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1、第第9 9章章 码分多址码分多址(CDMA)(CDMA)移动通信系统移动通信系统 （二）（二）9.1 WCDMA系统系统 9.2 TD-SCDMA系统系统 UMTS(Universal UMTS(Universal Mobile Mobile Telecommunications Telecommunications SystemSystem，通通用用移移动动通通信信系系统统)是是采采用用WCDMA(Wideband WCDMA(Wideband Code Code Division Division Multiple Multiple Access)Access)无无线线接接口口技技术术的的
2、第第三三代代移移动动通通信信系系统统，通通常常也也把把UMTSUMTS系系统统称称为为WCDMAWCDMA通通信信系系统统。UMTSUMTS系系统统采采用用了了与与第第二二代代移移动动通通信信系系统统类类似似的的结结构构，包包括括 UMTSUMTS的的 陆陆 地地 无无 线线 接接 入入 网网 络络(UTRAN(UTRAN，UMTS UMTS Terrestrial Terrestrial Radio Radio AccessAccessNetwork)Network)和和核核心心网网络络(CN(CN，Core Network)Core Network)。9.1 WCDMA 系系 统统9.1.
3、1 WCDMA系统结构系统结构用户设备用户设备(UE)+UTRAN+CN构成一个完整的构成一个完整的WCDMA移动通移动通信系统。信系统。UE与与UTRAN 之间的接口称为之间的接口称为Uu接口（无线接接口（无线接口），口），UTRAN与与CN之间的接口称为之间的接口称为Iu接口。接口。WCDMA是是一一种种直直接接序序列列扩扩频频码码分分多多址址（DS-CDMA）系统。系统。WCDMA无线接口的基本参数如表无线接口的基本参数如表9-1所示。所示。其其中中无无线线接接入入网网络络处处理理所所有有与与无无线线有有关关的的功功能能，而而CN处处理理UMTS系系统统内内所所有有的的话话音音呼呼叫叫和
4、和数数据据连连接接，并并实实现现与与外外部部网网络络的的交交换换和和路路由由功功能能。CN从从逻逻辑辑上上分分为为电电路路交交换换(CS，Circuit Switched)域域和和分分组组交交换换(PS，Packet Switched)域。域。表表9-1 WCDMA无线接口基本参数无线接口基本参数 WCDMA的无线帧长为的无线帧长为10 ms，分成，分成15个时隙。信个时隙。信道的信息速率将根据符号率变化，道的信息速率将根据符号率变化，而符号率取决于而符号率取决于不同的扩频因子不同的扩频因子(SF)。SF的取值与具体的双工模式有关，的取值与具体的双工模式有关，对于对于FDD模式，模式，其上行扩
5、频因子为其上行扩频因子为4256，下行扩频因子为下行扩频因子为4512；对于；对于TDD模式，模式，其上行和下行扩频因子均其上行和下行扩频因子均为为116。无无线线空空中中接接口口指指用用户户设设备备(UE)和和网网络络之之间间的的U接接口口，它它分分为为控控制制平平面面和和用用户户平平面面。控控制制平平面面由由物物理理层层、媒媒 体体 接接 入入 控控 制制 层层（MAC）、无无 线线 链链 路路 控控 制制 层层（RLC）和无线资源控制（）和无线资源控制（RRC）等子层组成。）等子层组成。在在用用户户平平面面的的RLC子子层层之之上上有有分分组组数数据据汇汇聚聚协协议议（PDCP）和和广广
6、播播/组组播播控控制制（BMC）。整整个个无无线线接接口的协议结构如图口的协议结构如图9-1所示。所示。图图9-1 无线接口的分层结构无线接口的分层结构RRC(无无线线资资源源控控制制)层层位位于于无无线线接接口口的的第第三三层层,它它主主要要处处理理UE和和UTRAN的的第第三三层层控控制制平平面面之之间间的的信信令令,包包括括处处理理连连接接管管理理功功能能、无无线线承承载载控控制制功功能能、RRC连接移动性管理和测量功能。连接移动性管理和测量功能。UTRAN的结构如图的结构如图9-2中的虚线框所示。中的虚线框所示。媒媒体体接接入入控控制制层层屏屏蔽蔽了了物物理理介介质质的的特特征征,为为
