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标题: 结合UE上电过程学习物理信道总结(之前你问我答的回帖，配上插图) [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2010-4-27 03:04

作者: HWWRANGTS 标题: 结合UE上电过程学习物理信道总结(之前你问我答的回帖，配上插图)

结合过程来学信道就好了。

从手机开机上电开始，手机先要扫频，找到可以使用的频点，这个时候还不涉及到物理信道。

当手机选好频点以后，要找合适的小区驻留，这个时候就涉及到了物理信道。

物理信道的结构：

首先，手机必须知道小区是否可以驻留，这个和PLMN有关。所以手机要先知道小区的PLMN等关键信息。想要知道PLMN，就必须去读PCCPCH，主公共控制物理信道。但是这个信道已经被扩频加扰了，怎么获取扰码和扩频码就是当前最重要的了。

为了获取扰码和扩频码等信息，手机就要读取包含这些内容的小区物理信道的具体信息，也就是每个帧和时隙。
要读取时隙和帧的具体信息，必须要知道每个时隙和帧的开始位置，这个过程就是同步过程。我在给联通客户培训物理层过程的时候最先讲的就是同步过程。

同步过程涉及到的物理信道有两条，主同步信道和从同步信道。

主同步信道上发射的是主同步码，主同步码在每个时隙的最开始的256个码片上发射，发射主同步码的时候，手机滤波器上就会有高电平指示，这样就获得了时隙同步。

获得时隙同步之后，手机就知道了这个小区的每个时隙的开始。这个时候手机会去读从同步信道。从同步信道上发射的是从同步码，从同步码的序列是64组固定序列中的一种，也在每个时隙的前256个码片发射，对应主扰码组的组号。手机也知道这64个固定序列。当手机逐个读取从同步码之后，就知道了从同步码的固定序列，也就知道了序列的开始位置和序列对应的主扰码组号。

这样，一个无线帧的开始就确定了，当然，还有主扰码组的组号。

要强调一下，主从同步信道都是不扩频不加扰的，所以手机不需要知道扩频码和扰码就能读取这2个信道的信息。

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 19:09 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:04

作者: HWWRANGTS

获取同步之后，手机已经收集了该小区的很多有用信息，但是还是不知道该小区的主扰码，所以接下来的过程就是要获取小区信息的关键——主扰码。

获取主扰码的过程就像解一个方程。涉及到的物理信道是CPICH，公共导频信道。

CPICH发射的信息是固定的全1序列，该信道的扩频码也是固定的Cch，256，0，这些是在协议里固定好的，手机自己也知道。那手机怎么获取主扰码呢？

在同步过程的第2步里，手机已经知道了主扰码组的租号。在这个组里，一共有8个主扰码。手机用这8个主扰码挨个去解扰CPICH，在用Cch，256，0去解扩CPICH，如果得到的是全1序列，那么用来解扰的扰码就是当前小区的主扰码。这样最多试8次就能确定主扰码。这也是为什么512个主扰码要分成64组的原因。

主扰码确定以后，所有的物理信道都可以解扰了，协议中又规定了PCCPCH主公共控制物理信道的扩频码固定为Cch，256，1，那么PCCPCH信道的所有信息就知道了。PCCPCH里都有什么信息呢？

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 13:07 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:04

作者: HWWRANGTS

首先要知道PCCPCH的信息结构。

PCCPCH里有3种信息，分别是MIB主消息块,SB调度块,SIB系统消息块。

MIB里保存的是该小区的最重要的信息，比如PLMN。手机在读取了MIB以后，就知道这个小区是否可以驻留。不同的运营商对应的PLMN是不一样的。手机的SIM卡里保留有可用的PLMN。当手机读取了PLMN以后，确定可以驻留在当前小区后，继续读SIB和SB的信息。SIB中有该小区的具体配置信息，比如各物理信道的配置情况，使用的扩频码，功率设置等。

到这里，手机的选网流程就完成了。涉及到的信道有：

PSCH,SSCH,CPICH,PCCPCH.
前3条信道都不承载上层的有效信息，所以没有传输信道映射到这些物理信道上。广播消息是承载在PCCPCH上的，所有传输信道中的BCH是映射到PCCPCH上的。

