACH和PCH。 有兩類輔助CCPCH： 包括TFCI的和不包括TFCI的， 由UTRAN決定是否發(fā)送TFCI。 輔助CCPCH可能的速率集和下行DPCH相同。 輔助CCPCH的幀結構如圖9-12所示， 擴頻系數的范圍為4256。第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-12 輔助公共控制物理信道的幀結構 TFCINTFCIbitTslot2560 chip, 202kbit( k06)DataNdatabitPilotNpilotbitslot#0slot#1

23、slot#islot#141個無線幀, Tf10 ms第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (5) 同步信道(SCH)。 同步信道(SCH)是用于小區(qū)搜索的下行信道。 SCH由兩個子信道組成： 基本SCH和輔助SCH。SCH無線幀的結構如圖9-13所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-13 同步信道(SCH)結構 acpacsi, 0acpacsi, 1acpacsi, 4基本SCH輔助SCH時隙#0時隙#1時隙#14256 chip2560 chip10 ms SCH

24、無線幀第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (6) 捕獲指示信道（AICH）。 捕獲指示信道(AICH)為用于攜帶捕獲指示(AI)的物理信道， 它給出移動終端是否已得到一條PRACH的指示。 AIi對應于PRACH或PCPCH上的特征碼i。 AICH的幀結構如圖9-14所示， 包括由15個連續(xù)接入時隙(AS)組成的重復序列， 每一個AS的長度為40個比特間隔， 每個AS包括32個比特和1024個碼片長度的空部分， 采用固定的擴展因子128。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9

25、-14 捕獲指示信道(AICH)的結構 AS#14AS#0AS#1AS# iAS# 14AS#020 msa0a1a2a30a31發(fā)射關閉AI部分1024 chip第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (7) 尋呼指示信道（PICH）。 尋呼指示信道(PICH)是固定速率的物理信道(SF=256)， 用于攜帶尋呼指示(PI)。 PICH總是與SCCPCH相關聯(lián)。 PICH的幀結構如圖9-15所示。 一個長度為10 ms的PICH由300 bit組成， 其中288 bit用于攜帶尋呼指示， 剩下的12 bit未用。 在每一個PICH幀中發(fā)送

26、N個尋呼指示, N=18、 36、 72或144。 如果在某一幀中尋呼指示置為“1”， 則表示與該尋呼指示有關的移動臺應讀取SCCPCH的對應幀。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-15 尋呼指示信道(PICH)的結構 b0b1288 bit的尋呼指示1無線幀(10 ms)12 bit(未定義)b287b288b299第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (8) 下行鏈路的擴頻和調制。 除了SCH外， 所有下行物理信道的擴頻和調制過程如圖9-16所示。 數字調制方式是QPS

27、K， 每一組兩個比特經過串/并變換之后分別映像到I和Q支路。 I和Q支路隨后用相同的信道碼擴頻至碼片速率(實數擴頻)， 然后再用復數的擾碼Sdl,n對其進行擾碼。 不同的物理信道使用不同的信道碼， 而同一個小區(qū)的物理信道則使用相同的擾碼。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-16 下行DPCH的擴頻和調制 SP除了SCH有所有下行物理信道QICch, SF, mSdi,nSI jQ第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） SCH和其它下行物理信道的時分多路復用如圖9-17所示。

28、基本SCH和輔助SCH是碼分多路的， 并且在每個時隙的第1個256碼片中同時傳輸。 SCH的傳輸功率可以通過增益因子GP和GS來分別加以調節(jié)， 與PCCPCH的傳輸功率是不相關的。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-17 SCH和下行物理信道的時分多路復用 不同的下行物理信道G1G2GPGSS-SCHP-SCH第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-16中使用的信道化擴頻碼與上行中所用的信道化擴頻碼相同， 為正交擴頻因子(OVSF)碼。 基本CPICH使用c256,0，