7、高高层层提提供供了了使使用用物物理理介介质质的的手手段段。高高层层以以逻逻辑辑信信道道的的形形式式向向MAC层层传传输输信信息息,MAC完完成成传传输输信信息息的的有有关关变变换换，通通过传输信道将信息发向物理层。过传输信道将信息发向物理层。图图9-2 UTRAN的结构的结构传传输输信信道道是是物物理理层层提提供供给给高高层层（MAC）的的业业务务。根根据据其其传传输输方方式式或或所所传传输输数数据据的的特特性性，传传输输信信道道分分为为两类：两类：专用信道专用信道(DCH)和公共信道。和公共信道。9.1.2 WCDMA无线接口无线接口1.WCDMA无线接口的物理层无线接口的物理层其其中中,R
8、ACH、CPCH为为上上行行公公共共信信道道,BCH、FACH、PCH和和DSCH为下行公共信道。为下行公共信道。公公共共传传输输信信道道又又分分为为6类类：广广播播信信道道(BCH)、前前向向接接入入信信道道(FACH)、寻寻呼呼信信道道(PCH)、随随机机接接入入信信道道(RACH)、公共分组信道公共分组信道(CPCH)和下行共享信道和下行共享信道(DSCH)。物理层将通过信道化码（码道）、频率、正交调制物理层将通过信道化码（码道）、频率、正交调制的同相（的同相（I）和正交（）和正交（Q）分支等基本的物理资源来）分支等基本的物理资源来实现物理信道，实现物理信道，并完成与上述传输信道的映射。
9、并完成与上述传输信道的映射。一般的物理信道包括一般的物理信道包括3层结构：层结构：超帧、超帧、帧和时隙帧和时隙。超。超帧长度为帧长度为720 ms，包括，包括72个帧；每帧长为个帧；每帧长为10 ms，对应，对应的码片数为的码片数为38 400 chip；每帧由；每帧由15个时隙组成个时隙组成,一个时一个时隙的长度为隙的长度为2560 chip；每时隙的比特数取决于物理信；每时隙的比特数取决于物理信道的信息传输速率。道的信息传输速率。与传输信道相对应，与传输信道相对应，物理信道也分为专用物理信道物理信道也分为专用物理信道和公共物理信道。和公共物理信道。上上行行物物理理信信道道分分为为专专用用上
10、上行行物物理理信信道道和和公公共共上上行行物物理信道。理信道。专专用用上上行行物物理理信信道道有有两两类类，即即专专用用上上行行物物理理数数据据信信道道(上上 行行 DPDCH)和和 专专 用用 上上 行行 物物 理理 控控 制制 信信 道道(上上 行行DPCCH)。(1)专用上行物理信道。专用上行物理信道。1)上行物理信道上行物理信道DPDCH用用于于传传送送专专用用传传输输信信道道(DCH)。在在每每个个无无线线链链路路中中，可可能能有有0、1或或若若干干个个上上行行DPDCH。DPCCH用用于传输物理层产生的控制信息。于传输物理层产生的控制信息。在在WCDMA无无线线接接口口中中，传传输
11、输的的数数据据速速率率、信信道道数数、发发送送功功率率等等参参数数都都是是可可变变的的。为为了了使使接接收收机机能能够够正正确确解解调调，必必须须将将这这些些参参数数在在物物理理层层控控制制信信息息中中通知接收机。通知接收机。物物理理层层控控制制信信息息由由为为相相干干检检测测提提供供信信道道估估计计的的导导频频比比特特、发发送送功功率率控控制制(TPC)命命令令、反反馈馈信信息息(FBI)、可可选选的传输格式组合指示的传输格式组合指示(TFCI)等组成。等组成。上行专用物理信道的帧结构如图上行专用物理信道的帧结构如图9-3所示。所示。每一长每一长度度10 ms的帧分为的帧分为15个时隙，个时
12、隙，每一时隙的长度为每一时隙的长度为Tslot=2560个码片个码片(chip)，对应于一个功率控制周期。对应于一个功率控制周期。DPDCH和和DPCCH是并行码分复用传输的。是并行码分复用传输的。在每一个无线链路中，在每一个无线链路中，只有一个上行只有一个上行DPCCH。TFCI通通知知接接收收机机在在上上行行DPDCH的的一一个个无无线线帧帧内内同同时时传输的传输信道的瞬时传输格式组合参数。传输的传输信道的瞬时传输格式组合参数。图图9-3 上行专用物理信道的帧结构上行专用物理信道的帧结构 与与上上行行传传输输信信道道相相对对应应，公公共共上上行行物物理理信信道道也也分分为为两两类类。用用于
13、于承承载载RACH的的物物理理信信道道称称为为物物理理随随机机接接入入信信道道(PRACH)，用用于于承承载载CPCH的的物物理理信信道道称称为为物物理公共分组信道理公共分组信道(PCPCH)。(2)公共上行物理信道公共上行物理信道:物理随机接入信道物理随机接入信道(PRACH)用于移动台在发起呼叫等情用于移动台在发起呼叫等情况下发送接入请求信息。况下发送接入请求信息。PRACH的传输基于时隙的传输基于时隙ALOHA协议，协议，可在一帧中的任一个时隙开始传输。可在一帧中的任一个时隙开始传输。图图9-4 随机接入的发送格式随机接入的发送格式 随机接入的发送格式示于图随机接入的发送格式示于图9-4
