第7章wcdma.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1-,*,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,*,移动通信原理,1-,1,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,第,7,章,WCDMA,移动通信系统,概述,7.1,WCDMA,网络结构与接口,7.2,WCDMA,空中接口,7.4,WCDMA,系统的基本过程,7.5,1-,2,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.1,概述,第三代移动通信系统的核心网基于,GSM/CDMA,等,2G,系统演进，空中接口采用,WCDMA,、,cdma 2000,和,TD-SCDMA,等无线传输制式，工作于,2GHz,频段，,快速移动环境中传输速率可达,144kbit/s,，,室内或步行环境中传输速率达到,384kbit/s,，,室内环境中最高传输速率达到,2Mbit/s,。,1-,3,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,基于,WCDMA,技术：,采用,HSDPA,之后，下行数据速率可达,10.8,14.4Mbit/s,。,HSUPA,也已处于商用阶段，上行数据速率可达,1.4,5.8Mbit/s,。,与第二代移动通信系统相比，第三代移动通信系统具有频谱效率高、支持多媒体业务、服务质量高以及无缝漫游等特点。,1-,4,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.1.1 WCDMA,网络的演进,图,7-1 GSM,到,WCDMA,的演进,1-,5,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,WCDMA,标准的演进简述如下：,R99版本：,继承,2G,系统的,GSM/GPRS,核心网结构，扩大,PS,域的系统带宽，增加,QoS,的概念；,引入全新的,UMTS,陆地无线接入网，定义了全新的空中接口技术,WCDMA,，采用功控、软切换；,Iub,接口基于,ATM,实现，,Iu-CS,和,Iu-PS,接口分别通过基于,ATM AAL2,和,ATM AAL5,完成。,1-,6,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,R4,版本：,核心网电路域引入了,软交换的概念,，实现控制与业务分离。由于分层结构的引入，可采用,ATM,和,IP,等新的技术传输电路域的话音和信令，便于向全,IP,核心网过渡。,无线侧增加了低码片速率的,TDD,模式，即,TD-SCDMA,系统的空中接口标准，完成,TD-SCDMA,标准化工作。,1-,7,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,R5,版本：,无线传输中引入了高速下行分组接入（,HSDPA,）技术，下行峰值速率达,14.4Mbps,；,Iu,、,Iur,、,Iub,接口增加了基于,IP,的可选传输方式，保证无线接入网能实现全,IP,化。,核心网增加了,IP,多媒体子系统（,IMS,）。,1-,8,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,WCDMA,是从,GSM,演进而来，所以许多,WCDMA,的高层协议和,GSM/GPRS,基本相同或相似，比如移动性管理（,MM,）、,GPRS,移动性管理（,GMM,）、连接管理（,CM,）以及会话管理（,SM,）等。,移动终端中通用用户识别模块（,USIM,）的功能也是从,GSM,的用户识别模块（,SIM,）的功能延伸而来的。,1-,9,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.1.2 WCDMA,网络的特点,工作频段和双工方式,WCDMA,支持两种基本的双工工作方式：,FDD,模式下，上行链路和下行链路分别使用两个独立的,5MHz,的载频，发射和接收频率间隔分别为,190MHz,或,80MHz,。,TDD,模式下，只使用一个,5MHz,的载频，上、下行链路之间分时共享一个载频，上下行信道是对称的。,1-,10,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,2,多址方式,WCDMA,是一个宽带直扩码分多址（,DS-CDMA,）系统。,数据流用,OVSF,（,正交可变扩频码,）来扩频，扩频后的码片速率为,3.84Mchip/s,，,OVSF,码也被称作信道化码。,扩频后的数据流用,Gold,码,作为数据加扰，,Gold,码在下行链路区分小区，在上行链路区分用户,。,为支持高比特速率，采用了可变扩频因子和多码连接。,1-,11,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,3,语音编码,WCDMA,中的声码器采用自适应多速率（,AMR,）技术，带,8,种信源速率的集成声码器：,12.2kbps,、,10.2kbps,、,7.95kbps,、,7.40kbps,、,6.70kbps,、,5.90kbps,、,5.15kbps,和,4.75kbps,。