北京移動(dòng)3G基礎(chǔ)WCDMA系統(tǒng)的物理層（FDD）

WCDMA系統(tǒng)的物理層（FDD）一、物理層的成幀過(guò)程1傳輸信道向物理信道的映射高層的數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸信道映射到物理層的物理信道上。物理層既要有能力支持傳輸寬帶業(yè)務(wù)所使用的多種速率的傳輸信道，又要能夠把多種業(yè)務(wù)復(fù)用到同一個(gè)連接中。本節(jié)將解釋第三代系統(tǒng)的物理層如何處理多速率業(yè)務(wù)。每一個(gè)傳輸信道都有一個(gè)傳輸格式指示信息TFI，物理層把同一時(shí)刻到達(dá)的各傳輸信道的TFI組合成傳輸格式組合指示TFCI，用來(lái)通知接收機(jī)當(dāng)前幀的傳輸信道的格式。接收機(jī)從解調(diào)后的TFCI信息判斷出當(dāng)前信道的傳輸格式，從而能夠正確解調(diào)接收信息。傳輸信道分為公用傳輸信道與專(zhuān)用傳輸信道兩種，專(zhuān)用信道是采用了特定的擴(kuò)頻碼、擾碼碼字，為某一個(gè)用戶所專(zhuān)用；公用信道則是為整個(gè)小區(qū)或小區(qū)中的某一組用戶所公用。各傳輸信道映射到各自對(duì)應(yīng)的物理信道。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下傳輸信道DCHRACHPBCHDSFACHP物理信道專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道DPCH專(zhuān)用物理控制信道DPCH物理隨機(jī)接入信道PRACH物理公共分組信道PCH主公共控制物理信道PCPCH下行物理共享信道PDSCH輔公共控制物理信道SCPCH尋呼指示信道PICH同步信道SCH公共導(dǎo)頻信道CPIH請(qǐng)求指示信道AICH接入前導(dǎo)請(qǐng)求指示信道APICHCPH狀態(tài)指示信道CSIH沖突檢測(cè)/信道分配指示信道CD/CAICH2上行鏈路的成幀過(guò)程在相應(yīng)的每個(gè)傳輸時(shí)間間隔TTI，數(shù)據(jù)以傳輸塊的形式到達(dá)CRC單元。這里的TTI允許的取值間隔是10MS、20MS、40MS、80MS。對(duì)每個(gè)傳輸塊，需要進(jìn)行的基帶處理步驟包括為每個(gè)傳輸塊加CRC校驗(yàn)比特；傳輸塊的串聯(lián)與碼塊分段信道編碼無(wú)線幀均衡速率匹配插入不連續(xù)傳輸DTX指示比特交織無(wú)線幀分段；傳輸信道的復(fù)用物理信道分段映射到物理信道；速率匹配物理信道分段物理信道1物理信道2無(wú)線幀分段第二次交織物理信道映射信道編碼速率匹配傳輸塊的級(jí)聯(lián)/碼塊的分段添加CR校驗(yàn)比特?zé)o線幀的均衡第一次交織傳輸信道復(fù)用編碼組合信道CTRH圖1上行鏈路傳輸信道的成幀過(guò)程3、傳輸信道的復(fù)用多路復(fù)用模塊把每個(gè)傳輸信道的數(shù)據(jù)幀（10MS）依次串行級(jí)聯(lián)起來(lái)，復(fù)合成一個(gè)編碼組合信道（CCTRCH），編碼組合信道（CCTRCH）是介于傳輸信道和物理信道之間的一個(gè)信道形式，處于對(duì)傳輸信道的編碼、復(fù)用過(guò)程之后，物理信道的映射之前。它包含一個(gè)或多個(gè)傳輸信道的數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)要求映射到同一個(gè)用戶的一個(gè)或幾個(gè)物理信道中去。根據(jù)承載的傳輸信道類(lèi)型不同，編碼組合傳輸信道可以分為專(zhuān)用型和公用型兩種。一般地，專(zhuān)用傳輸信道和公用傳輸信道不能復(fù)用到同一個(gè)CCTRCH中。對(duì)于公用傳輸信道，僅有FACH和PCH可以復(fù)用到同一個(gè)CCTRCH。相應(yīng)地，一個(gè)CCTRCH可以映射到一個(gè)或多個(gè)物理信道，這些物理信道必須有同樣的擴(kuò)頻因子。復(fù)用到一個(gè)CCTRCH上的傳輸信道之間應(yīng)該有一致的時(shí)序關(guān)系。圖2所示為具有不同傳輸時(shí)間間隔的傳輸信道傳輸塊允許到達(dá)的時(shí)間點(diǎn)。10MS20MS40MS80MS0MS10MS20MS30MS40MS50MS60MS70MS80MS90MS10MS10MS120MS130MS140MS150MS160MS允許的傳輸時(shí)間點(diǎn)傳輸時(shí)間間隔（TI）允許的傳輸時(shí)間點(diǎn)圖2關(guān)于編碼組合傳輸信道（CCTRCH）的傳輸時(shí)間點(diǎn)4、下行鏈路的成幀過(guò)程在成幀過(guò)程中，上行鏈路與下行鏈路的區(qū)別并不多，我們依次介紹。首先來(lái)看它的編碼/復(fù)用流程圖圖3物理信道1物理信道2傳輸信道復(fù)用添加CR校驗(yàn)比特速率匹配速率匹配1ST插入DTX指示第一次交織無(wú)線幀均衡2ND插入DTX指示第二次交織物理信道分段物理信道映射傳輸塊級(jí)聯(lián)/碼塊分段信道編碼編碼組合信道CTRCH圖3下行鏈路傳輸信道的成幀過(guò)程二、業(yè)務(wù)復(fù)用WCDMA系統(tǒng)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)高層的封裝，以傳輸信道數(shù)據(jù)的形式進(jìn)入物理信道。承載著通信業(yè)務(wù)的多個(gè)傳輸信道進(jìn)入同一個(gè)復(fù)合傳輸信道（CCTRCH），再映射到物理信道。WCDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)復(fù)用過(guò)程，是為并發(fā)業(yè)務(wù)分配無(wú)線資源、保證其業(yè)務(wù)質(zhì)量、并將傳輸格式通知接收機(jī)過(guò)程；具體到物理層，就是把承載了用戶信息的傳輸信道與其控制信息進(jìn)行組合，再映射到物理信道，進(jìn)行發(fā)送的過(guò)程。1有關(guān)傳輸格式的參數(shù)的介紹傳輸格式（TFTRANSPORTFORMAT）傳輸格式集合（TFSTRANSPORTFORMATSET）傳輸格式組合（TFCTRANSPORTFORMATCOMBINATION）傳輸格式組合集合（TFCSTRANSPORTFORMATCOMBINATIONSET）傳輸格式指示（TFITRANSPORTFORMATINDICATOR）傳輸格式組合指示（TFCITRANSPORTFORMATCOMBINATIONINDICATOR）2、3G系統(tǒng)可承載的業(yè)務(wù)對(duì)上、下行專(zhuān)用信道，主要有以下幾類(lèi)業(yè)務(wù)信令，語(yǔ)音，電路型數(shù)據(jù)（用于傳真、可視電話業(yè)務(wù)），分組型數(shù)據(jù)（用于瀏覽器、文件下載等業(yè)務(wù)）。物理層傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)選擇如下幾種單獨(dú)信令語(yǔ)音信令電路交換型數(shù)據(jù)信令分組交換型數(shù)據(jù)信令語(yǔ)音分組交換型數(shù)據(jù)信令語(yǔ)音電路交換型數(shù)據(jù)信令21專(zhuān)用信道的業(yè)務(wù)格式對(duì)上/下行專(zhuān)用信道，單業(yè)務(wù)存在時(shí)，業(yè)務(wù)的基本傳輸格式形式例舉如下1、話音業(yè)務(wù)碼速率8KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI10MS,傳輸塊大小80BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案卷積編碼，1/3碼率，2、電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)1碼速率64KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI20MS,傳輸塊大小1280BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案TURBO編碼，1/3碼率，2碼速率144KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI40MS,傳輸塊大小5760BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案TURBO編碼，1/3碼率，3、隨路信令DCCH碼速率24KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI40MS,傳輸塊大小96BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案卷積編碼，1/3碼率，專(zhuān)用信道還具有以下并發(fā)業(yè)務(wù)類(lèi)型1話音業(yè)務(wù)64KBPS數(shù)據(jù)2話音業(yè)務(wù)144KBPS數(shù)據(jù)22上下行鏈路的公用信道的編碼格式上下行鏈路的公用信道也具有其相對(duì)固定的編碼格式，在此舉例介紹1、下行信道的FACH和PCH基本形式碼速率8KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI10MS,傳輸塊大小8BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案卷積編碼，1/2碼率，2、下行BCH的基本形式碼速率115KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI10MS,傳輸塊大小115BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度12BITS,編碼方案卷積編碼，1/2碼率，3、上行RACH的基本形式碼速率122KBPS,傳輸時(shí)間間隔TTI10MS,傳輸塊大小122BITS,CRC校驗(yàn)比特長(zhǎng)度16BITS,編碼方案卷積編碼，1/2碼率，3、業(yè)務(wù)復(fù)用過(guò)程示例480KBPSDPCHTURBOCDINGR1/3RADIOFRAMEFN41RADIOFRAMEFN42RADIOFRAMEFN43RADIOFRAMEFN4INFORMATIONDATCRATCHMENT2NDITERLAVING4804702984702984702984702SMU14702SMU24702SMU198SMU298SMU398SMU4984804804804350862896TERMINATION122802809836036012TAIL8101STINTERLAVINGCRATCHMENTINFORMATIONDATTAILBITATCHMENTCONVCODINGR1/3RATEMATCHING1STINTERLAVINGDTCHDCH8704350SMU14702SMU247029090909015KBPSDPCHRATEMATCHINGRADIOFRAMESGMENTAION10CR16CR12圖514上行鏈路144KBPS話音業(yè)務(wù)的編碼過(guò)程注DCCH專(zhuān)用控制信道，承載隨路信令DTCH專(zhuān)用傳輸信道，承載用戶數(shù)據(jù)三、WCDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻與擾碼1、WALSH函數(shù)，OVSF碼的介紹及擴(kuò)頻碼的性質(zhì)CC,C,SF1SF2SF4C1,01C2,01,C2,11,C4,01,1,C4,11,1,C4,21,1,C4,31,1,圖516產(chǎn)生OVSF碼的碼樹(shù)為使用方便，我們把信道化碼記作CSF,K，其中SF是該碼字的擴(kuò)頻因子，K是碼字序號(hào)，且有0KSF1。在圖516的碼樹(shù)中，碼樹(shù)的每一層規(guī)定了信道化碼的長(zhǎng)度SF。有以上分析，我們可以把OVSF碼的數(shù)學(xué)特性簡(jiǎn)單歸納為碼字長(zhǎng)度是2的整數(shù)次冪，即SF2K。在擴(kuò)頻操作中，上行鏈路使用的是K2，3,，8，即SF4，8，,256的OVSF碼；下行鏈路使用的是K2，3，,9，即SF4，8，,512的OVSF碼。對(duì)于長(zhǎng)度一定的OVSF碼組，包含的碼字總數(shù)與其碼長(zhǎng)度相等，即共有SF個(gè)長(zhǎng)度為SF的OVSF碼字。長(zhǎng)度相同的不同碼字之間相互正交，其互相關(guān)值為0。2、上行鏈路的擾碼21長(zhǎng)擾碼（LONGSCRAMBLINGCODE）5412節(jié)簡(jiǎn)要介紹了M序列和GOLD序列。WCDMA系統(tǒng)的上行鏈路使用的長(zhǎng)擾碼是一個(gè)復(fù)數(shù)序列，它的實(shí)部和虛部所使用的基礎(chǔ)序列C1、C2就分別來(lái)自于一個(gè)GOLD序列。C1、C2分別由兩個(gè)M序列的不同相移序列相加而成。在此，我們以產(chǎn)生C1、C2的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖圖517為基礎(chǔ)，結(jié)合GOLD序列的性質(zhì)，對(duì)上行鏈路的長(zhǎng)擾碼加以介紹。CLONG,1,NCLONG,2,NMSBLSB圖517生成上行鏈路復(fù)擾碼的硬件結(jié)構(gòu)示意圖22、短擾碼（SHORTSCRAMBLINGCODE）074以N為模相加DI123562MOD2074BI123562MOD2MOD4相乘ZNI07412356MOD4映射CSHORT,1,NIAI3332CSHORT,2,NI圖518上行鏈路短擾碼的前255碼片序列產(chǎn)生器23、下行鏈路的擾碼IQ11002233445566778899171716161515141413131212111010圖519下行鏈路擾碼發(fā)生器的結(jié)構(gòu)3、物理信道的擴(kuò)頻與加擾過(guò)程物理信道成幀之后，需要對(duì)物理信道的數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻、加擾碼兩步操作。擴(kuò)頻操作又叫做信道化操作，就是用一個(gè)高速數(shù)字序列與數(shù)字信號(hào)相乘，把一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)符號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列碼片，大大提高了數(shù)字符號(hào)的速率，增加了信號(hào)帶寬。在接收端，用相同的高速數(shù)字序列與接收符號(hào)相乘，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，將擴(kuò)頻符號(hào)解擴(kuò)。用來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)字序列符號(hào)叫做信道化碼，在WCDMA中采用OVSF碼作為信道化碼；每個(gè)符號(hào)被轉(zhuǎn)化成的碼片數(shù)目叫做擴(kuò)頻因子（SPREADINGFACTOR）。第二步操作叫做加擾操作，就是用一個(gè)偽隨機(jī)序列與擴(kuò)頻之后的序列相乘，對(duì)信號(hào)起到加密、擾亂作用。擾碼的碼片速率與已擴(kuò)頻符號(hào)相同，因此不影響符號(hào)速率。幾步操作之間的數(shù)據(jù)速率的相互關(guān)系見(jiàn)圖520圖520擴(kuò)頻操作與擾碼操作前后的符號(hào)速率圖520中的比特速率即無(wú)線幀中的數(shù)據(jù)率，碼片速率為384MBPS。上行鏈路物理信道加擾的作用是區(qū)分用戶，下行鏈路加擾可以區(qū)分基站和信道，因此選擇的擾碼之間必須有良好的自相關(guān)性。我們的系統(tǒng)采用GOLD碼作為擾碼。31上行鏈路物理信道的擴(kuò)頻與加擾過(guò)程上行鏈路共有三種物理信道專(zhuān)用物理信道、物理隨機(jī)接入信道、公共分組信道。三種信道的信道結(jié)構(gòu)（見(jiàn)下節(jié)）、用途各不相同，因此需要逐個(gè)介紹。