14、。它它由由一一个个或或几几个个长长度度为为4096 chip的的前前置置序序列列和和10 ms或或20 ms的的消消息息部部分分组组成成。随随机机接接入入突突发发前前置置部部分分中中,长长为为4096 chip由由长长度度为为16的的扩扩频频(特特征征)序序列列的的256次重复组成占两个物理时隙进行传输。次重复组成占两个物理时隙进行传输。随机接入消息部分的物理传输结构与上行专用信道随机接入消息部分的物理传输结构与上行专用信道的相同的相同,但扩频比仅有但扩频比仅有256、128、64和和32几种形式几种形式,占用占用15或或30个时隙个时隙,每个时隙内可以传送每个时隙内可以传送10/20/40/
15、80个比特。个比特。其控制部分的扩频比与专用信道的相同其控制部分的扩频比与专用信道的相同,但其导频比但其导频比特仅有特仅有8bit一种形式一种形式,导频比特图案与专用信道中导频比特图案与专用信道中Npilot=8的情况完全相同。的情况完全相同。物物理理公公共共分分组组信信道道(PCPCH)是是一一条条多多用用户户接接入入信信道道，传传送送CPCH传传输输信信道道上上的的信信息息。接接入入协协议议基基于于带带冲冲突突检检测测的的时时隙隙载载波波侦侦听听多多址址(CSMA/CD)，用用户户可可以以在在无无线线帧帧中中的的任任何何一一个个时时隙隙作作为为开开头头开开始始传传输输,其其传传输输结结构如
16、图构如图9-5所示。所示。在在10ms的消息格式中的消息格式中,随机接入消息中的随机接入消息中的TFCI的总比的总比特数也为特数也为152=30bit。无线帧中。无线帧中TFCI的值对应于当前的值对应于当前随机接入信道部分的传输格式。在使用随机接入信道部分的传输格式。在使用20ms消息格式消息格式的情况下的情况下,TFCI在第二个无线帧重复。在第二个无线帧重复。PCPCH的的 格式与格式与PRACH类似类似,但增加了一个冲突检但增加了一个冲突检测前置码和测前置码和 一个可选的功率控制前置码一个可选的功率控制前置码,消息部分可消息部分可能包括一个或多个能包括一个或多个10ms长的帧。长的帧。与与
17、PRACH类似类似,消息有两个部分消息有两个部分高层用户数据部分高层用户数据部分和物理层控制信息部分。数据部分采用和和物理层控制信息部分。数据部分采用和DPDCH一样一样的扩频因子的扩频因子:4、8、16、32、64、128和和 256;控制部分控制部分的扩频因子是的扩频因子是256。图图9-5 PCPCH上的传输结构上的传输结构上上行行专专用用物物理理信信道道和和上上行行公公共共物物理理信信道道的的扩扩频频和和调调制制分分别别如如图图9-6和和9-7所示。所示。(3)上行信道的扩频与调制。上行信道的扩频与调制。图图9-6 上行上行DPDCHDPCCH的扩频与调制的扩频与调制 图图9-7 PR
18、ACH消息部分的扩频和调制消息部分的扩频和调制在上行在上行DPDCH/DPCCH的扩频与调制中的扩频与调制中,1个个DPCCH和最多和最多6个并行的个并行的DPDCH可以同时发送。所有的物理可以同时发送。所有的物理信道数据先被信道码信道数据先被信道码cd,n或或cc扩频扩频,再被乘以不同的增再被乘以不同的增益益(d代表代表业务信道信道增益增益,c代表控制信道代表控制信道增益增益),合合并后分别调制到两个正交支路并后分别调制到两个正交支路I和和Q上上,最后还是经过最后还是经过复数扰码复数扰码。PRACH消息部分的扩频和调制与上行消息部分的扩频和调制与上行DPDCH/DPCCH的扩频和调制相似。的
19、扩频和调制相似。在上述扩展过程中在上述扩展过程中,信道码信道码cd(cd,n)或或cc扩频因子扩频因子(OVSF)码码,它的作用是保证所有用户不同物理信道之它的作用是保证所有用户不同物理信道之间的正交性。间的正交性。OVSF码可以用图码可以用图9-8所示的码树来定义。所示的码树来定义。图图9-8 产生正交可变扩频因子码的码树产生正交可变扩频因子码的码树 图中图中,OVSF码可以描述为码可以描述为cSF,code number,其中的其中的SF代表了代表了DPDCH的扩展因子的扩展因子,code number是扩展码的编号。是扩展码的编号。如如c4,2表示的是扩展因子为表示的是扩展因子为4的第的