29、 PCCPCH使用c256,1, 其余信道的擴頻碼由網絡決定。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 擾碼的長度為38 400碼片， 共有218-1=262 143個擾碼， 序號為0， ， 262 142， 但實際上只用序號為k=0, 1, , 8191的擾碼， 共8192個， 分成512個集合。 每個集合有16個碼， 其中一個是基本擾碼， 碼序號為n=16i， i=0, , 511， 其它15個為輔助擾碼， 第i個集合中的碼序號為16i+k, k=1, , 15。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二

30、）移動通信系統(tǒng)（二） 在一個CCTrCH上可以混合使用基本擾碼和輔助擾碼。 擾碼序列是通過將兩個實數序列合并為一個復數序列構成的。 每一個實數序列由如下兩個x和y序列的對應位模2加而成， 它實際上是一個Gold序列： x序列用本原多項式1+x7+x18, y序列用多項式1+x5+x7+x10+x18。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） x序列取決于選定的擾碼序號n， 表示為xn。 這樣， 令xn(i)和y(i)分別表示序列xn和y的第i個符號, m序列xn和y就可以這樣構成：初始條件： x0(0)=x0(1)=x0(16)=0, x0

31、(17)=1 y(0)=y(1)=y(16)=y(17)=1 其后序列的遞歸定義為xn(i+18)=xn(i+7)+xn(i) mod 2 i=0, , 218-2 y(i+18)=y(i+10)+y(i+7)+y(i+5)+y(i) mod 2 i=0, , 218-2第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） xn用如下的等式構成： xn(i)=x0(i+n) mod 218-1) i=0, , 218-2第n個Gold碼序列zn定義為 zn(i)=xn(i)+y(i) mod 2 i=0, , 218-2經過“0”“+1”， “1”“-1

32、”變換成為實數值。最后， 第n個復數擾碼序列cscramb定義為(其中, N為38 400， M=217=131 072)： cscramb(i)=zn(i)+jzn(i+M) i=0, 1, , N-1第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 哈達碼序列有如下的遞歸定義： 1)0(11110kHHHHHHkkkkk第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (9) 下行鏈路發(fā)射分集。 下行鏈路發(fā)射分集是指在基站方通過兩根天線發(fā)射信號， 每根天線被賦予不同的加權系數(包括幅度、 相位等)， 從

33、而使接收方增強接收效果， 改進下行鏈路的性能。 發(fā)射分集包括開環(huán)發(fā)射分集和閉環(huán)發(fā)射分集。 開環(huán)發(fā)射分集不需要移動臺的反饋， 基站的發(fā)射先經過空間時間塊編碼， 再在移動臺中進行分集接收解碼， 改善接收效果。 閉環(huán)發(fā)射分集需要移動臺的參與， 移動臺實時監(jiān)測基站的兩個天線發(fā)射的信號幅度和相位等， 然后在反向信道里通知基站下一次應發(fā)射的幅度和相位， 從而改善接收效果。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 開環(huán)發(fā)射分集主要包括TSTD(Time Switched Transmit Diversity， 時間切換發(fā)射分集)和STTD(Space T

34、ime block coding based Transmit antenna Diversity， 空間時間發(fā)射分集)。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-18 STTD編碼過程 STTD編碼b0b1b2b3源信道比特b0b1b2b3 b2b3b0 b1天線1天線2發(fā)往天線1和天線2的經過STTD編碼后的信信道比特第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 下面以DPCH為例說明STTD編碼的應用， 其過程如圖9-19所示， 其中的信道編碼、 速率匹配和交織與在非分集模式下相同

35、。 為了使接收端能夠確切地估計每個信道的特性， 需要在每個天線上插入導頻。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-19 DPCH的STTD編碼過程 STTD編碼復用復用交織速率匹配信道編碼數據TPCTPCISTTD編碼后的導頻1STTD編碼后的導頻2QPSK 符號天線2天線1天線2天線1信道碼和長擾碼發(fā)射天線1發(fā)射天線2第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 閉環(huán)發(fā)射分集實質上是一種需要移動臺參與的反饋模式發(fā)射分集， 只有DPCH采用閉環(huán)發(fā)射分集方式， 需要使用上行信道的FBI域