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 13:09 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:05

作者: HWWRANGTS

PCCPCH发射的时候有一个特点，就是每个时隙的前256码片会关闭发射机，也就是不发送信号。原因是为了避免因为同步信道在前256码片发射的时候峰均比太高。

经过以上的步骤，UE可以正常驻留在当前小区后，就进入了IDLE状态，会进行空闲态下的一些活动，比如位置区更新等，当然也等待别人呼叫自己或者去呼叫别人。

如果UE等待别人呼叫自己的话，就涉及到了另外一个物理层过程——寻呼。

寻呼涉及到的物理信道有2个，PICH寻呼指示信道和SCCPCH从公共控制物理信道。PICH上承载的是寻呼指示消息，不是真正的寻呼消息。而真正的寻呼消息承载在SCCPCH上。两个信道成对出现，可以配置多条。
SCCPCH:

PICH:

UE会采用非连续接收技术，每隔一段时间侦听一次PICH，看是否有属于自己寻呼组的寻呼消息。这里要注意，在PICH上发的寻呼指示都是针对某个寻呼组的，不是针对某个UE的。如果UE发现有属于自己所在寻呼组的寻呼指示，则去SCCPCH上读对应的寻呼消息，看是不是寻呼自己的。不是的话，继续采用非连续接收技术隔一段时间侦听一次PICH，如果是的话，响应寻呼。

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 13:11 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:05

作者: HWWRANGTS

除了寻呼，UE还可以呼叫别人嘛，所以就要提到随机接入过程

随即接入过程涉及的信道也有2条，分别是PRACH物理随机接入信道和AICH捕获指示信道。
PRACH:

AICH:

物理随机接入信道采用特定的接入帧和接入时隙，分别是普通无线帧和时隙的2倍。为什么是两倍呢？这个又和随机接入过程有关系。

UE想发起随机接入过程，就要给UTRAN发信息，但是UE不知道以多大的功率来发送信息UTRAN才能受到，那怎么办呢？UE会估计一个初始功率来发射（具体怎么估计的，大家还是看协议或者问牛人，俺不是太明白@_@)。因为一开始UE不知道UTRAN能不能收到，所以会试探性的发一些东西给UTRAN，以期待UTRAN能有所反应。

这个试探性的东西就是前导，也叫前缀，preamble。前导生成是有规则的，UE会选一个16个码片大小的签名序列重复256次，得到一个4096码片长的前导。然后在一个接入时隙的开始以自己估计的那个功率发送这个前导。应为前导是4096chip长，比一个无线帧大，所以PRACH采用特殊的接入帧和接入时隙。

UE发了前导以后，会侦听AICH，也就是捕获指示信道。为什么要侦听这条信道呢？是因为如果UTRAN收到了UE发送的前导，会在AICH上发与生成前导的那个签名序列对应的捕获指示AI。UE收到了这个AI后，就知道UTRAN收到了它发的前导，就接着发后面的消息部分。如果UE侦听AICH一段时间后发现没有对应自己发的前导的AI，则UE认为UTRAN没有收到自己发射的前导。于是，UE按一定步长提升发射功率，选择一个新的签名序列构成新前导，在3-4个接入时隙过后开始第2次随机接入过程。如果达到重试次数或者发射功率达到一定值，或者UTRAN在AICH上回拒绝信息，则随机接入过程失败。

呼叫与被呼基本介绍完了，涉及的信道都是成对出现的

PICH和SCCPCH，AICH和PRACH。

其中PICH和AICH都是承载一些物理层指示，没有承载上层信息，所以没有传输信道映射到这2条信道上。

SCCPCH承载了寻呼消息，所以传输信道的PCH寻呼信道映射到了SCCPCH上。当然，SCCPCH不仅仅承载了寻呼消息，还正在公共信道的一些信令和数据，所以传输信道里的FACH也映射到了SCCPCH上。

PRACH承载的是UE的上行数据，所以传输信道中的RACH映射到了PRACH上。

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 13:14 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:05