311上行鏈路專(zhuān)用物理信道DPDCH/DPCCHA擴(kuò)頻與加擾過(guò)程IJCD,1DSDPCH,NIJQDPCH1QCD,3DDPCH3CD,5DDPCH5CD,2DDPCH2CD,4DDPCH4CD,6DDPCH6CCDPCHS圖521上行專(zhuān)用信道多碼道調(diào)制過(guò)程數(shù)據(jù)信道化碼擾碼比特速率碼片速率碼片速率RESICDDDPCHCCDPCHJQSDPCH,NIJQIMSCOSTSINT實(shí)部虛部分裂脈沖成型脈沖成型圖522上行鏈路專(zhuān)用物理信道的調(diào)制B、混合相移鍵控HPSKHYBRIDPHASESHIFTKEYINGSCHIPSCHIPQII（公式511）IIIQICHIPQCHIPIQISQS復(fù)擾碼圖523復(fù)擾碼過(guò)程HPSK的基本想法是通過(guò)最小化過(guò)零次數(shù)來(lái)減小信號(hào)的峰平比。ICHIPQCHIPIQW0W1W2W01CHANEL1CHANEL1,1,1,1,1,1,1,1,1,2PC2C1圖524HPSK調(diào)制過(guò)程32、物理隨機(jī)接入信道（PRACH）隨機(jī)接入信道由前導(dǎo)簽名和消息兩部分組成，本小節(jié)僅在前文的基礎(chǔ)上介紹本信道使用的擴(kuò)頻碼、擾碼。1、隨機(jī)接入信道的前導(dǎo)部分不進(jìn)行I/Q支路映射，但是也需要進(jìn)行復(fù)數(shù)調(diào)制。WCDMA對(duì)物理隨機(jī)接入信道前導(dǎo)部分的基帶調(diào)制過(guò)程如圖525。BKAK1J/21,J1,J,1產(chǎn)生簽名序列產(chǎn)生擾碼序列圖525物理隨機(jī)接入信道前導(dǎo)部分的基帶調(diào)制2、消息部分PRACH的消息部分的擴(kuò)頻與調(diào)制方式與上行DPCH相同，消息部分的擾碼的選擇取決于它的前導(dǎo)簽名（PREAMBLESIGNATURE）。JCCCDDSRMSG,NIJQPRACH信息的控制部分PRACH消息的數(shù)據(jù)部分QIS圖526物理隨機(jī)接入信道的消息部分的擴(kuò)頻32下行鏈路物理信道的擴(kuò)頻與加擾過(guò)程下行物理信道的擴(kuò)頻與擾碼操作與上行信道的步驟內(nèi)容相同，分為擴(kuò)頻、調(diào)幅、I/Q支路映射、擾碼幾步。它們的區(qū)別在于下行鏈路的I/Q支路映射發(fā)生在擴(kuò)頻之前，而且是逐比特映射，而非整個(gè)信道映射到同一支路。從圖528中可見(jiàn)，信道中每?jī)蓚€(gè)連續(xù)比特分別進(jìn)入I、Q支路，然后與同一個(gè)實(shí)值擴(kuò)頻碼相乘，再合并為一個(gè)復(fù)序列，由一個(gè)復(fù)擾碼對(duì)其加擾。COSTGPGSSCHPSCHTTIMTRETSINT實(shí)部與虛部分離脈沖成型脈沖成型G2下行物理信道2串并變換CCH,SF,MSDL,NQIJQG1下行物理信道1串并變換CCH,SF,MSDL,NQIJQ圖528下行鏈路物理信道的擴(kuò)頻與加擾過(guò)程在下行鏈路中，只有同步信道（SCH）不需要進(jìn)行擴(kuò)頻與加擾。其他信道的擾碼相位與主公共控制物理信道（PCCPCH）的擾碼一致，而不一定與本信道的幀邊界對(duì)齊。物理信道經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻之后，分別用各自對(duì)應(yīng)的增益因子對(duì)加擾之后的復(fù)序列進(jìn)行調(diào)幅；主、從同步信道也分別采用增益因子GP、GS進(jìn)行調(diào)幅。各信道的復(fù)序列根據(jù)復(fù)數(shù)運(yùn)算法則進(jìn)行相加合并。合并之后的復(fù)值碼片序列如圖中所示，再分裂為實(shí)、虛兩部分，分別進(jìn)行脈沖成型，調(diào)制發(fā)送。33同步碼的組成與小區(qū)搜索過(guò)程一、同步碼的組成。1、主同步碼PSC（PRIMARYSYNCHRONIZATIONCODE）主同步碼PSC記作CP，叫做總分層格雷碼序列（GENERALISEDHIERARCHICALGOLAYSEQUENCE），它的內(nèi)容定義為CP其中AAAY,A2、輔同步碼SSC（SECONDARYSYNCHRONIZATIONCODE）輔同步碼SSC碼字C1,C16是由一個(gè)哈德碼序列與Z序列按位模相加而成。Z序列定義為,BBZ其中1609821XX二、同步碼的分配主同步碼（PSC）序列只有一個(gè)，用于WCDMA的所有小區(qū)的所有時(shí)隙。從碼字的生成過(guò)程可見(jiàn)，輔同步碼共有16個(gè)。它們經(jīng)過(guò)排列組合，選16個(gè)編成一組，總共合成64個(gè)不同的碼組序列，與下行主擾碼的64個(gè)擾碼組一一對(duì)應(yīng)。從此可以推斷小區(qū)選用輔同步碼的步驟，即首先找到本小區(qū)的主擾碼屬于哪一個(gè)擾碼組，然后找到對(duì)應(yīng)的輔同步碼序列；每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)輔擾碼號(hào)，根據(jù)此擾碼號(hào)就可以計(jì)算出同步信道的同步碼字。因此，輔同步碼的碼組序列必須滿足以下要求一個(gè)碼組序列循環(huán)移位的結(jié)果是唯一的,64個(gè)序列中的任何一個(gè)進(jìn)行小于15次的循環(huán)移位,都不會(huì)與其他序列的循環(huán)移位相同；同樣,也不會(huì)與自己的其它任何循環(huán)序列重復(fù)。因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，不同小區(qū)選用不同的序列模式。不同時(shí)隙選用不同的輔同步碼,三、小區(qū)搜索過(guò)程移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)，需要與系統(tǒng)聯(lián)系，首先要與某一個(gè)小區(qū)的信號(hào)取得時(shí)序同步。這種從無(wú)聯(lián)系到時(shí)序同步的過(guò)程就是移動(dòng)臺(tái)的小區(qū)搜索過(guò)程。在小區(qū)搜索過(guò)程中，移動(dòng)臺(tái)捕獲一個(gè)小區(qū)的發(fā)射信號(hào)并據(jù)此確定這個(gè)小區(qū)的下行鏈路擾碼和幀同步。小區(qū)搜索分三步實(shí)現(xiàn)第一步時(shí)隙同步。移動(dòng)臺(tái)首先搜索主同步信道的主同步碼，與信號(hào)最強(qiáng)的基站取得時(shí)隙同步。因?yàn)樗械男^(qū)都使用同一個(gè)碼字作自己的主同步碼。這一步可利用匹配濾波器匹配基本同步碼CPSC來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用相關(guān)器實(shí)現(xiàn)。PSC是一個(gè)GOLAY碼序列，具有良好的非周期自相關(guān)性，易于識(shí)別。第二步擾碼碼組識(shí)別和幀同步。由于使用不同擾碼組的小區(qū)，其輔同步碼也不同，而且這些輔同步碼是以幀為周期，所以在時(shí)隙已經(jīng)同步后，可以進(jìn)行第二步，利用輔同步信道SSCH來(lái)識(shí)別擾碼碼組和實(shí)現(xiàn)幀同步。通過(guò)計(jì)算接收信號(hào)和所有可能的SSC序列的互相關(guān)性，識(shí)別出該小區(qū)的幀頭以及主擾碼所屬的碼組。第三步擾碼識(shí)別。當(dāng)基站所屬的擾碼碼組已確定后，需進(jìn)一步確定基站的身份碼下行擾碼。移動(dòng)臺(tái)使用第二步識(shí)別到的擾碼碼組中的8個(gè)主擾碼分別與捕獲的PCPICH信道進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到該小區(qū)使用的下行擾碼。根據(jù)識(shí)別到的擾碼，PCCPCH就可以被檢測(cè)出，從而可獲得超幀同步，系統(tǒng)以及小區(qū)的特定的廣播信息就可被讀出。五物理信道特點(diǎn)及物理層的幀結(jié)構(gòu)物理信道的幀結(jié)構(gòu)高層數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锢韺又?，映射到物理信道的無(wú)線幀中。物理信道的數(shù)據(jù)傳輸速率、加擾方式、信道內(nèi)容都有所不同，而且都可以無(wú)線幀為單位進(jìn)行區(qū)分。因此，我們從物理信道的幀結(jié)構(gòu)著手，分別介紹各信道的結(jié)構(gòu)、調(diào)制參數(shù)、在系統(tǒng)中的作用、信道之間的相對(duì)時(shí)序等內(nèi)容。