,根据空中接口的负荷以及语音连接质量，无线接入网络控制,AMR,话音连接的比特速率。合理利用,AMR,声码器，可,在网络容量、覆盖以及话音质量间按运营商的要求进行折中,。,1-,12,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,4,信道编码,WCDMA,系统中使用的信道编码类型有两种：,卷积编码：广泛使用达几十年。当数据传输速率,32kbps,，采用卷积码，码率,1/2,或,1/3,，约束长度为,9,；,Turbo,编码：速率高、纠错强但时延大。当数据传输速率,64kbps,，采用,Turbo,编码。,1-,13,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,5,功率控制,快速、准确的功率控制是保证,WCDMA,系统性能的基本要求。,功率控制解决的基本问题是远近效应。,WCDMA,系统采用的快速功控为,1500,次,/s,（内环功控），同时应用在上、下行链路，控制步长,0.25,4dB,。,内环功控：为了保证服务质量，误块率低于设定值，信干比高于目标值；,外环功控：寻找合适的目标信干比,SIR,。,1-,14,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,6,切换,切换的目的是为了当,UE,在网络中移动时保持无线链路的连续性和无线链路的质量。,WCDMA,系统支持,软切换、更软切换、硬切换和无线接入系统间切换,，也可以表述为,同频小区间的软切换、同频小区内扇区间的更软切换、同一无线接入系统内不同载频间的硬切换和不同无线接入系统间的切换,。,1-,15,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7,同步方式,WCDMA,不同基站间可选择同步和异步两种方式，异步方式可以不采用,GPS,精确定时，支持异步基站运行，室内小区和微小区基站的,布站就变得简单了，使组网实现方便、灵活。,1-,16,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,8,可变数据速率,WCDMA,系统支持各种可变的用户数据速率，适应多种速率的传输，可灵活地提供多种业务，并,根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源。,1-,17,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.2 WCDMA,网络结构与接口,7.2.1 UMTS,系统结构,UMTS,与第二代移动通信系统在逻辑结构上基本相同。如果按功能划分，,UMTS,系统由核心网（,CN,）、无线接入网（,UTRAN,）、用户设备（,UE,）与操作维护中心（,OMC,）等组成。,核心网与无线接入网（,UTRAN,）之间的开放接口为,Iu,；,无线接入网（,UTRAN,）与用户设备（,UE,）间的开放接口为,Uu,接口。,1-,18,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,图,7-3 WCDMA,的系统结构,1-,19,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,核心网是业务提供者,，基本功能就是提供服务，承担各种类型业务的定义，包括用户的描述信息、用户业务的定义还有相应的一些其他过程。,UMTS,核心网负责内部所有的语音呼叫、数据连接和交换，以及与其他网络的连接和路由选择的实现。,无线接入网（,UTRAN,）位于两个开放接口,Uu,和,Iu,之间，,完成所有与无线有关的功能。,用户设备（,UE,）完成人与网络间的交互。,1-,20,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.2.2 WCDMA,接口,图,7-4 WCDMA,接口分布图,WCDMA,网络的标准接口主要包括,Uu,、,Iub,、,Iur,、,Iu,等。,WCDMA,系统的,UTRAN,由多个,RNS,组成，每个,RNS,包括,1,个,RNC,和一个或多个,Node B,。,1-,21,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1,、,RNC,的功能：,系统信息广播；,AMR,语音编码速率控制；移动性管理；安全管理。,2,、,Node B,的功能,：,UE,人机界面的基本功能；物理层功能；无线资源管理和控制；移动性管理；,3,、,用户装置（,UE,）,它包括移动设备（,ME,）和,UMTS,用户识别模块（,USIM,）。,ME,（移动设备）是通过空中无线接口,Uu,与,Node B,进行通信的无线终端。,USIM,（,UMTS,用户识别模块）相当于,GSM,终端的,SIM,智能卡，用于记载用户的标识，可执行鉴权算法，并保存鉴权、密钥以及终端需要的信息。,1-,22,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,CRNC,、,SRNC,、,DRNC,的概念,控制无线网络控制器（,CRNC,）,：控制,Node B,的操作与维护、接入控制等功能，并与,Node B,直接存在物理连接。,服务无线网络控制器（,SRNC,）,：负责,UE,和,CN,之间的无线连接的管理；负责启动,/,终止用户数据的传送、控制和,CN,的,Iu,连接以及通过无线接口协议和,UE,进行信令交互。