WCDMA关键技术详解

WCDMA关键技术详解（不定期更新）

技术文档2010-06-24 08:13:17 阅读273 评论0 字号：大中小订阅

第一章引言

1. 演进：（图：1-7）

2. UMTS接入技术（UTRA=UMTS Terrestrial Radio Access）主要分为2类：

a) FDD（频分双工）：上下行使用不同的频率。GSM/CDMA/WCDMA都是FDD系统。

b) TDD（时分双工）：上下行使用相同的频率，但使用不同的时隙。频带利用率高，但覆盖能力比较弱。TD-SCDMA属于此类。

另有SDD（空分双工，废弃？）。

3. 于1999年确定的IMT-2000所包含的5种技术标准：

a) CDMA DS (WCDMA)

b) CDMA TDD (TD-SCDMA 和UTRA TDD)

c) CDMA MC (CDMA2000)

d) TDMA SC (UWC-136)

e) TDMA/FDMA (DECT)

4. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 工作主要是将IMT-2000中多个基于宽带CDMA技术的3G技术融合在一起。3GPP2则是将基于IS-95的CDMA2000做标准化。

5. 数字无线通信的覆盖是通过小区来实现的，小区一般来讲是基站中天线簇上某个天线所覆盖的扇形区域。按覆盖范围分可分为3种：宏小区、微小区和微微小区。宏小区可提供大的覆盖和高速移动的支持，发射功率也比较大。微微小区则可提供大的业务容量，发射功率比较小。3种小区配合使用（覆盖区域可重叠），再配合智能的小区测量、切换机制可以实现不同的业务需求。

6. 无线多址技术：

a) FDMA：频分，第一代模拟通信

b) TDMA：时分，GSM

c) CDMA：码分，各个用户可能在同一频率，同一时间段内通信，通过码字区分。这个区分可能是扩频扰码的差异（WCDMA），也可能是相同的扩频扰码，不同的时间偏置（CDMA2000）。

3种多址技术可能被组合使用，如CDMA 1X EV-DO就结合了TDMA和CDMA。

7. EDGE：GSM的增强版，采用不同的调制技术已达到384Kbps的更高速率。

8. WCDMA：由GSM演进而来，核心网部分大部分重用，接入网完全不同（TDMA->CDMA，频谱改变）。基本参数：

a) 射频带宽为5MHZ，码片速率为3.84Mchips/s

b) QPSK调制

c) 物理帧长10ms（15个时隙）

9. TD-SCDMA与WCDMA差异主要体现在接入网上，核心网可以共享。系统主要参数：

a) 射频带宽1.6Mhz，码片速率1.28Mchips/s

b) QPSK/8PSK调制

c) 物理帧长10ms，每个子帧5ms（含7个时隙）

d) 智能天线

10. HSDPA理论最大速率：14.4Mbps, HSUPA：5.76Mbps

11. CDMA2000 1x由CDMA IS-95演化而来，除了核心网，他们的接入网也能做到向后兼容。系统的主要参数：

a) 射频带宽1.25Mhz，码片速率1.2288Mchips/s

b) 基站间同步采用GPS的方式。

c) 2种平行的3G后演进：1x EVDO和1x EVDV，前者更早，但空中接口与1x有差异，也使用不同的载频。1x EVDV则类似HSxPA技术，与原有的空中接口有更好的兼容性。

12. 3种主流的空中接口技术都是使用直接序列扩频方式。

13. WCDMA中的信道：

a) 在下行方向上使用不同的下行扰码，共有512个可用的扰码，同一个小区中的不同信道是使用不同的信道码（OVSF）区分的。在上行方向上，不同的终端使用不同的上行扰码（由网络方分配），同一终端下的不同信道也是通过信道码区分的。

b) 编码过程：传送的原始数据称为位(bit)，经过信道编码后的信号称为符号(Symbol)，再经过扩频处理后的信号称为码片(chip)。WCDMA使用2种信道编码方式：卷积码和Turbo 码。

14. CDMA关键技术简介：

a) RAKE接收机：用于合并从多个相关检测器中接收到的各路多径信号。

b) 软切换：在2个基站间切换的中间态，移动台可同时与多个不同的基站间保持连接。

c) 功率控制：分为开环功控和闭环功控。基本原则是在满足无线链路基本的传输质量的前提条件下，尽可能的减小发送端的发射功率，以减少对其他客户的干扰。

15. 3GPP的版本历史：

a) R99：第一个版本，定义了全新的接入网。

b) R4：在接入网方面引入了TD-SCDMA（低码片速率的TDD方式）。在核心网中，在CS 域引入了呼叫控制和承载分离的软交换概念。

c) R5：接入网中引入了HSDPA和将接入网也IP化的“IP UTRAN”概念。在核心网中引入IMS系统以实现与INTERNET的无缝接入。

d) R6：？

16. 3GPP技术规范列表：（表：1-3）

第二章WCDMA系统结构

1. 3G的基本业务类型：基本电信业务（语音通话，短信等）、补充业务（呼叫转移，多方通话等）、承载业务（分电路域和分组域的承载，与外部网络的桥梁）、智能网业务（？）、位置业务（基站定位）和多媒体业务（IMS）。

