了解传输信道的使用、传输信道特性、描述来自上层的数据在进行扩频前的处理过程、传输信道向物理信道的映射关系。

六、传输信道描述

目标：了解传输信道的使用、传输信道特性、描述来自上层的数据在进行扩频前的处理过程、传输信道向物理信道的映射关系。

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1、传输信道

传输信道的类别包括BCH、PCH、RACH、FACH、DCH、CPCH和DSCH等只是针对MAC层的分类。传输信道所要描述的是用户信息在空中接口上发送之前所接受的特殊化处理――基带信号处理过程来加强空中接口的信号可靠性。对每一种传输信道，都有描述传输信道的特性参数，称为传输格式TF（Transport Format）。对应于任何一个业务信息在传递过程中，它的传输格式是不固定的，而是以一种组合的形式出现的。所以有传输格式集的定义，也就是所有传输信道格式的组合TFS（TF Set）。各种不同传输信道格式组合在一起就构成了传输信道组合集TFC。每种组合有一种标识，称为TFCI。

传输格式TF由二部分构成，半静态部分和动态部分。所谓半静态部分是指当传输格式定下来之后，该部分将选定不发生变化。而动态部分是随着传输格式的组合而发生变化的部分。半静态部分的参数包括CRC大小――定义的是对该数据块是否完成循环冗余检验的处理，如果选择了这种处理，选择多少比特位的冗余校验，如CRC8、12、16、24等，CRC位用于差错的检查和纠错，这里只使用检错功能；信道编码特性参数――是指添加冗余比特后对原始数据的保护能力，包括信道编码的方式（卷积、Turbo还是No编码）、编码效率（1/2还是1/3）、信道编码所使用的移位寄存器的个数和初始赋值及位比特码的添加等等；时间间隔周期（TTI）――定义的是由MAC层将传输块送往物理传输子层的发送周期，简言之就是传输块（TB）的发送周期，传输块是MAC层和物理层交换数据的最小单位，定义的范围是10、20、40、80ms。这三部分构成了传输格式的半静态部分。一经定义在整个传输过程种将不会发生变化。而动态部分就是TB的大小（TBS）和TB集的大小（TBSS）。如上例中RLC层64kbps的业务，20ms分块分成4块，每块336比特，这336比特通过MAC时如果不添加MAC字头，此时TBS就是336比特。20ms发送4块TB，这4块TB就构成了一个TBS（TB集）。TB集就是在规定的TTI周期内发送到物理层的TB数的集合。由于业务的不同选择的动态部分不同，可能造成半静态部分相同但传输格式还是不同的现象。

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如在下行方向DCH上64kbps业务的传输格式，TTI＝20ms，RLC层截取1280比特，数据块分成4段，每段320比特，在RLC层添加各16比特的RLC字头，送往MAC时为336比特/段，一共形成了4块TB。规范规定了TB的传输格式一共有5种分别是TF0～TF4，当前选择的传输格式是TF4：CRC＝16bits、Coding是Turbo1/3、TTI＝20ms、TB＝336bits、TBS＝4x336bits。对于TF0～TF4的半静态部分相同，称为同一个TFS（set）。

2、传输信道处理（下行）

传输信道的处理共分5步，第1步是传输块的处理，也就是在送往传输子层前，根据半静态部分的定义，添加CRC比特位。第2步是传输块的级联，虽然由RLC层对数据进行了分段，以TB为单位送往传输子层，但在信道编码时，一定是对统一的信息进行信道编码。所以要将分段的数据块级联在一起，进行信道编码，这一合并过程称为传输块集（TBS）的处理。第3步是完成TTI的处理，就是所谓的速率适配，如何匹配到合适的SF值上，也就是决定是重复数据比特还是丢弃用户信息比特位，使之能够映射到一个SF值，对应某一个固定的速率。速率匹配之后要完成第一次交织，块内交织。再次进行无线帧的分段，按10ms分段。第4步无线帧的处理，将多种传输信道的业务信息在无线帧上进行复用。第5步时隙的处理，完成二次交织以及到物理信道的映射。

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第1步传输块的处理：CRC校验位添的加，是针对块（TB）来添加的。CRC的添加取决于是否选择添加以及添加监测的位数是多大。规范规定了CRC24、16、12、8和0（不添加）几种情况，并给出了它们的计算公式。也就是将要发送的传输比特通过CRC公式运算之后产生16位的CRC校验位。在接收端根据这16位的CRC校验位，执行逆过程来判定原来的传输比特是否出错。如果与接收的比特位比较有翻转说明信息出错。此时会出现CRCI的指示。

（UM12 6-9～6-14）

第2步传输块的级联及信道编码：如图6-9所示，3块336比特的数据块添加CRC后，执行串联，成为一个TBS的大小为1056比特。将TBS选择合适的信道编码进行编码后输出。信道编码有几种方式，分别是Turbo码、卷积码及不编码的方式。其中作为卷积码，BCH、PCH、RACH将固定选择1/2卷积码，而其它信道可以多种选择。1/2卷积表示1比特输入2比特输出，1/3卷积则是1比特输入3比特输出，Turbo码1/3效率，no
coding则表示不编码。对于卷积编码，在UMTS中选择的是8位移位寄存器的卷积编码（GSM是4位），在编码前对8位移位寄存器赋值为全0，称为伪码。作为输入比特应该是数据比特加8连0，每1位的输入将导致2比特位的输出，所以输出比特位应是2N＋16位，1/3效率时输出比特是3N＋24比特，其中N代表数据比特。对于Turbo编码，采用6位的移位寄存器，普遍采用1/3效率，1位输入3位输出，且相互之间产生关系，最终输出是3N＋12比特。

