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《WCDMA空中介面技術》讀書筆記3: R99 通道與資訊處理

    工作在WCDMA RBS系統上很多年了,感覺RBS系統絕對是世界上最複雜的系統之一;除了要基於通訊原理和3GPP協議來實現,還要考慮到:空口資源、硬體資源、功率分配、系統容量、監控管理、系統排程... ...而一本好書《WCDMA空中介面技術》恰恰是對我這麼多年工作的複習與補充。
    囫圇吞棗的看了很多書,對我來說最好的看書方式還是做讀書筆記。

 

WCDMA空中介面處理的資訊分為:使用者相關的信令資訊和業務資訊以及系統的公共資訊等幾類。

物理通道從技術定義為一個特定的載頻、擾碼、通道化碼和一個上行I/Q相位的組合。
公共物理通道是多個UE共用的,而專用物理通道是每個UE獨享的。
WCDMA空中介面的擾碼基於Gold碼,Gold碼在下行方向上用來區分不同的小區,在上行方向上用來區分不同的使用者。
[SF在下行用來區分不同的物理通道,進而區分不同的UE]

RLC層:
    實現點到點的資料可靠傳輸;點到點的可靠傳輸通過將資料分段以及資料重傳實現。資料分段後,發生錯誤後需要重發的部分較少,從而提高了重傳的效率。
    TM:只對RB進行分段以及重組,處理時延最少,適用於語音、視訊電話、某些RRC信令以及系統資訊和尋呼訊息。
    UM:除了對RB進行分段以及重組,還進行加密;處理速度較快,可靠性略差,用於傳送RRC的信令。
    AM:分段、重組、加密、自動重傳請求(ARQ),時延最大。主要用於RRC的信令、NAS層的信令以及分組業務資料的可靠傳輸。

MAC層:


    MAC子層將複用後資料以傳輸塊集(TBS)的形式輸出到傳輸通道上,每個TTI內輸出一次TBS。一個TBS包含多個傳輸塊(TB),每個TB的大小都是一樣的,TB可以理解為MAC子層的PDU。TBS中TB的數量與大小對應TBS的不同格式。

PHY層:
    Turbo碼是卷積碼的發展,能得到接近理論極限的糾錯效能,具有很強的抗衰落、抗干擾能力。但由於Turbo碼的譯碼複雜度大、譯碼時延大等原因,比較適合時延要求不高的資料業務,尤其是HSPA業務。
卷積主要用於語音業務和對譯碼要求比較苛刻的資料業務。

P-SCH/S-SCH :
    同步通道上傳送的資訊稱為同步碼,下行方向上只有同步通道不進行擴頻和加擾操作,直接對同步碼進行QPSK調製,因此同步碼必須具有很好的自相關特性。
    同步碼的作用是幫助終端實現與基站小區時隙和無線幀同步,並進而俘獲基站小區的主擾碼。

UL-DPDCH/DL-DPDCH:
    下行DPDCH物理通道與DPCCH物理通道是時分複用的,而上行DPDCH物理通道與DPCCH物理通道是碼分複用的。
    下行方向上這樣做可以減少對下行通道化碼的需求,提高空中介面的容量;上行方向上這樣做可以簡化接收機的設計。

    下行DPDCH通道基於QPSK的調製方式,採用了串並轉換,因此一個調製符號對應兩個位元的資料。
    上行DPDCH物理通道基於BPSK調製方式,不需要串並轉換,因此上行DPDCH通道的位元率與符號率在數值上是一樣的。

    根據TFCI域的不同,下行物理通道可分為兩類:一類包含TFCI資訊的,一般用於速率業務及幾項業務併發的情況;另一類是不使用TFCI域的,主要用於恆定速率的業務。

    上行DPCCH物理通道的擴頻因子為256,固定傳遞10bit資訊,這樣可以提高控制資訊的接收成功率。

P-CCPCH:
    系統資訊由P-CCPCH物理通道承載,該通道是一個固定速率的公共下行物理通道,擴頻因子SF = 256,每個時隙可承載20bit的資料,位元率為30kbit/s.
    P-CCPCH物理通道在每個時隙開始的256個碼片是不發射的,因為這段時間要留給主同步通道(P-SCH)和輔同步通道(S-SCH)。因此,P-CCPCH物理通道每個時隙能承載18bit的資料,正好與系統資訊塊的編碼輸出匹配。

S-CCPCH:
    S-CCPCH物理通道用於承載PCH和FACH傳輸通道。在承載PCH時,S-CCPCH物理通道的傳輸格式是固定的,但是在承載FACH時,S-CCPCH物理通道的傳輸格式是可變的。
    S-CCPCH物理通道與下行DPCH物理通道的幀結構,除了功率控制(TPC)部分以外,其他部分在S-CCPCH物理通道中找到。而沒有控制(TPC)部分是因為S-CCPCH物理通道承載了多個終端的資訊,沒有辦法進行功率控制。

    P-CCPCH物理通道和S-CCPCH物理通道的主要區別是:
    對映到P-CCPCH上的傳輸通道僅可以使用固定的傳輸格式,也就是BCH使用固定的傳輸模式;而S-CCPCH則可以使用TFCI來支援多種傳輸格式組合;
    此外WCDMA空中介面只有一個P-CCPCH物理通道,然而可以設定多個S-CCPCH物理通道。目前系統至少配置了2個S-CCPCH物理通道,其中一個專門用來承載PCH傳輸通道,一個專門用來承載FACH傳輸通道。

RACH/FACH:
    WCDMA空中介面還可以利用公共物理通道承載信令,典型的情況就是下行方向用FACH承載單獨的信令,上行方向用RACH承載單獨的信令。
    WCDMA空中介面可以利用公共物理通道承載低速率的資料業務,典型的就是下行方向用FACH承載分組資料,上行方向用RACH承載分組資料。

    與專用通道上分組資料的處理過程比較,可以看到採用公共通道傳送下行分組資料時,只佔用了1個無線幀,時間很短,只有10ms,實現了無線資源的高效實用。
    當然我們也發現為了傳輸320bit的資料,需要額外發送40bit的頭資訊,傳輸效率比較低,因此FACH特別適合傳送少量的資料。