36、。 DPCH采用反饋模式發(fā)射分集的發(fā)射機結構如圖9-20所示， 其與通常的發(fā)射機結構的主要不同在于這里有兩個天線的加權因子w1和w2(復數)。 加權因子由移動臺決定， 并用上行DPCCH的FBI域中的D域來傳送。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-20 DPCH采用反饋模式發(fā)射分集的發(fā)射機結構 復用信道編碼數據TFCITPC導頻交織擴頻濾波器RF天線1天線2濾波器RFDPCCH解碼(解出FBI域)w1w2第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 3) 業(yè)務信道的復接 傳輸信道到

37、物理信道的映射關系如圖9-21所示。 如圖所示， DCH經編碼和復用后， 形成的數據流串行地映射(先入先映射)到物理信道； BCH、 FACH和PCH的數據流經編碼、 交織后分別直接映射到基本和輔助CCPCH上； 對RACH， 編碼和交織后的比特映射到PRACH的隨機接入突發(fā)的消息部分。 下面討論具體的編碼和復用過程。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-21 傳輸信道到物理信道的映射物理信道專用物理數據信道(DPDCH)專用物理控制信道(DPCCH)物理隨機接入信道(PRACH)物理公共分組信道(PCPCH)公共導頻信道(CPI

38、CH)基本公共控制物理信道(P-CCPCH)輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)同步信道(SCH)物理下行共享信道(PDSCH)捕獲指信道(AICH)接入前置捕獲指示信道(AP-AICH)尋呼指示信道(PICH)COCH狀態(tài)指示信道(CSICH)碰撞檢測/信道指配指示(CD/CA-ICH)傳輸信道DCHRACHCPCHBCHFACHPCHDSCH第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (1) 物理層數據傳輸格式。 在物理層和MAC間交互的所有傳輸信道規(guī)定為單向鏈路， 即上行或下行， 移動終端可以同時具有一個或多個傳輸信道。 在物理層和MA

39、C間信息交換的基本單元定義為傳輸塊。 典型的傳輸塊為RLC的一個協(xié)議數據單元(PDU)， 物理層為每一個傳輸塊添加CRC。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 在同一時間使用同一個傳輸信道， 在物理層和MAC間交換的一組傳輸塊稱作傳輸塊集。 傳輸塊中的比特數定義為傳輸塊的大小。 在一個給定的傳輸塊集中， 傳輸塊的大小總是固定的， 也就是說， 在一個傳輸塊集中的所有傳輸塊應是相同大小的。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） MAC層是按照固定的傳輸時間間隔向物理層傳輸數據塊的。 傳

40、輸時間間隔(TTI)定義為傳輸塊集的到達間隔， 它等于物理層在無線接口中發(fā)送傳輸塊集的周期。 TTI總是最小交織周期(10 ms)的倍數， MAC層每個TTI向物理層發(fā)送一次傳輸塊集。 圖9-22為在物理層與MAC間通過三個并行的傳輸信道同時交換傳輸塊集的示例。 每一個傳輸塊集由大量的傳輸塊組成。 圖中同時也示出了不同TTI的大小， 可能的TTI大小為10、 20、 40和80 ms。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-22 MAC和物理層間數據的交換 傳輸塊傳輸塊傳輸塊DCH1TTI傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊DCH2

41、TTI傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊傳輸塊TTIDCH3第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 傳輸格式定義為在一個傳輸信道上， 在一個TTI中發(fā)送傳輸塊集的格式。 傳輸格式由兩部分組成， 分別稱作動態(tài)部分和半靜態(tài)部分。 動態(tài)部分的屬性包括傳輸塊大小、 傳輸塊集大小。 半靜態(tài)部分的屬性包括傳輸時間間隔、 使用的差錯保護方案（差錯保護類型（Turbo編碼、 卷積編碼或不編碼）、 糾錯編碼速率、 靜態(tài)速率匹配參數、 鑿孔極限）以及CRC大小。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系

