3.3 信道上的编码过程

WCDMA空中接口上承载了各种业务信息，也就是RB，典型的有语音业务、视频电话业务和分组数据业务，当然还会承载相应的信令。这些信息需要经过各个信道上的编码过程，并不局限于传输信道和物理信道，还包括逻辑信道的编码过程。

本节按照处理信息类型，将WCDMA空中接口的信息处理过程具体化，介绍了最常用的语音业务、HSDPA业务和HSUPA业务的编码过程。其他的信令和业务的编码过程读者可查阅《WCDMA空中接口技术》一书。

3.3.1 语音业务的编码过程

1. 语音编码以及链路层编码过程

话音业务采用AMR的信源编码方式。按照AMR的编码方案，可以输出的码率有：4.75 kbps、5.15 kbps、5.9 kbps、6.7 kbps、7.4 kbps、7.95 kbps、10.2 kbps或者12.2 kbps。使用较低的码率可以节省系统资源，提高语音用户数量，当然语音的质量会相应的下降。

现网中WCDMA空中接口语音业务普遍采用AMR12.2的RAB，其码率为12.2 kbps，与GSM的EFR一致。信源编码时每20 ms进行160次采样（相当于8 kHz的采样频率），每次采样得到13 比特的原始数据，经过语音压缩编码后产生一个话音数据块，包含244比特的数据。在这244比特数据中，与EFR一样分为A、B及C三类，对应RAB的3个数据子流：A类最重要，共81比特；B类次之，共103比特；C类最次，共60比特。

RAB的3个数据子流分别对应3个RB，送链路层进行处理，整个链路层的处理过程如图3.24所示。A、B和C三个RB采用TM模式，透明经过RLC子层后，输出到3个逻辑信道上：DTCH1，DTCH2和DTCH3。3个逻辑信道的数据无须复用，经过MAC子层后，变成TB，映射到3个传输信道上：DCH1，DCH2和DCH3，每个传输信道上TB长度分别是81、103和60比特，总和还是244比特。链路层处理后3个TB送物理层继续编码。

由于语音业务总会伴随有信令，信令的最高速率为3.4 kbps，因此从空中接口整体上看，进行语音业务时链路层的最大速率为15.6 kbps。

2. 上行方向物理层编码过程

图3.25展示了上行方向上语音业务的物理层编码过程。在编码过程中，DCH1/2/3上的语音TB和DCH4上的信令TB复用到同一个物理信道上。这时，承载信令的DCH的TTI为40 ms，每个TTI上TB的比特数为148。

图3.25的左边是12.2 kbps语音业务的处理过程，右边是3.4 kbps或3.2 kbps信令的处理过程。

我们先来看语音业务的处理过程。

语音数据块TB分别来自DCH1，DCH2和DCH3，只有承载了A类数据的DCH1的TB被加入12比特的CRC循环冗余校验码，其余两个TB都不用做CRC处理。

接下来为了卷积的需要，三个传输信道都加入8比特的“0”，也就是所谓的尾比特。DCH1和DCH2的TB进行1︰3的卷积，而DCH3的TB进行1︰2的卷积。

卷积后进行无线帧的均衡，DCH1和DCH2的TB都增加了1比特，变成了偶数的长度。

之后经过第一次交织改变比特之间的顺序，配合20 ms的TTI，物理层将数据块等分为两段，为映射到无线帧上做准备。

分段后，物理层将来自三个TB第一段的数据进行速率匹配，增加了一些比特，并组合在一起，形成460比特的数据块。同样可以将第二段的数据进行速率匹配并组合，得到另外一个460比特的数据块。每个数据块还要与来自信令部分的140比特数据组合，再进行第二次交织，得到600比特的数据段。

信令部分的数据处理流程如下：148比特的信令TB先加上16比特的CRC，再加入8个比特的“0”作为尾比特，进行1︰3的卷积，得到516比特的数据块，经过第一次交织后，配合40 ms的TTI，516比特的数据块等分为4段129比特的数据段。最后进行速率匹配，变成每段140比特的数据，再与语音的460比特的数据段进行组合。

600比特的数据段最后被15等分，映射到上行DPDCH物理信道上。值得注意的是，一个信令数据块与两个语音数据块一起复用到同一物理信道上。图3.25只画出了一个语音数据块的处理过程，另外一个语音数据块的处理过程读者可以自行补上。

3. 下行方向物理层编码过程

图3.26 展示了下行方向上语音业务与信令的物理层编码过程。图的左边是12.2 kbps语音业务的处理过程，右边是3.4 kbps或3.2 kbps信令的处理过程。

