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移动通信原理与设备
1.8.2.3 7.2.3 WCDMA的信道类型

7.2.3 WCDMA的信道类型

在物理层,UE和网络通过许多的物理信道进行通信。这些物理信道用来传送从高层到物理层的信息,尤其是从M AC层到物理层的信息。物理层和M AC层之间的接口由许多传输信道组成,这些传输信道映射到物理信道。此外,从RLC层到M AC层的信息以逻辑信道的形式传送。这些逻辑信道映射到传输信道上。下面将更详细地介绍不同的信道。

1.传输信道

一般来说,不同的信道用10 ms的帧结构,它对应于38 400个码片。每一帧分成15个时隙,每一个时隙的长度为2 560个码片。每一帧的容量和每一时隙的容量与信道的类型有关。

(1)公共传输信道

公共传输信道(CTCH)可以应用于全体用户,一个或多个特殊用户。在当一个公共传输信道用于对全体用户传送信息时,不需要特殊的信息地址。公共传输信道可分为以下几类:

①随机接入信道(RACH):用于当用户需要接入网络时作上行链路。

②广播信道(BCH):用于在整个小区覆盖区域内,在下行链路中传输系统信息。

③寻呼信道(PCH):当网络欲同一个用户开始通信时,用PCH在下行链路中呼叫某特定UE。

④前向接入信道(FACH):用于将下行链路控制信息发送给小区内的一个或多个用户。

⑤上行链路公共分组信道(CPCH):CPCH类似于RACH,但能延续几帧,这样能够比RACH传输更多的数据。

⑥下行链路共享信道(DSCH):用于将专用用户数据或控制信令传送到小区中一个或多个用户。

(2)专用传输信道

专用传输信道(DCH)传输用户数据,并且只能为一个用户使用。它的设计是为了传送大量的数据,以及传送扩展数据会话。例如,在话音会话中,应用DCH传输编码话音。DCH存在于上行链路和下行链路中,DCH的数据速率可以逐帧变化。

2.物理信道

(1)专用物理信道

专用物理信道(DCH)对应两个物理信道:专用数据物理信道(DPDCH)和专用控制物理信道(DPCCH)。DPDCH承载DCH的数据,包括高层信令和用户数据,其比特速率可以以无线帧为单位而变化;DPCCH承载必要的物理层控制信息,有固定的比特速率。对于每次连接这两个专用信道是必不可少的。

(2)公共物理信道

①同步信道(SCH)

SCH由基站传送,在小区搜索过程中用于UE。UE为了解读由基站发送的广播信息,必须首先同基站正确同步,同步是SCH的首要条件。同步信道包含主SCH和次SCH。主SCH发送一个包含256个码片的序列,称作主同步码(PSC),每个小区中的PSC是相同的,主同步码序列只有一个,用于WCDMA的所有小区的所有时隙。次SCH发送辅助同步码重复(一帧一次)15个长度为256个码片的序列的组合,共有64种组合,与下行主扰码的64个扰码组一一对应,使UE在接收了辅助同步码后能够解读BCH信道。在实际系统中,不同小区选用不同的序列模式,不同时隙选用不同的辅助同步码。

②公共导频信道(CPICH)

CPICH是一个总是由基站传输的信道,并且由小区的特殊扰码进行加扰(C ch,256,0)。它的扩频增益固定为256,相当于空中接口中的30 kbit/s传输速率。

CPICH的一个很重要的功能是终端在切换时或者小区重新选择时要进行测量,终端的测量是基于对CPICH的接收,因此,对CPICH的传输功率的操作能够指示终端去向某个小区或者离开某特定小区。

③公共控制物理信道(PCCPCH)

用于下行链路传输BCH传输信道。它的工作扩频增益SF=256,相当于空中接口速率为30 kbit/s。实际上在空中接口真实速率会下降到27 kbit/s。因为CCPCH与SCH是时分复用的。

④次公共控制物理信道(SCCPCH)

用于在下行链路传输两个公共传输信道:FACH和PCH。

⑤物理随机接入信道(PRACH)

用于在上行链路中传送RACH传输信道。PRACH的传输结构包括若干个前导和消息部分,上行链路的接入过程开始于终端在特殊的接入时隙传送前导,一旦基站检测到前导,就用捕获指示信道(AICH)向UE表明前导已经检测到,则UE在PRACH信道上发消息部分。

⑥公共物理分组信道(PCPCH)

PCPCH在上行链路中用于传送上行链路CPCH传输信道。PCPCH的传输结构类似于PRACH,由若干个接入前导、一个冲突检测前导和一个可变长的消息部分组成。

⑦下行物理共享信道(PDSCH)

用于承载下行共享信道(DSCH)。

⑧信道指示器

它包括捕获指示信道(AICH)、接入前置获取指示信道(AP-AICH)、碰撞检测/信道分配指示信道(CD/CA-ICH)、呼叫指示信道(PICH)和CPCH状态指示信道(CSICH)。

·捕获指示信道(AICH)

AICH用来指示基站是否收到了PRACH信道的前导序列。

·呼叫指示信道(PICH)

PICH是让特定用户知道何时可以得到PCH(在S-PCPCH上传送)的寻呼消息。

·接入前置获取指示信道(AP-AICH)

AP-AICH用来指示基站是否收到PCPCH信道的接入前导。

·冲突检测/信道分配指示信道(CD/CA-ICH)

当在AP-AICH上接收到PCPCH信道的接入前导的响应时,终端并不继续发送要求的数据。原因是CPCH比RACH能支持更长的数据。这样,如果发生冲突,将丢失更大数量的数据。因此,终端接着发送一个冲突检测(CD)签名,并且等待基站从冲突检测/信道分配指示信道(CD/CA-ICH)上发出的信息反馈。UE收到反馈,才能够在PCPCH上发送CPCH数据。

·CPCH状态指示信道(CSICH)

作为一个可选择项,基站能够支持CPCH状态指示信道,它用于指示小区中定义的任何CPCH的事务状况。通过监控这个信道,终端能够提前确定资源是否可用于支持用户对CPCH的应用。这样就避免了移动台必定失败的接入尝试。

图7-6给出了传输信道到物理信道的映射关系。可以看出,物理信道除了有对应于传输信道之外,还有发送的信息只与物理层过程有关的信道。高层并没有为所有的物理信道设置相应的传输信道,如同步信道(SCH)、捕获指示信道(AICH)、寻呼指示信道(PICH)和公共导频信道(CPICH),都没有直接对应的高层信道,但每个基站都必须具有传输这些物理信道的能力。如果使用了公用分组信道(CPCH),就需要用到CPCH状态指示信道(CSICH)和冲突检测/信道分配指示信道(CD/CA-ICH)。

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图7-6 传输信道到物理信道的映射