wcdma系统技术培训(第三章)主讲费泽松.ppt

费泽松费泽松 博士博士第三代移动通信概论第三代移动通信概论1第三章 WCDMA空中接口• 概述 • Uu接口协议结构模型 • 物理层(L1) • 数据链路层(L2) • 网络层(L3)2概述• 空中接口 q是UE和UTRAN之间的接口，即Uu接口 q三大标准的主要区别在空中接口的无线传 输技术(RTT) qWCDMA空中接口的开放性 q支持FDD和TDD q接口协议 • 物理层(L1) • 数据链路层(L2) • 网络层(L3)3Uu接口模型4非接入层接入层5Uu接口协议结构 • 物理层(L1) • 数据链路层(L2) q控制平面 • 媒体接入控制(MAC)协议 • 无线链路控制(RLC)协议 q用户平面 • MAC/RLC • 分组数据汇聚协议(PDCP) • 广播/组播控制协议(BMC) • 网络层(L3) q无线资源控制(RRC)协议(控制平面、接入层) q移动性管理(MM)/连接管理(CM)6Uu接口一般原则• Uu接口是一个开放的接口实现不同厂商的 Node B和UE进行互连 • 物理层功能基本上在Node B实现 • MAC层以上协议基本上在RNC终结无线资源 由RNC集中管理 • 采用逻辑信道/传输信道/物理信道3层映射 关系 • 测量根据RRM算法需要可配置Node B对测量 报告不做处理7Uu接口功能• 广播寻呼和RRC连接功能• 切换和功率控制的判决和执行• 无线资源的管理和控制• WCDMA基带和射频处理8Uu接口• 物理层(L1)• 数据链路层(L2)• 网络层(L3)9Uu接口之 物理层• 物理层以传输信道的形式向MAC和高层传 递信息 q传输信道特性由传输格式定义,传输格式同时 也指明物理层对这些传输信道的处理过程 q物理层的操作严格按照无线帧的定时进行传输 块定义为能被物理层联合编码的数据传输块的 定时与无线帧严格对应每10ms或10ms的整数倍 产生一个传输块 q一个UE可同时建立多个传输信道,每个传输信 道都有其特征,每个传输信道都可为一个无线 承载提供信息比特流的传输也可用于L2和高层 的信令消息10传输信道• 传输信道 q公共传输信道 q专用传输信道11公共传输信道 • 随机接入信道(RACH) q上行链路信道，用于传输相对两小的数据 • ODMA随机接入信道(ORACH) q中继链路 • 公共分组信道(CPCH) q传送突发数据业务 q仅存在FDD模式下的上行链路 q为小区内全部UE所共享，是公共资源 q受快速功率控制 • 前向接入信道(FACH) q公共下行链路 q不受闭环功率控制，传输小量数据12公共传输信道(续)• 下行链路共享信道(DSCH)q几个UE共享的下行链路信道，传输专用控制或业务数据 • 上行链路共享信道(USCH)q几个UE共享的上行链路信道，传输专用控制或业务数据 q仅存在于TDD模式 • 广播信道(BCH)q下行链路信道，在整个小区内广播系统信息 • 寻呼信道(PCH)q下行链路信道，在整个小区内广播控制信息以保证 UE睡眠模式有效13专用传输信道• 专用信道(DCH) qDCH是一个UE专用的上、下行链路信道 • 快速上行链路信令信道(FAUSCH) q上行链路信道，分配与FACH关联的专用 信道 • ODMA专用信道(ODCH) q中继链路中一个UE专用信道14物理信道 • 物理信道是由一个特定的载频、扰码、 信道化码、开始和结束的时间持续时间 段 q持续时间由开始和结束时刻定义用chip的 整数倍来测量在规范中使用的chip的倍数 有 • 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38400chips 10ms • 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2560chips151 无线帧, 