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(UniversalUMTS(Universal Mobile Telecommunications System Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统通用移动通信系统)是采用是采用WCDMA(Wideband Code WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)Division Multiple Access)无线接口技术的第三代移无线接
2、口技术的第三代移动通信系统，动通信系统，通常也把通常也把UMTSUMTS系统称为系统称为WCDMAWCDMA通信系统。通信系统。UMTSUMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括包括 UMTSUMTS的陆地无线接入网络的陆地无线接入网络(UTRAN(UTRAN，UMTS UMTS Terrestrial Radio AccessTerrestrial Radio AccessNetwork)Network)和核心网络和核心网络(CN(CN，Core Network)Core Network)。9.1 WCDMA 系系 统统9.1.1 WCD
3、MA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移移动通信系统。动通信系统。UE与与UTRAN 之间的接口称为之间的接口称为Uu接口（无接口（无线接口），线接口），UTRAN与与CN之间的接口称为之间的接口称为Iu接口。接口。WCDMA是一种直接序列扩频码分多址（是一种直接序列扩频码分多址（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。其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而CN处理处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实系统内所有的
4、话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电从逻辑上分为电路交换路交换(CS，Circuit Switched)域和分组交换域和分组交换(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，其上行扩频
5、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。无线空中接口无线空中接口指用户设备指用户设备(UE)和网络之间的和网络之间的U接口，接口，它分为控制平面和用户平面。控制平面由物理层、它分为控制平面和用户平面。控制平面由物理层、媒体接入控制层（媒体接入控制层（MAC）、无线链路控制层（）、无线链路控制层（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。在用户平面的在用户平面的RLC子层之上有分组数据汇聚协议子层之上有分组数据汇聚协议（PDCP）和广播）和广播/组播控
6、制（组播控制（BMC）。整个无线接口）。整个无线接口的协议结构如图的协议结构如图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(无线资源控制无线资源控制)层位于无线接口的第三层层位于无线接口的第三层,它主它主要处理要处理UE和和UTRAN的第三层控制平面之间的信令的第三层控制平面之间的信令,包括处理连接管理功能、无线承载控制功能、包括处理连接管理功能、无线承载控制功能、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。媒体接入控制层屏蔽了物理介质的特征媒体接入控制层屏蔽了物理介质的特征,为高层
7、提供为高层提供了使用物理介质的手段。高层以逻辑信道的形式向了使用物理介质的手段。高层以逻辑信道的形式向MAC层传输信息层传输信息,MAC完成传输信息的有关变换，完成传输信息的有关变换，通过传输信道将信息发向物理层。通过传输信道将信息发向物理层。图图9-2 UTRAN的结构的结构传输信道是物理层提供给高层（传输信道是物理层提供给高层（MAC）的业务。）的业务。根根据其传输方式或所传输数据的特性，据其传输方式或所传输数据的特性，传输信道分为传输信道分为两类：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
8、中其中,RACH、CPCH为上行公共信道为上行公共信道,BCH、FACH、PCH和和DSCH为下行公共信道。为下行公共信道。公共传输信道又分为公共传输信道又分为6类：广播信道类：广播信道(BCH)、前向接、前向接入信道入信道(FACH)、寻呼信道、寻呼信道(PCH)、随机接入信道随机接入信道(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
9、述传输信道的映射。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。上行物理信道分为专用上行
10、物理信道和公共上行物上行物理信道分为专用上行物理信道和公共上行物理信道。理信道。专用上行物理信道有两类，即专用上行物理数据信道专用上行物理信道有两类，即专用上行物理数据信道(上行上行DPDCH)和专用上行物理控制信道和专用上行物理控制信道(上行上行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用于传送专用传输信道用于传送专用传输信道(DCH)。在每个无线链。在每个无线链路中，可能有路中，可能有0、1或若干个上行或若干个上行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无线接口中，传输的数据速率、信
11、道无线接口中，传输的数据速率、信道数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能够正确解调，必须将这些参数在物理层控制信息中够正确解调，必须将这些参数在物理层控制信息中通知接收机。通知接收机。物理层控制信息物理层控制信息由为相干检测提供信道估计的导频比由为相干检测提供信道估计的导频比特、特、发送功率控制发送功率控制(TPC)命令、命令、反馈信息反馈信息(FBI)、可可选的传输格式组合指示选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。每一每一长度长度10 ms的帧分为的帧分为15
