WCDMA物理层

WCDMA物理层基础物理层基础京信通信京信通信1.1.物理层基础物理层基础2.2.物理层步骤物理层步骤3.3.物理层过程物理层过程1.1.物理层基础物理层基础网络结构网络结构空中接口空中接口常用参数常用参数1.物理层基础物理层基础UMTSUMTS网络结构网络结构1.物理层基础物理层基础L1物理层物理层L2数据链路层数据链路层L3网络层网络层1.物理层基础物理层基础物理层功能：物理层功能：将编码后的信息速率匹配到物理信道，加权合并，将编码后的信息速率匹配到物理信道，加权合并，扩频扩频/解扩，加扰解扩，加扰/解扰，调制解扰，调制/解调，频率匹配，时间同解调，频率匹配，时间同步，无线测量，功率控制，射频处理等。步，无线测量，功率控制，射频处理等。物理层处理单元：帧和时隙物理层处理单元：帧和时隙帧：由帧：由15个时隙组成的处理单元，长度是个时隙组成的处理单元，长度是38400chip时隙：由一定长度的比特组成的处理单元，长度为时隙：由一定长度的比特组成的处理单元，长度为2560chip时隙时隙1414时隙时隙0 0时隙时隙1 12560chip2560chip时隙时隙n n38400chip38400chip1.物理层基础物理层基础物理层空中接口物理层空中接口UMTSCDMA2000码片速率3.84Mcps1.2288Mcps载波带宽5MHz1.25MHz小区间同步异步GPS同步信道编码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码调制方式上、下行QPSK上行BPSK，下行QPSK1.物理层基础物理层基础UMTSCDMA2000物理帧长10ms20ms双工模式FDD或TDDFDD（only）信道化方式OVSF码Walsh码扇区区分512个扰码1个PN的512个偏置功控频率1500Hz800Hz物理层空中接口物理层空中接口1.物理层基础物理层基础GSM衡量信号质量的指标有：衡量信号质量的指标有：Rx_level、Rx_qual、C/I。WCDMA指标有：导频信道的指标有：导频信道的RSCP、Ec/Io（Ec/No）、）、BLER。1.物理层基础物理层基础EcEc/Io/Io：接收信号的码片能量与总功率密度比值，又称：接收信号的码片能量与总功率密度比值，又称EcEc/No/NoEcEc/Io=RSCP/RSSI/Io=RSCP/RSSIEbEb/No/No：原指每比特能量除以噪声谱密度，由于：原指每比特能量除以噪声谱密度，由于CDMACDMA系统中，干系统中，干扰加在了噪声中扰加在了噪声中IoNoIoNo。EbEb/No/NoEcEc/Io*W/R/Io*W/R前两个主要衡量导频信道，下面主要衡量话音信道。前两个主要衡量导频信道，下面主要衡量话音信道。SIRSIR：定义为：定义为（RSCP/ISCPRSCP/ISCP）*SFSF，这里的，这里的RSCPRSCP为为DPCCHDPCCH上的接收上的接收码字功率，码字功率，ISCPISCP为为DPCCHDPCCH上的干扰信号码字功率，上的干扰信号码字功率，SFSF是是DPCCHDPCCH上上的扩频因子为的扩频因子为256256。1.物理层基础物理层基础频点频点频率号频率号频频 率率频点频点频率号频率号频频 率率1 1961296121922.51922.52 2962796271927.51927.53 3965296521932.51932.54 4968796871937.51937.55 5971297121942.51942.56 6972797271947.51947.57 7975297521952.51952.58 8978797871957.51957.59 9981298121962.51962.51010982798271967.51967.51111985298521972.51972.51212988798871977.51977.5频点频点频率号频率号频频 率率频点频点频率号频率号频频 率率1 110562105622112.52112.52 210587105872117.52117.53 310612106122122.52122.54 410637106372127.52127.55 510662106622132.52132.56 610687106872137.52137.57 710712107122142.52142.58 810737107372147.52147.59 910762107622152.52152.5101010787107872157.52157.5111110812108122162.52162.5121210837108372167.52167.5上上 行行 频频 率率下下 行行 频频 率率1.物理层基础物理层基础2.2.物理层步骤物理层步骤信道化码（信道化码（OVSF）信道扰码（信道扰码（GOLD）上行扩频加扰上行扩频加扰下行扩频加扰下行扩频加扰2.