,漂移无线网络控制器（,DRNC,）,：除,SRNC,以外，,UE,所用到的其他,RNC,。,1-,23,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,CRNC,、,SRNC,、,DRNC,作用示意图,CRNC,：从管理整个小区公共资源的角度引出；,SRNC,和,DRNC,：是针对一个具体的,UE,和,UTRAN,的连接中，从专用数据处理的角度进行区分。,1-,24,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,WCDMA,的网络接口具有以下三个特点：,所有接口具有,开放性,；,将无线,网络层与传输层分离,；,控制面和用户面分离,。,Iu,，,Iub,和,Iur,接口控制平面的传输承载都采用,ATM AAL5,；而用户平面，在,Iub,和,Iur,接口上都采用,AAL2,，在,Iu,接口上则对,CS,域采用,AAL2,，对,PS,域采用,AAL5,。,1-,25,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,UTRAN,接口与协议,接 口 名 称,接 口 位 置,协 议,Iu,CN-UTRAN,RANAP,Iur,RNC-RNC,RNSAP,Iub,RNC-Node B,NBAP,Uu,Node B-UE,WCDMA,UTRAN,接口和协议,1-,26,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.3 WCDMA,空中接口,1-,27,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,空中,接口一般指,用户设备（,UE,）和网络之间的,Uu,接口,。无线接口的协议结构如图,7-5,所示，无线接口分为三个协议层：,物理层（,L1,）；,数据链路层（,L2,）；,网络层（,L3,）。,L2,被进一步分成,媒体接入层,（,MAC,）、,无线链路控制,层（,RLC,）、,分组数据会聚协议层,（,PDCP,）和广播,/,多点传送控制层,（,BMC,）。,L3,和,RLC,被分成控制面和用户面,。,PDCP,和,BMC,仅在用户面存在。,RLC,子层提供与无线传输技术紧密相关的自动重复请求（,ARQ,）功能。,RLC,在控制平面和用户平面上没有差别。,1-,28,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,广播由非接入层提供的信息；,广播与接入层相关的信息；,建立、维持及释放,UE,和,UTRAN,之间的一个,RRC,连接；,建立、重配置及释放无线承载；,分配、重配置及释放用于,RRC,连接的无线资源；,RRC,连接移动功能管理；,为高层,PDU,选路由；,UE,测量上报和报告控制、外环功率控制；,慢速动态信道分配、寻呼；,空闲模式下初始小区选择和重选,RRC层实现功能,1-,29,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,MAC,子层的功能包括：,逻辑信道和传输信道之间的映射,，将高层,PDU,复接为通过传输信道传送给物理层的传送块，并将通过传输信道来自物理层的传送块复接为高层,PDU,。,RLC,子层功能：分割和重组，串联，填充，用户数据的传送，错误检测，按序发送高层,PDU,，副本检测，流控，非证实数据传送模式序号检查，协议错误检测和恢复，加密，挂起和恢复功能。,PDCP,子层功能：在发送与接收实体中分别执行,IP,数据流的头部压缩与解压缩，头部压缩方法对应与特定的网络层、传输层、或上层协议的组合，传输用户数据，将非接入层送来的,PDCP-SDU,转发到,RLC,层，将多个不同的,RB,复用到同一个,RLC,实体。,BMC,子层功能：小区广播消息的存储。,层二实现功能,1-,30,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,物理层提供,物理介质中比特流传输所需要的所有功能：,通过传输信道提供数据传输到,MAC,，,分集合并，,传输信道错误指示，传输信道,FEC,编译码，传输信道到,CCTrCHs,映射，编码后的传输信道速率匹配到物理信道、,CCTrCHs,映射到物理信道，,物理信道的加权合并，,扩频与调制,/,解扩与解调，频率同步，时间同步（码片，比特，时隙，帧），无线特性测量（,FER,、,SIR,、功率干扰），闭环功率控制，射频处理等。,物理层实现功能,1-,31,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,在,WCDMA,中规范定义了三种信道,：,逻辑信道,：,概念与,GSM,中逻辑信道的概念完全一样，按照消息的类别不同，将业务和信令消息进行分类，获得相应的信道称为逻辑信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。,传输信道,：,对应的是空中接口上,不同信号的基带处理方式，,根据不同的处理方式来描述信道的特性参数，构成了传输信道的概念，具体来说，就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、,CRC,冗余校验的选择、块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道。