42、統(tǒng)（二） 動態(tài)部分： 320 bit， 640 bit。 它表示傳輸塊大小為320 bit； 傳輸塊集由兩個傳輸塊組成， 其大小為640 bit。 半靜態(tài)部分： 10 ms， 卷積編碼， 靜態(tài)速率匹配參數=1。 它表示傳輸時間間隔為10 ms， 采用的糾錯編碼為卷積編碼， 靜態(tài)速率匹配參數為1。 傳輸格式組合集定義為在編碼組合傳輸信道上的傳輸格式組合的集合。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 動態(tài)部分： 組合1 DCH1： 20 bit， 20 bit； DCH2： 320 bit， 1280 bit； DCH3： 320 bit，

43、320 bit； 組合2 DCH1： 40 bit， 40 bit； DCH2： 320 bit， 1280 bit； DCH3： 320 bit， 320 bit； 組合3 DCH1： 160 bit， 160 bit； DCH2： 320 bit， 320 bit； DCH3： 320 bit， 320 bit。第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 半靜態(tài)部分： DCH1： 10 ms， 卷積編碼， 靜態(tài)速率匹配參數=1； DCH2： 10 ms， 卷積編碼， 靜態(tài)速率匹配參數=1； DCH3： 40 ms， Turbo編碼， 靜態(tài)速

44、率匹配參數=2。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (2) 信道編碼與復接。 上行和下行信道編碼復接分別如圖9-23和圖9-24所示。 其基本的過程包括： 添加CRC校驗比特、 傳輸塊級聯(lián)和碼組分段、 信道編碼、 速率匹配、 交織、 無線幀分段、 傳輸信道復接、 物理信道分段、 交織和物理信道映射等。 在下行信道中還需插入不連續(xù)發(fā)送指示比特(DTX)。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-23 上行傳輸信道復接結構 第 二 交 織CRCTrBk級 聯(lián) /碼 組 分 段信

45、道 編 碼無 線 幀 均 衡第 一 交 織無 線 幀 分 段速 率 匹 配TrCH復 接物 理 信 道 分 段第 二 交 織第 二 交 織物 理 信 道 映 射速 率 匹 配aim1 , aim2 , aim3 , , aimAbim1 , bim2 , bim3 , , bimBoir1 , oir2 , oir3 , , oirKiiici1 , ci2 , ci3 , , ciEiti1 , ti2 , ti3 , , tiTidi1 , di2 , di3 , , diTiei1 , ei2 , ei3 , , eiNifi1 , fi2 , fi3 , , fiVis1 , s2 ,

46、 s3 , , sVup1 , up2 , up3 , , upUvp1 , vp2 , vp3 , , vpU物 理 信 道 1 物 理 信 道 2第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-24 下行傳輸信道復接結構 第二交織CRCTrBk級聯(lián)/碼組分段信道編碼速率匹配固定位置DTX指示插入第一交織無線幀分段TrCH復接靈活位置DXT指示插入第二交織第二交織物理信道映射aim 1 , aim 2 , aim 3 , , aimAbim 1 , bim 2 , bim 3 , , bimBoir1 , oir2 , oir3 , , o

47、irKiiici1 , ci2 , ci3 , , ciEigi1 , gi2 , gi3 , , giGihi1 , hi2 , hi3 , , hi(F H )iqi1 , qi2 , qi3 , , qiQifi1 , fi2 , fi3 , , fiVis1 , s2 , s3 , , sVup1 , up2 , up3 , , upUvp1 , vp2 , vp3 , , vpU物理信道1 物理信道2速率匹配物理信道分段w1 , w2 , w3 , , wpUi第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） CRC為24、 16、 12、

48、 8或0 bit， 其生成多項式分別為 gCRC24(D)=D24+D23+D6+D5+D+1 gCRC16(D)=D16+D12+D5+1 gCRC12(D)=D12+D11+D3+D2+D+1 gCRC8(D)=D8+D7+D4+D3+D+1 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 傳輸塊級聯(lián)和碼塊分段的功能是將一個TTI中的所有傳輸塊級聯(lián)到一起。 如果級聯(lián)后的比特數大于一個信道編碼單元（碼塊）的最大允許比特數Z， 那么要將級聯(lián)后的比特進行分段， 分段后的碼塊具有相同的長度。 碼塊的最大長度取決于TrCH的編碼方式(卷積編碼時， Z=5

