第十五章WCDMA培訓(xùn)講學(xué)

第十五章WCDMA1一、概論第三代無線通信的全球標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000(InternationalMobileTelecommunications-2000)主流的有：－SC-TDMA(UMC-136)；－MC-TDMA(EP-DECT)；－MC-CDMA(CDMA2000MC)；－DS-CDMA(UTRA/WCDMA)；－TDDCDMA(TD-SCDMA和UTRATDD)。2圖１５－１移動通信的發(fā)展過程AMPSIS-95AIS-95B/ANSI95cdma2000SecondGenerationAdvancedWireless

VoiceServicesAdvancedWireless

DataServicesDigitalCellular

TechnologyMicrocellular&

PicocellularTechnologiesIntelligentBase

StationTechnologyNowThirdGenerationIntegratedHighQuality

Voice,HighSpeedDataLocationServices

GlobalRoamingAdvancedMultimedia

ServicesBroaderBandwidth

RadioChannelsHigherFrequency

SpectrumUtilizationAdvancedSpeech,Data

VisualCompression&

RadioTransmissionSince2001FourthGenerationTelePresencingDistanceLearning(IntelligentAgents)Knowledge-Based

NetworkOperationsUnifiedServiceNetworksYear2010INCapabilitiesFirstGenerationMobileTelephoneServiceAnalogCellular

TechnologyMacrocellular

TechnologyPast302004006008001,0001,2001,4001,60019961998200020022004200620082010Subscribers--InMillionsGlobalWirelineGlobalWirelessGlobalWireless(Revised)圖１５－２1995-2010有線通信/無線通信的市場情況4圖１５－４IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍帶來的結(jié)果：IMT-2000電信標(biāo)準(zhǔn)系列保證了不同電信標(biāo)準(zhǔn)的空中接口和網(wǎng)絡(luò)的互用性。

IMT-2000EuropeAsia/PacificNorthAmericacdma2000UMTSARIB-CDMA6圖１５－４地域性的第三代空中接口NorthAmericaWideband-cdmaOneIS-136++GSM384/EDGEUMTS/DoCoMo-WCDMAHughesOverlayB-CDMAGBTEuropeUMTS/DoCoMo-WCDMA(F2)HybridTDMA/CDMA(F1)GSM384/EDGEWideband-cdmaOneOFDMW-TDMA(TDMAwithoutspreading)ODMAAsia/PacificDoCoMo/UMTS-WCDMAWideband-cdmaOneGSM384/EDGEETRI-CDMAChina-specificS-CDMA?Japan-Korea-ChinaCDMA?TaiwaneseWCDMA?7IMT-2000的目標(biāo)－為移動通信提供一個全球性的系統(tǒng)－多種環(huán)境下的操作(車輛、步行、辦公室、衛(wèi)星)－支持分組交換和電路交換服務(wù)－支持多媒體服務(wù)－期望的數(shù)據(jù)速率(144kbps,384kbps,2Mbps)8IMT-2000對終端用戶設(shè)備的要求－成本低－重量輕－低功耗/通話時間長－高度的安全性－同一用戶ID可以使用多種服務(wù)(通過個人ID使用服務(wù)、路由和收費)－國際漫游－大范圍的服務(wù)(固定和移動的、語音、數(shù)據(jù)和多媒體)9IMT-2000的關(guān)鍵架構(gòu)要求１.寬帶無線接入－數(shù)據(jù)速率：144,384,2000kbps－由2G過渡(CDMA,TDMA,GSM,PHS,etc.)－移動性和固定的無線接入２.寬帶骨干基礎(chǔ)設(shè)備－集中了語音、數(shù)據(jù)、圖像等３.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－業(yè)務(wù)分配－WIN(WirelessIntelligentNetwork),GSMMAP(MobileApplicationPart),INAP(IntelligentNetworkApplicationPart)10圖１５－５3G開放式系統(tǒng)工藝平臺PSTNSTPMessageCenterVoiceMailVoiceActivatedDialingSupportSystemsOtherCellular&PCSSystemsandNetworksBillingSystemMSCLocal,Regional&NationalOperationsCentersOTAServ.Prov.CustomerServiceDataNetworksFraudMgmtData/FaxStore&ForwardStandardAirInterfacesDataIWFStandardDataInterfacesOpenSystemsInnovationsBaseStationInterfacesIntelligentNetworkStandardNetworkInterfaces11二、歐洲的3G系統(tǒng)－在成對的頻率段上使用WCDMA(FDD)－在不成對的頻率段上使用WTDMA/CDMA(TDD)12ParametersSpecificationMultipleaccessFDD:DS-CDMADuplexschemeFDDChiprate(Mcps)3.84Framelength(ms)10ChannelcodingConvolutioncoding(R=1/2,1/3,1/4,K=9);TurbocodeofR=1/2,1/3,1/4andk=4InterleavingInter/IntraframeDatamodulationFDD:ULdualchannelQPSK,DLQPSKSpreadingmodulationFDD:ULBPSK,DLQPSKPowercontrolClosedloop(innerloop,andouterloop),openloop