2. 视频电话既可以由电路域实现也可以由分组域（IP）实现。

3. UE(User Equipment)的基本结构：TE(Terminal Equipment，电脑)+TAF(Terminal Adapter Function，串口线)+MT(Mobile Terminal，猫)。UE又可被称为MS(Mobile Station，GSM中的称呼)。

4. WCDMA中的承载业务：（图：2-2）

5. QoS的分类：依优先级由高到低：会话类、流媒体类、交互类和后台类。

6. WCDMA网络模型：（图2-3）

7. 空中接口的协议栈结构

a) （图2-4）

b) NAS(Non Access Stratum)既非接入层，是核心网和UE之间的与空中接口无关的层。

c) UE内的层之间的链接通过原语实现，无标准接口协议，AT或许算是个例外。

d) 层1：物理层负责空中接口的信号收发和处理，包括编解码、扩频等。

e) 层2：主要包含2个子层：RLC(Radio Link Control)层负责空中接口上的端对端的可靠传输。MAC(Media Access Control)层负责对媒体接入的控制从而满足不同业务的数据或者信令在空中接口上传输的不同QoS需求。层2中还包换PDCP(Packet Data Converge Protocol，

负责在RLC之上对IP报头的压缩已提高空中接口上的效率)层和BMC(Broadcast/Multicast Control，负责广播和多播业务)层。

f) 层3：RRC层负责接入网中的无线资源的管理，如信道的分配，配置等。是整个接入网的控制中心。注：此层的控制面为RRC，业务数据不经此层。

（图：2-5）

8. WCDMA的R99版：

a) （图：2-6）

b) UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network, 接入网)由Node B和RNC(Radio Network Controller)组成。

c) CS域：UTRAN -> MSC/VLR -> G-MSC -> (外部网络,PSTN/ISDN) 【电路交换】

i. MSC (Mobile Switching Center)/VLR (Visitor Location Register)在同一个网络实体上实现。MSC如同整个网络呼叫控制中心。它负责：呼叫过程控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。VLR是访客数据库，主要用于提供移动性管理功能所需的相应服务。

ii. G-MSC (Gateway MSC)：MSC与外部网络之间的网关节点。

d) PS域：UTRAN -> SGSN -> GGSN -> (外部网络, IP) 【分组交换】

i. SGSN (Serving GPRS Supporting Node)：作用如同CS域中的MSC。负责PS域的移动性管理、安全和路由选择等功能。

ii. GGSN (Gateway GPRS Support Node)：移动核心网PS域与外部分组交换网络的网关。还负责网关安全机制（防火墙）。UE需要与GGSN建立PDP连接来接入外部网络。

e) 运营商服务节点：EIR, SMSC, 计费中心, AuC, HLR, gsmSCF

i. EIR (Equipment Identity Register)，？

ii. SMSC (),？

iii. HLR (Home Location Register)，移动用户管理的数据库

iv. AuC (Authentication Center)，鉴权参数功能实体。

f) 接入网的结构：（图：2-8）

g) RNC和Node B之间可以是一对多的关系。RNC之间有Iur接口相连。一个RNC和它所控制的Node B组成一个RNS (Radio Network Sub-System)。

h) 在RNC之间的软切换过程中，用户数据、语音经2个不同的RNC送往同一个核心网。切换前（并保持连接）的RNC称为S (Serving)-RNC，切换后的那个RNC称为D(Drift)-RNC。在此过程中，不同RNC收到的同一个用户的数据将被合并、挑选然后发给核心网。

i) 一个Node B可以包含多个小区，这个取决于Node B所拥有的载频（频点，5M宽）的数量和天线的数量。实际的小区的形状应是一个由天线（方向性）辐射出去的扇形区域。

9. WCDMA的R4版：

a) 与R99的差异：

i. 无线技术有稍许升级，增加了Node B的同步选项？增加了无线接入承载的QoS协商。。。

ii. 电路域的核心网结构改变：不在使用MSC和GMSC联合来完成呼叫控制和承载控制，转而使用MSC Server来完成呼叫控制，使用媒体网关MGW (Media GateWay)完成承载控制。注：MGW既能接收来自电路网络的承载通道，也能接收来自分组域的媒体流

10. WCDMA的R5版：

a) 定义了IMS (Internet protocol Multimedia Subsystem)系统。整个系统基本全IP化。

b) 接入网的改进：引入HSDPA (MAX 14.4Mbps)。Iu/Iur/Iub增加IP传输选项。接入网IP 化

c) 核心网的改进：增加IMS。话音业务和分组业务都可以通过这个系统实现。

d) （图：2-11）

e) HSS (Home Subscriber Server)由HLR和AuC演化而来，负责保存用户数据。

f) CSCF (Call Session Control Function)负责IMS系统中的呼叫控制，算是整个IMS的核心部分。根据所处的功能划分不同，又可分为I-CSCF（查询，提供到归属网络的入口，类似网关）、P-CSCF（代理，UE和归属网络中的SIP服务器之间的桥梁）和S-CSCF（服务，呼叫控制）。