物理层步骤物理层步骤WCDMA物理层最重要的两个步骤：扩频和加扰物理层最重要的两个步骤：扩频和加扰扩频扩频：扩频操作又称信道化操作，将一个高速数字序列与数字：扩频操作又称信道化操作，将一个高速数字序列与数字信号相乘，把一个一个的数据符号转换成一系列码片。信号相乘，把一个一个的数据符号转换成一系列码片。WCDMA采用采用OVSF码作为信道化码；每个符号被转换成码片的码作为信道化码；每个符号被转换成码片的数目叫扩频因子数目叫扩频因子SF（Spreading Factor）加扰加扰：用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，起到加密作用，：用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，起到加密作用，扰码码片速率与已扩频的符号相同，不影响符号速率。加扰操扰码码片速率与已扩频的符号相同，不影响符号速率。加扰操作上行用来区分用户，下行区分小区。作上行用来区分用户，下行区分小区。OVSF码树码树每个码字长度是每个码字长度是2的整数此幂的整数此幂对于一定的对于一定的OVSF码组，共有码组，共有SF个长度为个长度为SF的的OVSF码字。码字。长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为0如果一个节点已经使用，如果一个节点已经使用，那么该节点上延伸出的其那么该节点上延伸出的其他高阶信道化序列就不能他高阶信道化序列就不能使用，同时从码树根部到使用，同时从码树根部到该节点的所有低阶信道化该节点的所有低阶信道化序列也不能使用。序列也不能使用。低阶低阶码树根码树根高阶高阶树节点树节点2.物理层步骤物理层步骤OVSF码树码树低阶低阶高阶高阶假设：假设：一个一个PS384KPS384K需要一条需要一条SFSF8 8的信道，的信道，一个一个PS64KPS64K需要一条需要一条SF=32SF=32的信道，的信道，一个一个CS12.2KCS12.2K需要一条需要一条SF=128SF=128的信道。的信道。结论：结论：进行一个进行一个PS384KPS384K业务的同时牺牲了业务的同时牺牲了4 4个个PS64KPS64K业务或业务或1616个语音业务；个语音业务；进行一个进行一个PS64KPS64K业务同时牺牲了业务同时牺牲了4 4个语音个语音业务，同时也相当与牺牲了一个业务，同时也相当与牺牲了一个PS384KPS384K业务。但同阶的其他业务。但同阶的其他3 3个个PS64KPS64K业务仍然业务仍然可以开展。可以开展。2.物理层步骤物理层步骤SC1SC2SC32.物理层步骤物理层步骤扰码分为扰码分为512512个集合，每个集合有一个主扰码和个集合，每个集合有一个主扰码和1515个次扰码。个次扰码。2.物理层步骤物理层步骤512个主扰码又进一步分为个主扰码又进一步分为64个扰码组，每组个扰码组，每组8个。个。2.物理层步骤物理层步骤系统为每一个小区分配且仅分配一个主扰码，公共导频信道，公系统为每一个小区分配且仅分配一个主扰码，公共导频信道，公共控制信道使用主扰码加扰，其他下行物理信道可以使用主扰码共控制信道使用主扰码加扰，其他下行物理信道可以使用主扰码也可使用同个集合里的次扰码。也可使用同个集合里的次扰码。一条物理信道可以由频率、信道码、扰码以及相位来描述一条物理信道可以由频率、信道码、扰码以及相位来描述频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？2.物理层步骤物理层步骤上行业务信道扩频和加扰上行业务信道扩频和加扰控制部分和数据部分分别扩频后分别映射到控制部分和数据部分分别扩频后分别映射到I I、Q Q两条信道中，。两条信道中，。2.物理层步骤物理层步骤控制部分固定扩频因子控制部分固定扩频因子SFSF256256；数据部分为可变扩频因子，最大允许一；数据部分为可变扩频因子，最大允许一条控制信道与条控制信道与6 6条数据信道合并使用。条数据信道合并使用。2.物理层步骤物理层步骤下行业务信道扩频和加扰下行业务信道扩频和加扰控制部分和数据部分采用时分复用到一条信道上，经过串并转换分别映射控制部分和数据部分采用时分复用到一条信道上，经过串并转换分别映射到到I I、Q Q支路。绕后采用相同的扩频码扩频，最后加扰。支路。绕后采用相同的扩频码扩频，最后加扰。2.物理层步骤物理层步骤对于速率为对于速率为60kbps的数字信号进行信道化（扩频）操作的数字信号进行信道化（扩频）操作上行需要的扩频码为上行需要的扩频码为64下行需要的扩频码为下行需要的扩频码为128由于上下行信道映射方式不同由于上下行信道映射方式不同2.物理层步骤物理层步骤3.3.物理层过程物理层过程小区同步小区同步小区参数小区参数小区切换小区切换3.物理层过程物理层过程小区同步过程小区同步过程主同步信道（主同步信道（P-SCHP-SCH）：由）：由1 1个长度为个长度为256chip256chip的格雷码构成，具有良好的的格雷码构成，具有良好的自相关性，每个时隙均发射，所有小区使用同一个码。自相关性，每个时隙均发射，所有小区使用同一个码。