20、第2号码号码,c4,2=(1,1,-1m-1)。复数扰码是采用下列方法产生的：复数扰码是采用下列方法产生的：(9-1)其中其中,w0和和w1是码片速率的序列，是码片速率的序列，定义为定义为 w0=(+1+1)(+1+1)(+1+1)(+1+1)(9-2)w1=(+1-1)(+1-1)(+1-1)(+1-1)(9-3)用下式给出：用下式给出：k=0，1，2，(9-4)在在 OVSF的码树中的码树中,我们可按一定的规则来选取不同我们可按一定的规则来选取不同SF的相互正交的码的相互正交的码,如如c4,1和和c2,2相互正交。相互正交。图图9-9 上行链路短扰码生成器上行链路短扰码生成器 下下行行DP
21、CH由由传传输输数数据据部部分分的的DPDCH和和传传输输控控制制信信息息(导导 频频 比比 特特、TPC命命 令令 和和 可可 选选 的的 TFCI)部部 分分（DPCCH）组组成成，以以时时分分复复用用的的方方式式发发送送,如如图图9-10所示。所示。2)下行物理信道下行物理信道(1)下行专用物理信道（下行专用物理信道（DPCH）:下行物理信道分为下行专用物理信道下行物理信道分为下行专用物理信道(DPCH)和下行公和下行公共物理信道共物理信道(包括公共下行导频信道包括公共下行导频信道(CPICH)、基本公、基本公共控制物理信道共控制物理信道(PCCPCH)、辅助公共控制物理信道、辅助公共控
22、制物理信道(SCCPCH)、同步信道、同步信道(SCH)、捕获指示信道、捕获指示信道(AICH)、寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)。图图9-10 下行下行DPCH的帧结构的帧结构每每个个下下行行DPCH时时隙隙的的总总比比特特数数由由扩扩频频系系数数SF=5122k决定，决定，扩频系数的范围由扩频系数的范围由512到到4。下行链路可能采用多码传输，下行链路可能采用多码传输，一个或几个传输信道经一个或几个传输信道经编码复接后，编码复接后，组成的组合编码传输信道组成的组合编码传输信道(CCTrCH)使用使用几个并行的扩频系数相同的下行几个并行的扩频系数相同的下行DPCH进行传输。进行传输。在不
23、同的下行时隙格式中，在不同的下行时隙格式中，下行链路下行链路DPCH中中Npilot的的比特数为比特数为2到到16，NTPC为为2到到8比特，比特，NTFCI为为0到到8比比特，特，Ndata1和和Ndata2的确切比特数取决于传输速率和的确切比特数取决于传输速率和所用的时隙格式。所用的时隙格式。下行链路使用哪种时隙格式由高层下行链路使用哪种时隙格式由高层设定。设定。图图9-11 多码传输时下行链路的时隙格式多码传输时下行链路的时隙格式 此时此时,物理层的控物理层的控制信息仅放在第一制信息仅放在第一个下行个下行DPCH上上,其他附加的其他附加的DPCH相应的控制信息的相应的控制信息的传输时间不
24、发送任传输时间不发送任何信息何信息,即采用不即采用不连续发射连续发射(DTX),如如图图9-11所示。所示。(2)公共下行导频信道（公共下行导频信道（CPICH）:CPICH是是固固定定速速率率(30 kbs，SF=256)的的下下行行物物理理信信道道，携携带带预预知知的的20比比特特(10个个符符号号)导导频频序序列列（且且没有任何物理控制信息）。没有任何物理控制信息）。公公共共导导频频信信道道有有两两类类：基基本本CPICH和和辅辅助助CPICH，它们的用途不同，物理特征上也有所不同。它们的用途不同，物理特征上也有所不同。(3)基本公共控制物理信道（基本公共控制物理信道（PCCPCH）:基
25、本基本CCPCH为固定速率为固定速率(SF=256)的下行物理信道，的下行物理信道，用于携带用于携带BCH。在每个时隙的前在每个时隙的前256个码片不发送个码片不发送CCPCH的任何信息（的任何信息（Tx off），），因而可携带因而可携带18比特比特的数据。的数据。基本基本CCPCH与下行与下行DPCH的不同是没有的不同是没有TPC命令命令、TFCI和导频比特。在每一时隙的前和导频比特。在每一时隙的前256个码片个码片,即基即基本本CCPCH不发送的期间不发送的期间,发送基本发送基本SCH和辅助和辅助SCH(见图见图9-13)图图9-13 同步信道同步信道(SCH)结构结构 (4)辅助公共控
