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目录 一. 前言 二. WCDMA的信道结构 三. 信道编码和复用 四. 扩频与调制 五. 随机接入和同步 六. 发射分集与功率控制
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一. 前 言 关于3G（第三代移动通信） 的背景介绍
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3G来历 3G在国际电联ITU被成为国际移动通信-2000，即IMT-2000； 在欧洲电信标准协会ETSI被叫作 个人移动通信UMTS；
地面3G无线传输技术共有10种，以宽带CDMA技术为主流。
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3G的目标 更高比特率的数据业务和更好的频谱利用率。 对全覆盖和移动，比特率144kbit/s,最佳比特率384kbit/s;
有限覆盖和移动，比特率为2Mbit/s; 和现有系统相比，有更高的频谱利用率； 可以灵活地引入新的业务。
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3G的目标 多速率和高级业务(2Mb/s) 多媒体能力 固定网的质量 智能化功能 更简单的蜂窝结构 容易进行信道规划和管理
大容量:>60路话/小区/MHz 个人化使用 低的发射功率 室外<300mw,室内<20mW
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IMT-2000系统的应用业务 Internet, ISDN,信用卡鉴权； 电子邮件，语音信箱，视频邮件； 可视电话，会议电视；
VOD，远程购物； 新闻，天气预报，交通信息； 紧急呼叫，安全管理，遥测等。
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3G的服务要求 全球范围的高度兼容 移动业务与固定业务兼容 手机体积小，轻，可全球漫游 可以得到高速数据、低速图象的服务
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3G承载业务要求
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第三代标准的融合过程 1985~1994年明确概念和目标，提出未来公共陆地移动电话系统FPLMTS 1987~1994年确定基本原则
1990~1998年制定框架和要求，1996年更名为IMT-2000 1992~1998年确定评估方法和程序 1998年6月30日前征集IMT-2000-RTT技术方案 1998年7月~1999年12年制定出最后的技术规范
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3G伙伴项目 GPP和3GPP2 3GPP (3G Partnership Project) 欧洲的ETSI，日本的无线工业和商业协会ARIB，电信技术委员会TTC ，韩国电信技术协会TTA，美国的电信委员会T1和中国的CWTS六个标准化组织组成。以GSM为核心网，WCDMA和CDMA TDD（TD-SCDMA）为无线接口 3GPP2 由美国的电信工业协会TIA，日本ARIB，TTC，韩国TTA和中国的CWTS五个标准化组织组成，以ANSI/IS-95为核心网，CDMA2000为无线接口。
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3G标准化组织格局 IMT-2000 3GPP 3GPP2 ARIB TTC TTA CWTS ETSI SMG TIA T1P1
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与2G的关系或演变过程 IS-95B 2G 2.5G 3G IS-95 CDMA CDMA2000 WCDMA GSM TD-SCDMA
GPRS EDGE GSM TD-SCDMA
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IMT2000的结构和接口
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核心网与无线接口的关系 NNI GSM WCDMA GSM 核心网 IS－136 UWC－136 IS－41 核心网 IS－95
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移动通信发展的时间表 1970‘s 1980’s 1990’s 2000’s 提出 1G AMPS 商业运行 提出 2G GSM 标准化
IMT-2000 标准化 商业运行 提出 4G OFDM ?...
