2、物理信道描述
(UM12 7-9)
P-SCH(Primary Synchronization Channel)主同步信道(DL):位于下行方向,是一个纯粹的物理信道,该信道不扩频不加扰,直接产生的就是chip序列放到时间轴上发送。序列经过码片叠加和射频调制之后映射到时隙上发送。在P-SCH信道上发送的序列是唯一的,称为PSC(Primary Synchronization Code)。该码字对WCDMA的所有小区是唯一的。它的作用首先是通知移动台处于UMTS小区范围内,移动台开机后能获得该码字,就表明移动台已落入UMTS服务范围。其次由于该同步码在空中接口上发送时,出现的位值的特殊性,将利用该码字的相关特性来搜索当前小区的时隙间隙(连续二个TS之间的周期),也就是0.667ms的时间间隙。只能搜索到时隙边界不能确定时隙号,也不能确定帧的边界。P-SCH同步码码字由16位构成,是固定的a=<1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,1>。码字再重复16次,Cp=(1+j)x <a,a,a,-a,-a,a,-a,-a,a,a,a,-a,a,-a,a,a>。所以实际发送的同步序列是256chips。该序列具有良好的自相关性,序列在10ms无线帧内发送,每个无线帧包含15个TS,每个TS有2560chips,所以该序列占用了每个TS中的256chips位。规范规定该序列占用空中接口每个TS中起始的256chip位。从时间关系上来看,该信道与其它信道有相同的同步参考点。移动台内存放了该同步序列,只有接收到该同步序列,移动台就认为进入了UMTS服务小区。移动台利用码字的自相关性,移动台会搜索序列最强的相关点,也就是在做相关解调时,一定要解出最强相关点。移动台只有找到连续的相关点,且相关点间隔一个TS周期,也就认为找到了时隙的同步点。
(UM12 7-10)
S-SCH(Secondary Synchronization Channel)辅同步信道(DL):PSC的同步尚不能使移动台确定小区、时隙号和帧边界,所以移动台在完成时隙边界点的搜索之后,将要完成与小区的同步过程,移动台会利用该时间间隔进一步搜索SSC(Secondary Synchronization Code)完成小区搜索和帧同步。SSC同样是由物理信道产生的不携带任何上层信息的码字,与PSC一样不扩频不加扰,直接产生的就是chip序列。它的作用是加强同步,也就是利用它的序列的特殊性来确定时隙号、帧边界定位、获得当前小区主扰码的组号。首先SSC仍然是由物理层产生的特殊的码片序列,由16位构成,16比特位长的序列规范定义了16种同步码SSC(而PSC只有1个码字a),16种同步码彼此正交,其正交特性体现在同样被重复16次,形成256chips长的序列,构成16种256chips长的同步码。16个同步码映射到TS上时,与PSC同步码正交且在时间关系上是并行存在,即同时发射,占用2560chips的前256chips位。速率为3.84Mchips/s。在WCDMA中,物理信道是同时发射,通过码字来区分(与GSM不同),所以一旦基站开始工作,PSC和SSC是并发的。如何通过16个码字来完成上述三项功能?规范规定,从16个同步码的角度来说,在放入无线帧时,无线帧只有15个时隙TS,所以相当于对16个同步码进行排列组合。规范在16取15的排列组合中定义了64种组合方案,对应该小区所在的主扰码的组号。表7-10反映的对应关系,纵轴Group0~Group63对应64个主扰码的组号,横轴#0~#14对应一个无线帧的15个TS,表中对应的编号是16种SSC同步码编号。移动台首先在第1个TS搜索到同步码16,就会对照移动台内的这张对应表,搜索到含有同步码16的点,接着搜索第2个TS的256chips的SCC,编号为6,对对应表进行二次删选,在16后面是6的只有Group2和Group4满足条件,接着继续搜索到第3个TS,发现同步码编号为11,则锁定Group4。这就唯一确定了组合,同时也固定了时隙号Slot7、8、9,因为16、6、11的同步码位置是固定地被放在上面三个时隙内的。时隙号知道也就知道了一个帧的时隙边界,但仍不知道帧号。图例是最好情况下解码3个SSC后就能定位,最差情况是要解码1个整帧15个SSC后才能定位,这取决于码字规划。事实上规范中定义的对应关系中没有3个连续码字是重复的。
(UM12 7-11)
P-CPICH(Primary Common Pilot Channel)主公共导频信道(DL):经过同步信道的同步,移动台只获得了小区主扰码的组号,为了驻扎小区,移动台还需进一步获得小区的主扰码,小区的系统信息等。P-CPICH是一个由物理层产生的纯物理信道,但需做扩频和加扰。该信道上发送的序列称为公共导频序列,这个导频序列对移动台和所有小区来说都是已知的,是个预定义的符号序列(Pre-defined symbol aequence),称为Symbol表明是在物理层扩频之前产生的序列。作为基站和移动台都已知的序列,规范规定该序列的扩频码字是Cch,256,0,该码字为全1码,所以序列的发送速率为15kbps。序列加扰的扰码是各小区的主扰码。作为移动台在获得主扰码组号之后,就会去解读CPICH信息,要对CPICH解扰,移动台尚不知主扰码的前提下如何去解扰?采用的方式就是尝试,在知道组号的前提下尝试用该组的所有8个主扰码进行解扰。作为一个已知序列,它在无线帧的所有时隙上连续发射,所以可以用8个主扰码去连续解扰。再用已知的扩频码字进行解扩,将获得该序列。所以P-CPICH的第一个作用就是尝试找到小区的主扰码。第二作用是获得相位参考(或称为时延参考)。作为基站来说,序列始终以同样的时钟同步向下发送,移动台在接收时信号肯定存在一定的时延,是相位可能发生偏转之后的信号。作为已知序列,在这种情况下,为了体现码字的正交性,一定要完成时间的补偿,从而给出了相位的参考。其他物理信道的相位将以该序列的相位参考来做接收并予以补偿。在移动台的整个通信过程中,移动台都要始终对CPICH进行解码。对该序列的解码以及Ec/Io的测量将构成测量报告,质量的参考都是通过对该序列的测量来完成的。同样对相邻小区也要做相同的工作过程。作开环功控时,移动台也将根据对该信道的测量来决定自己的初始发射功率。到此为止,移动台还只是对多个小区的无线测量,还没有完成小区的PLMN的选择,也就是还没有MCC、MNC、Cell ID等号码。最后一步就是要解码P-CCPCH信道。S-CPICH信道现阶段不做,该信道不一直发送,它是可选的。它是作为S-CCPCH和DPCH的相位参考。如果选择了该信道,基站要将信道的扩频因子通知给移动台。信道在使用了MUD、波束成型技术(智能天线中的功能)时才会被选用。
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