WCDMA的物理信道在時(shí)間上分為3層結(jié)構(gòu)超幀、無(wú)線幀、時(shí)隙。物理信道的幀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖529。一個(gè)超幀為期720MS，包括72個(gè)無(wú)線幀。其邊界由系統(tǒng)幀標(biāo)號(hào)SFN（SYSTEMFRAMENUMBER定義。一個(gè)超幀的頭幀SFN對(duì)72取模值為0。它的尾幀SFN對(duì)72取模值為71。一個(gè)無(wú)線幀周期長(zhǎng)10MS，包括15個(gè)等長(zhǎng)時(shí)隙，對(duì)應(yīng)38400個(gè)碼片，它是物理信道的基本單元。時(shí)隙是一個(gè)比特域組成的單元，對(duì)應(yīng)2560個(gè)碼片，物理信道的類(lèi)型決定每個(gè)時(shí)隙的信息比特?cái)?shù)和結(jié)構(gòu)。圖529物理信道的幀結(jié)構(gòu)下行鏈路物理信道下行鏈路專(zhuān)用傳輸信道一、信道結(jié)構(gòu)在下行鏈路中，專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）承載專(zhuān)用傳輸信道上的數(shù)據(jù)消息，公共物理控制信道（DPCCH）承載第一層產(chǎn)生的控制信息（包括已知的導(dǎo)頻信號(hào)，功控指令，和可選的TFCI），它們?cè)趯?zhuān)用下行物理信道上時(shí)分復(fù)用傳輸，共同組成一個(gè)幀周期為10MS的無(wú)線幀。它們使用相同的擴(kuò)頻碼、擾碼。圖533表明了下行鏈路專(zhuān)用物理信道的幀結(jié)構(gòu)。時(shí)隙1SLOT2時(shí)隙I時(shí)隙15幀0幀1幀I幀71TSLOT2560CHIPSTF10MSTSUPER720MS一個(gè)無(wú)線幀TF10MSTPCNTPCBITS時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙14TSLOT2560個(gè)碼片,102K個(gè)比特K07數(shù)據(jù)域2NDAT2BITSDPCHTFCINTFCIBITSPILOTNPILOTBITS數(shù)據(jù)域1NDAT1BITSDPCHDPCHDPCH圖533下行鏈路專(zhuān)用物理信道的幀結(jié)構(gòu)二、TPC比特域TPC比特域根據(jù)信道結(jié)構(gòu)的不同分為2、4、8比特三種模式，表59列出了傳輸功率控制命令與TPC比特模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表59TPC比特域的取值模式TPC比特模式NTPC2NTPC4NTPC8傳輸功率控制命令110011110000111111110000000010三、傳輸格式組合指示比特TFCITFCI值對(duì)應(yīng)于當(dāng)時(shí)專(zhuān)用信道（DCH）上傳輸?shù)谋忍厮俾实奶囟ńM合，這個(gè)值是在DCH信道增加或刪除時(shí)商定的，關(guān)于TFCI的應(yīng)用前文有具體介紹。五專(zhuān)用物理信道的多碼傳輸一個(gè)復(fù)合編碼傳輸信道可以被映射到多個(gè)并行的使用相同的擴(kuò)頻系數(shù)下行專(zhuān)用物理信道上，但是只在第一個(gè)下行專(zhuān)用物理信道上傳輸?shù)谝粚拥目刂菩畔?。如果有多個(gè)復(fù)合編碼傳輸信道被映射到一個(gè)用戶設(shè)備的多個(gè)下行專(zhuān)用物理信道上，不同的復(fù)合編碼傳輸信道所映射的下行專(zhuān)用物理信道可以使用不同的擴(kuò)頻系數(shù)。第一層的控制信息仍然只在第一個(gè)下行專(zhuān)用物理信道上傳輸。這種情況的傳輸格式見(jiàn)示意圖535。傳輸功率物理信道1傳輸功率物理信道2傳輸功率物理信道LDPCH一個(gè)時(shí)隙2560個(gè)碼片TFCIPILOTTPCDPCH圖535下行物理信道多碼傳輸時(shí)的時(shí)隙格式公共下行物理信道一、公共導(dǎo)頻信道CPICH（COMMONPILOTCHANNEL）公共導(dǎo)頻信道是一個(gè)不編碼信道，它的功能是在用戶設(shè)備端輔助專(zhuān)用信道做信道估計(jì)；同時(shí)在其他公共信道與專(zhuān)用信道沒(méi)有聯(lián)系或者沒(méi)有使用智能天線技術(shù)時(shí)，作為它們的參考信號(hào)。CPICH是由全向天線發(fā)送的，它具有固定的比特速率30KBPS，擴(kuò)頻因子SF固定為256。它的幀結(jié)構(gòu)如圖536所示。預(yù)先定義的符號(hào)序列時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙14TSLOT2560CHIPS,20BITS10SYMBOLS1個(gè)無(wú)線幀周期TF10MS圖536公共導(dǎo)頻信道的幀結(jié)構(gòu)如果移動(dòng)小區(qū)的下行鏈路采用分集方式，則公共導(dǎo)頻信道在兩個(gè)天線上發(fā)送的符號(hào)選用相同的擴(kuò)頻碼和擾碼，但是兩個(gè)天線上的預(yù)先規(guī)定的符號(hào)序列不同，如圖537所示。如果不用分集，則兩個(gè)天線序列都用天線1的符號(hào)序列。公共導(dǎo)頻信道又分為主（PRIMARY）、輔（SECONDARY）兩個(gè)信道，從表510中我們可以清楚地看到這兩個(gè)信道的區(qū)別。表510主、輔公共導(dǎo)頻信道的比較信道名稱PCSICHSCSICH擴(kuò)頻碼CHANNELIZATION通常使用同一個(gè)擴(kuò)頻碼SF256的部分?jǐn)U頻碼CODE擾碼使用主擾碼可以選用主擾碼與次級(jí)擾碼每小區(qū)的信道數(shù)目有且僅有一個(gè)可以有01或多個(gè)時(shí)序特點(diǎn)是多數(shù)下行物理鏈路的參考相位如果高層指定,可以作為SCCPCH和DLDPCH的參考相位二、主公共控制物理信道PCCPCH（PRIMARYCOMMONCONTROLPHYSICALCHANNEL）數(shù)據(jù)18BITS時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙4TSLOT2560個(gè)碼片,20個(gè)比特?zé)o線幀周期TF10MSTXOF256個(gè)碼片圖538PCCPCH的幀結(jié)構(gòu)三、輔公共控制信道SCCPCH（SECONDARYCOMMONCONTROLPHYSICALCHANNEL）SCCPCH攜帶前向接入信道FACH和尋呼信道PCH。該信道的速率與下行專(zhuān)用物理信道（DPCH）相同。圖539所示為輔公共控制物理信道的幀結(jié)構(gòu)。時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙14TSLOT2560CHIPS,202KBITSK06導(dǎo)頻比特NPILOTBITS數(shù)據(jù)NDATBITS1個(gè)無(wú)線幀周期TF10MSTFCINTFCIBITS圖539輔公共控制物理信道的幀結(jié)構(gòu)FACH和PCH可以被映射到同一個(gè)輔公共控制物理信道上，也可以映射到不同的輔公共控制物理信道上。如果映射到相同的輔公共控制物理信道，它們可以被映射到同一幀中。四、同步信道同步信道為用戶提供幀同步、碼片同步和比特同步，用于小區(qū)搜索。它包括兩個(gè)并行傳輸?shù)淖有诺乐魍叫诺篮洼o同步信道。圖540所示為同步信道的幀結(jié)構(gòu)。主同步信道輔同步信道256CHIPS2560CHIPS一個(gè)10MS的同步信道幀ACSI,0ACPACSI,1ACPACSI,14ACP時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙14圖540同步信道的幀結(jié)構(gòu)主同步信道由一個(gè)256碼片長(zhǎng)的調(diào)制碼組成，主同步信道在每一個(gè)時(shí)隙都發(fā)送。系統(tǒng)內(nèi)的所有的小區(qū)的主同步信道都相同。