11. WCDMA的R6版：主要是引入了HSUPDA。无线部分和核心网也有些改进。

12. 智能网简介：

a) 典型业务：预付费、VPN和通用接入号码业务。

b) （图：2-13）

13. 移动网络中的标识：

a) 网络标识：

i. PLMN (Public Land Mobile Network) id：

1. PLMN-id = MCC (Mobile Country Code) + MNC (Mobile Network Code)。

2. 是一个国家某个运营商旗下的整个网络的标识，如中国移动。

ii. Domain-id (核心网的域标识):

1. CN CS Domain-id = PLMN-id + LAC (Location Area Code)

2. CN PS Domain-id = PLMN-id + LAC + RAC (?)

3. 经由不同域的信令消息在空中接口上是通过指示不同Domain-id来实现消息的正确路由的。

4. LAC和RAC是由运营商根据组网的需要自行定义的。可通过RNC设置。

iii. RNC标识

1. 在特定网络中标识一个RNC。在全局网络中可通过PLMN-id + RNC-id标识一个RNC。

2. 由运营商定义并可更改。

3. 每个RNC还被分配一个No.7 （7号信令）使用的信令节点编码。

iv. SAI（Service Area Identifier，服务区标识）

1. 用于标识一个位置区（LAC）下的一个或者多个小区。一个小区可以属于一个或者多个服务区。

2. SAI = PLMN-id + LAC + SAC

v. LAI（Location Area Identifier，位置区标识）

1. 从大小范围上讲是指用户在移动过程中不需要对VLR中的位置信息作更新的区域。

vi. RAI（Route Area Identifier，路由区标识）

1. 与LAI类似，不同的是只用在分组域。一个路由去总是处于一个位置区内部，一个小区智能属于一个路由区。

vii. URA-id（UTRAN Registration Area ID，用户登记区标识）

1. URA是指一个或者多个小区的集合，一个小区可以属于一个或多个URA。

2. 用于优化UE移动管理的、小区概念的扩展。

viii. CI（Cell Identifier，小区标识）

1. 使用小区全球标识（CGI），GSM小区还有一个用于区分相邻小区的色码（BSIC）

2. CGI = MCC + MNC + CI

ix. 不同层次的网络标识总结：（图：2-15）

x. WCDMA中不同网络节点管辖的范围总结：

1. MSC：一个或多个位置区。

2. VLR：一个或多个MSC管辖的区域。

3. SGSN：一个或多个路由区。

4. RNC：包含该RNC控制之下的所有Node B所覆盖的区域。

b) 用户标识：

i. IMSI (International Mobile Subscriber Indentifier，全球移动用户标识)：由3部分组成：MCC（3个十进制数），MNC（2~3个十进制数）和MSIN（Mobile Subscriber Identification Number）

ii. TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identifier，临时移动用户标识)：由VLR提供的用于通过MSC（CS域）提供服务的为TMSI，由SGSN提供的用于通过SGSN 提供服务的为P-TMSI。这两种ID都会被存储在SIM卡中，如果保存的TMSI/P-TMSI为全1的值则为无效。使用TMSI的目的是尽量减少IMSI或者IMEI在网络中传播的次数以提供安全性。

iii. IMEI (International Mobile station Equipment Identity) 和IEMISV (IMEI Software Version number)。IMEI为15位十进制数，最后一位为校验位。IMEISV为16位十进制数。

iv. MSISDN (MS International ISDN Number)为用户的电话号码。

v. MSRN (Mobile Station Roaming Number)：与MSISDN有相同的格式，用于漫游时。

vi. RNTI (Radio Network Temporary Identity)：TMSI是核心网层次为用户分配的临时标识，而RNTI则是UTRAN在接入网层次上为用户分配的临时身份标识。RNTI 还分为：s-RNTI（有SRNC分配，针对每个有RRC链接的UE），d-RNTI（DRNC分配），c-RNTI （Cell RNTI，在新加入一个小区时由小区的CRNC分配），u-RNTI（UTRAN水平上的UE标识，由s-RNTI和SRNC-id组成）。

vii. IP地址：用于PDP链接。

viii. IMS私有用户标识：用户IMS中的鉴权，作用相当于传统移动网络中的IMSI。

ix. IMS公共用户标识：IMS中的会话地址，作用类似电话号码。

x. 在用户接入网络时，会被网络要求提供身份标识，要求提供的身份标识的类型由网络决定，可能性依次为：TMSI/P-TMSI -> IMSI -> IMEI

14. 移动性管理

a) 以一个北京的移动用户漫游到英国，并且在英国国内漫游，然后再漫游到法国为例：

b) （图：2-17）

c) 流程简介：

i. （1）用户在英国开机，尝试用本机的TMSI做位置更新，如果SIM内没有TMSI这通过”Location Updat”做位置更新。更新时会携带新的LAI。英国的VLR 在收到位置更新请求后发现TMSI不是它所分配的，则会进一步要求UE提供IMSI。取得IMSI 后发现UE为北京签约客户。