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中国参加3G工作的历程 中国邮电部MPT下属电信传输所RITT负责国内标准。与ETSI和ARIB积极合作，作为一个成员参加ETSI/SMG会议。同时也参加了ITU的讨论进程。 以李世鹤先生为主的大唐通信公司提出了TD-SCDMA的 提案和北京邮电大学李道本教授提出了大区域同步码分多址LAS-CDMA方案。其中TD-SCDMA成为代表性的标准之一。成为中国在高科技领域提出的第一个 国际标准。
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中国参加3G工作的历程 中国不仅仅参加了3G的标准化，还在研究领域作了大量的工作，把第三代移动通信技术列为国家863计划的一个重要主题加以研究。研制的移动台样机，在国内首次实现了移动台之间及移动台与CDMA商用手机的通话。 并在刚刚结束的863成果展示、评比中受到好评。“第三代移动通信专家组总体组”获得先进集体奖。东南大学无线电系主任尤肖虎教授也荣获“个人突出贡献奖”。
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3G中的关键技术 发射分集 多用户检测 软切换 移动IP 信源编码 同步 RAKE接收机 功率控制 信道编解码
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3G前景展望 3G的标准是一个大家族，有于牵涉到不同国家和企业的切身利益。没有达到统一的唯一系统。最终形成两大阵营，10几个方案；
商用还有待于进一步的试验、测试，运行商大多处于关注阶段；估计会在2001以后投入使用； 4G的初始研究已经开始，要支持20M数据速率。主流看好：空时编码、智能天线、OFDM、联合传输、联合检测等新技术的应用。但最终如何还很难说。
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二 WCDMA的信道结构 ——信道类型以及时隙、帧结构
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CN Iu UTRAN Uu UE UTRAN: UMTS 陆地无线接入网 Uu：WCDMA无线接口
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WCDMA无线接口分层结构 层3-----无线资源控制RRC 逻辑信道 层2-----媒体接入控制MAC PHY原语 传输信道
层1-----物理层
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W-CDMA标准的介绍 W-CDMA有两种模式：FDD和TDD。 FDD： 上行和下行链路采用两个不同频率的载波工作的双工模式。
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2.1 信道分类 从不同协议层次上看，信道分三类： 逻辑信道 传输信道 物理信道
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WCDMA传输信道 公共信道 包括:广播信道BCH、 前向接入信道 FACH、 寻呼信道PCH、随机接入信道RACH、下行共享信道DSCH、公用分组信道CPCH。 专用信道 仅有一种：DCH，用来给特定的UE传送数据或控制信息
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公共传输信道分类
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物理信道(上行) 上行信道 上行专用信道 DPDCH DPCCH 上行公用信道 PRACH PCPCH
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物理信道（下行） 下行信道 下行专用信道 DPDCH DPCCH 下行公用信道 CCPCH SCH PDSCH AICH PICH
CPICH
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传输信道 物理信道 BCH FACH PCH RACH CPCH DCH DSCH 公共导频信道 主公共导频信道 辅助公共导频信道
物理随机接入信道（PRACH） RACH 物理公共分组信道（PCPCH） CPCH 专用物理数据信道（DPDCH） 专用物理控制信道（DPCCH） DCH 同步信道（SCH） DSCH 物理下行公享信道（PDSCH） 寻呼指示信道（PICH）
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2.2专用物理信道结构
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DPCCH中的域 Pilot：导频信道 FBI：反馈信息，支持反馈模式发射分集（FBD）和站址选择分集（SSD） TPC: 传输功率控制
TFCI：传输格式组合指示，通知基站有关用户上行DPDCH多路复用的不同传输信道数据格式（传输块大小、间隔等）
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FBI域结构 S域 D域 FBI域 S域用于SSD控制 D域用于FBD反馈模式发射分集控制
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2.3 上行物理随机接入信道 PRACH
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5120chip 随机接入传输 随机接入传输 随机接入传输 帧边界 RACH基于时隙ALOHA方式
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... ... ... Data Nbit Pilot Npbit TFCI 前导部分 前导部分 前导部分 消息部分 4096Chip
10ms 前导部分是长16chip的特征码重复256次 Data Nbit Pilot Npbit TFCI ... ... slot1 slot2 sloti slot15 10ms
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2.4 上行物理公共分组信道 PCPCH
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... 10ms N×10ms 4096Chip 碰撞检测前导 接入前导 DPCCH DPDCH
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2.5 下行专用物理信道 DPCH
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TFCI TPC Pilot 物理信道1 DPDCH 物理信道2 物理信道L 1个时隙0.625ms 多码传输时下行时隙格式