,物理信道,就是空中接口上的,频率加码字（,扩频码扰码）。物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。,1-,32,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.3.1,物理层,物理层位于空中接口协议模型的最底层，,物理层通过,MAC,子层的传输信道实现向上层提供数据传输服务；,物理层实现传输信道到相同或不同物理信道的复用，,在当前无线帧中，传送格式组合指示（,TFCI,）字段用于唯一标识编码复合传输信道中每个传输信道的传输格式,。,物理层主要功能包括：,1-,33,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,传输信道的,FEC,编,/,解码；,向上层提供测量及指示（如,FER,，,SIR,，干扰功率，发送功率等）；,宏分集分布,/,组合及软切换执行；,传输信道的错误检测；,传输信道的复用；,编码复合传输信道的解复用、速率匹配、编码复合传输信道到物理信道的映射；,物理信道的调制,/,扩频与解调,/,解扩；,频率和时间（码片，比特，时隙，帧）的同步；,闭环功率控制；,物理信道的功率加权与组合、射频处理等。,1-,34,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,物理层的基本传输单元为无线帧，持续时间为,10ms,，长度为,38400chip,；,无线帧划分为,15,个时隙的处理单元，每个时隙有,2560chip,，持续时间为,2/3ms,。,物理层的信息速率随符号速率的变化而变化，而符号速率则,取决于扩频因子。,1-,35,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,2,物理信道,物理信道的,特征可由载频、扰码、信道化码（可选的）和相对相位来体现,。,按照信息的传送方向，物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道；,按照物理信道是否由多个用户共享还是一个用户使用分为专用物理信道和公共物理信道，如下图所示，其中,HS-SCCH,、,HS-PDSCH,、,HS-DPCCH,为在,R5,中引入的信道。,1-,36,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,WCDMA,物理信道示意图,1-,37,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,1,）上行专用物理信道,上行专用物理信道包括：,上行专用物理,数据信道,（,DPDCH,）,用于,承载专用传输信道,DCH,的用户数据,，在每个无线链路中可有,0,、,1,或多个,DPDCH,，其数据速率可逐帧改变，取决于扩频因子；,上行专用物理,控制信道,（,DPCCH,）,每个物理层连接中仅用一个,DPCCH,，用于传输,物理层,产生的控制信息：信道估计以进行相干检测的已知导频比特,Pilot,、发射功率控制指令,TPC,、反馈信息,FBI,以及一个可选的传输格式组合指示,TFCI,。,1-,38,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,图,7-15,上行,DPDCH/DPCCH,的帧结构,1-,39,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,注：,参数,k,决定每个上行,DPDCH/DPCCH,时隙的,比特数,。它与物理信道的,扩频因子,SF,有关，,SF=256/2k,。,DPDCH,的扩频因子的变化范围为,256,、,128,、,64,、,32,、,16,和,4,，上行,DPCCH,的扩频因子固定为,256,，即每个上行,DPCCH,时隙有,10,个比特。,上行,DPDCH,确切的比特数和上行,DPCCH,各个字段（,Npilot,NTFCI,NFBI,和,NTPC,）的比特数,由高层按照业务类型不同配置不同时隙格式,上行专用物理信道,可以进行多码操作,。当使用多码传输时，几个并行的,DPDCH,使用不同的信道化码进行发射。值得注意的是，,每个连接只有一个,DPCCH,。,1-,40,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,2,）上行公共物理信道,物理随机接入信道（,PRACH,）,用来承载传输信道,RACH,，,可用于,低速的数据传输,。,PRACH,的传输是基于带有快速捕获指示,AICH,的,时隙,ALOHA,方式,。,ALOHA,是在处理,多用户,/,单信,道情况下，数据链路层,MAC,子层的信道分配解决协议。,1-,41,2026/4/10 周五,图,7-16 RACH,接入时隙,UE,在一个预定的时间偏置开始传输，即接入时隙，,每两帧有,15,个接入时隙,，间隔,5120chip,。当前小区中哪个接入时隙可用是由高层给出。,1-,42,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,随机接入发射的结构如下图。随机接入发射包括一个或多个长为,4096chip,的前缀（,SF=256,）和一个长为,10ms,或,20ms,的消息部分。,RACH,前缀：是对一个长度为,16chip,特征码的,256,次重复。