輔助同步信道重復(fù)傳送15個(gè)長(zhǎng)度為256碼片的調(diào)制碼。輔助同步碼與主同步信道并行傳輸。主、輔同步碼的碼字的產(chǎn)生與分配方案在前文中有詳細(xì)介紹，在此不贅述。在介紹PCCPCH時(shí)曾經(jīng)提到，它是否使用TSTD調(diào)制可以從SCH的調(diào)制中看出來(lái)。圖540中的A就是表示是否使用STTD的一個(gè)調(diào)制因子，A1表示PCCPCH使用空時(shí)發(fā)射分集（TSTD）。A1表示沒(méi)有使用分集。六、捕獲指示信道AICHAICH用來(lái)指示基站是否接收到了PRACH的前導(dǎo)序列?；疽惶綔y(cè)到PRACH信道的前導(dǎo)序列，探測(cè)到的簽名序列就會(huì)很快在AICH信道反映出來(lái)。AICH可以同時(shí)檢測(cè)16個(gè)不同的簽名序列。AICH具有固定速率（擴(kuò)頻因子為256），攜帶捕獲指示信息AI。捕獲指示信息的取值與物理隨機(jī)接入信道PRACH上的接入前導(dǎo)相對(duì)應(yīng)。圖541為捕獲指示信道AICH的幀結(jié)構(gòu)。1024CHIPS關(guān)閉發(fā)射AS14AS0AS1ASIAS14AS0A120A3130AI部分長(zhǎng)度4096個(gè)碼片,32個(gè)實(shí)值符號(hào)20MS圖541捕獲指示信道AICH的幀結(jié)構(gòu)AICH直接受基站控制，高層不關(guān)心它。因?yàn)閺幕緳z測(cè)到PRACH的前導(dǎo)序列到它在AICH信道上反映出來(lái)，只有幾個(gè)時(shí)隙的時(shí)間，而高層信令的速度太慢，根本來(lái)不及反應(yīng)，更不能交給高層去控制。上行鏈路的物理信道5541上行專(zhuān)用物理信道（ULDPCH）一信道結(jié)構(gòu)如前文所述，WCDMA系統(tǒng)中的專(zhuān)用信道對(duì)用戶數(shù)據(jù)和物理層控制信息進(jìn)行I/Q復(fù)用。專(zhuān)用物理控制信道（DPCCH）用于承載物理層產(chǎn)生的控制信息，這些控制信息包括導(dǎo)頻比特PILOT，包括功率控制命令（TPC），包括反饋指示信息（FBI）和一個(gè)可以選擇發(fā)送的TFCI。在每個(gè)物理連接中有一個(gè)且只有一個(gè)DPCCH，它的擴(kuò)頻因子固定為256。上行專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）用于承載第二層及更高層產(chǎn)生的專(zhuān)用數(shù)據(jù)，擴(kuò)頻因子的選擇范圍是4256。圖542為上行專(zhuān)用物理信道的幀結(jié)構(gòu)。PILOTNPILOTBITSTPCNTPCBITS數(shù)據(jù)NDATBITS時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙14TSLOT2560CHIPS,10BITS1個(gè)無(wú)線幀周期TF10MSDPCHDPCHFBINFBIBITSTFCINTFCIBITSTSLOT2560CHIPS,NDAT102KBITSK06圖542上行專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道/專(zhuān)用物理控制信道的幀結(jié)構(gòu)DPDCH的數(shù)據(jù)速率可以逐幀改變，所以它能夠進(jìn)行變速率業(yè)務(wù)的傳輸。DPCCH信道的TFCI比特?cái)y帶有相應(yīng)的DPDCH數(shù)據(jù)幀的速率信息。由于TFCI與數(shù)據(jù)幀有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果接收端未能正確地解調(diào)TFCI信息，其對(duì)應(yīng)幀就會(huì)被丟棄，但不影響其他數(shù)據(jù)幀的接收與解調(diào)。但是TFCI的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)的可靠性，所以它的丟失是一件很稀罕的事情。從接收機(jī)的接收效率考慮，最好是永遠(yuǎn)進(jìn)行DPDCH的單碼道傳輸；因?yàn)槎啻a道傳輸會(huì)增加峰平值功率比，降低終端功率放大器的效率。但是，即使對(duì)數(shù)據(jù)不編碼，采用4作為擴(kuò)頻因子，得到的最高數(shù)據(jù)速率也不過(guò)960KBPS；如果進(jìn)行信道編碼，實(shí)際的數(shù)據(jù)速率會(huì)更低。如果需要傳輸高速數(shù)據(jù)，必須使用并行的數(shù)據(jù)信道。系統(tǒng)規(guī)定，最多可以并行傳輸6個(gè)DPDCH，即5760KBPS，即使進(jìn)行了1/2碼率的信道編碼，也可以為用戶提供2MBPS的業(yè)務(wù)。物理隨機(jī)接入信道PRACHPHYSICALRANDOMACCESSCHANNELPCPCH信道是一種分組接入信道。在進(jìn)入之前，基站和移動(dòng)臺(tái)之間沒(méi)有連接，初始接入沒(méi)有功率控制，因此這段時(shí)間的傳送信息需要最小化。分組接入有三種選擇包含少量信息的短分組的不頻繁傳輸包含少量信息的短分組的頻繁傳輸長(zhǎng)分組的傳輸因?yàn)闃I(yè)務(wù)信道本身的建立需要信令，因此會(huì)消耗無(wú)線資源。所以最好在隨機(jī)接入消息中沒(méi)有功率控制時(shí)發(fā)送小分組。對(duì)于后兩種情況，系統(tǒng)應(yīng)該為其分配專(zhuān)用的業(yè)務(wù)信道。如果已經(jīng)保留了專(zhuān)用信道但沒(méi)有需要發(fā)送的信息，移動(dòng)臺(tái)需要切斷傳輸或者僅發(fā)送功率控制和參考符號(hào)來(lái)保持物理連接。物理隨機(jī)接入信道承載隨機(jī)接入傳輸信道（RACH）。一、信道結(jié)構(gòu)與發(fā)送時(shí)間物理隨機(jī)接入信道的傳輸結(jié)構(gòu)與專(zhuān)用信道有所不同。它分為前導(dǎo)和消息兩部分。前導(dǎo)由一系列前導(dǎo)簽名序列組成，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)發(fā)送前導(dǎo)來(lái)與基站取得聯(lián)系。在上一節(jié)有對(duì)前導(dǎo)簽名序列碼字的詳細(xì)描述。PRACH的信道結(jié)構(gòu)取決于建立同步的時(shí)間的需要和所選擇的接入方式。此外，所期望的接入的試探次數(shù)和同步時(shí)間決定了PRACH的數(shù)量。因此，接入嘗試期間，信道傳送的數(shù)據(jù)量成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在WCDMA系統(tǒng)中，一次發(fā)送前導(dǎo)的最大數(shù)目在信道建立時(shí)由高層指定。消息部分由一個(gè)10MS的結(jié)構(gòu)體組成。隨機(jī)接入信道的傳輸結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖543。消息部分前導(dǎo)4096個(gè)碼片10MS前導(dǎo)前導(dǎo)圖543隨機(jī)接入傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)為移動(dòng)臺(tái)定義了幾個(gè)可以開(kāi)始發(fā)送信息的確切時(shí)刻，這幾個(gè)時(shí)刻叫做接入時(shí)隙（ACCESSSLOTS）。每?jī)蓚€(gè)連續(xù)無(wú)線的幀有15個(gè)接入時(shí)隙，間隔5120個(gè)碼片周期。接入時(shí)隙的時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖544示意。01234567891011213145120個(gè)碼片無(wú)線幀10MS無(wú)線幀10MS接入時(shí)隙0隨機(jī)接入發(fā)送接入時(shí)隙1接入時(shí)隙7接入時(shí)隙14隨機(jī)接入發(fā)送隨機(jī)接入發(fā)送隨機(jī)接入發(fā)送接入時(shí)隙8圖544RACH的接入時(shí)隙號(hào)與間隔二、物理隨機(jī)接入信道的消息部分隨機(jī)接入信道的消息部分如圖545所示。