WCDMA空中接口信道简介

图2-5所示为UTRAN无线接口与物理层有关的协议结构。从协议结构上看，WCDMA无线接口由层1、层2、层3组成，分别称作物理层（Physical Layer）、媒体接入控制（Medium Access Control）层、无线资源控制（Radio Resource Control）层。从协议层次的角度看，WCDMA无线接口上存在3种信道：物理信道、传输信道、逻辑信道^[10]。

图2-5中不同层/子层间的圆圈部分为业务接入点（SAP）。

图2-5 WCDMA无线接口的物理结构

物理层提供了高层所需的数据传输业务。对这些业务的存取是通过使用经由MAC层的传输信道来进行的。

物理层通过传输信道向MAC层提供业务，而传输数据本身的属性决定了什么种类的传输信道和如何传输；MAC层通过逻辑信道向RRC层提供业务，而发送数据本身的属性决定了逻辑信道的种类。在MAC层中，逻辑信道被映射为传输信道。MAC层负责根据逻辑信道的瞬间源速率为每个传输信道选择适当的传输格式（TF）。传输格式的选择和每个连接的传输格式组合集（由接纳控制定义）紧密相关。

RRC层也通过业务接入点（SAP）向高层（非接入层）提供业务。业务接入点在UE侧和UTRAN侧分别由高层协议和Iu接口的RANAP使用。所有的高层信令（包括移动性管理、呼叫控制、会话管理）都首先被压缩成RRC消息，然后在无线接口发送。

RRC层通过其与低层协议间的控制接口来配置低层的协议实体，包含物理信道、传输信道和逻辑信道等参数。RRC层还将使用控制接口进行实时命令控制，例如RRC层命令低层进行特定类型的测量，低层使用相同接口报告测量接口和错误信息。

逻辑信道：直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分为两大类，即控制信道和业务信道。

传输信道：无线接口层2和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务；根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息而分为专用信道和公共信道两大类。

物理信道：各种信息在无线接口传输时的最终体现形式；每一种使用特定的载波频率、码（扩频码和扰码）以及载波相对相位（I或Q）的信道都可以理解为一类特定的信道。

在发射端，来自MAC层和高层的数据流在无线接口进行发射，要经过复用和信道编码、传输信道到物理信道的映射以及物理信道的扩频和调制，形成无线接口的数据流在无线接口进行传输。在接收端，则是一个逆向过程。

1.逻辑信道^[11]

逻辑信道类型如图2-6所示。

图2-6 逻辑信道类型

（1）控制信道

以下控制信道只用于控制平面信息的传送：

1）广播控制信道（BCCH）：广播系统消息的下行链路信道。

2）寻呼控制信道（PCCH）：传送寻呼消息的下行链路信道。

3）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，该信道映射到RACH（随机接入信道）/FACH（前向接入信道）传输信道。由于该信道中要求长的UTRAN UE标识（U-RNTI（UTRAN无线网络临时标识），包括SRNC），因此保证了上行链路消息能够正确传送到正确的SRNC（服务无线网络控制器）中。

4）专用控制信道（DCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，该信道在RRC建立的时候由网络分配给UE的点对点专用信道。

（2）业务信道

以下业务信道只用于用户平面信息的传送：

1）专用业务信道（DTCH）：传输用户信息的专用于一个UE的点对点双向信道。

2）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一点对多点的下行链路。

2.传输信道^[11]

传输信道是指由物理层提供给高层的服务。传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。传输信道分为两类：专用信道和公共信道。它们的主要区别在于公共信道是由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用的资源；而专用信道资源，由特定频率上特定的编码确定，只能是单个用户专用的。

（1）专用传输信道

仅存在一种专用传输信道，即专用信道（DCH）。专用信道（DCH）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。

（2）公共传输信道

共有6类公共传输信道：BCH、FACH、PCH、RACH、CPCH和DSCH。

1）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输格式。

2）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。

3）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程序。

4）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。

5）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（如紧急停止）。CPCH的特性是带有初始的碰撞冒险和使用内环功率控制。(www.xing528.com)

6）下行共享信道（DSCH）：是一个被一些UE共享的下行传输信道。DSCH与一个或几个下行链路的专用信道相随。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。

传输信道是为逻辑信道服务的，从图2-7中，可以知道逻辑信道和传输信道之间的映射关系。

图2-7 逻辑信道与传输信道的映射

3.物理信道^[11]

物理信道是由一个特定的载频、扰码、信道化码（可选的）、开始和结束的时间段（有一段持续时间）以及上行链路中相对的相位（0或π/2）定义的。持续时间由开始和结束时刻定义，用码片的整数倍来测量。