49、04； Turbo編碼時， Z=5114； 不編碼時， Z不受限)。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 分段后的碼塊送給信道編碼模塊進行信道編碼操作, 從而形成無線幀。 TrCH可用的信道編碼方案為卷積編碼、 Turbo編碼、 不編碼。 不同類型的TrCH上使用的編碼方案和編碼速率如表9-2所示。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 表9-2 編碼方案和編碼速率 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 2. WCDMA無線接

50、口的MAC層 MAC層負責將邏輯信道映射到傳輸信道， 為每個傳輸信道選擇合適的傳輸格式(TF)。 MAC向上層提供以下業(yè)務： (1) 數據傳輸。 通過該服務， 可以實現(xiàn)端到端MAC層實體間MAC SDU的無分段、 非確認的傳輸。 (2) 無線資源和MAC層參數的重新分配。 該服務是由RRC來控制執(zhí)行的。 (3) 測量報告。 該服務向RRC報告本地測量結果。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） MAC層通過邏輯信道向高層提供服務， 或者說邏輯信道是MAC層向上層提供數據傳輸服務的接口。 邏輯信道類型是由其傳輸的信息類別來定義的。 所有邏輯

51、信道可分為兩大類： 控制信道和業(yè)務信道。 控制信道包括同步控制信道（SCCH）、 廣播控制信道（BCCH）、 尋呼控制信道（PCCH）、 專用控制信道（DCCH）、 公共控制信道（CCCH）以及共享控制信道（SHCCH）。 業(yè)務信道包括專用業(yè)務信道（DTCH）和公共業(yè)務信道（CTCH）。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 邏輯信道的信息經過MAC層后， 將映射至相應的傳輸信道。 以下列出了邏輯信道至傳輸信道的映射關系， 反之亦然： BCCH可映射至BCH， 也可映射至FACH； PCCH可映射至PCH； CCCH可映射至RACH和FA

52、CH； DCCH和DTCH可映射至RACH和FACH， 或CPCH和FACH， 或RACH和DSCH， 或DCH和DSCH， 或DCH； DCCH還可映射至FAUSCH； CTCH映射至FACH； SHCCH映射至RACH和USCH/FACH以及DSCH。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） MAC層的主要功能有： 進行邏輯信道和傳輸信道間的映射， 為每一傳輸信道選擇合適的傳輸格式， 對每一移動終端（UE）的不同數據流進行優(yōu)先級處理， 對不同UE進行優(yōu)先級處理， 在DSCH和FACH上對不同用戶的數據流進行優(yōu)先級處理， 在公用傳輸信道上

53、識別不同移動終端（UE）， 復用和解復用， 業(yè)務流量監(jiān)控， 動態(tài)傳輸信道類型切換， 對透明RLC進行加密和解密， 為RACH和CPCH進行ASC選擇。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 3. WCDMA無線接口的鏈路層控制協(xié)議 1) 無線鏈路控制（RLC）協(xié)議 無線鏈路控制（RLC）協(xié)議主要完成對數據單元的分割和組裝， 加密和解密， 用判決反饋重傳實現(xiàn)對數據單元的差錯控制， 并通過收、 發(fā)窗口進行流量控制等。 RLC有三種工作模式： 透明模式(Transparent Mode)、 非確認模式(Unacknowledged Mode)和

54、確認模式(Acknowledged Mode)。 RLC的建立、 釋放和重新配置由RRC控制。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (1) 透明模式(Tr)。 對于透明模式， 發(fā)射端從高層接收業(yè)務數據單元， RLC將業(yè)務數據單元分割成一定大小的RLC協(xié)議數據單元而不附加任何RLC開銷。 (2) 非確認模式(UM)。 對于非確認模式， 發(fā)射端從高層接收業(yè)務數據單元， RLC將業(yè)務數據單元分割成一定大小的RLC協(xié)議數據單元。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） (3) 確認模式(AM

