WCDMA呼叫流程(1)之“开机(小区搜索)”移动台开机,需要与系统联系,首先要与某一个小区的信号取得时序同步,这种从无联系到时序同步的过程就是移动台的小区搜索。
需要先后经过时隙同步、扰码码组识别和帧同步、扰码识别(小区识别)等一些过程。
占用信道:P-SCH↓->S-SCH↓->P-CPICH↓->P-CCPCH↓手机开机后需要搜索的信息:(1)最强小区;(2)时隙边界;(3)帧边界;(4)主扰码;(5)广播信道的相关广播。
----------------------------------------------------------------------------------------背景知识:在WCDMA系统中,使用下行扰码区分不同的小区(可以复用)。
在下行物理信道上共有8192个扰码,将这8192个码分成512个组,每组有16个码,其中第一个为主扰码(共有512个主扰码),其余15个为辅扰码。
512个组每8个组成一个大组,共有64个大组(主扰码组)。
使用扰码分组是为了提高同步时的速度。
手机开机后寻找当前基站的主扰码时就可以采取分级的方法,先64个大组选1,再8个组选1,这样就能很快知道接入的扇区的主扰码是什么了。
----------------------------------------------------------------------------------------第一步:选择小区和时隙同步手机首先搜索主同步信道(P-SCH)的主同步码(PSC),与信号最强的基站取得时隙同步。
P-SCH在每个时隙的前256个码片时间内发射全网唯一的主同步码,主同步码具有非周期性自相关的特性。
P-SCH无扩频操作、无信道化编码操作,手机可以通过P-SCH判断WCDMA小区,从而实现时隙同步。
第二步:帧同步和确定扰码组接收主同步信道(P-SCH)上的主同步码PSC后,再接收辅同步信道(S-SCH)上的辅同步码(SSC),共有16个,因为一个无线帧只有15个时隙,只用16个中间的15个。
16个中选择15个,这样不同的排列组合有很多,且具有唯一性,选择64个(经过精心挑选)分别区分64个主扰码组。
听完一帧后,根据15个SSC的排列顺序,就可以判断当前扇区属于哪个主扰码组(64选1)。
第三步:确定扰码号接收主公共导频信道(P-CPICH),确定到底是哪个主扰码。
P-CPICH是预先定义的符号序列,它是一个全“0”,使用固定的信道化编码Cch,256,0,扰码使用的是主扰码。
在手机确定是哪个主扰码组后,它只剩下8个主扰码(一个主扰码组是8个组,每组只有一个主扰码)。
手机依次用这8个下行主扰码对P-CPICH进行解码,直到得到全“0”,这样就确定了该小区的下行主扰码。
第四步:解码P-CCPCH信道获得广播消息得到主扰码后接收主公共控制物理信道(P-CCPCH),P-CCPCH包括当前的SFN (System Frame Number)和系统广播消息,固定使用Cch,256,1进行信道化编码。
P-CCPCH 也是用主扰码来加扰的,手机用主扰码对P-CCPCH承载的BCCH信道进行解码,获得系统广播。
至此,手机已经了解了小区的情况并选择了该小区作为自己的服务小区,但是基站还不知道有这部手机的存在。
所以,手机必须要有一个注册的过程。
WCDMA呼叫流程(2)之“手机注册/位置更新”占用信道:PRACH Preamble↑->AICH↓->PRACH Message↑->S-CCPCH↓->DPDCH/DPCCH↑↓---------------------------------------------------------------背景知识:PRACH:物理随机接入信道,属于上行公共物理信道,用于传送移动台的随机接入信息。
RPACH由前导部分和数据部分等两部分组成。
前导部分的前导签名(Preamble Signature)用于区分用户,共有16种Preamble Signature ,每种含有16比特固定的信息,分别重复256次,手机可随机选择一个;前导部分的前导扰码(Preamble Scrambling Code)用来区分扇区,共有8192个码,分成512个组,每组16个。
手机需依据下行Primary Scrambling Code计算用哪个扰码。
这两个CODE合在一起,构成了基站识别手机前导部分的扰码(PRACH Access Preamble Code)。
消息部分用于语音和数据的接入请求消息。
---------------------------------------------------------------捕获指示信道(AICH):Acquisition Indicator Channel,属于公共指示信道,用于给手机提供上行接入捕获指示Ais(Acquisition Indicator),通知其接入信息已被系统获知,该信息与PRACH中的Signature相对应。
在AICH上传送系统对接入信息的(PRACH)的已被捕获的确认信息。