ii. （2~5）英国VLR会同北京的HLR做同步，更新北京的HLR中的VLR地址指向。这样就能保证随时可以寻呼到UE。

iii. （6）英国VLR会给UE分配一个TMSI并且记录UE当前的LAI。

iv. （7~8）UE在英国境内移动到新的位置区，这将触发一次新的位置更新，一个新的TMSI也将被分配给UE（？）。

v. （10~11）用户移动到法国，重新启动一次位置更新。如果法国VLR能够识别更新请求中的LAI是英国的，则会通过（10/11）向英国VLR请求该UE的IMSI。如果不识别，则会直接向UE要IMSI。

vi. （12~15）法国VLR向北京HLR更新VLR指向，作用同（2~5）。

vii. （16）由法国的VLR更新完成后，北京的HLR会通知英国的VLR 删除储存的该用户的信息。

viii. （17）法国VLR将为UE分配新的TMSI并且记录LAI。

15. UE被叫信令流程。

a) 以一个移动用户被固定电话呼叫为例

b) （图：2-18）

c) 流程：

i. 固定用户拨打UE的MSISDN号码，发送呼叫请求给PSTN。

ii. PSTN通过号码分析得知这是个移动网络的签约用户，会将该IAM（呼叫请求）发送给用户归属网络的GMSC。

iii. GMSC发送“MAP SRI”消息给HLR，对该号码做路由查询。

iv. HLR中保存着UE当前所处的VLR地址，它会向VLR查询UE的当前信息。VLR会将UE当前的MSRN（临时标识）通过”PRN ACK”发送给HLR。通过MSRN，归属网络的GMSC或者PSTN就可以找到用户当前的VMSC。

v. HLR将返回UE的IMSI和查询到的MSRN返回给GMSC。

vi. GMSC将来自VLR的MSRN包含在IAM中发送给PSTN（GMSC 也可能直接将IAM发送给VMSC）。

vii. PSTN对MSRN分析后将IAM发送给VMSC。

viii. VMSC收到IAM后会向VLR查询用户信息。VLR会将UE的TMSI 和用户最后一次报告的LAI回送给VMSC。

ix. VMSC会在UE的LAI范围内的RNS中对用户发起寻呼，寻呼消息中会包含TMSI。

x. 如果UE在IDLE状态，RNC会在其所辖的所有小区寻呼；如果UE在CELL_PCH状态下，RNC只在UE当前的驻留小区寻呼；如果UE处在URA_PCH下，RNC 会在URA包含的所有小区内寻呼；如果UE处在CELL_DCH或者CELL_FACH下，RNC会通过PAGING TYPE 2对UE寻呼。

xi. UE接收呼叫，结束。

第三章UTRAN中的传输技术

1. UTRAN与核心网的CS和PS域都使用ATM技术。在R5中IP替代了ATM。

2. 电路交换与分组交换：

i. 电路交换：在收发端之间建立起具有一定速率的信道，且无论双方是否在传送数据，该信道一直被双方占用，直到传输结束，信道拆除为止。

ii. 分组交换：采用统计复用技术，将可变比特率传送的信息分成组，以信息组为单位进行复用和交换。下层物理信道将不会被独占。

3. ATM：在分组交换基础上发展而来的快速分组交换技术，采用固定的包大小，简化了数据包处理流程，极大的提高了速度。

第四章WCDMA的空中接口

1. WCDMA协议栈从总体上可分为非接入层（NAS, Non-Access Stratum）和接入层（AS, Access Stratum）。NAS存在于核心网，AS存在于接入网。从控制角度看，NAS负责完成诸如移动性管理、呼叫控制、短消息以及GPRS会话管理等功能。而AS则负责完成接入相关的

工作，如无线资源的控制和管理。

2. 空中接口的分层结构：

i. （图：4-2）

ii. 层3：控制面是RRC协议。作用：管理RRC链接的建立和释放；管理无线资源的分配和释放；管理RB；中继和路由NAS信令等。

1. RRC状态及其迁移：每个UE最多只有一个RRC链接，对UE来讲，没有RRC连接的状态称为IDLE模式，在这种状态下，UE只能通过公共控制信道与SRNC交换RRC消息；有RRC的状态称为RRC连接模式。RRC连接状态：

a) CELL_DCH：UE有专用的传输信道，适用于语音和高速数据业务。

b) CELL_FACH：UE没有专用传输信道，只能通过RACH/FACH传输专用信息。适合低速率业务。

c) CELL_PCH：UE没有专用传输信道，也没有RACH/FACH连接，只监听寻呼信道以决定是否切换到其他状态，在这种状态下，网络知道UE当前驻留的小区，也只在驻留小区寻呼UE。

d) URA_PCH：类似CELL_PCH，不同的是网络不知道UE的驻留小区，而只知道URA范围。在寻呼时需要在URA范围内的所有小区寻呼。

（图：4-5）

UE从空闲模式只能进入CELL_DCH或者CELL_FACH状态，具体进入哪个状态由请求的链接、业务类型决定。CELL_DCH，CELL_FACH和CELL_PCH/URA_PCH（？）之间可以切换，切换的依据为用户的“流量测量”结果，也就是UE使用的数据带宽。