10 ms, 150 * 2k bits, 38400 chips (3.84 Mcps) Slot iSlot 1Slot 2Slot 15time1 无线帧, 10 ms, 150 * 2k bits, 38400 chips (3.84 Mcps) Slot 15Slot i+1timeSlot 2Slot iSlot 1time上行链路 下行链路 1617物理层功能• 宏分集的合并/分离和软切换的执行 • 传输信道上错误检测并向高层指示 • 前向纠错编译码和传输信道的交织/解 交织 • 传输信道的复用和编码组合传输信道的 解复用 • 速率匹配 • 传输信道到物理信道的映射18物理层功能(续)• 物理信道的功率加权和合并 • 频率和时间同步 • 测量和向高层指示 • 闭环功率控制 • 支持上行链路信道的定时(TDD) • 上行链路同步(TDD)19Uu接口• 物理层(L1)• 数据链路层(L2)• 网络层(L3)20Uu接口之数据链路层(L2)• 媒体接入控制(MAC)协议• 无线链路控制(RLC)协议• 分组数据会聚(PDCP)协议• 广播/组播控制(BMC)协议21媒体接入控制(MAC)协议• MAC层向高层屏蔽了物理介质的传输特 性，为高层提供了无差错的帧传输服务 • MAC层位于物理层和无线连接控制层之 间，向上以逻辑信道的形式为高层提供服 务，向下利用传输信道使用物理层提供的 服务 • 根据业务情况和传输信道的使用情况，进 行传输信道的传输格式选择22MAC层结构23MAC层结构(续)• MAC由三个逻辑实体构成 qMAC-b • 处理广播信道(BCH) • 每个UE和每个小区(Node B)有一个实体 qMAC-c/sh• 处理公共信道和共享信道 • 每个UE和每个小区(CRNC)有一个实体 qMAC-d • 处理分配给一个处于连接模式UE的专用信道 • 每个UE中有个实体；在SRNC中对每个UE有一个实体24MAC向高层提供的业务• 数据传输 q提供MAC实体之间MAC SDU无确认传输 • 无线资源和MAC层参数的重新分配 q在RRC的请求下执行无线资源的重新分配和 MAC参数的改变 • 测量汇报 q向RRC汇报局部的业务质量和信道质量，以 便RRC根据当前业务流量和业务质量对资源 进行控制25MAC功能• 逻辑信道和传输信 道映射 • 传输格式的选择 • UE数据流之间优先 级的处理 • 通过动态调度完成 UE之间优先级处理• 在公共传输信道上 标识UE公共传输信道的复 用/解复用专用传输信道的复 用/解复用业务量测量 动态传输信道类型 切换 加密 为RACH传输进行 接入服务级别选择26• MAC在逻辑信道上提供数据业务传输 • 逻辑信道类型对应MAC提供的不同类型 的数据传输业务 • 分类 q控制信道(传输控制平面信息) q业务信道(传输用户平面信息)逻辑信道27逻辑信道结构28逻辑信道和传输信道之间映射(1)BCCH-SAP PCCH-SAP DCCH-SAPCCCH-SAP (TDD) CTCH-SAPDTCH-SAPMAC-SAPsBCH PCHCPCH FAUSCH RACHFACH USCH DSCHDCH 传输信道(FDD) (TDD)UE侧29逻辑信道和传输信道之间映射(2)SHCCH-SAPBCCH-SAP PCCH-SAPDCCH-SAPCCCH-SAP (TDD) CTCH-SAPDTCH-SAPMAC-SAPsBCH PCHCPCH FAUSCH RACHFACH USCH DSCHDCH 传输信道(FDD) (TDD) UTRAN侧30逻辑信道和传输信道之间映射(3)ODCCH-SAPOCCCH-SAPODTCH-SAPMAC SAPsORACH ODCT传输信道UE侧(中继)31UE侧MAC结构图3.8 UE侧MAC结构32UE侧MAC－c/sh实体结构图3.9 