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2.6 主公共控制物理信道 P－CCPCH （承载广播信道）
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... ... ... ... 数据 256chip 2560chip 20bit slot1 slot2 sloti 10ms 帧1 帧2
帧72 720ms
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2.7 辅助共公控制物理信道 S－CCPCH （承载FACH和PCH）
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... ... ... ... TFCI 数据 Pilot slot1 slot2 sloti 10ms 帧1 帧2 帧i 720ms
2560chip 20*2Kbit(K=0...6) ... ... slot1 slot2 sloti slot15 10ms ... ... 帧1 帧2 帧i 帧72 720ms
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2.8 同步信道 SCH （分为主同步P-SCH 和辅助同步S-SCH信道）
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... 帧 DATA DATA DATA acp acp acp slot2 slot15 slot1 acsi,1 acsi,2
256chip P-CCPCH P-SCH S-SCH
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同步信道的域 CP表示主同步码 Csi,k表示辅助同步码，i表示该小区使用的扰码组号；k表时隙号
a表示同步码上的调制信号，用来指明P－CCPCH上是否用了STTD编码。
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2.9 物理下行共享信道 PDSCH （与DPCH信道相关联）
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Slot=2560chip PDSCH TFCI DATA1 TPC DATA2 PILOT DCH
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2.10 下行捕获指示信道 AICH （用于传送AI）
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16symbol(4096chip) 4symbol(1024chip)
AI 空闲部分 AS0 AS1 ... ASi AS14 20ms AI对应于PRACH或PCPCH上的特征码，通知用户准予接入。包含15个接入时隙AS
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2.11 公用导频信道 CPICH （双天线分集发送）
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公共导频信道调制样图 天线1 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 时隙 天线2
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2.12 寻呼指示信道 PICH （传送PI寻呼指示，其总是和 S-CCPCH相联系，SF=256）
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288bits 12bits ... ... 1帧10ms 每帧发送N个寻呼指示，N＝8、36、72、144。如果相应位置的PI为1，就表明与之相关的UE应该去读取相关的S-CPCH相应帧内容
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三.信道编码和复用 为保证高层数据在无线信道上传输，需要将MAC来的数据流进行编码/复用，然后在无线链路上发送；同样地，必须将无线链路上接收到的数据进行解码/解复用再传给MAC和高层。
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两种模式 非压缩模式 压缩模式
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以传送块集的形式，每个传送时间间隔TTI传输一次，TTI是{10,20,40,80}ms中的一个
3.1 非压缩模式传输信道 编码/复用 以传送块集的形式，每个传送时间间隔TTI传输一次，TTI是{10,20,40,80}ms中的一个
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编码/复用步骤（1） 加CRC 传送块级联和码块分割 信道编码 速率匹配 插入非连续传输DTX指示比特 交织
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编码/复用步骤（2） 无线帧分割 传输信道的复用 物理信道的分割 物理信道的映射
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3.2 压缩模式传输信道 编码/复用 一个帧中时隙Nfirst到Nlast不被用作数据传输，为保持压缩后的BER不受影响，压缩帧中其他时隙的传输功率加大，何时帧被压缩，取决于网络。
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Nfirst~Nlast 帧 帧 帧 传输间隔用于频点测试 用打空或减小扩频因子两种方式来完成
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接收机为了准确解码，必须知道发送方的编码/复用格式。 检测方式有显式和阴式（盲传送格式检测）两种
3.3 传输格式检测 接收机为了准确解码，必须知道发送方的编码/复用格式。 检测方式有显式和阴式（盲传送格式检测）两种
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TFCI TFCI 29 28 27 26 .... 1 0 Slot0 Slot1 ... Slot14 Reed－Muller码
（30bit） （10bit） Slot0 Slot Slot14
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——CDMA系统的基础。使得系统具有抗多径衰落，发射功率低和频谱利用率高等优点。
四.扩频与调制 ——CDMA系统的基础。使得系统具有抗多径衰落，发射功率低和频谱利用率高等优点。
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4.1 上行链路