26、制物理信道（辅助公共控制物理信道（SCCPCH）:辅辅助助CCPCH用用于于携携带带FACH和和PCH。有有两两类类辅辅助助CCPCH：包包括括TFCI的的和和不不包包括括TFCI的的，由由UTRAN决决定定是是否否发发送送TFCI。辅辅助助CCPCH可可能能的的速速率率集集和和下下行行DPCH相相同同。辅辅助助CCPCH的的帧帧结结构构如图如图9-12所示，所示，扩频系数的范围为扩频系数的范围为4256。图图9-12 辅助公共控制物理信道的帧结构辅助公共控制物理信道的帧结构 同步信道同步信道(SCH)是用于小区搜索的下行信道。是用于小区搜索的下行信道。SCH由两个子信道组成：由两个子信道组成
27、：基本基本SCH和辅助和辅助SCH。SCH无无线帧的结构如图线帧的结构如图9-13所示。所示。(5)同步信道同步信道(SCH):图图9-13 同步信道同步信道(SCH)结构结构 图图9-14 捕获指示信道捕获指示信道(AICH)的结构的结构(6)捕获指示信道（捕获指示信道（AICH）:捕获指示信道捕获指示信道(AICH)为用于携带捕获指示为用于携带捕获指示(AI)的物理信的物理信道，道，它给出移动终端是否已得到一条它给出移动终端是否已得到一条PRACH的指示。的指示。AIi对应于对应于PRACH或或PCPCH上的特征码上的特征码i。AICH的帧的帧结构如图结构如图9-14所示。所示。包包括括由
28、由15个个连连续续接接入入时时隙隙(AS)组组成成的的重重复复序序列列，每每一一个个AS的的长长度度为为40个个比比特特间间隔隔，每每个个AS包包括括32个个比比特特和和1024个个码码片片长长度度的的空空部部分分，采采用用固固定定的的扩扩展展因子因子128。图图9-14 捕获指示信道捕获指示信道(AICH)的结构的结构图图9-15 寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)的结构的结构(7)寻呼指示信道（寻呼指示信道（PICH）:寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)是固定速率的物理信道是固定速率的物理信道(SF=256)，用于携带寻呼指示用于携带寻呼指示(PI)。PICH总是与总是与SCCPCH相
29、关联。相关联。PICH的帧结构如图的帧结构如图9-15所示。所示。在在每每一一个个PICH帧帧中中发发送送N个个寻寻呼呼指指示示,N=18、36、72或或144。图图9-15 寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)的结构的结构一个长度为一个长度为10 ms的的PICH由由300 bit组成，组成，其中其中288 bit用于携带寻呼指示，用于携带寻呼指示，剩下的剩下的12 bit未用。未用。如如果果在在某某一一帧帧中中寻寻呼呼指指示示置置为为“1”，则则表表示示与与该该寻寻呼呼指示有关的移动台应读取指示有关的移动台应读取SCCPCH的对应帧。的对应帧。图图9-16 下行下行DPCH的扩频和调制的扩
30、频和调制(8)下行链路的扩频和调制下行链路的扩频和调制:除了除了SCH外，外，所有下行物理信道的扩频和调制过程所有下行物理信道的扩频和调制过程如图如图9-16所示。所示。数字调制方式是数字调制方式是QPSK，每一组两个比特经过串每一组两个比特经过串/并并变换之后分别映像到变换之后分别映像到I和和Q支路。支路。不不同同的的物物理理信信道道使使用用不不同同的的信信道道码码，而而同同一一个个小小区区的物理信道则使用相同的扰码。的物理信道则使用相同的扰码。I和和Q支路随后用相同的信道码扩频至码片速率支路随后用相同的信道码扩频至码片速率(实数实数扩频扩频)，然后再用复数的扰码，然后再用复数的扰码Sdl,
31、n对其进行扰码。对其进行扰码。SCH和其它下行物理信道的时分多路复用如图和其它下行物理信道的时分多路复用如图9-17所所示。示。基本基本SCH和辅助和辅助SCH是码分多路的，是码分多路的，并且在每并且在每个时隙的第个时隙的第1个个256码片中同时传输。码片中同时传输。图图9-17 SCH和下行物理信道的时分多路复用和下行物理信道的时分多路复用SCH的的传传输输功功率率可可以以通通过过增增益益因因子子GP和和GS来来分分别别加加以调节以调节.与与PCCPCH的传输功率是不相关的。的传输功率是不相关的。图图9-16中中使使用用的的信信道道化化扩扩频频码码与与上上行行中中所所用用的的信信道道化化扩扩