12、个时隙，个时隙，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通知接收机在上行通知接收机在上行DPDCH的一个无线帧内同时的一个无线帧内同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 与上行传输信道相对应，公共上行物理信道也分为与上行传输信道相对应，公共上行物理信道也分为两
13、类。用于承载两类。用于承载RACH的物理信道称为物理随机接的物理信道称为物理随机接入信道入信道(PRACH)，用于承载，用于承载CPCH的物理信道称为的物理信道称为物理公共分组信道物理公共分组信道(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用于移动台在发起呼叫等情况下发送接入请求信息。情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
14、送格式示于图9-4。它由一个或几个长度为它由一个或几个长度为4096 chip的前置序列和的前置序列和10 ms或或20 ms的消息部分组成。随机接入突发前置部的消息部分组成。随机接入突发前置部分中分中,长为长为4096 chip由长度为由长度为16的扩频的扩频(特征特征)序列序列的的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,占占用用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
15、送10/20/40/80个个比特。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。物理公共分组信道物理公共分组信道(PCPCH)是一条多用户接入信道，是一条多用户接入信道，传送传送CPCH传输信道上的信息。传输信道上的信息。接入协议基于带冲突接入协议基于带冲突检测的时隙载波侦听多址检测的时隙载波侦听多址(CSMA/CD)，用户可以在用户可以在无线帧中的任何一个时隙作为开头开始传输无线帧中的任何一个时隙作为开头开始传
16、输,其传输其传输结构如图结构如图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的值对应于当的值对应于当前随机接入信道部分的传输格式。在使用前随机接入信道部分的传输格式。在使用20ms消息格消息格式的情况下式的情况下,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10
17、ms长的帧。长的帧。与与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一一样的扩频因子样的扩频因子:4、8、16、32、64、128和和 256;控制部控制部分的扩频因子是分的扩频因子是256。图图9-5 PCPCH上的传输结构上的传输结构上行专用物上行专用物理信道和上理信道和上行公共物理行公共物理信道的扩频信道的扩频和调制分别和调制分别如图如图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
18、与调制 图图9-7 PRACH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代表业务信道代表业务信道增益增益,c代表控制信道代表控制信道增益增益),合并合并后分别调制到两个正交支路后分别调制到两个正交支路I和和Q上上,最后还是经过复最后还是经过复数扰码数扰码。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/D
19、PCCH的扩频和调制相似的扩频和调制相似。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间的正交它的作用是保证所有用户不同物理信道之间的正交性。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代表代表了了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
20、表示的是扩展因子为4的第的第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：)(1201c jccscramb(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：2c)2()12()2(222kckckck=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
21、,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 下行下行DPCH由传输数据部分的由传输数据部分的DPDCH和传输控制信和传输控制信息息(导频比特、导频比特、TPC命令和可选的命令和可选的TFCI)部分部分（DPCCH）组成，以时分复用的方式发送）组成，以时分复用的方式发送,如图如图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
22、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个下行每个下行DPCH时隙的总比特数由扩频系数时隙的总比特数由扩频系数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)使使用几
23、个并行的扩频系数相同的下行用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制信息仅放在第一个下行一个
24、下行DPCH上上,其他附加的其他附加的DPCH相应的控制信息相应的控制信息的传输时间不发的传输时间不发送任何信息送任何信息,即采即采用不连续发射用不连续发射(DTX),如图如图9-11所所示。示。(2)公共下行导频信道（公共下行导频信道（CPICH）:CPICH是固定速率是固定速率(30 kbs，SF=256)的下行物理的下行物理信道，信道，携带预知的携带预知的20比特比特(10个符号个符号)导频序列（且导频序列（且没有任何物理控制信息）。没有任何物理控制信息）。公共导频信道有两类：基本公共导频信道有两类：基本CPICH和辅助和辅助CPICH，它们的用途不同，物理特征上也有所不同。它们的用途不
