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控制信道

控制信道 (control channel)在多信道共用通信系统中,主要用于传送信令或同步数据,又记作CC。在模拟蜂窝系统中,主要由寻呼及接入信道组成。而在数字蜂窝系统中,主要由广播信道、公共控制信道和专用控制信道构成。 

控制信道(CC)的下行信道用于寻呼(Page),上行信道用于接入(Access)。控制信道还用来传递大量的其他数据。在每一个无线小区内,通常只有一个控制信道。所以,一个中心激励的基站应配备一套控制信道单元;一个顶点激励的基站(通常覆盖三个扇区小区)应配备三套控制信道单元。 

1、寻呼 

当移动用户被呼叫时,就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号,所以将该信道称为寻呼信道(PC)。 

2、接入 

当移动用户主呼时,就在控制信道的上行信道发起主呼信号,所以将该信道称为接入信道(AC)。 

在控制信道中,不仅传递寻呼和接入信号,还传递大量的其他数据,如系统的常用报文、重试(重新试呼)信号等。 

控制信道用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用3种控制信道。 

广播信道(Broadcast Channels,BCH)仅作为下行信道使用,即BTS至移动台(MS)单向传输,可分为如下3种: 

(1)频率校正信道(Frequency Correction Channel,FCCH)。 

FCCH携带用于校正MS频率的消息,用作下行信道,采取一点对多点(BTS对多个MS)方式传播。 

FCCH的目的有两个:首先确认这是一个BCCH信道,其次保证手机的频率保持一致。FCCH信道只在下行BCCH载频的0时隙上传送。 

(2)同步信道(Synchronization Channel,SCH)。 

SCH携带MS的帧同步(TDMA帧号)和BTS的识别码(BSIC)的信息,用作下行信道,采用一点对多点方式传播。SCH信道只在下行BCCH载频的0时隙上传送。 

(3)广播控制信道(Broadcast Control Channel,BCCH)。 

BCCH广播每个BTS的通用信息(小区特定信息),并只在下行BCCH载频的0时隙上传送。 

BCCH所载的参数主要有: 

> CCCH公共控制信道号码,以及CCCH是否与SDCCH独立专用控制信道相组合。 

> 为接入准许信息所预约的各CCCH上的区块(block)号码。 

> 向同样寻呼组的MS传送寻呼信息之间的TDMA复合帧号码。 

公共控制信道(Common Control Channels,CCCH)分为以下3种: 

(1)寻呼信道(Paging Channel,PCH)。 

PCH用于寻呼(搜索)Ms。PCH信道在下行BCCH载频的0时隙上传送。 

(2)随机接入信道(RandomAccess Channel,RACH)。 

MS通过此信道申请分配一个独立专用控制信道(SDCCH),可作为对寻呼的响应或MS主叫/登记时的接入。RACH信道在上行BCCH载频的0时隙上传送。 

(3)允许接入信道(Access Grant Channel,AGCH)。 

AGCH用于为MS分配一个独立专用控制信道(SDCCH)。AGCH信道在下行BCCH载频的0时隙上传送。 

专用控制信道(Dedicated Control Channels,DCCH)分为以下4种: 

(1)独立专用控制信道(Standalone Dedicated Control Channel,SDCCH)。 

SDCCH用在分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令,例如登记和鉴权在此信道上进行,空闲状态下的短信息和小区广播也在SDCCH上传送。在GSM系统中,SDCCH信道默认在BCCH载频的时隙2上传送。 

(2)小区广播信道(CeU Broadcast Channel,CBCH)。 

CBCH用于携载小区广播短信息业务信息(SMSCB),它使用与SDCCH同样的物理信道,属于下行信道。 

(3)慢速随路控制信道(Slow Associated Control Channel,SACCH)。 

SACCH与一个TCH或一个SDCCH相关,是一个传送连续信息的连续数据信息,属于上行和下行信道,采用点对点方式传播。在上行方向,传送MS接收到的关于服务及邻近小区的信号强度的测试报告,这对实现MS参与切换功能是必要的。在下行方向,它用于MS的功率管理和时间调整。 

信道SACCH支持如下信息: 

> 用时间超前机制来补偿往返传播的速率。 

> MS发射功率控制。 

> 无线线路质量控制。 

> 在相邻基站上实现往返测量。 

(4)快速随路控制信道(Fast Associated Control Channel,FACCH)。 

FACCH被分配给专用信道,并允许通过不同类型的控制或信令,然而其速率很低,仅380bit/s,引入的时延达半秒的量级,所以不合适于快速变换的场合。当分配给的信道是TCH时,在紧急情况下,中止用户信息的发送,并收回空余容量,以便通过信令,因此产生了FACCH。 

FACCH工作于借用模式,在话音传输过程中如果突然需要比SACCH所能处理的速度高得多的速度传送信令信息,则借用20ms的话音(数据)来传送。这一般在切换时发生。 

控制信道的设计是载波聚合系统中需要着重考虑的方面之一。在控制信道设计中需要考虑实现的复杂度和与LTE系统的前、后向兼容性等因素,没计的优劣可能直接影响到载波聚合技术在LTE - Advanced系统中的应用。结合多家公司已经提出的设计模式,控制信道的设计方案包括独立控制信道设计和联合控制信道设计。 

每个载波上都有独立的控制信道与该载波上的数据信道相关联,且该载波上的数据信道对应的控制信道只存该载波上,信道中控制信息采用独立编码方式,只能控制对应载波上的数据流的传输。如图所示。 

联合控制信道横跨聚合后的全部频带,对所有载波的控制信息进行统一的联合编码,联合编码后的信息分布在所有的载波上传输,如图所示。 

比较以上两种控制信道设计方案,各有优缺点。独立控制信道和相应的数据传输在同一个载波上,每个控制信道上传输该载波上数据业务的控制信息,这种设计方案可以很好地兼容现有的设计方案,能够重复利用LTE的控制信道格式,对原有系统设计影响较小。它在充分利用现有资源的同时有良好的后向兼容性,并且控制开销与被控制的载波带宽成比例,可以节省一些不必要的开销。联合控制信道横跨整个聚合后的载波,其优点是系统信令开销小,但用户需要监控整个带宽上的控制信息,需要解析整个系统子带上的控制信息,确定其分配信息,这给用户带来了更大的开销和功率消耗,并且不利于系统的后向兼容。 

目前业界倾向于选择独立控制信道设汁方案,但最终确定需要综合考虑实现的复杂度、功率消耗、后向兼容性、资源优化等方面。 



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