总共有,16,个不同特征码，有哈德玛矩阵生成，如表,3,12,所示。,各个特征码之间完全正交，进而保证了基站在同一个接入时隙同时可响应多个接入请求,。,1-,43,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,RACH,消息：,10ms,的消息部分被分为,15,个时隙，每个时隙长度为,2560chip,。包括两部分：一个是,RACH,传输信道所映射的数据部分,；另一个是,传送控制信息的控制部分,。数据和控制部分,并行发射传输,。一个,10ms,消息部分由一个无线帧组成，而一个,20ms,的消息部分由两个连续的,10ms,无线帧组成。,1-,44,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,物理公共分组信道（,PCPCH,）,用来承载,CPCH,，其传输是基于,带有快速捕获指示的数字侦听多重访问与碰撞检测,(DSMA-CD),方式。,1-,45,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,3,）下行专用物理信道,下行链路只有一种专用物理信道，即专用物理信道（,DPCH,），用于传送,物理层控制信息和用户数据,。,下行链路帧结构如图所示。,1-,46,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,下行链路无线帧帧长及每帧中的时隙数与上行链路相同，但,下行链路中的,DPDCH,和,DPCCH,是串行传输而非上行链路中的并行传输,，即,DPDCH,和,DPCCH,采用,时分的方式,复用在一帧中进行传输。,下行链路也可进行多码传输，即一个,CCTrCH,可映射到几个并行的使用相同扩频因子的下行,DPCH,，而多个,CCTrCH,可映射到多个使用不同扩频因子的下行,DPCH,。当映射到不同的,DPCH,中的几个,CCTrCH,发射给同一个,UE,时，不同,CCTrCH,映射的,DPCH,可使用不同的扩频因子。,1-,47,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,公共导频信道（,CPICH,）,速率固定（,30kbps,，,SF=256,），用于传送预定义的比特,/,符号序列。,CPICH,为其他物理信道提供相位参考，没有传输信道向它映射，也不承载高层。,分为,P-CPICH,（基本）和,S-CPICH,（辅助）两者用途不同。,P-CPICH,的重要功能是用于切换和小区选择,/,重选时进行测量，终端根据收到的,CPICH,电平进行切换测量。,（,4,）下行公共物理信道,1-,48,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,基本公共导频信道,(P-CPICH),每小区,有且只有一个,，覆盖整个小区。使用小区的基本扰码加扰，所有小区的,P-CPICH,均使用,同样的信道化码,进行扩频。,辅助公共导频信道,(S-CPICH),每小区可,有零、一或数个,，可以在整个小区或仅在小区的一部分发送，可由,基本或辅助扰码加扰,，可以便用任一信道化码扩频。,1-,49,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,同步信道（,SCH,）,用于小区搜索,，包括,P-SCH,和,S-SCH,，均为,256chip,。每个时隙发射一次,P-SCH,，一个系统中,所有小区的主同步码都是相同的,。通过搜索主同步码可,确定时隙同步,。终端一旦识别出,S-SCH,，可获得,帧同步和小区所从属组,的信息。,1-,50,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,公共控制物理信道（,CCPCH,）,P-CCPCH,用于承载广播信道,BCH,，扩频因子固定为,256,，速率,30kbps,；,S-CCPCH,用于承载前向接入信道,FACH,和寻呼信道,PCH,，扩频因子范围,256,4,。,下行物理共享信道（,PDSCH,）,用于承载下行共享信道,DSCH,，对于每个无线帧，,每个,PDSCH,总是与一个下行,DPCH,相伴,。扩频因子范围,256,4,。,1-,51,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,3,传输信道,在,WCDMA,空中接口中，,高层数据由传输信道承载,，物理层与,MAC,层通过传输信道进行数据交换，,传输信道的特性由传输格式（,TF,）定义，传输格式同时也指明物理层对这些传输信道的处理方式,。,传输信道分为专用传输信道和公共传输信道。,1-,52,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,专用传输信道仅存在一种形式，即,DCH,，属于双向传输信道，用来,传输特定用户物理层以上的所有信息,，包括业务数据以及高层控制信息，能够实现以,10ms,无线帧为单位的业务速率变化、快速功率控制和软切换。,1-,53,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,公共传输信道包括广播信道（,BCH,）、前向接入信道（,FACH,）、寻呼信道（,PCH,）、随机接入信道（,RACH,）、公共分组信道（,CPCH,）和下行共享信道（,DSCH,）。