10MS長(zhǎng)的消息分成15個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度TSLOT2560個(gè)碼片。每個(gè)時(shí)隙由兩部分構(gòu)成，數(shù)據(jù)部分承載第二層的數(shù)據(jù)信息，控制部分承載第一層的控制信息，它們并行傳輸。導(dǎo)頻比特比特?cái)?shù)NPILOT數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)NDAT時(shí)隙0時(shí)隙1時(shí)隙I時(shí)隙14TSLOT2560個(gè)碼片,102K個(gè)比特K03隨機(jī)接入信道消息部分TRACH10MS數(shù)據(jù)部分控制部分TFCI比特?cái)?shù)NTFCIBITS圖545隨機(jī)接入信道消息部分的結(jié)構(gòu)四、物理信道之間的相對(duì)時(shí)序AICH接入時(shí)隙輔同步信道PSCH主同步信道PSCHSCPH,K10MSPICH0123141312110987654PCPH,SFNMODULO20PCPH,SFNMODULO21任意CPIHKTHSCPHPICHFORNTHSCPH第N個(gè)DPCHDPCH,N任意PDSCH圖8下行物理信道的幀時(shí)序和接入時(shí)隙的時(shí)序PRACH/AICH的時(shí)序關(guān)系從UE發(fā)出的上行鏈路接入時(shí)隙N超前于接收到下行鏈路接入時(shí)隙N的時(shí)間為PA個(gè)碼片。其中N0,1,14。下行鏈路的捕獲指示AI只能在下行鏈路接入時(shí)隙開(kāi)始時(shí)進(jìn)行發(fā)送；同樣地，上行RACH的前導(dǎo)和消息部分只允許在上行鏈路接入時(shí)隙開(kāi)始時(shí)進(jìn)行發(fā)送。圖549清晰地表述了這一關(guān)系。圖一個(gè)接入時(shí)隙PAPMP前導(dǎo)前導(dǎo)消息部分獲得指示移動(dòng)臺(tái)接收到的AICH接入時(shí)隙移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的PRACH接入時(shí)隙549移動(dòng)臺(tái)方的PRACH與AICH的時(shí)序關(guān)系PP兩個(gè)前導(dǎo)之間的距離PP,MIN兩個(gè)前導(dǎo)之間的最小距離，且有PPPP,MINPA前導(dǎo)與對(duì)應(yīng)的AI之間的距離PM前導(dǎo)與消息部分之間的距離以上數(shù)值根據(jù)參數(shù)AICH_TRANSMISSION_TIMING的取值不同而異第三代移動(dòng)通信的演進(jìn)一、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程國(guó)際電聯(lián)ITU早在1985年就開(kāi)始研究適于全球運(yùn)營(yíng)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)稱為未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS）；1992年，世界無(wú)線電大會(huì)（WARC）分配了230MHZ的頻率給FPLMTS；1996年，ITU將FPLMTS更名為IMT2000，即國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)，這個(gè)命名有三重含意工作于2000MHZ頻段，最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)2000KBPS（即2MBPS）,預(yù)計(jì)2000年左右投入商用。1997年初，ITU發(fā)出通函，要求各國(guó)在1998年6月前，提交候選的IMT2000無(wú)線傳輸技術(shù)（RTT方案。1998年6月，ITU共收到了16個(gè)有關(guān)第三代移動(dòng)通信無(wú)線接口的候選技術(shù)方案，其中10種是陸地方案，其它是衛(wèi)星方案。陸地方案中最受關(guān)注的是美國(guó)提出的CDMA2000和歐洲提出的WCDMA。1999年10月份ITU在赫爾辛基舉行的會(huì)議確定了五種方案IMT2000CDMADS，即歐洲和日本的UTRA/WCDMA；IMT2000CDMAMC，即美國(guó)的CDMA2000MC；IMT2000CDMATDD，即歐洲的UTRATDD和中國(guó)的TDSCDMA；IMT2000TDMASC，即美國(guó)的UWC136IMT2000TDMAMC，即DECT。二、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率可從幾KBPS到2MBPS；高速移動(dòng)時(shí)為144KBPS；慢速移動(dòng)時(shí)為384KBPS；靜止時(shí)為2MBPS。多媒體化提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，如話音、可變速率數(shù)據(jù)、活動(dòng)視頻和高清晰圖像等多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。全球性公用頻段,全球漫游,大市場(chǎng)。在設(shè)計(jì)上具有高度的通用性，該系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)以及它與固定網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)可以兼容，擁有足夠的系統(tǒng)容量和強(qiáng)大的多種用戶管理能力，能提供全球漫游。是一個(gè)覆蓋全球的、具有高度智能和個(gè)人服務(wù)特色的移動(dòng)通信系統(tǒng)。綜合化多環(huán)境、靈活性，能把現(xiàn)存的尋呼、無(wú)繩、蜂窩（宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩）、衛(wèi)星移動(dòng)等通信系統(tǒng)綜合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中（具有從小于50M的微微小區(qū)到大于500KM的衛(wèi)星小區(qū)），與不同網(wǎng)絡(luò)互通，提供無(wú)縫漫游和業(yè)務(wù)一致性。網(wǎng)絡(luò)終端具有多樣性。平滑過(guò)渡和演進(jìn)與第二代系統(tǒng)的共存和互通，開(kāi)放結(jié)構(gòu)，易于引入新技術(shù)。智能化主要表現(xiàn)在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面（引入智能網(wǎng)概念）和收發(fā)信機(jī)的軟件無(wú)線電化。個(gè)人化用戶可用唯一個(gè)人電信號(hào)碼（PTN）在任何終端上獲取所需要的電信業(yè)務(wù)，這就超越了傳統(tǒng)的終端移動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)人移動(dòng)性。三、兩種最主要的RTT方案WCDMA和CDMA2000第三代系統(tǒng)中主要方案是CDMA方案，其中最重要的是WCDMA和CDMA2000，它們采用寬帶載波（5MHZ）、相干解調(diào)、平衡干擾處理，因此能提供更大的容量。第三代系統(tǒng)有著更好的抗干擾能力。這是由于其寬帶特性（5MHZ射頻載波），可分辨更多多徑信號(hào)，因此信號(hào)較窄帶系統(tǒng)更穩(wěn)定，起伏衰落小，使系統(tǒng)對(duì)信號(hào)功率的動(dòng)態(tài)范圍和最大功率信號(hào)值的要求降低。上行鏈路采用相干檢測(cè)，相對(duì)于沒(méi)有采用相干檢測(cè)的第二代CDMA來(lái)說(shuō)，上行鏈路有3DB的性能改善。3G系統(tǒng)還使用了多用戶檢測(cè)，可消除來(lái)自其他用戶的干擾。第三代系統(tǒng)還提供多速率的業(yè)務(wù)，這意味著在高靈活性和高頻譜效率的情況下可提供了不同服務(wù)質(zhì)量的連接。