32、频频码码相相同同，为为正正交交扩扩频频因因子子(OVSF)码码。基基本本CPICH使使用用c256,0，PCCPCH使使用用c256,1,其其余余信信道道的的扩扩频频码码由网络决定。由网络决定。图图9-16 下行下行DPCH的扩频和调制的扩频和调制扰扰码码的的长长度度为为38 400码码片片,共共有有218-1=262 143个个扰扰码码,序序号号为为0,262 142,但但实实际际上上只只用用序序号号为为k=0,1,8191的的扰码扰码,共共8192个个,分成分成512个集合。个集合。每每个个集集合合有有16个个码码,其其中中一一个个是是基基本本扰扰码码,码码序序号号为为n=16i，i=0,
33、511，其其它它15个个为为辅辅助助扰扰码码,第第i个个集集合合中的码序号为中的码序号为16i+k,k=1,15。此外此外,在压缩模式下在压缩模式下,要改变所使用的扰码要改变所使用的扰码,将序号为将序号为k的扰码替换成对应的两各扰码之一的扰码替换成对应的两各扰码之一,序号分别为序号分别为k+8192和和k+16 384。扰扰码码序序列列是是通通过过将将两两个个实实数数序序列列合合并并为为一一个个复复数数序序列列构构成成的的。每每一一个个实实数数序序列列由由如如下下两两个个x和和y序序列列的的对对应应位位模模2加加而而成成，它它实实际际上上是是一一个个Gold序序列列：x序序列列用用本本原多项式
34、原多项式1+x7+x18,y序列用多项式序列用多项式1+x5+x7+x10+x18。x序序列列取取决决于于选选定定的的扰扰码码序序号号n，表表示示为为xn。这这样样，令令xn(i)和和y(i)分分别别表表示示序序列列xn和和y的的第第i个个符符号号,m序序列列xn和和y就可以这样构成：就可以这样构成：在一个在一个CCTrCH上可以混合使用基本扰码和辅助扰码。上可以混合使用基本扰码和辅助扰码。其后序列的递归定义为其后序列的递归定义为xn(i+18)=xn(i+7)+xn(i)mod 2 i=0,218-2y(i+18)=y(i+10)+y(i+7)+y(i+5)+y(i)mod 2 i=0,21
35、8-2初始条件：初始条件：x0(0)=x0(1)=x0(16)=0,x0(17)=1 y(0)=y(1)=y(16)=y(17)=1xn用如下的等式构成：用如下的等式构成：xn(i)=x0(i+n)mod 218-1)i=0,218-2第第n个个Gold码序列码序列zn定义为定义为 zn(i)=xn(i)+y(i)mod 2 i=0,218-2经过经过“0”“+1”，“1”“-1”变换成为实数值。变换成为实数值。最后，最后，第第n个复数扰码序列个复数扰码序列cscramb定义为定义为(其中其中,N为为38 400，M=217=131 072)：cscramb(i)=zn(i)+jzn(i+M)
36、i=0,1,N-1基本同步码系列基本同步码系列cp是这样产生的是这样产生的:令令 a=b=哈达码序列有如下的递归定义：哈达码序列有如下的递归定义：令令 y=则则 cp=其中其中,y(i)表示表示y的第的第i位位,辅助同步码的产生方法如下辅助同步码的产生方法如下:令令z=b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,b,那么辅助同步码那么辅助同步码c1,c16就是哈达码序列同就是哈达码序列同z序列进行对应比特位序列进行对应比特位置模置模2加得到的结果。加得到的结果。(9)下行链路发射分集下行链路发射分集:下行链路发射分集是指在基站方通过两根天线发射下行链路发射分集是指在基站方通过两
37、根天线发射信号，每根天线被赋予不同的加权系数信号，每根天线被赋予不同的加权系数(包括幅度、包括幅度、相位等相位等)，从而使接收方增强接收效果，从而使接收方增强接收效果，改进下行改进下行链路的性能。发射分集包括开环发射分集和闭环发链路的性能。发射分集包括开环发射分集和闭环发射分集。射分集。开开环环发发射射分分集集不不需需要要移移动动台台的的反反馈馈，基基站站的的发发射射先先经经过过空空间间时时间间块块编编码码，再再在在移移动动台台中中进进行行分分集集接收解码，改善接收效果。接收解码，改善接收效果。开环发射分集主要包括开环发射分集主要包括TSTD(Time Switched Transmit Di