Stepsize:1-3dB(UL);powercycle:1500/sDiversityRAKEinbothBSandMS;antennadiversity;transmitdiversityInter-BSsynchronisationFDD:noaccuratesynchronisationneededDetectionMS&BS;pilotsymbolcoherentdetectioninUL,CPICHchannelestimationinDLMultiuserdetectionSupported(notatfirstphases)ServicemultiplexingVariablemixedservicesperconnectionissupportedMultirateconceptIssupportedbyutilisingavariablespreadingfactorandmulticodeHandoverIntra-frequencysoftandsofterhandoveraresupported,inter-systemandinter-frequencyhandoveraresupported表１５－１WCDMA-FDD主要的技術(shù)指標(biāo)13雙模終端(UMTS和GSM)－UMTS的參數(shù)被布置到UMTS-GSM的雙模終端中－任何工作環(huán)境下，都能保證UMTS和GSM之間的切換－使用新頻譜的雙模能力為GSM運營商提供了很大靈活性的

使用GSM來傳輸語音和低的速率傳輸

使用UMTS來完成高的速率傳輸14UMTS總體結(jié)構(gòu)包括：－核心網(wǎng)CN(CoreNetwork)－UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)：應(yīng)用了基于WCDMA的兩種接入模式UTRAN/FDD(應(yīng)用于成對的頻帶)和UTRAN/TDD(WTDMA/CDMA)(應(yīng)用于不成對的頻帶)－終端用戶設(shè)備UE(UserEquipment)。15MEUSIMCuUENodeBNodeBNodeBNodeBRNCRNCIubIurUuMSC/VLRGMSCHLRSGSNGGSNPSTNInternetCircuitSwitchedServicesPacketSwitchedServicesIuCSIuPSEIRCNCN:CoreNetwork

RNC:RadioNetworkController

RNS:RadioNetworkSubsystem

UE:UserEquipment圖１５－６UMTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)UTRANRNSRNS16ME：移動設(shè)備USIM：智能卡，記錄有用戶標(biāo)識NodeB：轉(zhuǎn)換在Uu和Iub接口之間的數(shù)據(jù)流，相當(dāng)于GSM系統(tǒng)中的基站RNC：負責(zé)控制它轄域內(nèi)的無線資源，是UTRAN提供給CN所有業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)接入點。根據(jù)功能不同可分為服務(wù)SRNC(ServingRNC)、漂移DRNC(DriftingRNC)和控制CRNC(ControllingRNC)之分Cu：USIM和ME間的電氣接口Uu：WCDMA的無線接口，是UMTS中最重要的開放接口Iu：連接著UTRAN和CNIur：支持不同制造商的RNC間的軟切換，是Iu接口的補充Iub：連接NodeB和RNC17域UMTS中基本的域見圖15-7。18圖１５－７UMTS中的域和參考點

[摘自UMTS23.01V3.0.0Figure1]191.域的分離主要分為：用戶設(shè)備域UserEquipmentDomain和基礎(chǔ)設(shè)備域Infrastructuredomain。用戶設(shè)備是指用戶用來接入UMTS服務(wù)的設(shè)備。用戶設(shè)備包含接向基礎(chǔ)設(shè)備的空中接口?；A(chǔ)設(shè)備是由物理節(jié)點構(gòu)成的，這些節(jié)點完成空中接口要求的多種功能和支持用戶的通信服務(wù)需求?；A(chǔ)設(shè)備是共享的資源，它為在它作用范圍之內(nèi)所有允許使用的終端用戶提供服務(wù)。在用戶設(shè)備域和基礎(chǔ)設(shè)備域間的參考點是：Uu(UMTS空中接口)。20２.用戶設(shè)備域該域包含了多種帶有不同級別功能性的設(shè)備類型。用戶設(shè)備可以包含一個可用在不同用戶設(shè)備類型中的可移動的智能卡。用戶設(shè)備又可以被分為移動設(shè)備域ME

(MobileEquipmentDomain)和用戶服務(wù)身份模塊域USIM

(UserServicesIdentityModuleDomain

)。ME和USIM的參考點是：Cu。21

移動設(shè)備域移動設(shè)備完成無線傳輸和應(yīng)用。移動設(shè)備又可以分為數(shù)個實體：完成無線傳輸以及相關(guān)功能的移動終點MT(MobileTermination)和完成端對端應(yīng)用的終端設(shè)備TE(TerminalEquipment)。22

用戶服務(wù)身份模塊域USIM包含可以明確和安全地確定用戶身份數(shù)據(jù)和規(guī)程。這些功能是嵌入到智能卡中的。23３.基礎(chǔ)設(shè)備域基礎(chǔ)設(shè)備域被分為直接和用戶設(shè)備聯(lián)系的接入網(wǎng)絡(luò)域(AccessNetworkDomain)和核心網(wǎng)絡(luò)域(CoreNetworkDomain)。兩者之間的參考點是：Iu。24

接入網(wǎng)絡(luò)域接入網(wǎng)絡(luò)域由管理接入網(wǎng)絡(luò)資源的物理實體組成，并且提供一個可以接入到核心網(wǎng)絡(luò)的機制給用戶。25

核心網(wǎng)絡(luò)域核心網(wǎng)絡(luò)由為網(wǎng)絡(luò)特征和電信服務(wù)提供支持的物理實體組成。提供的支持包括用戶地理位置信息管理、網(wǎng)絡(luò)特征和服務(wù)的控制、信令和用戶信息的轉(zhuǎn)發(fā)機制。核心網(wǎng)絡(luò)域又被分為服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域(ServingNetworkDomain)、歸屬網(wǎng)絡(luò)域(HomeNetworkDomain)和轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)域(TransitNetworkDomain)。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域和歸屬網(wǎng)絡(luò)域之間的參考點：Zu。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域和轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)域之間的參考點：Yu。26