UE侧MAC结构/MAC-c/sh 33UTRAN侧MAC结构图3.11 34UTRAN侧MAC－c/sh实体结构图3.12 35UTRAN侧MAC－d实体结构图3.1336MAC PDU格式3738Uu接口之数据链路层(L2)• 媒体接入控制(MAC)协议• 无线链路控制(RLC)协议• 分组数据会聚(PDCP)协议• 广播/组播控制(BMC)协议39无线链路控制(RLC)协议• RLC层为用户和控制数据提供分段和重 传业务 • RRC配置并以三种模式进行操作 q透明模式(TM) q非确认模式(UM) q确认模式(AM) • RLC向上层提供信令无线承载(控制平面) • RLC向上层提供无线承载(用户平面)40RLC层结构41RLC向高层提供的业务• RLC的建立和释放• 透明模式数据传输 • 非确认模式数据传输 • 确认模式数据传输 • QoS设置• 不可恢复错误通知42RLC功能分段和重组 联接 填充 发送用户数据 错误纠正 高层PDU顺序传 递复制检测 流量控制 序号检查 协议错误检测和 恢复 加密 暂停/继续功能43RLC实体• 每个RLC实体有RRC配置 • 工作模式 q透明模式 q非确认模式 q确认模式 • 向上层提供 q信令无线承载(控制平面) q无线承载(用户平面)44图3.16 两透明对等实体模型透明模式实体• 在透明模式中对高层数据不加如何协议 头45非确认模式实体• 非确认模式不使用重传协议，数据传递 没有保证图3.17 两非确认模式对等实体模型46确认模式实体• 使用ARQ 机制用于 错误检测图3.18 确认模式实体模型4748Uu接口之数据链路层(L2)• 媒体接入控制(MAC)协议• 无线链路控制(RLC)协议• 分组数据会聚(PDCP)协议• 广播/组播控制(BMC)协议49分组数据会聚协议(PDCP)• PDCP q实现UTRAN实体透明传输高层的分组， 支持多种网络层协议 q采用头压缩算法提供信道利用率 • 每个PDCP实体采用一个或多个头压缩算法， 也可不使用头压缩算法 • 算法的类型和参数由RRC协商并通过PDCP控制 业务接入点（PDCP－SAP）指示PDCP q只存在于用户平面处理PS域业务50PDCP结构51PDCP业务和功能• 在确认、非确认和透明模式下发送和接收 网络PDU• PDCP主要功能 q将网络PDU从一个网络协议映射到一个RLC实 体上 q对多余的网络PDU控制信息在发送实体中进行 压缩，在接收实体中进行解压缩(包含TCP/IP)52PDCP在RLC确认模式上的传输53PDCP在RLC非确认和 透明模式上的数据传输图3.21 在RLC非确认或透明模式上的PDCP数据传输54Uu接口之数据链路层(L2)• 媒体接入控制(MAC)协议• 无线链路控制(RLC)协议• 分组数据会聚(PDCP)协议• 广播/组播控制(BMC)协议55广播和组播控制(BMC)协议• BMC只存在于用户平面 q为广播域产生的广播和组播业务而设计 q在RLC之上 q除了对MAC层之外，对所有其他服务都是透明的 q每个BMC实体通过RLC层需要由MAC层提供的一个单 独的逻辑信道CTCH qBMC使用RLC的非确定模式业务 qBMC实体是单向的，在UTRAN侧它只进行发送，在UE 侧只执行接收功能 qBMC通过控制接入点接收RRC的控制信息 56BMC模型57BMC业务和功能• 在无线接口用户平面提供广播/组播发送 业务，以非确认模式发送公共用户数据 • BMC主要功能 q存储小区广播消息 q业务量监测和CBS无线资源请求 qBMC消息的调度 q向UE发送BMC消息 q向高层传送小区广播消息58数据链路层的数据流• 数据链路层数据流的传输方式 qRLC数据传输模式• 确认 • 非确认 • 透明 qMAC层数据传输类型 • 是否增加MAC头59透明RLC和MAC数据流传输60透明RLC和非透明MAC数据流传输61非透明RLC和。