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Cd d PRACH 消息数据 PRACH 消息控制 Sr Cc c j
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OVSF正交可变扩频因子信道码 C4,1=(1,1,1,1) C2,1=(1,1) C4,1=(1,1,-1,-1) C1,1=(1)
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长扰码的生成
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短扰码的生成
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随机接入前导扰码
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4.2 下行链路
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下行扰码的生成
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——WCDMA初始工作中的两个重要过程。
五.随机接入与同步 ——WCDMA初始工作中的两个重要过程。
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5.1 同步
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小区搜索 1 时隙同步 2 帧同步及码组指示 3 扰码识别
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1 时隙同步 UE采用SCH的主同步码来获取(在256chip之内完成) 一般采用一个匹配滤波器来完成。
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2 帧同步和码组指示 UE采用辅助同步码来发现帧同步（在无线帧长10ms之内） 并同时确定小区的码组
辅助同步码是由16个长度为256chip的短码构成。共有32个，对应了32个扰码码组，每个码组含16个扰码。
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3 扰码识别 UE确定小区中使用的基本扰码。 在P－CCPCH上与2中识别的码组中所有码字进行符号与符号之间的相关运算。
识别了小区基本扰码后，同时UE也得到了超帧同步（从BCH上的系统帧序号SFN信息获得）
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PRACH同步 随机接入突发要按照接入时隙的时序进行，接入时隙的时序从P-CCPCH时序得到。
第n个接入时隙位置起始于P-CCPCH帧边界后的n10/N ms。N是每10ms的接入时隙数，n＝0，1，...，N
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——WCDMA初始工作中的两个重要过程。
5.2 随机接入 ——WCDMA初始工作中的两个重要过程。
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物理随机接入准备 物理层需要从高层得到以下信息： 前导扰码 对应每个接入业务级别ASC的可用特征码和RACH子信道组 功率变化步长
传送格式参数集 最大前导重传次数 初始前导功率
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物理随机接入步骤(1) 1.UE对给定的ASC，从可用的子信道组中随机选择一个RACH子信道组 2.选择接入时隙
4.设置前导重传次数 5.设置前导传输功率 6.UE用选定的接入时隙、特征码、和前导传输功率发送第一个前导 7.如果没有在下行链路的AICH中对应的接入时隙里得到捕获指示AI:
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物理随机接入步骤(2) 选择新的上行接入时隙重新尝试 在给定的ASC内，从可用的特征码中随机选择新的特征码 以设定的步长增加前导发射功率
记录前导重传的次数 若前导重传次数小于设定值，返回6。 若前导重传的次数大于设定值，将“无应答”传递给MAC层
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物理随机接入步骤(3) 8. 若在AICH信道中检测得到负的捕获指示，则将“拒绝接入”信息返回MAC层
将已发送RACH消息传递给MAC层
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六.发射分集和功率控制 ——WCDMA中的两个重要技术
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6.1 发射分集 开环发射分集 TSTD（Time Switched Transmit Diversity,时间切换发射分集）
STTD(Space Time block coding based Transmit Diversity，空间时间发射分集) 闭环发射分集
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STTD开环发射分集 b0 b1 b2 b3 天线1 STTD b0 b1 b2 b3 天线2 -b2 b3 b0 -b1 采用STTD编码的信道有：P-CCPCH,S-CCPCH,DPCH,PICH,PDSCH,AICH,CPICH
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STTD后的导频1 STTD后的导频2 TPC TFCI 信道码、扰码 复 用 复 用 交织 天线1 STTD 编码 信道 编码 速率 匹配
天线2 交织
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天线1 导频 复 用 交织 TPC 扩频 天线2 TFCI w1 信道 编码 交织 w2 DPCCH 解码 (FBI域) 反馈模式发射分集
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6.2 功率控制 开环功率控制 闭环功率控制 外环功率控制
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开环功率 开环功控设定PRACH的功率发射，遵循以下算法： P＝L＋I＋常数 P: RACH信道的传输功率,dBm；
L：测量下行P-CCPCH（primary CCPCH）的信道损 失，dB; I：在BTS的干扰信号功率，dBm，在BCCH中广播; 常数: 由第三层确定的参数。
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