服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域作為核心網(wǎng)絡(luò)域的一部分，連接到提供用戶接入的接入網(wǎng)絡(luò)域。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域提供從源節(jié)點到目的節(jié)點的路由和傳輸用戶數(shù)據(jù)/信息服務(wù)。它可以和歸屬域相結(jié)合，為用戶特殊的數(shù)據(jù)/服務(wù)提供服務(wù)；和轉(zhuǎn)接域相結(jié)合，為用戶提供服務(wù)。27

歸屬網(wǎng)絡(luò)域歸屬網(wǎng)絡(luò)域體現(xiàn)了核心網(wǎng)絡(luò)功能中不管用戶接入點的位置，管理一個永久地理位置的功能。歸屬網(wǎng)絡(luò)域至少包含了用戶一些特別的數(shù)據(jù)和負責(zé)注冊信息的管理。也可以處理些歸屬特別服務(wù)。28

轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)域轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)域是核心網(wǎng)絡(luò)中被定位在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域和遠程的對方通信路徑上的部分。29圖１５－８

interactionsbetweentheUSIM,MT/ME,Access

Network,ServingNetworkandHomeNetworkdomains

不直接相連的域之間的直接流(directflows)是透明傳輸在域間的通信鏈路上。30WCDMA的無線信道在WCDMA中，分配給用戶的頻帶以及所分配頻帶具有的控制功能，統(tǒng)稱為信道。包括：邏輯信道(logicalchannels)、傳輸信道(transportchannels)和物理信道(physicalchannels)。31－邏輯信道描述的是要發(fā)送的信息種類；－傳輸信道描述的是邏輯信道如何變化的；－物理信道是一個用來轉(zhuǎn)發(fā)信息的無線平臺；－物理信道指的是Uu接口上針對不同用處而分配的不同類型的頻帶；－傳輸信道承載了Uu接口上不同的信息流，基站負責(zé)將這些信息流映射到物理信道；－邏輯信道并不是真正的信道，更象是網(wǎng)絡(luò)和終端間在不同時刻要完成的不同任務(wù)。32UEBSRNCLogicalChannelsTransportChannelsPhysicalChannels圖１５－９信道種類和在UTRAN中所處位置33１.邏輯信道－BCCH(BroadcastControlChannel)：網(wǎng)絡(luò)用來通知UE網(wǎng)絡(luò)狀況，包括小區(qū)和相鄰小區(qū)使用的碼值、允許的功率電平等，為下行信道－PCCH(PagingControlChannel)：用來對UE進行尋呼，為下行信道－CCCH(CommonControlChannel)：下行時，用來傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給小區(qū)中所有UE的公共信息；上行時，用來傳輸UE發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的信息34－DCCH(DedicatedControlChannel)：專用模式下，網(wǎng)絡(luò)和UE用來交換和該連接相關(guān)的控制信息，為上下行信道－DTCH(DedicatedTrafficChannel)：專門為一個用戶服務(wù)的專用話務(wù)信道，為上下行信道－CTCH(CommonTrafficChannel)：用來發(fā)送信息給小區(qū)內(nèi)所有的UE或者某個特定小組所用，僅存在于下行鏈路方向，為下行信道35２.傳輸信道－BCH(BroadcastChannel)：承載BCCH信道的內(nèi)容，也就是小區(qū)中UTRA特殊的信息。如：隨機接入碼(randomaccesscodes)、接入時隙信息(accessslotinformation)和相鄰小區(qū)的相關(guān)信息……，為下行信道－PCH(PagingChannel)：承載尋呼信息，為下行信道－FACH(ForwardAccessChannel)：承載給小區(qū)中確定UE的控制信息。如：RNC對UE請求接入的應(yīng)答，為下行信道36－DCH(DedicatedChannel)：承載專用的話務(wù)和控制信息，為上、下行信道－DSCH(DownlinkSharedChannel)：承載專用用戶的分組業(yè)務(wù)信息，一條信道可以被多個用戶共享，為下行信道－RACH(RandomAccessChannel)：承載UE發(fā)給UTRAN的控制信息。如連接建立請求，為上行信道－CPCH(CommonPacketChannel)：傳輸分組數(shù)據(jù)的公共信道，為上行信道其中，除DSCH是可選之外，其他所有信道都是必需的。37BCCHPCCHCTCHCCCHDCCHDTCHBCHPCHFACHDCHDSCHP-CCPCHS-CCPCHDPDCHDPCCHPDSCHTransportChannelsPhysicalChannelsLogicalChannels圖１５－１０邏輯信道、傳輸信道和物理信道在下行方向的映射關(guān)系38CCCHDTCHDCCHRACHDCHCPCHPRACHDPDCHDPCCHPCPCHLogicalChannelTransportChannelPhysicalChannel圖１５－１１邏輯信道、傳輸信道和物理信道在上行方向的映射關(guān)系39３.物理信道物理信道用于UE和基站之間。

P-CCPCH(PrimaryCommonControlPhysicalChannel)在下行方向，承載BCH。特點：－使用固定的信道化碼，便于小區(qū)范圍內(nèi)的所有終端都能夠正確解調(diào)它的內(nèi)容－為了保證高的發(fā)送功率，使用30kbps的低速率－擴頻因子為25640

S-CCPCH(SecondaryCommonControlPhysicalChannel)承載PCH和FACH兩條傳輸信道。特點：－每個小區(qū)至少有一條S-CCPCH－S-CCPCH的配置靈活多樣，如插入導(dǎo)頻符號與否－為提高系統(tǒng)性能，可將PCH信息和FACH復(fù)用到之上，同時將相關(guān)的PCH的尋呼標(biāo)識置于PICH(PagingIndicatorChannel)信道上傳輸41

