WCDMA呼叫流程

2021-08-03 10:05:24 字數 6340 閱讀 2172

呼叫處理基本過程:

小區搜尋

手機註冊

手機空閒

手機主叫

手機被叫

資料傳輸

基礎知識:

ovsf碼:互相正交的一組碼。表示法:

cch,sf,j-sf表示矩陣的階數,也是擴頻係數;j表示矩陣中的第j+1行。由於正交特性,用來區分同一扇區內不同的通道(使用者)。是有限的,如sf=256,就是乙個256階的矩陣,共256行,就表示只有256個不同的ovsf碼,只能區分256個使用者。

scrambling code:擾碼。下行區分不同的扇區,上行區分不同的ue。

這樣,不同的扇區內可以使用同樣的ovsf碼。擾碼的主要編碼型別是gold code(金碼)。主擾碼是區分每個扇區的。

gold code:先從pn序列(偽隨機序列)說起。pn序列的輸出長度為2^n-1(n為移位暫存器的個數)。

對應不同的起始位,得到2^n-1個輸出序列組合。不同的移位暫存器組合,會得到不同的pn序列組合。不同pn序列組合中分別拿出的pn序列之間的互相關特性沒有太強的規律,但有一些特殊的會有,其互相關值只有三個取值。

稱這樣的序列為優選對。優選對移位模二加,就可總共得到2^n-1+2=2^n+1個金碼(家族)。金碼自相關歸一化為1,互相關為0。

這樣就可區分小區和ue。

在下行物理通道上共有8192個擾碼(n=13),將這8192個碼分成512個組,每組有16個碼,其中第乙個為主擾碼(共有512個主擾碼),其餘15個為次擾碼。512個組每8個組成乙個大組,共有64個大組(主擾碼組)。

為什麼要分組?是為了提高同步時的速度。手機開機後尋找當前基站的主擾碼時就可以採取分級的方法,先64個大組選1,再8個組選1,這樣就能很快知道接入的扇區的主擾碼是什麼了。

現在可以看呼叫過程了。通過物理通道的使用來了解整個呼叫的過程。

一、小區搜尋

p-sch↓->s-sch↓->p-cpich↓->p-ccpch↓ ↑↓表示上下行

解釋:手機一開機,首先要尋找nodeb(或扇區),判斷這個nodeb(或扇區)用的是哪個主擾碼,然後才能拿到小區開銷資訊。

所以先聽主同步通道上的主同步碼(psc,手機和nodeb用的都一樣,非週期自相關),做自相關,有自相關峰,說明周圍有好的nodeb。

然後再聽輔同步通道上的輔同步碼(ssc),共有16個,因為乙個無線幀只有15個時隙,只用其中的15個。16個中選擇15個,這樣不同的排列組合有很多,且具有唯一性,選擇64個分別區分64個主擾碼組。聽完一幀後,根據15個ssc的排列順序,就可以判斷當前扇區屬於哪個主擾碼組(64選1)。

接著,聽主公共導頻信道p-cpich,確定到底是哪個主擾碼。p-cpich的內容是乙個高電位,使用固定的通道化編碼cch,256,0,擾碼使用的是主擾碼。在手機確定是哪個主擾碼

組後,它只剩下8個主擾碼(乙個主擾碼組是8個組,每組只有乙個主擾碼)。只有一致的主擾碼才能最後解出p-cpich中的高電位。通過乙個乙個試,直到得到高電位,這樣就確定了主擾碼。

得到主擾碼,就可以聽到主公共控制物理通道p-ccpch,因為它也是用主擾碼來加擾的,通道化編碼固定cch,256,1。它上的內容是小區的系統訊息bcch。

通過這麼4步,我的手機終於了解了它附近的乙個小區的基本情況了。之前的這一系列過程,都是盲檢測。

二、手機註冊/位置更新

prach preamble↑->aich↓->prach message↑->s-ccpch>dpdch/dpcch↑↓

在上一過程中,手機了解了小區的情況,但是基站還不知道有移動臺。所以,手機必須要有乙個註冊的過程。

首先在主隨機接入通道上傳送隨機接入前導。這是乙個敲門的動作,同時也在進行開環功控。手機會傳送不止乙個preamble,一開始做試探,功率小一點,看基站能不能聽到。