,1-,54,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,1,）广播信道（,BCH,）,（,2,）前向接入信道（,FACH,）,（,3,）寻呼信道（,PCH,）,（,4,）随机接入信道（,RACH,）,（,5,）公共分组信道（,CPCH,）,（,6,）下行共享信道（,DSCH,）,1-,55,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,4,物理层成帧的基本概念,无论,MAC,子层到物理层的数据流，还是物理层到,MAC,子层的数据流（传输块,/,传输块集），都需要经过,从传输信道到物理信道的映射,，以便在无线传输链路上进行传输。,数据交换，是根据传输块集（,TBS,）来定义的。在传输信道上，一个传输块集可以在每一个传输时间间隙（,TTI,）内传送。一个,TBS,可能包括一个或几个传输块，,一个传输块等同于一个,MAC PDU,，一个传输块（,MAC PDU,）是,一个比特串,。,1-,56,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,1,）传输块,：传输信道是以传输块的形式被发送到物理层。传输块是物理层和,MAC,层交换数据的,基本数据单元,，物理层将为每一个传输块添加,CRC,。传输块长度即,TTI,，可取,10,、,20,、,40,和,80ms,。物理层每个,1,个,TTI,从,MAC,层请求数据，并由,MAC,层决定传输块的数量。,（,2,）传输块集合,：在一个,TTI,期间内，在,MAC,子层和物理层之间使用同一传输信道进行交流的一组传输块，可能包含,0,个、,1,个或多个传输块。,映射中涉及到的基本概念：,1-,57,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,图,7-27,传输块集合示意图,1-,58,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,3,）传输格式（,TF,）：定义,MAC,层在一个,TTI,期间内向物理层发送传输块集合的格式。,（,4,）传输格式集（,TFS,）：某个传输信道所有传输格式,TF,的集合。在一个,TFS,中，所有传输格式的半静态部分相同。而,动态部分决定了传输信道的瞬时速率,。,1-,59,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,5,）传输格式组合（,TFC,）：物理层复用一个或多个传输信道，多个传输信道可复用到一个,编码组合传输信道,CCTrCh,上。,（,6,）传输格式指示（,TFI,）：对应于传输格式集,TFS,中某一特定传输格式。,（,7,）传输格式组合指示（,TFCI,）：用来说明当前,CCTrCH,所采用的信道复用方式。,1-,60,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,5,上,/,下行链路进程,CCTrCH,来自,MAC,层的传输信道的数据以传输块的形式传输，物理层对传输块进行信道编码处理，形成,CCTrCH,，进行传输信道复用。,CCTrCH,作为一个,逻辑概念,不在空中接口出现，只是在,MAC,层向物理层映射时出现的一个逻辑概念。,形成,CCTrCH,后，传输信道映射到物理信道，物理信道扩频、加扰和调制后，数据发送到空中接口。,1-,61,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1-,62,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,CRC,校验：传输块到物理层后，对每个传输块附加,循环冗余校验码,（,CRC,），作为传输块的错误检测。,CRC,校验有,24,，,16,，,12,，,8,，或者,0,个比特五种情况。产生的,CRC,校验比特添加在传输块的尾部，没有传输块输入时，不产生,CRC,校验字。,如果一个,TTI,中有多个传输块（,TB,），则将它们,级联起来,。由于对编码器输入序列长度有大小限制，其中卷积码输入范围要求,0,K,504,；对于,Turbo,码,40,K,5114,；不编码时则无限制。所以对传输块总比特数进行分割处理，如果要进行分割处理,。,信道纠错编码方式有三种：卷积编码，,Turbo,编码，不编码。其中，卷积编码的编码率是,1/2,或者,1/3,，,Turbo,编码的编码率是,1/3,。,无线帧尺寸均衡,：,保证比特流可以被分为多个无线幀。例如，一个,TTI,可以有,10ms,，,20ms,，,40ms,，,80ms,四种，对于,TTI,为,80ms,的传输信道，其比特流经过编码后应将其比特均衡为,8,块。,1-,63,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,第一次交织,：,比特流按行输入到一个矩阵中，然后根据一定规则,进,行列间置换,，最后按列读出形成一个比特流。,经过第一次交织的比特流需要进行无线幀的分段。如果,TTI,是,10ms,，,则不要分段，对于,TTI=20ms,40ms,80ms,则要进行分段处理，比特流,分段块数以,TTI,为,10ms,的倍数。,对于比特流块，分别对它们进行,速率匹配处理,。,速率匹配处理的目的,是通过对比特进行重发或者打孔这些方法，来确保,TrCH,复用后的,总比特,速率与被分配的专用物理信道的总信道比特速率相同,传输信道复用并映射到物理信道,。