DPDCH(DedicatedPhysicalDataChannel)承載DCH信道(專用的用戶業(yè)務(wù))。特點：－可以承載多個呼叫/連接－成對地分配給一個連接：一條用來轉(zhuǎn)發(fā)控制信息，另一條用來轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)前業(yè)務(wù)42

DPCCH(DedicatedPhysicalControlChannel)承載DCH信道，與DPDCH時間復(fù)用在下行鏈路上(如DPDCH承載用戶信息，DPCCH承載功率控制信息)。特點：－在上行鏈路上，DPDCH和DPCCH分別在I/Q支路上調(diào)制，如果DPDCH空閑，沒有特殊的電磁干擾信號產(chǎn)生。43

PDSCH(PhysicalDedicatedSharedChannel)承載DSCH信道。下行的DCH信道會提示UE是否需要對PDSCH信道上額外的用戶信息解碼。44

PCPCH(Physical(uplink)CommonChannel)承載CPCH信道。當(dāng)UE要發(fā)送分組而RACH信道容量不足時，UE將使用CPCH。45

PRACH(PhysicalRACH)承載與隨機接入流程相關(guān)的所有信息。46

SCH(SynchronisationChannel)為小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的UE提供小區(qū)搜索信息，由P-SCH(Primary

SCH)和S-SCH(Secondary

SCH)組成。特點：－P-SCH的幀使用了固定的256個碼片的信道化碼(channalisationcode)，該碼的值在系統(tǒng)內(nèi)的所有小區(qū)中是唯一的－UE完成對P-SCH的解碼后，即完成了與系統(tǒng)的幀同步以及時間同步，也了解了小區(qū)內(nèi)可以使用的擾碼組47

CPICH(CommonPilotChannel)是一條非調(diào)制碼信道，并經(jīng)過了小區(qū)專用碼加擾。被用于專用信道估計：在涉及公共信道時，提供信道估計參考。通常一個小區(qū)只有一條CPICH，有時可以有兩條，分別被稱為P-CPICH和S-CPICH。UE通過CPICH的電平高低來選擇適當(dāng)小區(qū)。導(dǎo)頻信號類似于GSM系統(tǒng)中的訓(xùn)練序列。48

CSICH(CPCHIndicationChannel)系統(tǒng)用來通知UECPCH的配置等49

CD-ICH(CPCHCollisionDetectionIndicatorChannel)和CA-ICH(CPCHChannelAssignmentIndicatorChannel)用來避免兩個UE間發(fā)生沖突。50P-CCPCHS-CCPCHDPDCHDPCCHPDSCHPCPCHPRACHAICHP-SCHS-SCHCSICHCPICHPICHCD/CA-ICH圖１５－１２WCDMA系統(tǒng)中的物理信道51WCDMA幀結(jié)構(gòu)每個幀由15個時隙組成，每個占2/3ms，幀長10ms。一個WCDMA幀可處理一個時隙包含52WCDMA中，chip：在用來擴頻的碼中出現(xiàn)的信息位symbol：用戶數(shù)據(jù)流在經(jīng)過調(diào)制之后是以symbol流的形式被發(fā)射到空中接口spreading

factor：指的是一個空中接口上的symbol使用了的chip的數(shù)量，通常記為K=2k，k=0,1,…8如：k=6，意味著在上行鏈路1symbol使用了64chips。SFN：SystemFrameNumber，用于UTRAN中同步和BCCH上信息傳送的定時53圖１５－１３symbol,chip54PilotTFCIFBITPCDATADPCCHDPDCHDATA1TPCTFCIPilotDATA2DPDCHDPDCHDPCCHDPCCHDPCCHTimeslot

0.667ms=2560chips(a)上行鏈路專用物理信道幀結(jié)構(gòu)(b)下行鏈路專用物理信道幀結(jié)構(gòu)圖１５－１４專用物理信道幀結(jié)構(gòu)55TFCI：TransportFormatCombinationIndicator，用來通知接收方復(fù)用在上行的DPDCH上的不同傳輸信道的瞬時參數(shù)，可選的TPC：TransmitPowerControl，用來指示發(fā)射電平的調(diào)整FBI：FeedbackInformation，UE用來向UTRAN反饋閉環(huán)操作模式下發(fā)送分集的信息56擴頻與調(diào)制１.擾亂(scrambling)目的：用來區(qū)分不同的UE和BS。發(fā)生在擴頻之后，不會影響信號帶寬。利用擾碼，可以區(qū)分使用相同碼字來擴頻的數(shù)個發(fā)射機。57

ChannalisationcodeScramblingcodeDATABitrateChiprateChiprate圖１５－１５擴頻和擾亂之間的關(guān)系58２.信道化碼作用：－上行鏈路上：區(qū)分一個用戶的不同的服務(wù)－下行鏈路上：區(qū)分一個扇區(qū)內(nèi)的不同用戶基于OVSF(OrthogonalVariableSpreadingFactor)技術(shù)，從一顆碼樹中選取使用。59

OVSFOVSF技術(shù)可以改變擴頻因子和保持不同長度的不同擴頻碼之間的正交性。使用可變擴頻因子時，碼樹的使用使得可以用最小的擴頻因子進行解擴，方法是使用的信道化碼是來自最小解擴因子碼指示的分支。60圖１５－１６信道化碼碼樹的起始端61