如果聽不到,下乙個preamble的功率就增加乙個步長,直到功率足夠強,基站就聽到了。preamble 裡的兩個擾碼來區分是哪個扇區哪個使用者發來的前導。前導簽名preamble signature 區分使用者,前導擾碼來區分扇區。

基站聽到後,通過捕獲指示信道aich告訴手機可以繼續傳送具體的接入請求資訊了。aich 上的資訊ai與prach上的簽名對應。即如果是駱駝傳送preamble,則基站回乙個「駱駝,我聽到你了,可以發接入訊息了」。

於是,手機開始在prach上傳送接入message。

基站收到手機的接入請求後,通過輔公共控制通道s-ccpch給手機分配資源(通過傳輸通道fach來分配),分配得到的主要是專用物理通道。

手機收到資源分配訊息後,手機轉到基站給它分配的dpdch/dpcch上進行註冊或位置更新。這是雙向的通道。

三、手機空閒

p-ccpch/pich↓

手機空閒時,要不斷地監聽主公共控制通道,在這上面經常會傳送一些小區開銷資訊,如哪些狀態發生改變。所以手機要想在這個小區生活下去,就要不斷地了解小區的規則以及小區環境的變化。

手機還要監聽尋呼指示信道,它會告訴手機在輔公共控制通道上有沒有這個手機的尋呼訊息。如果有,就轉到輔公共控制通道上去收。(s-ccpch對映pch)

四、手機主叫

prach preamble↑-> aich↓->prach message↑->s-ccpch(fach) ↓ ->dpdch/dpcch↑↓

傳送接入前導,進行呼叫請求,開環功控;

基站確認呼叫請求,傳送ai,通知手機繼續傳送具體接入請求;

手機傳送接入訊息;

基站通過s-ccpch(fach)給手機分配通道;

手機占用pdch進行話音通訊。

五、手機被叫

pich↓->s-ccpch(pch) ↓->prach preamble↑->aich↓->prach message↑->s-ccpch(fach) ↓->dpdch/dpcch↑↓

快速尋呼訊息。通過監聽pich,得到有給此手機的尋呼訊息。這個訊息不是具體的尋呼訊息,具體的要到s-ccpch(pch)中得到。

在s-ccpch(pch)中得到尋呼訊息後,手機就試圖接入相應的基站,後面就和手機主叫的過程一樣了。

六、高速資料傳輸(上行)

csich↓->access preamble↑->ap-aich↓->cd preamble↑->cd/ca-ich↓->pcpch↑

csich指示乙個cpch通道的狀態,即乙個cpch通道是不是可用。手機通過監聽csich,就可以知道有沒有可用的cpch;如果手機知道有乙個可用的cpch,就在pcpch 物理通道上傳送接入前導。preamble同樣進行敲門和開環功控;當基站收到請求,就通過接入前置捕獲指示信道ap-aich通知手機已收到請求。

這是基站的第一次確認;手機收到第一次確認後,在pcpch上傳送碰撞檢測前導cd preamble,來檢測碰撞;基站收到後,通過cd/ca-ich來確認;手機收到第二次確認後,就開始在pcpch上傳送高速資料資訊。

整個呼叫過程就寫完了。整個過程基本上涉及了絕大部分物理通道,把整個過程理解了,就不用再乙個乙個背通道了。

七、在這裡我們介紹的呼叫流程是從ue與cn之間的端到端的呼叫流程,其中包括ue主動發起呼叫(我們通常稱之為ue起呼)和ue接受呼叫(ue被呼)。由於呼叫的另一端可能為ps tn、plmn、isdn等不同網路系統終端,將涉及有線或無線網路之間的訊息互動,我們將不在此介紹。