例子：一个用户从空闲模式开始，启动一个网络浏览器并开始下载文件（高速数据传输，IDLE->CELL_DCH）。文件下载完毕，开始浏览网页（高速到低速，CELL_DCH -> CELL_FACH），浏览到某个页面开始长时间的阅读页面（低速到几乎没有传输，CELL_FACH -> CELL_PCH），点击一个链接切换到新的页面（有数据传输，CELL_PCH -> CELL_FACH），又开始下载文件（高速数据，CELL_FACH -> CELL_DCH）。

2. 无线承载（RB, Radio Bearer）和无线接入承载（RAB, Radio Access Bearer）：

a) 层2向上层提供的服务被称为RB。RB也指从UE到UTRAN (SRNC)之间的无线承载资源。RB被分为传输RRC信令的SRB (Signaling RB)和传输用户面消息的普通RB。

（图：4-24）

UE和RNC之间通常有以下几条SRB（Signaling RB, 用于信令传输）：

1) SRB0：用于传输公共RRC信令，是RRC的控制通道，用于传输RRC的控制消息，如：”RRC Connection Request”, “RRC Connection Setup”, “Cell Update” 等。这个RB应该是在RRC连接建立过程中最早建立的RB。

2) SRB1 (UM)/SRB2 (AM)：用于传输接入层的消息，如：”Radio Bearer Setup”, “Active Set Update”。

3) SRB3 (AM)/SRB4 (AM，可选RB)：用于传输非接入层消息，如：连接管理（CM）消息、移动性管理（MM）消息。如果RB3/RB4同时存在，RB3用来传输高优先级的NAS消息，RB4用来传输低优先级的消息。如果只有RB3存在，这都走RB3传输。

一个用户最多可以有32个RB（包括SRB和普通RB），最多SRB数为8个，最多普通RB数为27个。

b) RAB则是指从UE到核心网之间的承载资源。UE每建立一个呼叫或者会话，就需要一个特定的RAB资源。其可以被理解为UE何核心网之间的一个双向数据通道。从接口上看，一个RAB可以看作是Iu接口上的传输层资源和空中接口上的一条或者多条RB资源的集合。一个RAB最多可以映射到8个RB资源上。

一个RAB可以对应一个或多个RB，但实际与RAB映射的是普通RB。映射到多个不同的RB 的主要目的在于适应不同的业务的QoS的需求。这个映射是由RNC负责，RNC同时也负责分配相应的RB资源。

3. RRC在呼叫过程中的作用：RRC负责系统消息广播和寻呼。UE在呼叫过程中会首先在IDLE模式通过公共控制信道与SRNC做RRC信令交互已决定是否给SRNC分配专用信道资源已完成后续的呼叫过程。

iii. 层2：RLC子层：

1. 上层协议（RRC）提供给RLC层的数据包称为RLC SDU (Service Data Units)。RLC向下层协议（MAC）提供给的数据包被称为：RLC PDU (Protocol Data Unit)。

2. RLC的功能主要有：数据包的分割（SDU, tx）和重组（PDU, rx）；分段数据的级联（节约带宽）；校验；流控；加解密（非透明模式）等。

3. RLC传输类型：

a) 透明模式（TM）：在对SDU进行分割或者重组后直接送到MAC，不添加新的RLC的头。

b) 无回应模式（UM）：在对SDU进行分割重组后会添加RLC头，在做加密后送到MAC。无重传机制。

c) 有回应模式（AM）：与UM类似，所不同的是它允许在接收的PDU中的填充位上“捎带”回应信息来做重传控制。

4.

iv. 层2：MAC子层：

1. 主要功能：完成从逻辑信道到传输信道的映射、配置传输信道的传输格式、控制同一UE的不同数据流优先级、在公共信道上标识UE、数据流量测量、在DCH和FACH/RACH 之间切换、在RLC透明模式中对数据做加解密。。。

3. 空中接口信道类型及其映射

i. 逻辑信道

1. 由MAC层向RLC层提供的数据传输服务，RLC层将更上层的RB映射到相应的逻辑信道。根据作用的不同可分为：控制信道和业务信道。

2. 控制逻辑信道：

a) 广播控制信道（BCCH, Broadcast Control CHannel），下行，用于系统消息的广播。

b) 寻呼控制信道（PCCH, Paging Control CHannel），下行，负责寻呼消息的传输。

c) 公共控制信道（CCCH, Common Control CHannel），双向，传输公共控制信息。

d) 专用控制信道（DCCH, Dedicated Control CHannel），双向，传输UE的专用信息。

3. 业务逻辑信道：

a) 公共业务信道（CTCH，Common Traffic CHannel），下行，用于点到多点的组播业务。

b) 专用业务信道（DTCH，Dedicated Traffice CHannel），双向，用于传输UE的专用业务信息。

ii. 传输信道

1. 由物理层向MAC层提供的服务。每个传输信道都与某个特定的QoS信道要求有关。可以被分为公共传输信道和专用传输信道

2. 公共传输信道

a) BCH（Broadcast CHannel），下行，传输广播消息。每个小区都有且只有一个BCH。成功读取BCH的信息是UE接入的前提，所以BCH往往采用较低的速率和较大的发射功率。