單一用戶信號化碼的限制原則：一條物理信道要使用碼樹上的某個碼，必須先確認使用同一碼樹的其他要被傳送的物理信道沒有使用該碼以下分支的所有碼。62信道化碼擾碼用途上行：區(qū)分來自同一終端的物理數(shù)據(jù)信道DPDCH和控制信道DPCCH下行：區(qū)分小區(qū)中不同用戶的下行連接上行：區(qū)分不同的終端下行：區(qū)分不同的扇區(qū)(小區(qū))長度4~256chips(1.0~66.7s)，下行鏈路上還有512chips上行(1)10ms=38400chips或(2)66.7s=25chips碼數(shù)一個擾碼下的碼數(shù)=擴頻因子上行：數(shù)百萬下行：512碼系列OVSF長10ms碼：Gold碼短碼：擴展的S(2)碼擴頻是，增加了傳輸帶寬否，不影響傳輸帶寬表１５－２擾碼和信道化碼的功能與特點63３.上行鏈路調(diào)制和擴頻

調(diào)制目的－盡可能地使終端放大器的發(fā)揮最大功效－使來自終端間斷發(fā)射造成的可聞干擾最小

采用的解決辦法－盡可能降低終端傳輸?shù)姆寰当龋褂肐/Q碼復(fù)用兩條物理專用信道，導(dǎo)頻和功率控制信令分別傳輸在一條單獨的連續(xù)信道上，消除了間斷發(fā)射；只有當(dāng)DPDCH在傳輸或斷開時才會產(chǎn)生脈沖信號64圖１５－１７數(shù)據(jù)有(無)時DPDCH和DPCCH的并行傳輸65

擴頻原則：相同的擴頻碼不能被其他任何信道或支路使用。上行鏈路的擴頻因子可以逐幀改變。66

擾碼－長擾碼特點：Gold碼；由25階生成多項式產(chǎn)生，被截短成10ms的幀，38400chips；用于基站使用了RAKE接收機時－短擾碼擴展S(2)碼；256chips67－復(fù)數(shù)擾碼序列由兩個實數(shù)碼c1和c2按以下抽取(decimation)原則生成

c擾＝c1(w0+jc2(2k)w1)，k=0,1,2…式中，w0和w1分別為碼序列{11}和{1-1}，第二個碼的抽取因子(decimationfactor)為2(輸入速率/輸出速率=2)。68DPCCH和DPDCH之間的相對增益因子圖１５－１８使用復(fù)數(shù)擾碼的I-Q碼復(fù)用69４.下行鏈路調(diào)制和擴頻

調(diào)制使用了時分QPSK。

擴頻多個用戶共享單一擾碼序列下的碼樹，基站的一個扇區(qū)使用一個擾碼(一棵碼樹)，公共信道和專用信道共享相同的碼資源。專用信道的擴頻因子不逐幀變化。70

擾碼－不使用短碼，只使用長碼，Gold碼－碼周期為10ms－為了避免小區(qū)搜尋過程太長，下行鏈路的主擾碼序列集合限制為512個－下行鏈路的輔擾碼序列用于整個小區(qū)中除了需要被監(jiān)聽的/在初始注冊之前公共信道之外的信道71

SCH的擴頻和調(diào)制－不使用主擾碼(UE必須先和小區(qū)同步才能了解下行鏈路的擾碼)－主SCH使用256碼片的碼字，所有小區(qū)使用相同碼字－主SCH碼字不需要調(diào)制發(fā)送－碼字由更短的16碼片序列構(gòu)成－輔SCH碼字與主SCH碼字相似，只是不同的基站使用不同的，總共有16個序列可用－該16個序列用來生成64個用來識別基站的碼字－輔SCH碼字不用加擾發(fā)送72空中接口協(xié)議１.概述－物理層－數(shù)據(jù)鏈路層

MACRLC－網(wǎng)絡(luò)層73圖１５－１９UTRAFDD空中接口協(xié)議架構(gòu)物理層通過傳輸信道向MAC層提供服務(wù)MAC層通過邏輯信道向RLC層提供服務(wù)RLC通過服務(wù)接入點向高層提供服務(wù)PDCP提要提供首部壓縮服務(wù)BMC在空中接口上傳遞小區(qū)廣播中心發(fā)起的消息空中接口上發(fā)送的所有的高層信令被封裝在RRC消息中74２.MAC層在MAC層，邏輯信道被映射到傳輸信道；MAC也可以根據(jù)邏輯信道提供的瞬時速率負責(zé)為每條傳輸信道選擇合適的傳輸格式。75

MAC層架構(gòu)－MAC-b：處理BCH。每臺UE中和每個小區(qū)中的NodeB處均有一個MAC-b實體－MAC-c/sh：處理公共信道和共享信道，PCH,FACH,RACH,CPCH,DSCH。使用共享信道的每臺UE和每個小區(qū)的控制RNC處均有一個MAC-c/sh實體－MAC-d：負責(zé)處理連接模式下分配給UE的專用信道。每臺UE和每個小區(qū)的服務(wù)RNC處均有一個MAC-d實體76圖１５－２０MAC層架構(gòu)77

MAC層功能－邏輯信道和傳輸信道間的映射－根據(jù)瞬時速率為每條傳輸信道從TransportFormatCombinationSet中選擇合適的傳輸格式－對同一UE不同數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級處理－通過動態(tài)地調(diào)度對不同UE間的優(yōu)先級處理－在公共傳輸信道上將高層PDU復(fù)用為傳輸塊，送往物理層的；或者將來自物理層的傳輸塊去復(fù)用為高層PDU－在專用傳輸信道上將高層PDU復(fù)用到送往物理層的傳輸塊集；或者將來自物理層的傳輸塊集去復(fù)用為高層PDU－話務(wù)量監(jiān)控－動態(tài)傳輸信道類型轉(zhuǎn)換－加密－為RACH發(fā)送進行接入服務(wù)級別ACS(AccessServiceClassSelection)選擇78圖１５－２１UTRAN中的MAC實體(圖左邊)和將來自DCCH或DTCH