25、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
26、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)辅助公共控制物理信道（辅助公共控制物理信道（SCCPCH）:辅助辅助CCPCH用于携带用于携带FACH和和PCH。有两类辅助有两类辅助CCPCH：包括包括TFCI的和不包括的和不包括TFCI的，的，由由UTRAN决定是否发送决定是否发送TFCI。辅助辅助CCPCH可能的可能的速率集和下行速率集和下行DPCH相同。相同。辅助辅助CCPCH的帧结构的帧结构如图如图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(S
27、CH)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：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)的物理的物理信道，信道，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
28、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。包括由包括由15个连续接入时隙个连续接入时隙(AS)组成的重复序列，组成的重复序列，每每一个一个AS的长度为的长度为40个比特间隔，个比特间隔，每个每个AS包括包括32个个比特和比特和1024个码片长度的空部分，个码片长度的空部分，采用固定的扩展采用固定的扩展因子因子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
29、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。在每一个在每一个PICH帧中发送帧中发送N个寻呼指示个寻呼指示,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。如果在某一帧中寻呼指示置为如果在某一帧中寻呼指示置为“1”，则表示与该寻呼则表示与该寻呼指示有关的移动台应
30、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。不同的物理信道使用不同的信道码，而同一个小区不同的物理信道使用不同的信道码，而同一个小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
31、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,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的传输功率可以通过增益因子的传输功率可以通过增益因子GP和和GS来分别加来分别加以调节以调节.与与PCCPCH的传输功率是不相关的。的传输功率是
32、不相关的。图图9-16中使用的信道化扩频码与上行中所用的信道化中使用的信道化扩频码与上行中所用的信道化扩频码相同，为正交扩频因子扩频码相同，为正交扩频因子(OVSF)码。基本码。基本CPICH使用使用c256,0，PCCPCH使用使用c256,1,其余信道的扩频码其余信道的扩频码由网络决定。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码的长度为扰码的长度为38 400码片码片,共有共有218-1=262 143个扰码个扰码,序号序号为为0,262 142,但实际上只用序号为但实际上只用序号为k=0,1,8191的扰的扰码码,共共8192个个,分成分成512个集合。个集合
33、。每个集合有每个集合有16个码个码,其中一个是基本扰码其中一个是基本扰码,码序号为码序号为n=16i，i=0,511，其它，其它15个为辅助扰码个为辅助扰码,第第i个集个集合中的码序号为合中的码序号为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。扰码序列扰码序列是通过将两个实数序列合并为一个复数序列是通过将两个实数序列合并为一个复数序列构成的。每一个实数序列由如下两个构成的。每一个实数序列由如下两个x和和y序
34、列的对应序列的对应位模位模2加而成，它实际上是一个加而成，它实际上是一个Gold序列：序列：x序列用本序列用本原多项式原多项式1+x7+x18,y序列用多项式序列用多项式1+x5+x7+x10+x18。x序列取决于选定的扰码序号序列取决于选定的扰码序号n，表示为，表示为xn。这样，令。这样，令xn(i)和和y(i)分别表示序列分别表示序列xn和和y的第的第i个符号个符号,m序列序列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
35、)mod 2 i=0,218-2y(i+18)=y(i+10)+y(i+7)+y(i+5)+y(i)mod 2 i=0,218-2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
36、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)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=1)0(11110kHHHHHHkkkkk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置序列进
37、行对应比特位置模模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。开环发射分集不需要移动台的反馈，基站的发射开环发射分集不需要移动台的反馈，基站的发射先经过空间时间块编码，再在移动台中进行分集先经过空间时间块编码