b) PCH（Paging CHannel），下行，发送寻呼消息。每个小区都有自己的PCH。

c) RACH（Random Access CHannel），上行，与FACH配合使用。

d) FACH（Forward Access CHannel），下行，总是与RACH配对使用，完成随机接入和低速率的用户专用数据传输。

e) DSCH（Downlink Shared CHannel），下行，用于多个UE共享下行数据传输。类似FACH，不同在于DSCH支持快速功率控制。

f) CPCH（Common Packet Channel，可选），上行，用于传输上行业务信道信息。类似RACH，不同在于支持快速功率控制。

3. 专用传输信道

a) DCH（Dedicated CHannel），网络为UE分配的专用信道资源，可以传输信令和数据。

b) DSCH（Downlink Shared CHannel），

4. 公共传输信道也可以用来传输一些低速的分组业务数据，如FACH和RACH。在这种情况下不支持软切换。

iii. 物理信道

1. 由物理层自己使用的资源。除了同步信道P-SCH和S-SCH外，每个信道都有一个属于自己的信道码。

2. P/S-SCH（Synchronization Channel，主/次同步信道），用于时隙同步和下行扰码的确认。

3. P/S-CPICH（Common Pilot Channel，主/次导频信道），信道估计和相干解调（？），给出扰码信息，是UE接入的重要依据。

4. AICH（Acquisition Indication CHannel），用于让基站在收到UE的接入先导信息后，指示UE是否可以继续发送随机接入请求。

5. PICH（Paging Indicator CHannel），用于告诉UE在寻呼消息中是否有它的寻呼。用于省电。

6. DPCCH（Dedicated Physical Control CHannel），用于传输物理层特定DPDCH所需的控制信息，如快速功率控制命令TPC。

7. 其余的物理信道用于与上层传输信道映射做数据传输，如：PRACH/P-CCPCH/S-CCPCH/DPDCH/PDSCH。

8. 各个物理信道的时序关系：WCDMA允许各个基站间的时间不同步。一个Node B中的所有小区的时间参考都和Node B的本地时间基准相差256个码片的整数倍，且各不相同。这个时间的偏移被称为这个小区的T_Cell。

iv. 信道映射

1. （图4-26）

2. UE在小区中的接入过程：

a) 搜索P-SCH以进行时隙同步，然后使用S-SCH进行帧同步进而获取小区中P-CPICH和P-CCPCH物理帧的时间同步，同时也获取小区P-CPICH下行扰码所在的码组号。

b) 通过P-CPICH获取小区使用的扰码信息

c) 有了扰码后就可以解码小区中的广播信道信息了。广播信息中包含很多接入所需的系统信息。

d) 到此就可以通过PCCH和PCH接收网络的寻呼信息了。

第五章物理层的功能

1. 上下行无线链路结构：不同UE发送的上行链路和不同小区发射的下行链路都是通过不同的扰码区分的。

2. 物理信道的结构：

i. 无线帧：一个物理信道无线帧长度为10ms，其中包含15个时隙，每个时隙具有相似的结构。一个无线帧的总长度为38400 chip

ii. 时隙：由包含一定比特的字段组成的一个单元，每个时隙长度为2560 chip。

iii. 上行物理信道结构：

1. 随机接入信道：UE在随机接入时使用PRACH信道在一个预定义的时间偏置开始传输，这个时间偏置表示为接入时隙，每2帧有15个接入时隙，间隔为5120 chips。即，接入时隙的长度是2个物理帧时隙。

（图5-20）（图：5-21）

PRACH的接入前导部分长度为4096chip，是对长度为16码片的一个特征码的256次重复，总共有16个不同的特征码可用。

（图：5-22）

接入消息本身可以是一个10ms的无线帧，也可能是2个连续的帧。10ms的无线帧中的每个时隙都包含2个部分：数据和层1的控制消息。数据和控制部分是并行传输的。

2. 专用上行物理信道：

第六章WCDMA接入网结构与信令（略）

第七章UE在空闲模式下的动作

1. 小区的系统信息广播

i. 正确读取小区的系统广播消息是接入的前提

ii. 系统广播消息分为：主信息块（MIB）和系统信息块（SIB）。MIB具有固定的调度参数和出现的频率、位置。在MIB中会包含调度块（SB），SB中会包含其他系统块（SIB）的参数和调度信息。Node B通过NBAP消息从RNC获得最新的系统广播信息块的内容和相应的调度参数。BCH信道用于发送广播消息，而BCH总是映射到P-CCPCH物理信道，而P-CCPCH总是使用固定的信道码。所以UE只要知道知道小区的下行扰码就可以很容易侦听到广播消息。