的數(shù)據(jù)映射到FACH時MACPDU的形成過程(圖右邊)來自DCCH/DTCH的數(shù)據(jù)分組在MAC層觸發(fā)傳輸信道類型選擇，這里是FACH傳輸信道被選擇了復(fù)用時加上C/T(Control/Traffic)用來指出數(shù)據(jù)的源邏輯信道，共4bits，允許每條傳輸信道上最多存在15條邏輯信道Iur接口的速率控制，用來限制MAC-d和MAC-c/sh間的緩存MAC-c/sh實體添加UE標(biāo)識和UE標(biāo)識類型，然后再添加TCTFMUX(TargetChannelTypeFieldMultiplexing)用來區(qū)分映射到傳輸信道的邏輯信道類型79３.RLC協(xié)議RLC協(xié)議為用戶和控制數(shù)據(jù)提供分段和重發(fā)服務(wù)。在控制平面，RLC提供的服務(wù)被稱為信令無線連接SRB(SignallingRadioBearer)；在用戶平面，RLC提供的服務(wù)被稱為無線連接RB(RadioBearer)。三種工作模式：透明(Transparent)、非確認(Unacknowledge)、確認(Acknowledge)80

RLC層架構(gòu)－透明模式下，出錯的PDU將被直接丟棄或者被做上記號；通常情況下是不進行分段操作的，如果需要分段的話，必須在無線連接的建立期進行協(xié)商－非確認模式下，沒有使用重發(fā)的協(xié)議，數(shù)據(jù)的交付是不受保障的，接收到的錯誤數(shù)據(jù)要不被丟棄或被做上記號－確認模式下，使用了ARQ機制。在RLC不能正確交付的情況下，將通知高層并丟棄RLCSDU。并且通過MoveReceivingWindows指令通知它的對等實體，因此接收方將丟棄所有的已接收到的同組的AMDPDU(AcknowledgeModeDataPDU)。另外，該模式下一個RLC實體可以使用梢?guī)е该麈溌窢顩r。81圖１５－２２RLC層架構(gòu)單向雙向82

RLC功能－分段和重組－串聯(lián)－填充－用戶數(shù)據(jù)傳輸－糾錯－高層PDU的按序交付－副本檢測－流量控制－序號檢測(非確認模式)－協(xié)議檢錯和恢復(fù)－加密－暫停/恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸83圖１５－２３RLC實體的AMDPDU生成圖含12位的PDU序號SN、輪詢位P，以及發(fā)生了串聯(lián)、填充或梢?guī)r的7位或15位長度指示符84４.RRC(RadioResourceControl)協(xié)議－處理UE和UTRAN之間的大部分控制信令－RRC消息承載用來建立、修改和釋放物理層和數(shù)據(jù)鏈路層實體的所有參數(shù)－RRC消息承載所有的高層信令－UE的移動性(測量、切換、小區(qū)更新等)也由控制RRC信令85

RRC層架構(gòu)－DCFE(DedicatedControlFunctionEntity)在SRNC中，每個UE都有一個DCFE實體通過RRC連接和該RNC相連。它處理給某一UE的所有信令。－PNFE(PagingandNotificationcontrolFunctionEntity)處理idle模式下對UE的尋呼。在每個控制小區(qū)的RNC中至少有一個PNFE。通常PNFE是通過RLC的Tr-SAP來使用PCCH的。特殊情況下，也可以使用UM-SAP。－BCFE(BroadcastControlFunctionEntity)處理廣播的系統(tǒng)信息。每個小區(qū)的RNC中至少有一個BCFE。通常BCFE通過Tr-SAP使用BCCH或FACH。特殊情況下，也可以使用UM-SAP。－RFE(RoutingFunctionEntity)為發(fā)往不同MM/CM實體或不同核心網(wǎng)絡(luò)域的高層信息提供合適的路由。86

RRC服務(wù)狀態(tài)－idle模式：開機后，UE選擇PLMN，再選擇合適的小區(qū)，鎖定到信標(biāo)信道－connected模式：根據(jù)使用的信道類型，又可分為不同的服務(wù)狀態(tài)……當(dāng)RRC連接釋放或中斷后，UE將從connected模式進入idle模式。87

CELL_DCH狀態(tài)UE使用一條專用物理信道。UE不斷地接收、測量來自RNC的控制信息，并發(fā)送相應(yīng)的測量報告。也可能使用到DSCH信道，而且某些UE可以監(jiān)控FACH的系統(tǒng)信息消息。

CELL_FACH狀態(tài)UE不使用專用物理信道，使用RACH和FACH信道發(fā)送信令消息和少量的用戶數(shù)據(jù)。小區(qū)重選發(fā)生在該狀態(tài)。重選后，通過發(fā)送CellUpdate消息向RNC報告當(dāng)前的地理位置。若被選中的小區(qū)屬于另一個無線網(wǎng)絡(luò)(如GPRS)的話，UE將轉(zhuǎn)到idle狀態(tài)并接入那個系統(tǒng)。另外，BCH和CPCH信道也可能被使用到。88