从同步信道（从同步信道（S-SCHS-SCH）：由长度为）：由长度为256chip256chip的辅同步码构成，辅同步码共的辅同步码构成，辅同步码共1616个，经过排列组合生成个，经过排列组合生成6464组每组组每组1515个，分别对应且唯一对应个，分别对应且唯一对应6464个主扰个主扰码组。码组。辅同步码特点：一个码序列循环位移结果位移，辅同步码特点：一个码序列循环位移结果位移，6464个序列中任何一个进个序列中任何一个进行小于行小于1515次的循环位移，都不会与其他序列的循环位移相同，也不会与次的循环位移，都不会与其他序列的循环位移相同，也不会与自己的任何其他循环序列相同；实际上，不同的小区选用不同的序列，自己的任何其他循环序列相同；实际上，不同的小区选用不同的序列，不同的时隙选用不同的辅同步码。不同的时隙选用不同的辅同步码。小区同步过程小区同步过程时隙同步：移动台搜索主同步信道的主同步码。主同步码以时隙为周期。时隙同步：移动台搜索主同步信道的主同步码。主同步码以时隙为周期。帧同步：由于辅同步码以帧为周期，所以可以实现桢同步。然后通过识别同帧同步：由于辅同步码以帧为周期，所以可以实现桢同步。然后通过识别同步码可以找出对应的扰码组。步码可以找出对应的扰码组。扰码识别：当基站所属的扰码组确定后，将扰码组内的扰码识别：当基站所属的扰码组确定后，将扰码组内的8 个主扰码与捕获的个主扰码与捕获的导频信道进行相关计算，得到小区所使用的下行扰码。导频信道进行相关计算，得到小区所使用的下行扰码。获取信息：扰码识别后，通过解扰、解扩即可得到网络信息。小区发射的获取信息：扰码识别后，通过解扰、解扩即可得到网络信息。小区发射的CCPCH信道的信道的SFN，作为其他信道的，作为其他信道的SFN。3.物理层过程物理层过程小区最小接入小区最小接入CPICH RSCPCPICH RSCP小区最小接入小区最小接入CPICH CPICH EcEc/Io/Io小区当前接收小区当前接收CPICH RSCPCPICH RSCP小区当前接收小区当前接收CPICH CPICH EcEc/Io/Io小区服务质量小区服务质量CPICH RSCPCPICH RSCP小区服务质量小区服务质量CPICH CPICH EcEc/Io/IoQrxlevminQrxlevminQqualminQqualmin QrxlevmeasQrxlevmeasQqualmeasQqualmeas SrxlevSrxlev SqualSqual Srxlev=Qrxlevmeas-QrxlevminSqual=Qqualmeas-Qqualmin3.物理层过程物理层过程服务小区重选偏置：服务小区重选偏置：Qhyst1Qhyst1和和Qhyst2Qhyst2物理含义：物理含义：Qhyst1Qhyst1是测量量为是测量量为CPICH RSCPCPICH RSCP时的服务小区重选迟滞，时的服务小区重选迟滞，Qhyst2Qhyst2是测量量为是测量量为CPICH CPICH EcEc/No/No时的服务小区重选迟滞。时的服务小区重选迟滞。在小区重选择排序时，服务小区的在小区重选择排序时，服务小区的S S值等于测量值加上重选迟滞。值等于测量值加上重选迟滞。小区重选定时器：小区重选定时器：T_reselectioinT_reselectioin只有满足定时器时长的条件下，才会发生切换事件。只有满足定时器时长的条件下，才会发生切换事件。小区重选测量触发门限：小区重选测量触发门限：S_searchS_search当服务小区的当服务小区的SqualSqual大于该值时，不进行其他小区的测量。如大于该值时，不进行其他小区的测量。如果系统没有给出该值，则任何时候都进行测量。果系统没有给出该值，则任何时候都进行测量。3.物理层过程物理层过程WCDMAWCDMA切换类型切换类型软切换和更软切换软切换和更软切换发生在发生在RNC内的称为更软切换，发生在不同内的称为更软切换，发生在不同RNC间间的称为软切换。的称为软切换。硬切换硬切换不同载波之间的切换，以及与不同载波之间的切换，以及与GSM系统的切换。系统的切换。3.物理层过程物理层过程软切换过程软切换过程3.物理层过程物理层过程不同事件：不同事件：1A1A：有一个导频满足进入激活导频集门限并进入激活导频集。：有一个导频满足进入激活导频集门限并进入激活导频集。1B1B：有一个导频满足退出激活导频集门限并推出激活导频集。：有一个导频满足退出激活导频集门限并推出激活导频集。1C1C：当激活导频集内激活导频已经达到最大数目，但又有一个导：当激活导频集内激活导频已经达到最大数目，但又有一个导频频G G的强度比当前激活导频集内最差导频的强度比当前激活导频集内最差导频W W强度强，并且时间大于强度强，并且时间大于定时器时间，导频定时器时间，导频G G将进入，导频将进入，导频W W将被剔出。将被剔出。1D1D：激活导频集内有一个导频强度比当前最佳导频强度强过一个：激活导频集内有一个导频强度比当前最佳导频强度强过一个定时器时间，则发生参考导频更替。定时器时间，则发生参考导频更替。3.物理层过程物理层过程软切换结果软切换结果3.物理层过程物理层过程