与上行方向编码过程不同的是，卷积完成后即进行速率匹配，DCH1、2 和4 的数据块被打孔掉一些比特，而DCH3的数据块增加了一些比特。

之后进行第一次交织和无线帧分段，并将4个DCH上的数据块组合起来，形成510比特的数据块，进行第二次交织。

第二次交织后的510比特的数据段被15等分，连同物理层上的导频Polit、功控TPC和格式TFCI信息一起映射到DPCH物理信道上。同样，一个信令数据块与两个语音数据块一起复用到同一物理信道上。

3.3.2 HSDPA业务的编码过程

HSDPA业务的编码过程从链路层的数据编码过程开始，如图3.27所示。

图3.27中来自SGSN的TCP/IP数据包将被送到SRNC的RLC子层，SRNC的RLC子层将IP数据包切割为640比特的数据段，作为负荷，再加上RLC子层的头（如果是UM模式，为8比特；如果是AM模式，为16比特），构成RLC子层的PDU，由DTCH逻辑信道承载，送到MAC子层的处理实体。

为了提高处理效率，一个TTI内，RLC子层可以向MAC子层传送多个RLC子层的SDU，最大数量与HSDPA终端的类型相关。HSDPA终端分为多种类别，如表3.3所示。

其中常见的第8类终端在最高速率情况下，一个TTI最多可以处理包含21个RLC PDU（长度为656比特）的数据块。

SRNC的MAC子层的处理实体采用透明工作方式，不处理这些来自RLC子层的SDU，而是将这些SDU直接送往Node B的MAC子层的处理实体进行处理。

在最高速率下，Node B的MAC子层的处理实体可以组合这21个SDU，再加上21比特的处理实体头，并附上107 比特的填充数据，构成一个长度为13904 比特的传输块TB，由HS-DSCH传输信道承载，送到Node B的物理层继续处理。

因此，对于第8类HSDPA终端而言，其链路层最高下行速率为6.72 Mbps（21×640× 500）。

HSDPA业务在物理层的编码过程如图3.28所示。13904比特的传输块TB先加上24比特的CRC信息，长度变为13928比特，然后进行扰码处理。

扰码处理后，由于数据块的长度超过了Turbo编码5114比特的限制，13928比特的数据块被切割为4643比特的三部分，分别进行1︰3的Turbo编码。

Turbo编码后，数据块变成3×13929比特，再经过HARQ处理以及速率匹配后，最终变成一个长度为19200比特的数据块。

最后，数据块被均分为10部分，分别映射到10个码分的HS-PDSCH物理信道上，这些物理信道都采用16QAM的调制方式。

因此对于第8 类HSDPA终端而言，其物理层最高下行速率为6.952 Mbps（13904× 500），简称为7M。

3.3.3 HSUPA业务的编码过程

HSUPA业务的编码过程也是从链路层的数据编码过程开始，如图3.29所示。

来自终端应用层的数据经由TCP/IP数据包送到终端的RLC子层，终端的RLC子层将IP数据包切割为320比特的数据段，作为负荷，加上16比特的头，构成一个RLC的PDU，共336比特，送到终端的MAC子层继续处理。

同样，为了提高处理效率，一个TTI内，RLC子层可以向MAC子层传送多个RLC子层的SDU，最大数量与HSUPA终端的类型相关。HSUPA终端分为如表3.4所示的6类终端。

其中第3类终端采用10 ms的TTI，在最高速率下，此类终端一个TTI内可最多可处理包含43个RLC的PDU的数据块。

这些RLC的PDU在MAC子层中需要经过两个处理实体，也就是经过MAC-es和MAC-e实体的处理。经过MAC子层的两个处理实体后，这43个RLC的PDU被拼接复用，并且加上18比特的处理实体头，以及其他的18比特填充数据，构成一个长度为14484比特的传输块（TB），送到终端的物理层，进入物理层的编码过程，如图3.30所示。

因此对于第3类HSUPA终端而言，其链路层最高上行速率为1.376 Mbps（43×320× 100）。

在物理层，长度为14484比特的传输块（TB）先进行CRC处理，加上了24比特的CRC信息，变成长度为14508比特的数据块。

由于数据块的长度超出Turbo编码5114比特的限制，被分割为3个4836比特的数据块，分别进行1︰3的Turbo编码，再加上12尾比特，得到长度各为14520比特的3个数据块。

这3个长度为14520比特的数据块再进行HARQ的相关处理，最后变成一个长度为19200比特的数据块。

第3类终端在最高速率时需要使用2个扩频因子等于4（SF4）的E-DPDCH物理信道，因此19200比特的数据块被一分为二，分别映射到两个SF4的E-DPDCH物理信道，最终完成物理层的编码过程。

分析整个编码过程，不难发现第3类终端物理层最高上行速率为1.448 4 Mbps，简化为1.45 Mbps。