,对于,N,个传输信道，,各取它们的,一块比特流进行串行连接,，形成一个新的比特流,CCTrCH,。,1-,64,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1-,65,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,第一个是,信道化操作,，通过与信道化码相乘将每一个数据符号转换为若干码片，因此增加了信号的带宽。每一个数据符号转换的码片数称为扩频因子，扩频因子可以取值,4-256,。,第二个是,扰码操作,，将扰码与扩频后的码片符号相乘。,WCDMA,系统的,调制码片速率是,3.84 Mcps,。通过扩频产生的复数值码片用,QPSK,方式进行调制，如图,7-35,所示。上下行链路调制相同。,1-,66,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1-,67,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.3.2,数据链路层,数据链路层使用物理层提供的服务，并向第,3,层提供服务。,数据链路层划分为,媒体接入控制,（,MAC,）子层、,无线链路控制（,RLC,）子层,、,分组数据汇聚协议（,PDCP,）,子层和,广播,/,多播控制（,BMC,）子层,。,其中,MAC,和,RLC,由控制面与用户面共用,，,PDCP,和,BMC,仅用于用户面。,1-,68,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1,媒体接入控制（,MAC,）子层,（,1,）,MAC,子层功能,MAC,子层位于物理层之上，向高层提供,无确认的数据传送,、无线资源重分配和测量等服务，通过物理层提供的,传输信道,借助,逻辑信道,与上层交换数据。,1-,69,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,2,）,MAC,子层结构,图,7-36 MAC,子层结构,1-,70,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,MAC-b,实体负责,处理,BCH,。在每个,UE,中有一个,MAC-b,实体，在,UTRAN,的每个小区中有一个,MAC-b,实体，,位于,Node B,中。,MAC-c/sh,实体负责处理,公共信道和共享信道,，包括,PCH,、,FACH,、,RACH,、,CPCH,和,DSCH,。对于,MAC-c/sh,实体，,与承载的具体业务有关,，为每个正在使用共享信道的,UE,分配一个,MAC-c/sh,实体，在,UTRAN,的每个小区中有一个,MAC-c/sh,实体，,位于,CRNC,中,。,MAC-d,实体，负责处理专用传送信道,DCH,。在每个,UE,中有一个，在,UTRAN,的每个小区中也有一个，,位于,SRNC,中。,1-,71,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,3,）逻辑信道,MAC,子层通过逻辑信道与高层进行数据交互，在逻辑信道上提供不同类型的数据传输业务。,逻辑信道是,MAC,子层向,RLC,子层提供的数据传输服务，表述承载的任务和类型。,逻辑信道根据不同数据传输业务定义逻辑信道的类型。,1-,72,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,逻辑信道通常分为两类：控制信道，用来传输控制平面信息；业务信道，用来传输用户平面信息。,逻辑信道共有,6,类，分别介绍如下。,1-,73,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,控制信道,广播控制信道（,BCCH,）,寻呼控制信道（,PCCH,）,公共控制信道（,CCCH,）,专用控制信道（,DCCH,）,业务信道,专用业务信道（,DTCH,）,公共业务信道（,CTCH,）,1-,74,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,（,4,）逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系,图,7-37,逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射（,R99,版本）,1-,75,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,7.4 WCDMA,系统的基本工作过程,小区的系统信息广播,小区的,系统信息广播,是,UE,获得系统参数,信息的方式。,UE,通过对小区广播信息的监听，读取该小区的系统广播信息，得到需要的系统配置信息，据此,UE,可以执行后续动作。,系统信息由,信息单元构成,，携带,接入层和非接入层,的信息。系统信息单元以,系统信息块,的方式传达给,UE,，每个系统信息块包含有一个或多个系统信息单元。,1-,76,移动通信原理-7 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2026/4/10 周五,1,系统信息块的构成,系统信息块的数目定义为一个,主信息块（,MIB,）、两