作者: HWWRANGTS

最后还有2条信道没有介绍，那就是DPCCH和DPDCH。上行的时候，这2条信道分别有属于自己的码字，都采用IQ两路复用的方式上传数据。下行的时候，原本这2条信道的信息都被时分复用到一条信道DPCH中。DPDCH是专用物理数据信道，用来传用户的数据的。DPCCH不承载上层业务，只负责传送DPDCH需要的控制、解调等信息。DPCCH采用固定的256位的扩频码，每时隙传固定的10bit，其中包括支持信道估计以进行相干检测的已知导频比特（Pilot），可选的传输格式组合指示（TFCI），反馈信息（FBI, Feedback Information），以及发射功率控制指令（TPC, Transmission Power Control），所以说WCDMA系统的功控频率是1500次/s。
下行DPCH：

上行DPDCH&DPCCH：

为什么上下行采用不一样的方式呢？因为上行码资源不受限，每个UE有自己的一个码树，而下行的时候码资源是受限的，一个基站的码树要给这个基站下的所有UE用。所以下行为了节约码资源，采用的是和上行不一样的方式。

假设我们做12.2K的AMR语音业务，上行的时候，先要编码，一般采用1/3卷积码，那么12.2K的业务，3.4K的随路信令一起传送的话，编码之后的速率大概是
(12.2+3.4)*3约等于48K，然后在做物理层的速率匹配，要匹配到60K的速率。采用的扩频码就是64位的，因为3.84M cps/64= 60kbps。

下行12.2K的AMR语音业务+3.4K随路信令，然后编码，12.2K的业务+3.4K随路信令都采用1/3卷积码，编码之后的速率大概是48K，然后也做速率匹配。但是下行的时候，每条物理信道（除了同步信道）都要先把自己的信息分成2路，分别放到I路和Q路上传。所以I路和Q路上分别是约24K的速率，这个时候再做速率匹配，就匹配到了30K。30K对应的扩频码就是128。

所以通常同一业务上下行用的码字是不一样的。

Q&A:
1、为什么速率匹配时匹配到30K，60K，为什么不是别的数呢？
这个和扩频码有关，码片速率固定为3.84M cps，扩频码是256、128、64、32、16、8、4。所以物理层的速率，只能是3.84M cps除以对应的扩频码，分别得到15K,30K,60K,120K,240K,480K,960K.

2、上下行都有I/Q分路，为什么上行没用I/Q分路呢？
上行也用了I/Q分路，不过不是对单一物理信道用的，而是DPDCH放到I路，DPCCH放到Q路（DPDCH有多条的话I路和Q路都有DPDCH，但是每条DPDCH不分路）。

[ 本帖最后由 HWWRANGTS 于 2010-4-26 13:17 编辑 ]

时间: 2010-4-27 03:19

作者: HWWRANGTS

HSPA的物理信道后续单独介绍，正在整理中……

时间: 2010-4-27 08:36

作者: wolf03

继续，支持一下

时间: 2010-4-27 08:53

作者: zyz1016

学习了！

时间: 2010-4-27 09:35

作者: listshyp

不错不错。。做个记号

时间: 2010-4-27 11:20

作者: 叽叽喳喳

好晕。。。。。

时间: 2010-4-27 12:32

作者: 冷笑书生

不错，支持一个先！

时间: 2010-4-27 13:25

作者: cathylover

这个诠释的方法很清晰，又很容易懂！厉害~~~~~~~佩服了！！

时间: 2010-4-27 14:03

作者: liuxiaochao

讲的非常好，感谢楼主

时间: 2010-4-27 15:04

作者: halfheart

PPT不错，是楼主自己做的么？

不过有几个问题，想探讨下。

手机在开机后是如何确定驻留小区，如下是我的理解。

从手机开机上电开始，手机先要扫频，找到可以使用的频点--- 一般手机都是使用上次使用的频点，而不会去扫频。没有可用频点后，才会扫频，扫频有不同策略，范围也会不同，这个没有强制。扫频完会按照强度依次去同步至读到MIB。