iii. MIB：

调度参数：

SIB_POS=0

SIB_REP=8

SIB_OFF=2

起始帧号为0，每隔8个物理帧重复一次。如果MIB消息的大小超过2个物理帧，则分段后剩余的数据将从SIB_OFF=2 （0+SIB_OFF）的位置继续发送。

注意：MIB/SIB消息是以2个物理帧长为单位传输的。

（图：7-3）

MIB中的内容如下：

1. 包含PLMN的标识

2. 包含系统广播信息中的SIB消息类型，以及相应的调度信息。

iv. SIB：

1. SIB1：主要包含一些UE使用的重要定时器、计数器信息。

（图：7-4）

a) 核心网信息：包含UE所在位置区对应的LAC值以及当前网络的运行模式（UE通过该消息决定是否可以执行GPRS/IMSI联合附着过程）。在核心网域的系统信息列表中，电路域将给出周期性位置更新使用的定时器T3212的值以及DRX周期长度系统。分组域会给出当前小区所在路由区编码（RAC）和分组域的DRX周期长度。

b) UE信息：包含UE在IDLE模式下河连接模式下所使用的系统参数。包括一些定时计数器。

2. SIB2：包含URA (UTRAN Registration Area)列表信息。一个URA可以看做是小区在地理概念上的扩展，例如一条高速公路上的所有小区可以组成一个URA，一个湖泊沿岸的所有小区等等。一个URA可以包含一个或者多个小区，一个小区也可以从属于一个或者多个（最多8）URA。URA可以重叠。引入URA的好处在于：处于URA_PCH状态的UE在一个URA 范围内移动时可以只做URA的位置更新。这样可以减少更新的信令数量。坏处是在寻呼时需要在整个URA范围内的所有小区寻呼。

3. SIB3/SIB4：内容类似，UE在空闲和连接模式通过读取SIB3/SIB4获取相应的系统参数。SIB3中会包含一个指示SIB4是否被使用的标识。主要的信息如下：

a) 小区标识

b) 小区选择和重选信息，其中包含了测量相关的参数和映射系数。

c) 接入限制

4. SIB5/SIB6：内容类似，SIB5主要包含小区中公共物理信道的参数，SIB6还包含共享物理信道的参数。

5. SIB7：包含小区中一些快速变化的参数，如：上行链路的干扰水平，UE上行链路的开环功控将使用该参数来计算PRACH的第一个接入前导的功率。PRACH的动态保持级别。

6. SIB8/SIB9：包含与CPCH相关的参数。

7. SIB10：包含DRAC (Dynamic Resource Allocator Controller)相关的参数。注意，SIB10是唯一一个不通过BCH发送的SIB消息，它通过FACH映射到S-CCPCH来发送。

8. SIB11/SIB12：内容类似，包含UE测量控制相关参数。在空闲模式下，UE将通过读取SIB11来获取测量控制有关的参数并执行测量动作。在连接模式下（CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH）下，UE将读取SIB12来获取测量控制信息（如果网络不支持SIB12，则读取SIB11）。在连接模式（CELL_DCH）下，UE通过UTRAN下发的Measurement Control消息中给出的信息作为测量的依据。

2. 网络选择以及小区选择和重选

i. UE在开机后，首先要寻找和选择网络，然后通过网络中的某个小区进行注册和位置更新。一些重要的概念：

1. 归属网络（Home PLMN）：网络标识中MCC和MNC与UE的IMSI中的MCC和MNC 相匹配的网络。

2. 可用网络（Available PLMN）：有可用小区的所有网络。

3. 可用小区（Acceptable Cell）：满足“S”准则的小区，UE在其中只能进行受限服务，如紧急呼叫。

4. 合适小区（Suitable Cell）：满足UE驻留条件的小区，UE能获取正常服务。

ii. PLMN的选择

1. UE开机后会首先选择上次注册成功的网络RPLMN（Registered PLMN），如果没有或者注册失败，UE会开始其它的选择过程：自动和手动。

2. 自动选择顺序：

a) 选择HPLMN （home）

b) 按优先级选择存在SIM卡中的：“用户控制网络”（User Controlled PLMN）以及接入方式（Access Technology）。

c) 按优先级选择存在SIM卡中的：“运营商控制网络”（Operator Controlled PLMN）以及接入方式。

d) 随机选择其他接收信号较好的网络/接入方式。

e) 按照信号质量的降序排列选择网络/接入方式。

3. 手动选择：按照和自动选择相同的序列显示列表供用户选择。

UE会在每个载频上搜寻信号最强的小区，并读取小区的系统广播消息以获取该小区所属的PLMN标识号。如果能够读取PLMN标识，并且UE测量到的CPICH (Common Pilot CHannel)的RSCP (Receive Signal Code Power)大于等于-95dBm，则UE的接入层将此PLMN作为高质量信号的PLMN上报给NAS。

一旦UE选择了一个PLMN，这会开始小区选择过程。

iii. 小区选择：如果在UE中存储着被选择的PLMN中的小区信息，则UE 执行“存储信息小区选择(Stored Information Cell Selection)”流程，反之则需执行“初始小区选择(Initial Cell Selection)”。如果是存储信息小区选择，UE中存储的小区信息可以大大加速UE读取网络信息的速度。对于初始小区选择：