（UM12 6-15～6-16）

第3步TTI处理：如图6-15所示，128kbps业务按TTI＝20ms分块，每块2560比特，分成8块（由规范对每种业务定义好了分块数），每块320比特，添加RLC字头16位，MAC层字头位0，CRC添加16位，TB＝352比特，级联后数据为TBS＝8
x 352＝2816比特。进行Turbo编码＝3 x 2816 +12＝8460比特，每20ms，速率（Symbol速率）为423kbps。经过信道编码之后不再有新的比特位添加，只是块内和块间的交织，所以要选择速率匹配。由于SF的不连续性，速率也是不连续的，所以423kbps的速率必须适配到480kbps（SF＝8）或240kbps（SF＝16）上去，系统提供了二种算法，一种是Puncturing，删除一些冗余的比特位，向较低速率适配，缺点是保护比特位减少导致有用信息的保护性能降低；另一种是repetition，重复冗余位，提高速率，虽然提高了抗干扰特性，但在空中接口上对其他用户的干扰会加大。二种算法的选择是由系统动态资源的分配来决定的，接受来自RRC层的控制。也就是在满足Qos的前提下，由RRC选择不同的算法。系统会首选repetition，以保证一定的Qos。规范的34.108定义了各种业务的编码方式。

完成速率适配之后，TBS数据将进行第一次交织，即块（TBS）内交织。如图6-16所示，TTI＝40ms，数据长度为108比特，每10ms作为一个column，40ms共4个column，将108比特分成27组，横行输入，纵向输出，也就是在输入时按横行由左到右每4比特1组输入，形成27
x 4的矩阵序列。输出时由上到下，每27比特1组输出，共4块，形成交织后的108比特流。当出现多个column时，还要做column之间的交织。Inter-column之间的交织就是倒换不同column的发送顺序，交织的结构是根据TTI值不同而规定的。如TTI＝40ms，Inter-column的模式是{0,2,1,3}，也就是作为输出是先是第0列27比特输出，再是第2列的27比特输出，依次类推。这样108比特的连续性将被打乱，避免出现连续干扰。交织后的信号比特流再按每10ms截取，每10ms获得27比特，完成无线帧的匹配。

（UM12 6-17～6-18）

第4步无线帧处理：无线帧匹配完成后，进入传输信道的复用过程。业务信息根据Qos的不同采用各自不同的信道编码，对用户来说，可能属于同一个CCTrCH，也就是一个用户上的所有传输信道的复用。逻辑概念是CCTrCH，物理概念上就是实现不同传输信道之间的块间交织。可能需要时间复用，复用到10ms的帧块上来。

第5步物理信道的映射：完成物理信道映射的同时产生Layer1的管理信息，指的是专用的控制信息，如导频序列（用于接收机完成相关解调做信道监听，非公共导频序列）、TPC（闭环内环功控）比特位、TFCI（通知接收端做逆处理时原来有多少种传输信道的传输格式被复用到同一个物理信道上）。这三个域无论是上行还是下行将一直伴随用户的专用的物理信道，始终存在。除此之外，在Layer1管理信息中还有个FBI域（Optional），只有激活发射分集时才会在上行方向上看到FBI域。

如图6-18所示，交互式业务或在DL方向的背景业务，速率为128kbps（PS）伴随信令承载是DL方向3.4kbps。这是规范中规定的一类业务。该用户在传送专用业务信息时一定会有二个逻辑信道，专用业务信道DTCH和专用控制信道DCCH。DTCH用于传送128
kbps的分组业务、DCCH用于传送专用信令。专用信令分四类承载，分别是移动性管理类、测量报告类、以及关于优先级的二类。所以有四个独立的DCCH信道。所以在上层逻辑信道上就已经进行了划分，用户会有二个逻辑信道，占用1个业务承载和4个信令承载。图中左端提供了专用业务信道的传输处理，右端给出了专用信令的传输处理。对于专用业务，128 kbps按每20ms分块，业务单元尺寸SDU＝2560bits，经过RLC层分段并工作于RLC层确认模式，分成8段，每段320bits。每段添加RLC层字头16bits，送往MAC层要映射到DCH上，所以MAC层是透明通过，TBS＝8
x 336，速率134.4kbps（MAC层发往物理层的速率）。对于专用控制信令，逻辑信道上是4个独立的信令承载，信令承载的速率是3.4kbps和3.2kbps，按40ms分段，SDU分别为136bits和128bits，SRB1工作于RLC的非确认模式，RLC字头是8bits，SRB2～SRB4均工作于RLC的确认模式，RLC字头16bits，4个逻辑信道在MAC层要完成复用，复用到同一个传输信道，所以要添加MAC层字头4bits（C/T域），映射到DCH#2，信令速率＝（136＋8＋4）/40ms＝3.7kbps，SDU＝148bits。到达Layer1后，对于DCH#1选择TF4格式，CRC16bits，Turbo1/3编码，TTI＝20ms；对于DCH#2选择TF0格式，CRC16bits，卷积1/3编码，TTI＝40ms。二路信息在传输信道上要完成二次交织，二次交织是完成无线帧的交织，最终映射到物理信道DPDCH上，同时由Layer1直接产生层1的控制信息DPCCH上的域TFCI＝8、TPC＝8、Pilot＝16。在DL方向二路信息时间复用，选择SF＝16。
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