38、versity，时间切换发射分集时间切换发射分集)和和STTD(Space Time block coding based Transmit antenna Diversity，空间空间时间发射分集时间发射分集)。闭闭环环发发射射分分集集需需要要移移动动台台的的参参与与，移移动动台台实实时时监监测测基基站站的的两两个个天天线线发发射射的的信信号号幅幅度度和和相相位位等等，然然后后在在反反向向信信道道里里通通知知基基站站下下一一次次应应发发射射的的幅幅度度和和相相位位，从从而而改改善接收效果。善接收效果。图图9-18 STTD编码过程编码过程 STTD发射分集的编码过程如图发射分集的编码过程如图
39、9-18所示。所示。输入的信道比输入的信道比 特分为特分为4比特一组比特一组(b0,b1,b2,b3),经过经过STTD编码后实际发往天线编码后实际发往天线1的比特与原比特同为的比特与原比特同为(b0,b1,b2,b3),实际发往天线实际发往天线2的比特为的比特为(-b2,b3,b0,-b1)。图图9-19 DPCH的的STTD编码过程编码过程下面以下面以DPCH为例说明为例说明STTD编码的应用，其过程编码的应用，其过程如图如图9-19所示，所示，其其中中的的信信道道编编码码、速速率率匹匹配配和和交交织织与与在在非非分分集集模模式式下下相相同同。为为了了使使接接收收端端能能够够确确切切地地估
40、估计计每每个个信信道道的的特特性性，需要在每个天线上插入导频。需要在每个天线上插入导频。图图9-20 DPCH采用反馈模式发射分集的发射机结构采用反馈模式发射分集的发射机结构 闭环发射分集实质上是一种需要移动台参与的反馈模闭环发射分集实质上是一种需要移动台参与的反馈模式发射分集，式发射分集，只有只有DPCH采用闭环发射分集方式，采用闭环发射分集方式，需需要使用上行信道的要使用上行信道的FBI域。域。DPCH采用反馈模式发射分集的发射机结构如图采用反馈模式发射分集的发射机结构如图9-20所示所示:加加权权因因子子由由移移动动台台决决定定，并并用用上上行行DPCCH的的FBI域域中中的的D域来传送
41、。域来传送。其其与与通通常常的的发发射射机机结结构构的的主主要要不不同同在在于于这这里里有有两两个个天线的加权因子天线的加权因子w1和和w2(复数复数)。3)业务信道的复接业务信道的复接传输信道到物理信道的映射关系如图传输信道到物理信道的映射关系如图9-21所示。所示。图图9-21 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射如如图图所所示示，DCH经经编编码码和和复复用用后后，形形成成的的数数据据流流串串行行地地映映射射(先先入入先先映映射射)到到物物理理信信道道；BCH、FACH和和PCH的的数数据据流流经经编编码码、交交织织后后分分别别直直接接映映射射到到基基本本和和辅辅助助CCPC
42、H上上；对对RACH，编编码码和和交交织织后后的的比比特映射到特映射到PRACH的随机接入突发的消息部分。的随机接入突发的消息部分。下面讨论具体的编码和复用过程。下面讨论具体的编码和复用过程。(1)物理层数据传输格式。物理层数据传输格式。在物理层和在物理层和MAC间交互的所有传输信道规定为单向间交互的所有传输信道规定为单向链路，即上行或下行，移动终端可以同时具有一个或链路，即上行或下行，移动终端可以同时具有一个或多个传输信道。多个传输信道。在在同同一一时时间间使使用用同同一一个个传传输输信信道道，在在物物理理层层和和MAC间间交交换换的的一一组组传传输输块块称称作作传传输输块块集集。传传输输块
43、块中中的的比比特特数数定义为传输块的大小。定义为传输块的大小。在在物物理理层层和和MAC间间信信息息交交换换的的基基本本单单元元定定义义为为传传输输块块。典典型型的的传传输输块块为为RLC的的一一个个协协议议数数据据单单元元(PDU)，物理层为每一个传输块添加，物理层为每一个传输块添加CRC。在在一一个个给给定定的的传传输输块块集集中中，传传输输块块的的大大小小总总是是固固定定的的，也也就就是是说说，在在一一个个传传输输块块集集中中的的所所有有传传输输块块应应是是相相同同大小的。大小的。MAC层是按照固定的传输时间间隔向物理层传输数据层是按照固定的传输时间间隔向物理层传输数据块的。块的。图图中
44、中同同时时也也示示出出了了不不同同TTI的的大大小小，可可能能的的TTI大大小小为为10、20、40和和80 ms。图图9-22为为在在物物理理层层与与MAC间间通通过过三三个个并并行行的的传传输输信信道道同同时时交交换换传传输输块块集集的的示示例例。每每一一个个传传输输块块集集由由大大量量的传输块组成。的传输块组成。传输时间间隔传输时间间隔(TTI)定义为传输块集的到达间隔，它定义为传输块集的到达间隔，它等于物理层在无线接口中发送传输块集的周期。等于物理层在无线接口中发送传输块集的周期。TTI总是最小交织周期总是最小交织周期(10 ms)的倍数，的倍数，MAC层每个层每个TTI向向物理层发送