38、，再在移动台中进行分集接收解码，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 Diversity，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)。闭环发射分集需要移动台的参与，闭环发射分集需要移动台的参与，移动台实时监测移动台实时监测基站的两个天线发射的信号幅度和相位等，基站的两个天线发射的信号幅度和相位等，然后在然后在反向信道里通知基站下一次应发射的幅度和相
39、位，反向信道里通知基站下一次应发射的幅度和相位，从而改善接收效果。从而改善接收效果。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
40、程如图如图9-19所示，所示，其中的信道编码、速率匹配和交织与在非分集模式下其中的信道编码、速率匹配和交织与在非分集模式下相同。为了使接收端能够确切地估计每个信道的特性，相同。为了使接收端能够确切地估计每个信道的特性，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
41、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:加权因子由移动台决定，并用上行加权因子由移动台决定，并用上行DPCCH的的FBI域中域中的的D域来传送。域来传送。其与通常的发射机结构的主要不同在于这里有两个其与通常的发射机结构的主要不同在于这里有两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图所示，如图所示，DCH经编码和复用后，形成的数据流串经编码和复用后，形成的数据流
42、串行地映射行地映射(先入先映射先入先映射)到物理信道；到物理信道；BCH、FACH和和PCH的数据流经编码、交织后分别直接映射到基本的数据流经编码、交织后分别直接映射到基本和辅助和辅助CCPCH上；对上；对RACH，编码和交织后的比特，编码和交织后的比特映射到映射到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
43、时具有一个或多个传输信道。多个传输信道。在同一时间使用同一个传输信道，在物理层和在同一时间使用同一个传输信道，在物理层和MAC间间交换的一组传输块称作传输块集。传输块中的比特数交换的一组传输块称作传输块集。传输块中的比特数定义为传输块的大小。定义为传输块的大小。在物理层和在物理层和MAC间信息交换的基本单元定义为传输间信息交换的基本单元定义为传输块。典型的传输块为块。典型的传输块为RLC的一个协议数据单元的一个协议数据单元(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。在一个给定的传输块集中，传输块的大小总是固定的，在一个给定的传输块集中，传输块的大小总是固定的，也就是说，
44、在一个传输块集中的所有传输块应是相同也就是说，在一个传输块集中的所有传输块应是相同大小的。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。图中同时也示出了不同图中同时也示出了不同TTI的大小，可能的的大小，可能的TTI大小大小为为10、20、40和和80 ms。图图9-22为在物理层与为在物理层与MAC间通过三个并行的传输信间通过三个并行的传输信道同时交换传输块集的示例。每一个传输块集由大道同时交换传输块集的示例。每一个传输块集由大量的传输块组成。量的传输块组成。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
45、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输格式传输格式定义为在一个传输信道上，在一个定义为在一个传输信道上，在一个TTI中发中发送传输块集的格式。传输格式由两部分组成，分别送传输块集的格式。传输格式由两部分组成，分别称作动态部分和半静态部分。称作动态部分和半静态部分。半静态部分半静态部分的属性包括传输时间间隔、使用的差错保的属性
46、包括传输时间间隔、使用的差错保护方案（差错保护类型（护方案（差错保护类型（Turbo编码、卷积编码或不编编码、卷积编码或不编码）、纠错编码速率、静态速率匹配参数、凿孔极限）码）、纠错编码速率、静态速率匹配参数、凿孔极限）以及以及CRC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。传输格式组合集定义为在编码组合传输信道上的传输传输格式组合集定义为在编码组合传输信道上的传输格式组合的集合。格式组合的集合。半静态部分半静态部分：10 ms，卷积编码，静态速率匹配参数，卷积编码，静态速率匹配参数=1。它表示传输时间间隔为。它表示传输时间间隔为10
47、ms，采用的纠错编码，采用的纠错编码为卷积编码，为卷积编码，静态速率匹配参数为静态速率匹配参数为1。动态部分动态部分：320 bit，640 bit。它表示传输块大小。它表示传输块大小为为320 bit；传输块集由两个传输块组成，其大小；传输块集由两个传输块组成，其大小为为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 DC
48、H1：20 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。其基本的过程包括：添加其基本的过程包括：添加CRC校验比特、传输块级联校验比特、传
49、输块级联和码组分段、信道编码、速率匹配、交织、无线帧分和码组分段、信道编码、速率匹配、交织、无线帧分段、传输信道复接、物理信道分段、交织和物理信道段、传输信道复接、物理信道分段、交织和物理信道映射等。映射等。在下行信道中还需插入不连续发送指示比在下行信道中还需插入不连续发送指示比特特(DTX)。图图9-23 上行传输信道复接结构上行传输信道复接结构图图9-24 下行传输信道复接结构下行传输信道复接结构CRC为为24、16、12、8或或0 bit，其生成多项式分别为，其生成多项式分别为 gCRC24(D)=D24+D23+D6+D5+D+1 gCRC16(D)=D16+D12+D5+1 gCRC
50、12(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）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。码块的最大长度取决于码块的最大长度取决于TrCH的编码方式的编码方式(卷积编码时，卷积编码时，Z=504；Turbo编码时，编码时，