无线帧：无线帧是一个包括15个时隙的处理单元。一个无线帧的长度是38400码片。

时隙：时隙是由包含一定比特的字段组成的一个单元。时隙的长度是2560码片。

一个物理信道默认的持续时间是从它的开始时刻到结束时刻这一段连续的时间。不连续的物理信道将会明确说明。

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。

物理信令和物理信道一样，是有着相同的基于空中特性的实体，但是没有传输信道或指示符映射到物理信令。物理信令可以与物理信道一起支持物理信道的功能。

（1）上行物理信道结构

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。

专用上行物理信道分为上行专用物理数据信道（上行DPDCH）和上行专用物理控制信道（上行DPCCH）。

公共上行物理信道分为物理随机接入信道（PRACH）和物理公共分组信道（PCPCH）。

1）DPDCH/DPCCH：数据部分（DPDCH）用于传输专用传输信道（DCH）。控制信息（DPCCH）包括支持信道估计以进行相干检测的已知导频比特（Pilot）、发射功率控制指令（TPC）、反馈信息（FBI）以及一个可选的传输格式组合指示（TFCI）。每个无线链路中只有一个DPCCH。

2）PRACH：物理随机接入信道用来传输RACH。随机接入信道的传输是基于带有快速捕获指示的时隙ALOHA方式。UE可以在一个预先定义的时间偏置开始传输，表示为接入时隙。每两帧有15个接入时隙，间隔为5120码片。

3）PCPCH：物理公共分组信道（PCPCH）用于传输CPCH。

（2）下行物理信道结构

1）DPCH：只有一种类型的下行专用物理信道，即下行专用物理信道（下行DPCH）。在一个下行DPCH内，专用数据在层2以及更高层产生，即专用传输信道（DCH），是与层1产生的控制信息（包括已知的导频比特、TPC指令和一个可选的TFCI）以时间复用的方式进行传输发射的。因此下行DPCH可看作一个下行DPDCH和下行DPCCH的时间复用。

2）CPCH的DL-DPCCH：CPCH的DL-DPCCH由已知的导频比特、TFCI、TPC命令和CPCH控制命令（CCC）组成。CPCH控制命令用于支持CPCH信令。有两种类型的CPCH控制命令：层1控制命令，例如消息开始指示；高层控制命令，例如紧急停止命令。

3）CPICH：为固定速率（30kbit/s，SF=256）的下行物理信道，用于传输预定义的比特/符号序列。

4）P-CCPCH：基本CCPCH为一个固定速率（30kbit/s，SF=256）的下行物理信道，用于传输BCH。

5）S-CCPCH：辅助CCPCH，用于传输FACH和PCH。有两种类型的辅助CCPCH，包括TFCI的和不包括TFCI的。是否传输TFCI是由UTRAN来确定的，因此对所有的UE来说，支持TFCI的使用是必须的。

6）SCH：同步信道（SCH）是一个用于小区搜索的下行链路信号。SCH包括两个子信道，即基本和辅助SCH。

7）PDSCH：用于传输下行共享信道（DSCH）。

8）PICH：是一个固定速率（SF=256）的物理信道用于传输寻呼指示（PI）。PICH总是与一个S-CCPCH随路，S-CCPCH为一个PCH传输信道的映射。

9）AICH：是一个用于传输捕获指示（AI）的物理信道。捕获指示AI对应于PRACH上的特征码。

10）AP-AICH：是一个固定速率（SF=256）的用来传输CPCH的AP捕获指示（API）的物理信道。AP捕获指示（API）对应于UE发射的AP特征码。

11）CD/CA-ICH：是一个固定速率（SF=256）的物理信道。当CA不活跃时，用来传输CD指示（CDI），或当CA活跃时，用来同时传输CD指示/CA指示（CDI/CAI）。

12）CSICH：CPCH状态指示信道是一个用于传输CPCH状态信息的固定速率（SF=256）的物理信道。

在UTRAN中，高层生成的数据由映射到物理层中不同物理信道的传输信道在空中传送，这就要求物理层具有支持可变速率的传输信道来提供宽带业务，并且还能够几种业务复用到同一个连接上。

一个物理控制信道和一个或多个物理数据信道形成一个编码组合传输信道（CCTrCH），在一个给定的连接中可以有多个CCTrCH，但只能有一个物理控制信道。

传输信道到物理信道的映射关系如图2-8所示。

图2-8 传输信道到物理信道的映射关系