CELL_PCH狀態(tài)只有通過PCH可以聯(lián)系到UE，使用了DRX技術(shù)對PCH進行監(jiān)聽。同時，UE也要監(jiān)聽BCH的系統(tǒng)信息。如果發(fā)生了小區(qū)重選，UE將進入CELL_FACH狀態(tài)執(zhí)行CellUpdate流程。在CellUpdate過程中，如果沒有別的行為發(fā)生的話，UE又將回到CELL_PCH狀態(tài)。若被選中的小區(qū)屬于另一個無線網(wǎng)絡(luò)的話，UE將轉(zhuǎn)到idle狀態(tài)并接入那個系統(tǒng)。89

URA_PCH狀態(tài)與CELL_PCH狀態(tài)類似，不過在小區(qū)重選后沒有CellUpdate過程，而是從廣播信道讀取URA(UTRANArea)身份代碼。只有在小區(qū)重選后URA發(fā)生了變化UE才通過URAUpdate流程向SRNC報告新的地理位置。一般一個URA包含幾個小區(qū)。90圖１５－２４UE的模式和連接模式下RRC的狀態(tài)EstablishRRCconnectionReleaseRRCconnection91

RRC功能和信令流程－廣播和接入層及非接入層相關(guān)的系統(tǒng)信息－尋呼－在idle模式下發(fā)起小區(qū)選擇和重選－在UE和UTRAN間建立、維持和釋放RRC連接－無線連接、傳輸信道和物理信道的控制－安全性功能控制(加密和完整性保護)92－信令消息的完整性保護－UE的測量報告和報告控制－RRC連接的移動性－SRNS轉(zhuǎn)移(SRNSrelocation)支持－下行鏈路UE的外環(huán)功率控制支持－開環(huán)功率控制－小區(qū)廣播服務(wù)－UE定位服務(wù)93圖１５－２５UMTStransaction的基本模式PagingRRCConnectionSetupTransactionreasoningAuthenticationandsecurityTransactionSetup

and

RadioAccessBearerAllocationTransactionTransactionClearing

and

RadioAccessBearerReleaseRRCConnectionRelease屬于MobilityManagement范疇，網(wǎng)絡(luò)用來對用戶進行尋找的階段。包含了在UE和RAN之間建立RRC連接所需的activities和消息流的階段。UE告訴CN請求何種transaction(發(fā)起呼叫、發(fā)起切換等)的階段。UMTS用戶和網(wǎng)絡(luò)間的相互鑒權(quán)，并激活接入網(wǎng)絡(luò)所需的、必要的安全機制的階段。為transaction分配當(dāng)前的通信資源階段。Transaction的進行階段。釋放與Transaction相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源的階段。用于UE和接入網(wǎng)絡(luò)間RRC連接相關(guān)機制的釋放階段。94切換只發(fā)生在Cell_DCH狀態(tài)。－Intra-frequencyHandovers－Inter-systemHandoversBetweenGSMandWCDMA－Inter-frequencyHandoverswithinWCDMA95１.UE的測量－32intrafrequencyFDD小區(qū)(包括活動集)－32interfrequencyFDD小區(qū)－被分配了額外最多2個FDD載波的FDD小區(qū)－根據(jù)UE的能力，被分配了最多3個TDD小區(qū)－根據(jù)UE的能力，被分配了最多32個GSM載波的32個GSM小區(qū)－根據(jù)UE的能力，在IPDL(IdlePeriodsinDownlink)間隙監(jiān)控最多16個FDD小區(qū)96２.Intra-frequencyHandovers

切換算法－活動集(ActiveSet)：活動集中的小區(qū)能夠為UE提供軟切換連接－鄰集/被監(jiān)控集(NeighbourSet/MonitoredSet)：鄰集或被監(jiān)控集是UE一直在進行測量的小區(qū)，這些小區(qū)的導(dǎo)頻Ec/I0強度不足以使得它們加入到活動集中97－在時間T內(nèi)，且活動集未飽和的話，若某小區(qū)Pilot_Ec/I0>Best_Pilot_Ec/I0–Reporting_range+

Hysteresis_event1A，則將該小區(qū)加入到活動集。這次事件叫做Event1A或無線鏈路增加(RadioLinkAddition)－在時間T內(nèi)，如果存在某小區(qū)的

Pilot_Ec/I0<Best_Pilot_Ec/I0–Reporting_range–

Hysteresis_event1B，則將該小區(qū)從活動集中去除。這次事件叫做Event1B或無線鏈路去除(RadioLinkRemoval)－在時間T內(nèi)，若活動集已經(jīng)飽和，并且某小區(qū)Best_Candidate_Pilot_Ec/I0>Worst_Old_Pilot_Ec/I0+

Hysteresis_event1C，那么活動集中最弱的小區(qū)將被最強的候選小區(qū)所替代。這次事件叫做Event1C或聯(lián)合的無線鏈路增加和去除(Combined

RadioLinkAdditionandRemoval)。98其中，－Reporting_range是軟切換門限值－Hysteresis_event1A是增加滯后值－Hysteresis_event1B是去除滯后值－Hysteresis_event1C是替代滯后值－Reporting_range–Hysteresis_event1A也被稱為Window_add－Reporting_range+Hysteresis_event1B也被稱為Window_drop－

T是觸發(fā)時間－Best_Pilot_Ec/I0是活動集中測量到的最強小區(qū)－Worst_Old_Pilot_Ec/I0是活動集中測量到的最弱小區(qū)－Best_Candidate_Pilot_Ec/I0是被監(jiān)控集中測量到的最強小區(qū)－Pilot_Ec/I0是被測量和篩選的值99圖１５－２６WCDMA軟切換算法的一般方案100