下面給出了wcdma系統的協議棧,我們將簡要介紹一下呼叫流程中可能涉及到的協議模組。與無線接入無關的高層協議模組我們通稱為非接入層(nas),nas層存在於ue和cn 中,主要處理與業務相關的功能。物理層我們稱之為l1層。

在uu介面上,物理層是wcdma 系統中重要的部分,主要處理無線資料的傳輸。而iub、iu以及iur介面是有線連線的,物理層通常是指光纖、電纜等物理連線實體。**接入控制(mac)和無線鏈路控制(rlc)協議屬於第二層(l2),主要提供資料的傳輸和交換。

無線資源控制(rrc)協議主要完成無線資源的管理和分配。其中node b的rrc、rlc、mac模組僅完成系統廣播功能,大部分無線資源管理功能都在rnc中實現。node b應用部分(nbap)主要處理iub介面的信令,fp則處理各界面的資料傳輸。

無線接入網應用部分(ranap)和網路業務接入點(rnsap)協議分別處理iu以及iur介面的信令傳輸。在呼叫流程中主要涉及uu、iub以及iu介面及相關協議模組,我們主要介紹與wcdma無線接入相關的部分,其他如rnc 與node b、rnc與cn之間有線傳輸(在release99協議中採用atm傳輸)採用的均是通用的傳輸方式,我們將不再介紹。

八、呼叫處理流程

在介紹呼叫處理流程之前,我們首先要了解幾個概念:

rrc連線。rrc連線是ue與utran的rrc協議層之間建立的一種雙向點到點的連線。對乙個ue來說,至多存在一條rrc連線。

rrc連線在ue與utran之間傳輸無線網路信令,如進行無線資源的分配等等。rrc連線在呼叫建立之初建立,在通話結束後釋放,

並在期間一直維持。

iu信令連線。如果說rrc連線建立了ue與utran之間的信令通路,那麼iu信令連線則是建立了ue與cn之間的信令通路。iu信令連線主要傳輸ue與cn之間非接入層信令。

在utran中,非接入層信令是通過上下行直接傳輸信令透明傳輸的。鑑權。出於網路安全效能考慮,在呼叫建立時,網路必須對ue進行鑑權。

無線接入承載(rab)。rab可以看作是ue與cn之間接入層向非接入層提供的業務,主要用於使用者資料的傳輸。rab直接與ue業務相關,它涉及接入層各個協議模組,在空中介面上,rab反映為無線承載(rb)。

無線承載(rb)。rb是ue與utran之間l2向上層提供的業務。上面我們提到的rrc 連線也可以看作是一種承載信令的rb。

無線鏈路(rl)。無線鏈路是指乙個ue和乙個utran接入點之間的邏輯連線,它在物理實現上通常是由一到多個無線承載傳輸組成。在ue與乙個utran接入點(通常指小區)之間最多存在一條無線鏈路。

1、cs起呼流程

電路交換業務起呼流程主要有以下幾個基本過程:

第一步,建立rrc連線。起呼時,首先由ue的rrc接收到非接入層的請求傳送rrc連線建立請求訊息給utran,在該訊息中包含被叫ue號碼,業務型別等等。utran接收到該訊息後,根據網路情況分配無線資源,並在rrc connection setup訊息中傳送給ue,ue將根據訊息配置各協議層引數,同時返回確認訊息。

rrc連線建立有兩種情況:公共通道上的rrc連線建立和專用通道上的rrc連線建立。兩者的區別在於rrc連線使用的傳輸通道不同,因而連線建立的流程有所區別。

公共通道上的rrc連線建立

專用通道上的rrc連線建立

第二步,iu信令連線的建立。在rrc連線建立後,ue將向cn傳送業務請求。此時ue的rrc傳送initial direct transfer訊息,在該訊息中包含非接入層的資訊(cm service request)。

rnc接收到該訊息後,rnc的ranap傳送initial ue message,將ue的非接入層訊息透明**給cn,在該訊息傳送的同時建立iu信令連線。在iu信令連線建立後,ue和cn之間的非接入層訊息傳輸使用downlink direct transfer和uplink direct transfer訊息進行。