第三代系統(tǒng)還支持頻間無(wú)縫切換，從而支持層次小區(qū)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，3G系統(tǒng)還采用快速功率控制。3G系統(tǒng)保持對(duì)新技術(shù)的開(kāi)放性，支持智能天線陣技術(shù)，使系統(tǒng)得到許多改進(jìn)。在滿足給定信號(hào)接收質(zhì)量的前提下增加了有效通信用戶數(shù)用戶數(shù)給定時(shí)，可以改善接收質(zhì)量；可降低移動(dòng)用戶的發(fā)射功率；減少其他用戶信號(hào)的干擾和影響。在3G系統(tǒng)中還會(huì)采用其它許多新技術(shù)，使系統(tǒng)不斷得到改進(jìn)。31WCDMA系統(tǒng)碼片速率原來(lái)是4096MC/S，后來(lái)降為384MC/S，這樣，和CDMA2000的碼片速率36864MC/S相差不到5，有利于制造雙模手機(jī)。其實(shí)，碼片速率取36864MC/S或4096MC/S或其折衷值384MC/S，對(duì)擴(kuò)頻增益而言均未發(fā)生實(shí)質(zhì)變化，且不與后向兼容GSM直接相關(guān)，因此WCDMA的碼片速率取36864MC/S是完全可以的，但只取了折衷值384MC/S，因?yàn)閃CDMA的支持者擔(dān)心其向CDMAONE體制基本參數(shù)歸一化后會(huì)形成市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方面的不利影響，包括在一系列方面會(huì)受其IPR的牽制，由此他們以改為36864MC/S會(huì)“降低容量”為由，堅(jiān)決反對(duì)融合于CDMA2000的碼片速率36864MC/S，并表示至多只能降為折衷值384MC/S?；鹃g同步WCDMA則主要取用異步方式，基站間不需同步，可擺脫GPS信號(hào)的約束；WCDMA也提出了“同步方式”作為可選項(xiàng)。下行信道導(dǎo)碼WCDMA采用與業(yè)務(wù)碼時(shí)分復(fù)用（TM）方式的非連續(xù)導(dǎo)碼。分組數(shù)據(jù)WCDMA有兩種類(lèi)型的分組數(shù)據(jù)傳輸方法。對(duì)于短而不頻繁的數(shù)據(jù)包，可用公共信道包傳輸；對(duì)于長(zhǎng)而頻繁的數(shù)據(jù)包，可用專(zhuān)用信道。接入方法是時(shí)隙ALOHA。WCDMA的載頻是5MHZ。WCDMA采用不同的長(zhǎng)碼進(jìn)行擴(kuò)頻。前向鏈路專(zhuān)用物理信道（DPCH）的擴(kuò)頻調(diào)制采用對(duì)稱QPSK調(diào)制，同相（I）和正交（Q）數(shù)據(jù)用相同的信道化碼和擾頻碼來(lái)擴(kuò)頻。同一小區(qū)的不同物理信道用不同信道標(biāo)識(shí)碼來(lái)區(qū)分。信道化碼采用的是正交可變擴(kuò)頻參數(shù)（OVSF）碼。OVSF碼在不同的擴(kuò)頻參數(shù)的情況下也能保證不同下行物理鏈路的正交性，因而可以提供不同的比特率。同屬一個(gè)小區(qū)下行鏈路采用相同的擾頻碼。長(zhǎng)為40960碼片（10MS）。系統(tǒng)可用擾頻碼512個(gè)。為了更快的搜索小區(qū)，下行鏈路使用的擾頻碼分成32組，每組16個(gè)碼，采用如下圖所示三步小區(qū)搜索方法。上行鏈路專(zhuān)用物理信道擴(kuò)頻調(diào)制采用的是雙信道QPSK（DUALCHANNELQPSK）調(diào)制，I和Q信道用不同的信道標(biāo)識(shí)碼擴(kuò)頻后復(fù)用成IJQ信號(hào)，再用信道標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行擴(kuò)頻。最后調(diào)制到射頻。上行鏈路使用的信道標(biāo)識(shí)碼和下行鏈路中使用的碼屬于同一類(lèi)的OVSF碼，以保證專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）和專(zhuān)用物理控制信道（DPCCH）的正交性。上行鏈路使用的擾頻碼通常也是長(zhǎng)為40960碼片（10MS）的偽隨機(jī)碼。為較易實(shí)現(xiàn)MUD，上行鏈路擾頻碼也可采用短VLKASAMI碼。在下行鏈路，各用戶相干檢測(cè)所需的導(dǎo)頻信號(hào)是用時(shí)分復(fù)用方式來(lái)發(fā)送的。并且每條鏈路對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，所以可以被用來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)。在使用自適應(yīng)天線情況下，上行鏈路也采用時(shí)分復(fù)用的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)進(jìn)行相干檢測(cè)。對(duì)WCDMA系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道而言，較低的數(shù)據(jù)速率采用單碼擴(kuò)頻，較高的數(shù)據(jù)速率采用多碼擴(kuò)頻。同一連接的多業(yè)務(wù)，在正常情況下，采用時(shí)分復(fù)用的方式。經(jīng)過(guò)外部編碼，內(nèi)部編碼、業(yè)務(wù)復(fù)用和信道編碼后，多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流被映射到一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用的物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）。在多碼擴(kuò)頻情況下，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串并變換分成兩路，分別映射到I和Q信道進(jìn)行擴(kuò)頻傳輸。WCDMA中信道編碼采用卷積搜索基本同步碼輔助同步碼（SCC）解擴(kuò)搜索長(zhǎng)碼子集內(nèi)所有碼字獲得時(shí)隙定位信息獲得幀定時(shí)信息和長(zhǎng)碼子集信息圖1WCDMA三步小區(qū)搜索方法碼和級(jí)聯(lián)碼，對(duì)要求BER103的業(yè)務(wù)采用的束長(zhǎng)度為9的卷積編碼，卷積率在1/2和14間。對(duì)要求BER106的業(yè)務(wù)，采用級(jí)聯(lián)編碼和外部RS編碼。一般一幀內(nèi)部采用塊交織。但為了改善長(zhǎng)時(shí)延的性能，WCDMA還支持幀間交織。目前，TURBO編碼處于研究階段。對(duì)短的不常用的分組數(shù)據(jù)，WCDMA一般采用公共信道分組傳輸方法，即把分組數(shù)據(jù)直接填充到隨機(jī)接人串中發(fā)送。對(duì)長(zhǎng)的常用的分組數(shù)據(jù)采用專(zhuān)用信道來(lái)傳輸。數(shù)據(jù)大的單個(gè)分組數(shù)據(jù)采用單個(gè)分組傳輸方案，此時(shí)，一俟傳輸完將立即釋放占有的專(zhuān)用的信道。多分組傳輸方案中，在分組間將保持專(zhuān)用信道以傳輸概率控制和同步信息。在WCDMA中，隨機(jī)接人串幀長(zhǎng)10MS，并且用固的功率發(fā)射，遵循ALOHA原理。WCDMA系統(tǒng)能適應(yīng)多種傳輸速率，靈活提供多種業(yè)務(wù)。從8KBPS到384KBPS范圍的可變數(shù)據(jù)速率可被分配至每個(gè)5MHZ載波上不同的多個(gè)用戶。電路和分組交換業(yè)務(wù)能在同一信道組合，使每個(gè)WCDMA終端連接可提供多達(dá)6種不通的業(yè)務(wù)，其范圍可從語(yǔ)音到一個(gè)組合的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如傳真、電子郵件以及視頻。而且，6種業(yè)務(wù)的每一種均可按照數(shù)據(jù)速率和特定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。WCDMA系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)兼容GSMMAP，同時(shí)要求支持ANSI41（IS95的核心網(wǎng)）。