55、)。 確認模式比較復雜， 它包含反饋重傳機制ARQ。 通過ARQ， 可以實現(xiàn)RLC層的差錯控制。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 與非確認模式類似， 發(fā)射端通過AM-SAP從高層接收業(yè)務數據單元。 RLC將業(yè)務數據單元(SDU)分段級聯(lián)為固定長度的有效載荷單元(PU)。 一個AM協(xié)議數據單元（PDU）內有一個有效載荷單元(PU)， MUX決定在什么時候將哪一個協(xié)議數據單元送給MAC， 通?？刂茀f(xié)議數據單元在一個邏輯信道里傳輸， 而數據協(xié)議數據單元在另外一個邏輯信道里傳輸， 如圖9-25所示。第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA

56、)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-25 應答模式實體模型重發(fā)緩沖和管理加RLC頭加密分段/級連RLC控制單元AM-SAP重組解密去除RLC頭，抽取Piggybacked信息接收緩沖和重發(fā)管理設置RLC頭的字段(如設置查詢比特)，加入Piggybacked信息分接/詢路AM實體接收應答應答發(fā)送緩沖發(fā)送側DCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCH接收側Piggybacked狀態(tài)第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 2) 分組數據匯聚協(xié)議(PDCP) 目前

57、， 最常見的高層數據業(yè)務的傳輸協(xié)議有： 網絡層的IPv4與IPv6、 傳輸層的用戶數據報協(xié)議(UDP)和傳輸控制協(xié)議(TCP)等。 為了有效支持上述協(xié)議和其他新型的協(xié)議， 而不需對RLC或MAC層作任何改動， 在WCDMA中引入了分組數據匯聚協(xié)議(PDCP)。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） PDCP以三種不同的RLC傳輸方式(確認、 非確認和透明方式)來提供對網絡協(xié)議數據單元(PDU)的發(fā)送和接收。 PDCP負責協(xié)議數據單元(PDU)從一種網絡協(xié)議到一種RLC實體間的映射， 并且完成了在傳輸實體端對網絡PDU的冗余控制信息的壓縮和

58、在接收實體端的解壓縮。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 3） 廣播/組播(BMC)協(xié)議 廣播/組播(BMC)協(xié)議子層負責傳輸來自網絡的需要廣播或組播給小區(qū)內所有移動臺的信息。 BMC子層僅存在于無線空中接口的用戶平面上， 它暫時存放從高層來的用戶數據， 直到將它們調度好后準備發(fā)送。 它在一條公用業(yè)務信道（CTCH）上使用RLC的非確認模式來傳輸信息。 對不希望在小區(qū)內廣播的用戶數據， BMC對其進行透明傳遞。 BMC還完成其他一些功能， 如在網絡側周期性地估計小區(qū)廣播的業(yè)務量大小， 并用一個指示原語將此信息轉給RRC層。第第9 9章

59、章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 4. WCDMA無線接口的無線資源控制 RRC協(xié)議是UTRAN中高層協(xié)議的核心規(guī)范， 其中包括了UE和UTRAN之間傳遞的幾乎所有的控制信令， 以及UE在各種狀態(tài)下無線資源的使用情況、 測量任務和執(zhí)行的操作。 系統(tǒng)中無線資源包含WCDMA頻率、 不同信道類型、 信道碼、 擴頻因子、 擾碼和控制發(fā)射功率的能力等。 第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 圖9-26 RRC與低層的交互動作 RRCRLCMACL1UTRANRLC重傳控制無線資源分配測量報告RRCR

60、LCMACL1UE控制控制測量測量控制控制控制測量控制測量第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） RRC層的主要功能有： 廣播由非接入層(核心網)提供的信息； 廣播與接入層相關的信息； 建立、 維持及釋放UE和UTRAN之間的一個RRC連接； 建立、 重新配置及釋放無線承載； 分配、 重新配置及釋放用于RRC連接的無線資源； RRC連接移動功能； 控制所需的QoS； UE測量的報告和對報告模式的控制；第第9 9章章 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)移動通信系統(tǒng)（二）移動通信系統(tǒng)（二） 外環(huán)功率控制； 安全模式控制； 慢速動態(tài)信道分配