第三步,鑑權。iu信令連線建立後,cn需要對ue進行鑑權。鑑權是非接入層功能,在utran 中透明傳輸。具體操作見第二步的流程中3-6訊息內容。

第四步,rab的建立。ue業務請求被網路接收後,cn將根據業務情況分配無線接入承載(rab)。同時在空中介面將建立相應的無線承載(rb)。

需要注意的是,4-8條訊息若在rrc連線建立中建立了無線鏈路,則需要進行上述無線鏈路的重配置過程,若在rrc連線中沒有建立無線鏈路,即建立了公共通道上的rrc連線時,則在此應進行無線鏈路建立的過程。

第五步,等待應答。此時ue將等待被呼叫方應答,進入通話狀態。

2、cs被呼流程

cs被呼流程基本與起呼流程相似,只是在rrc連線建立前,ue首先接收到尋呼通道上的paging type 1訊息,然後進行rrc連線的建立。以後各部分同起呼流程。

3、ps起呼流程

分組交換業務起呼流程有以下幾個基本過程:

第一步,建立rrc連線。

第二步,iu信令連線的建立。

第三步,ue的鑑權和安全模式控制。

第四步,attach。建立ue和服務gprs業務節點(sgsn)之間的邏輯連線。

第五步,業務請求及分組資料協議(pdp)啟用。ue非接入層傳送業務請求,並啟用pdp。第六步,rab的建立。

ue業務請求被網路接收後,cn將分配無線接入承載(rab)。在空中介面將建立相應的無線承載(rb)。

第七步,等待應答。ue等待cn響應。當ue接收到pdp response訊息,此時可以傳送接收ip資料報。

需要說明的是,wcdma系統的分組業務是「實時**」的,就是說使用者和網路始終連線。通常在使用者終端開啟時,便進行attach操作,與sgsn建立邏輯連線。在需要進行分組業務資料傳輸時,直接啟用pdp就可以了。

因此,在實際操作時流程如下圖所示:

在ue上電時通常會執行1-5步,attach到網路上,並一直保持附著狀態。在需要進行資料傳輸時,執行6-10步調用過程。

4、ps被呼流程

與電路交換一樣,ps被呼流程也與起呼流程相似,只是在接收到paging訊息後進行。

WCDMA呼叫流程

呼叫處理基本過程 小區搜尋 手機註冊 手機空閒 手機主叫 手機被叫 資料傳輸 基礎知識 ovsf碼 互相正交的一組碼。表示法 cch,sf,j sf表示矩陣的階數,也是擴頻係數 j表示矩陣中的第j 1行。由於正交特性,用來區分同一扇區內不同的通道 使用者 是有限的,如sf 256,就是乙個256階的...

WCDMA的CS呼叫流程和PS起呼流程

1 cs起呼流程 電路交換業務起呼流程主要有以下幾個基本過程 第一步,建立rrc連線。起呼時,首先由ue的rrc接收到非接入層的請求傳送rrc連線建立請求訊息給utran,在該訊息中包含被叫ue號碼,業務型別等等。utran接收到該訊息後,根據網路情況分配無線資源,並在rrc connection ...

WCDMA基本信令流程

目錄6.1 概述 1 6.2 無線資源控制流程 1 6.2.1 rrc連線建立流程 1 6.2.2 信令建立流程 2 6.2.3 rab建立流程 3 1.dch dch 4 2.rach fach dch 7 3.rach fach rach fach 7 6.2.4 rrc連線釋放流程 8 6.2...