---------------------------------------------------------------公共控制物理信道(CCPCH): Common physical Channel,用于承载下行系统控制和广播信息,内容是传送小区系统消息(BCCH);辅公共控制信道(S-CCPCH):用于承载下行寻呼/接入指示信道,内容是传送寻呼消息(PCH)和信道指配消息(FACH);---------------------------------------------------------------专用物理数据信道(DPDCH):传输语音和数据;专用物理控制信道(DPCCH):传输物理层的控制信息---------------------------------------------------------------第一步:随机接入前导首先在主随机接入信道(PRACH)上发送随机接入前导。
这是一个敲门的动作,同时也在进行开环功控。
手机会发送不止一个Preamble,一开始做试探,功率小一点,看基站能不能听到。
如果听不到,下一个Preamble的功率就增加一个步长,直到功率足够强基站能够听到。
第二步:基站确认呼叫请求基站收到UE随机接入前导,通过捕获指示信道AICH告诉手机可以继续发送具体的接入请求信息了。
AICH上的信息AI与PRACH上的签名对应。
即如果是手机A发送Preamble,则基站回一个“手机A,我听到你了,可以发接入消息了”。
第三步:手机发送接入请求手机A收到接入确认后,开始在PRACH上发送接入Message(具体的接入请求消息)。
第四步:系统分配专用信道基站收到手机的接入请求后,通过辅助公共控制信道S-CCPCH给手机分配资源(通过传输信道FACH来分配),分配得到的主要是专用物理信道。
第五步:完成注册或位置更新手机收到资源分配消息后,手机转到基站给它分配的DPDCH/DPCCH上进行注册或位置更新。
这是双向的信道。
下图是注册流程:WCDMA呼叫流程(3)之“待机状态”占用信道:P-CCPCH/PICH↓------------------------------------------------------------------背景知识1:主公共控制信道(P-CCPCH):用于承载下行系统控制和广播信息,内容是传送小区系统消息(BCCH);寻呼指示信道(PICH):Paging Indicator Channel,属于下行公共指示信道,用于给手机提供寻呼指示,通知UE到S-CCPCH上接收Paging信息。
PICH使UE在空闲状态下,减少监视S-CCPCH的时间,由于PICH的编码和解码方式都比S-CCPCH简单,所以对UE 的处理能力要求不高,从而可以节省处理器的电池耗电。
在PICH上传送寻呼指示消息。
PICH 总与一个S-CCPCH随路。
------------------------------------------------------------------背景知识2:UE有两种基本的运行模式:空闲模式和连接模式.上电开始UE就停留在空闲模式下,通过非接入层标识如IMSI/TMSI或P-TMSI等标志来区分。
UTRAN不保存空闲模式UE的信息,仅能够寻呼一个小区中的所有UE或同一个寻呼时刻的所有UE。
当UE 完成RRC 连接建立时,UE才从空闲模式转移到连接模式:CELL_FACH或CELL_DCH状态。
当RRC 连接释放时,UE从连接模式转移到空闲模式。
UE在连接模式下一共有如下4种状态:CELL_DCH:UE处于激活状态,正在利用自己专用的信道进行通信,上下行都具有专用信道,UTRAN准确的知道UE所位于的小区中。
UE进入CELL_DCH状态有如下2种方法:(1) UE在空闲模式下RRC连接建立在专用行道上因此UE从空闲模式进入CELL_DCH状态;(2) UE处于CELL_FACH状态下使用公共传输信道通过信道切换后使用专用传输信道UE从CELL_FACH状态进入到CELL_DCH状态。
CELL_FACH:UE处于激活状态,但是上下行都只有少量的数据需要传输,不需要为此UE分配专用的信道,下行的数据在FACH上传输,上行在RACH上传输,下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息,UTRAN准确的知道UE所位于的小区,保留了UE所使用的资源,所处的状态等信息。
在CELL_FACH状态下如果数据业务在一段时间里未被激活,UE将进入CELL_PCH状态以减少功率的损耗。
并且当UE暂时脱离CELL_PCH状态执行小区更新,更新完成后,如果UE和网络侧均无数据传输需求,它将返回CELL_PCH。
CELL_PCH:UE上下行都没有数据传送,没有为UE分配专用信道,需要非连续监听PICH,以便收听寻呼,因此UE此时进入非连续接收(DRX技术),可有效的节电。
UTRAN 准确的知道UE所位于的小区,这样,UE所位于的小区变化后,UTRAN需要更新UE的小区信息。
在该状态下,不能使用DCCH逻辑信道。
如果网络试图发起任何活动,它需要在UE所在小区的PCCH逻辑信道上发送一个寻呼请求,UE转换到CELL_FACH状态的方式有两个:一是通过UTRAN寻呼,二是通过任何上行接入;URA_PCH:没有为UE分配专用信道,UE上下行都没有数据传送,需要非连续监听PICH,进入非连续接收,UTRAN只知道UE所位于的URA(UTRAN Registration Area,一个URA包含多个小区),也就是说,UTRAN只在UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息,这样更加节约了资源,减少了信令。