45、一次传输块集。物理层发送一次传输块集。图图9-22 MAC和物理层间数据的交换和物理层间数据的交换传传输输格格式式定定义义为为在在一一个个传传输输信信道道上上，在在一一个个TTI中中发发送送传传输输块块集集的的格格式式。传传输输格格式式由由两两部部分分组组成成，分分别别称称作动态部分和半静态部分。作动态部分和半静态部分。半半静静态态部部分分的的属属性性包包括括传传输输时时间间间间隔隔、使使用用的的差差错错保保护护方方案案（差差错错保保护护类类型型（Turbo编编码码、卷卷积积编编码码或或不不编编码码）、纠纠错错编编码码速速率率、静静态态速速率率匹匹配配参参数数、凿凿孔孔极极限限）以及以及CRC
46、大小。大小。动态部分动态部分的属性包括传输块大小、的属性包括传输块大小、传输块集大小。传输块集大小。传传输输格格式式组组合合集集定定义义为为在在编编码码组组合合传传输输信信道道上上的的传传输输格式组合的集合。格式组合的集合。半半静静态态部部分分：10 ms，卷卷积积编编码码，静静态态速速率率匹匹配配参参数数=1。它它表表示示传传输输时时间间间间隔隔为为10 ms，采采用用的的纠纠错错编编码码为卷积编码，为卷积编码，静态速率匹配参数为静态速率匹配参数为1。动动态态部部分分：320 bit，640 bit。它它表表示示传传输输块块大大小小为为320 bit；传传输输块块集集由由两两个个传传输输块块
47、组组成成，其其大大小小为为640 bit。动态部分：动态部分：组合组合3 DCH1：160 bit，160 bit；DCH2：320 bit，320 bit；DCH3：320 bit，320 bit。组合组合2 DCH1：40 bit，40 bit；DCH2：320 bit，1280 bit；DCH3：320 bit，320 bit；组合组合1 DCH1：20 bit，20 bit；DCH2：320 bit，1280 bit；DCH3：320 bit，320 bit；半静态部分：半静态部分：DCH1：10 ms，卷积编码，卷积编码，静态速率匹配参数静态速率匹配参数=1；DCH2：10 ms，卷
48、积编码，卷积编码，静态速率匹配参数静态速率匹配参数=1；DCH3：40 ms，Turbo编码，编码，静态速率匹配参数静态速率匹配参数=2。(2)信道编码与复接信道编码与复接:上行和下行信道编码复接分别如图上行和下行信道编码复接分别如图9-23和图和图9-24所所示。示。其其基基本本的的过过程程包包括括：添添加加CRC校校验验比比特特、传传输输块块级级联联和和码码组组分分段段、信信道道编编码码、速速率率匹匹配配、交交织织、无无线线帧帧分分段段、传传输输信信道道复复接接、物物理理信信道道分分段段、交交织织和和物物理理信信道道映映射射等等。在在下下行行信信道道中中还还需需插插入入不不连连续续发发送送
49、指指示示比比特特(DTX)。图图9-23 上上行行传传输输信信道道复复接接结结构构图图9-24 下下行行传传输输信信道道复复接接结结构构CRC为为24、16、12、8或或0 bit，其其生生成成多多项项式式分分别别为为 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 传输块级联和码块分段的功能是将一个传输块级联和码块分段的功能是将一个TTI中的所有中的所有传输块级联到一起。传输块级联到一起。如果级联后的比特数大于一个信道编码单元（码块）
50、如果级联后的比特数大于一个信道编码单元（码块）的最大允许比特数的最大允许比特数Z，那么要将级联后的比特进行分那么要将级联后的比特进行分段，段，分段后的码块具有相同的长度。分段后的码块具有相同的长度。码码块块的的最最大大长长度度取取决决于于TrCH的的编编码码方方式式(卷卷积积编编码码时时，Z=504；Turbo编编码码时时，Z=5114；不不编编码码时时，Z不不受受限限)。分段后的码块送给信道编码模块进行信道编码操作分段后的码块送给信道编码模块进行信道编码操作,从而形成无线帧。从而形成无线帧。TrCH可可用用的的信信道道编编码码方方案案为为卷卷积积编编码码、Turbo编编码码、不不编编码码。不