WCDMA系統(tǒng)中大量采用ATM技術(shù)。ATM有著帶寬分配靈活、業(yè)務(wù)選擇廣泛、高效的突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)復(fù)用、提供無(wú)線到有線網(wǎng)絡(luò)的端到端的寬帶業(yè)務(wù)、信元交換方式、易于同有線BISDN接口等諸多優(yōu)點(diǎn)。32CDMA2000系統(tǒng)CDMA2000系統(tǒng)采用多載波方式，基本頻寬是125MHZ，支持N125MHZ，N1，3,6,9。碼片速率從IS95的后向兼容看，QUALCOMM等很希望碼片速率為其窄帶系統(tǒng)IS95的碼片速率12288MC/S的3倍，即36864MC/S；同時(shí)，由于北美第二代PCS頻段集中在IMT2000核心頻段上，特別是美國(guó)FCC將有關(guān)頻譜以巨額補(bǔ)償拍賣(mài)給以CDMAONE（即窄帶CDMA，IS95）為主要業(yè)務(wù)對(duì)象的PCS運(yùn)營(yíng)部門(mén)后，這些運(yùn)營(yíng)商目前及將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)關(guān)心的是回收其經(jīng)濟(jì)利益，從而堅(jiān)決支持以12288M/S為基礎(chǔ)的多載波“帶內(nèi)演進(jìn)”方式邁步向IMT2000推進(jìn)?；鹃g同步CDMA2000仍沿用IS95方式取用GPS使基站間嚴(yán)格同步，以取得較高的組網(wǎng)與頻譜利用效率，其缺點(diǎn)為完全依賴GPS，在無(wú)法收到GPS信號(hào)的時(shí)候或地點(diǎn)，就無(wú)法實(shí)施同步。不過(guò)，現(xiàn)在已提出不需GPS的非同步方案。下行信道導(dǎo)碼CDMA2000仍沿用IS95方式取獨(dú)立的碼復(fù)用（CM）公共連續(xù)導(dǎo)碼，可連續(xù)調(diào)整，從而取得較好的系統(tǒng)性能。CDMA2000是多載波方案，頻譜利用率較高。在此方案中帶寬為125MHZ，碼片速率是12288MCHIP/S。采用此方案可以使IS95平穩(wěn)過(guò)渡到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。CDMA2000系統(tǒng)下行鏈路中，I信道和Q信道分別采用一個(gè)長(zhǎng)為3215的M序列來(lái)擴(kuò)頻。不同的小區(qū)采用同一個(gè)M序列不同的相位偏移。搜索小區(qū)時(shí)只需搜索這兩個(gè)碼及其不同的相位偏移碼。在上行鏈路中，擴(kuò)頻碼采用的是長(zhǎng)為241的M序列，以不同的相位來(lái)區(qū)分不同的用戶。信道是用相互正交的、可變擴(kuò)頻參數(shù)的WALSH序列來(lái)區(qū)分。下行鏈路在不使用自適應(yīng)天線的情況下，采用公共導(dǎo)頻信道作為相干檢測(cè)的參考信號(hào)。使用自適應(yīng)天線時(shí)，采用輔助導(dǎo)頻信道作為參考信號(hào)。輔助導(dǎo)頻信道是用戶通過(guò)碼分復(fù)用合用一個(gè)信道。上行鏈路的導(dǎo)頻信號(hào)和功率控制以及丟失指示比特時(shí)分復(fù)用。在多速率業(yè)務(wù)方面，CDMA2000系統(tǒng)提供兩種業(yè)務(wù)信道類(lèi)型基本信道和增補(bǔ)信道。這兩種信道都是碼分復(fù)用信道?；拘诺乐С值臄?shù)據(jù)速率為96KBIT/S、144KBIT/S及其子集的速率，可以傳輸語(yǔ)音、信令和低速數(shù)據(jù)。增補(bǔ)信道提供不同的高速數(shù)據(jù)速率。在下行鏈路中，不同QOS要求的業(yè)務(wù)都是用碼分復(fù)用的方式在增補(bǔ)信道中傳輸?shù)摹DMA2000的幀長(zhǎng)為20MS，但控制信息用5MS和20MS，在基本信道中傳輸?；拘诺朗褂眉s束長(zhǎng)度為9的卷積編碼。增補(bǔ)信道中傳輸速率為144KBIT/S。對(duì)高速數(shù)據(jù)而言，采用約束長(zhǎng)度為4，卷積率為1/4的TURBO碼。CDMA2000系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)的傳送也遵循時(shí)隙ALOHA原理。但與WCDMA不同的是，第一次隨機(jī)接入不成功后，其后將增加發(fā)射功率。移動(dòng)用戶得到業(yè)務(wù)信道后，第一次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以不必事先約定發(fā)送速率。如果數(shù)據(jù)速率超過(guò)一定的門(mén)限，就需要申請(qǐng)一個(gè)新的接入。移動(dòng)臺(tái)傳輸完后，將立即釋放占用的業(yè)務(wù)信道，但專(zhuān)用的控制信道不釋放。過(guò)了一會(huì)兒，釋放專(zhuān)用控制信道，但保持鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的連接以便減少鏈路重建時(shí)的設(shè)置時(shí)間。短數(shù)據(jù)串可以通過(guò)公共業(yè)務(wù)信道傳輸。CDMA2000系統(tǒng)中還采用了簡(jiǎn)單的自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求的方案。CDMA2000系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)第一、第二、第三代系統(tǒng)AMPSDAMPSIS95CDMA2000一條龍兼容式全融合方案。CDMA2000系統(tǒng)與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)NCDMA有著很好的兼容性，并且是由NCDMA系統(tǒng)逐步過(guò)渡過(guò)來(lái)的。CDMA2000可與TIAEIA95BNCDMA系統(tǒng)共存于同一頻帶下。NCDMA的所有信令作為CDMA2000系統(tǒng)的一個(gè)子集。在增加其它新業(yè)務(wù)時(shí)，所制訂的標(biāo)準(zhǔn)和接口應(yīng)與TIAEIA95B信令集和接口相同、相似或兼容CDMA2000系統(tǒng)支持12KBPS到大于2MBPS的數(shù)據(jù)速率，并且支持的RF帶寬由125MHZ到15MHZ可變。CDMA2000系統(tǒng)中，所采用的增強(qiáng)媒體接入控制（MAC）有效地提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。優(yōu)化的MAC，有專(zhuān)用的控制信道（DCCH），分組數(shù)據(jù)控制信道的幀長(zhǎng)度可調(diào)，增強(qiáng)的尋呼和接入信道用于快速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入情道。靈活的信令結(jié)構(gòu)使CDMA2000能向后兼容NCDMA。33軟件無(wú)線電技術(shù)基本思想是高速模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠天線處理，所有基帶信號(hào)處理都用軟件方式替代硬件實(shí)施。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為寬帶多頻段天線、高速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及高速信號(hào)處理部分。寬帶多頻段天線采用多頻段天線陣列，覆蓋不同頻程的幾個(gè)窗口；高速A/D轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵是采樣速率和量化位數(shù)基本思想是高速模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠天線處理，所有基帶信號(hào)處理都用軟件方式替代硬件實(shí)施。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為寬帶多頻段天