切換測量－UE與系統(tǒng)同步－UE對相鄰小區(qū)BCH信道上傳輸?shù)腟FN解碼－UE向RNC報告切換測量－RNC要求UE更新活動集101圖１５－２７Intra-frequencyHandover測量過程UE通過匹配濾波器對所有收到的信號峰值進行測量。小區(qū)識別過程時間由以下因素決定：多徑傳播的徑數(shù)UE檢測范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)目已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的小區(qū)數(shù)目相鄰小區(qū)列表的長短在每200ms之內(nèi)，UE報告一個已經(jīng)識別了的小區(qū)的測量結(jié)果在每800ms之內(nèi)UE報告一個相鄰新小區(qū)(被測量集中)的測量結(jié)果(被發(fā)現(xiàn)的條件：CPICH_Ec/I0-20dB和SCH_Ec/I0-20dB)在每30s之內(nèi)相鄰小區(qū)之外的一個新小區(qū)(被測量集中)的測量結(jié)果102

軟切換鏈路增益軟切換的增益類型：－宏分集增益：對抗慢衰落和信號強度的突然減弱－微分集增益：對抗快衰落－下行鏈路負荷共享：軟切換的UE同時接收到X(X>1)個NodeB的信號，意味著對UE的最大發(fā)射功率乘了因子X103

網(wǎng)絡(luò)容量增益由軟切換帶來的潛在容量增益由三個要素決定－軟切換開銷－軟切換鏈路增益－應(yīng)用的功率控制算法(包括卷積功率控制和站點選擇分集發(fā)射SSDT(SiteSelectionDiversityTransmission)方案)104

軟切換開銷公共矩陣，經(jīng)常用來量化網(wǎng)絡(luò)中的軟切換活動。式中，

為軟切換開銷，N為活動集的大小，Pn為UE將發(fā)生的n路徑(n為與UE相連的NodeB的數(shù)目)軟切換的平均概率。105圖１５－２８軟切換開銷106３.Inter-systemHandoversBetweenWCDMAandGSM一般是發(fā)生在為了解決覆蓋和均衡負荷時。107GSMWCDMA可以

避免GSM網(wǎng)絡(luò)的負荷過重WCDMAGSM可以解決WCDMA的覆蓋問題GSMGSMGSMGSMGSMGSMWCDMAWCDMAWCDMA圖１５－２９Inter-systemHandoversbetweenWCDMAandGSM108圖１５－３０Inter-systemHandover流程109４.Inter-frequencyHandoverswithinWCDMA基于多數(shù)WCDMA運營商有一個以上的FDD頻段。110圖１５-３１WCDMA網(wǎng)絡(luò)中多個頻段的布置方式111圖１５－３２Inter-frequencyHandovers流程UE通過匹配濾波器對所有收到的信號峰值進行測量。小區(qū)識別過程時間由以下因素決定：多徑傳播的徑數(shù)UE檢測范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)目已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的小區(qū)數(shù)目相鄰小區(qū)列表的長短112在使用壓縮模式過程中周期性報告僅僅在需要時開始測量，使用了壓縮模式WCDMA

Inter-frequency在使用壓縮模式過程中周期性報告僅僅在需要時開始測量，使用了壓縮模式WCDMAGSM

Inter-system－保證正常的移動性－解決覆蓋問題－均衡負荷－服務(wù)類型－均衡負荷Event-triggeredreporting一直使用匹配

濾波器測量WCDMA

Intra-frequency典型的切換理由UE發(fā)到RNC的典型測量切換報告切換測量切換類型表１５－３WCDMA切換類型113圖１５－３３切換示意圖114三、HSDPA(High-SpeedDownlinkPacketAccess)可以提供高達10Mbps的下行速率，滿足人們對多媒體業(yè)務(wù)日益增長的需要。主要技術(shù)有：－基于短幀的快速和復(fù)雜的信道控制機制－自適應(yīng)調(diào)制和編碼技術(shù)AMR(AdaptiveModulationandCoding)－HARQ(HybridARQ)－分組的快速調(diào)度115圖１５－３４HSDPA的基本工作原理和相關(guān)信道116HSDPA物理層－HS-DSCH在下行鏈路上承載用戶數(shù)據(jù)。在使用16QAM時的峰值可以達到10Mbps－HS-SCCH承載物理層必要的控制信息，用于對HS-DSCH上的數(shù)據(jù)解碼；在需要重傳錯誤分組的情況下，在HS-DSCH信道上進行物理層重傳－UplinkHS-DPCCH承載上行鏈路中必要的控制信息，即ARQ的確認(肯定的和否定的)和下行鏈路質(zhì)量反饋信息117圖１５－３５網(wǎng)絡(luò)中Release99和Release5中HSDPA重傳控制118１.HS-DSCH特點：－傳輸時間間隔TTI(TransmissionTimeInterval，又名子幀)為2ms(3slots)，縮短了UE和NodeB之間的傳輸時間－調(diào)制方式為16QAM－HARQ－不變的擴頻因子，16－根據(jù)UE的能力(5個、10個和15個)和網(wǎng)絡(luò)負荷以及QoS的要求，可分配多達15個并行碼給用戶進行多碼傳輸119圖１５－３６兩用戶的時間和碼字復(fù)用120

HARQ特點：－在Release

99中，重傳是在RLC層完成的－在HSDPA中，HARQ重傳緩存的位置是靠近物理層的，在新的MAC-hs實體中－ARQ合并是基于CC(ChaseCombining)技術(shù)和IR(IncrementalRedundancy)技術(shù)－如果接收到的數(shù)據(jù)有錯的話，直接將它置入緩存中；等接收到正確的數(shù)據(jù)后，再