手机在读取了MIB以后，就知道这个小区是否可以驻留。不同的运营商对应的PLMN是不一样的。手机的SIM卡里保留有可用的PLMN----手机卡里会存一个归属PLMN，就是IMSI号的前5/6位，一般手机会首选PLMN。当用户所属PLMN不可用后，手机会尝试其他PLMN，如果注册失败，会把该PLMN记录至禁止PLMN。当移动的手机到了只有联通信号的地方，会去注册一次，被干掉，就不会再去碰壁了。

时间: 2010-4-27 15:30

作者: 服务生

不错。

时间: 2010-4-27 17:09

作者: longwmy

不错啊，收藏了

时间: 2010-4-27 17:35

作者: emptyliu

讲得很清楚，但是第一张图没显示全。

时间: 2010-4-27 20:00

作者: yuhongjie

学习

时间: 2010-4-27 20:36

作者: liuzhijia

看不懂，路过，学习

时间: 2010-4-28 02:19

作者: HWWRANGTS

原帖由 halfheart 于 2010-4-27 01:04 发表
PPT不错，是楼主自己做的么？

不过有几个问题，想探讨下。

手机在开机后是如何确定驻留小区，如下是我的理解。

从手机开机上电开始，手机先要扫频，找到可以使用的频点--- 一般手机都是使用上次使用的频点， ...

如果是第一次开机，是要全频扫描，以后就没必要了啊。

时间: 2010-4-28 08:49

作者: zddkila

收藏，学习

时间: 2010-4-28 10:12

作者: Goldways

学习了！

时间: 2010-4-28 13:31

作者: alusor

很详细，收藏之。。

期待lz之后的大论

时间: 2010-6-22 11:18

作者: simplesme 标题: Mark

Mark一下，谢谢！

时间: 2010-6-30 13:39

作者: jily992

支持支持，顶楼主。太牛了。学习。。

时间: 2010-9-17 19:56

作者: z512v 标题: 回复 1# 的帖子

DPCCH 时隙与码道终端是如何得到的？
3.4K信令有何内容？
THANKS！

时间: 2010-9-20 21:22

作者: romantic_xk 标题: 感激感激啊

以前是搞GSM的，在GSM的基础上理解UMTS有点困难，现在明白多了。。。

时间: 2010-9-22 11:23

作者: xlw918828858

先收藏了，学习一下

时间: 2010-10-17 23:34

作者: 好名字都被取了

1.“UE会估计一个初始功率来发射（具体怎么估计的，大家还是看协议或者问牛人，俺不是太明白@_@)。”
我不信LZ不知道这个：P初始＝P期望＋Passloss＋△P（N-1）＋（上下行平衡系数）

2.“DPDCH/DPCCH为什么上下行采用不一样的方式呢？因为上行码资源不受限，每个UE有自己的一个码树，而下行的时候码资源是受限的，一个基站的码树要给这个基站下的所有UE用。所以下行为了节约码资源，采用的是和上行不一样的方式。”

LZ这个解释只能说明为什么上行可以用I/Q复用，并没有说为什么要I/Q复用；
之前看过一本英文W原理书上描述的是如果上行采用下行的时分复用进行2个信道传输的话，在发射机停止和开启的瞬间会使手机对附近的电子设备造成一些干扰，例如助听器；

时间: 2010-10-18 13:34

作者: illidan

好文，一定要顶。

时间: 2010-10-18 16:57

作者: sqbste2002

这个资料真的是经典，收藏，嘿嘿

时间: 2010-12-22 00:48

作者: 哎一塌糊涂

正在学习Uu口协议，十分受用，感激！

时间: 2011-7-6 23:02

作者: qlr69

很好很强大~~~~

时间: 2011-7-7 14:41

作者: 道家书生

非常牛X的帖子。一定要顶一个

时间: 2011-11-2 09:42

作者: wudaokou

很全，很专业。。强大了。

时间: 2011-11-28 21:53

作者: 北回归线以北

真不错的帖子收藏了

时间: 2011-12-21 11:01

作者: pqboy1100

期待后续HSPA的介绍。

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