（图：7-12）

如何选择“合适”的小区：

Squal（小区选择质量,dB）= Qqualmeas（测量的小区导频信道质量）– Qqualmin（最小小区信号质量）

Srxlev（接收信号水平,dB）= Qrxlevmeas（测量的小区导频信道水平值）–Qrxlevmin –Pcompensation（max (UE_TXPWR_MAX_RACH-P_MAX，0)，可以从SIB3中得到）

小区选择和重选的“s”准则：即Squal >0 并且Srxlev>0。

iv. 小区重选：

1. 一旦UE在一个小区驻留下来，UE就会从该小区的SIB11中读取测量控制信息并以此产生一个候选小区（相邻小区）列表。重选的目的是根据当前的测量结果选择更加“适合”的小区驻留以保证服务质量。UE在空闲和RRC链接模式都可以进行重选。

2. HCS (Hierarchical Cell Structure)：分层小区结构，以宏蜂窝和微蜂窝重叠配合来实现对不同用户和场合的要求。宏蜂窝可以提供较大的覆盖范围，但容量有限；微蜂窝可以提供较大容量，但覆盖较小。对大的区域使用宏蜂窝保证覆盖，对热点区域增加微蜂窝以提高容量。HCS中的小区可以被定义优先级。SIB3/SIB4或者SIB11/12中可以指示网络是否使用HCS。

3. 不使用HCS时，小区重选的测量准则：

UE会首先执行当前小区导频信道的测量过程以决定是否执行后续的异频测量和系统间测量。（图：7-15）

4. 使用HCS时，小区重选测量准则：

1、逻辑信道

MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务，逻辑信道类型集合是为MAC层提供的不同类型的数据传

输业务而定义的。逻辑信道通常可以分为两类：控制信道和业务信道。控制信道用于传输控制平面信息，

而业务信道用于传输用户平面信息。

其中，控制信道包括：

广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行链路信道。

寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行链路信道。

专用控制信道（DCCH）：在UE和RNC之间发送专用控制信息的点对点双向信道，该信道在RRC连接建立过程期间建立。

公共控制信道（CCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。

业务信道包括：

专用业务信道（DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。

公共业务信道（CTCH）：向全部或者一组特定UE传输专用用户信息的点到多点下行链路。

2、传输信道

传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。一般分为两类：专用信道和公共信道。专用信道使用UE的内在寻址方式；公共信道如果需要寻址，必须使用明确的UE寻址方式。

其中，仅存在一种类型的专用信道，即专用传输信道(DCH)。它是一个上行或下行传输信道。DCH 在整个小区或小区内的某一部分使用波束赋形的天线进行发射。

另外，UTRA定义了六类公共传输信道：BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH和DSCH。

广播信道(BCH)：是一个下行传输信道，用于广播系统或小区特定的信息。BCH总是在整个小区内发射，并且有一个单独的传送格式。

前向接入信道(FACH)：是一个下行传输信道。FACH在整个小区或小区内某一部分使用波束赋形的天线进行发射。FACH使用慢速功控。

寻呼信道(PCH)：是一个下行传输信道。PCH总是在整个小区内进行发送。PCH的发射与物理层产生的寻呼指示的发射是相随的，以支持有效的睡眠模式。

随机接入信道(RACH)：是一个上行传输信道。RACH总是在整个小区内进行接收。RACH的特性是带有碰撞冒险，使用开环功率控制。

公共分组信道(CPCH)：是一个上行传输信道。CPCH与一个下行链路的专用信道相随，该专用信道用于提供上行链路CPCH的功率控制和CPCH控制命令（例：紧急停止）。CPCH的特性是带有初始的碰撞冒险和使用内环功率控制。

下行共享信道(DSCH)：是一个被一些UEs共享的下行传输信道。DSCH与一个或几个下行DCH相随路。DSCH使用波束赋形天线在整个小区内发射，或在一部分小区内发射。

3、物理信道

一个物理信道用一个特定的载频、扰码、信道化码（可选的）、开始和结束时间（有一段持续时间）来定义。对WCDMA来讲，一个10ms的无线帧被分成15个时隙(在码片速率3.84Mcps时为2560chip/slot)。一个物理信道定义为一个码(或多个码)。

传输信道被描述（比物理层更抽象的高层）为可以映射到物理信道上。在物理层看来，映射是从一个编码组合传输信道（CCTrCH）到物理信道的数据部分。除了数据部分，还有信道控制部分和物理信令。

对于上行物理信道，有：

上行链路专用物理数据信道(UL-DPCH)

物理随机接入信道(PRACH)?

物理公共分组信道(PCPCH)

对于下行物理信道，有：

下行链路专用物理信道(DL-DPCH)?

物理下行共享信道(PDSCH)

公共导频信道(CPICH)?

同步信道(SCH)?

基本公共控制物理信道（P-CCPCH）

辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）?

捕获指示信道(AICH)

寻呼指示信道(PICH)?

接入前缀捕获指示信道（AP-AICH）?

冲突检测信道分配指示信道（CD/CA-ICH） CPCH状态指示信道（CSICH）?