[分享]ovsf基础

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在OVSF码树结构中，每一阶对应一个SF值，如SF=2时，位于同阶的可用码字是2个，SF=4时，可用码字是4个，依此类推，SF=8时，有8个可用码字。码字的标识是 Cch,SF,no
其中，SF为扩频因子，No从上至下按序编号。SF值代表原来的一个比特用SF个码片来表示，如SF＝4，一个比特位用4个码片来表示。每个码字的长度与SF值相关，SF＝4表示码字长度为4。码字的取值范围，在上行方向，SF＝4、8、16、32、64、128、256；在下行方向，SF＝4、8、16、32、64、128、256、512。使用位于同一阶的码字，表示原始用户的业务速率是一致的，才会选择到相同的SF值。同一阶码字之间是完全正交的。当位于不同阶的码字间存在父子关系时，码字之间具有相关性，在DL方向也就不能被同时分配使用。当位于不同阶的码字间不存在父子关系时，码字之间仍是正交关系。由于父子关系的码字具有相关性，所以在选择码序列时数量会受限。在DL方向不考虑公共信道和功率受限，假设所有码字都可以被分配用来通信，在最大情况下允许同时使用的用户数应当是512个。在DL方向所能支持的最大速率，SF越小，速率越高，所以在SF＝4时，速率是最大。但在SF＝4是，只能用Cch,4,1、Cch,4,2、、Cch,4,3 三个码字，这是因为Cch,4,0 产生的子码字序列要被分配给公共信道使用。所以Cch,4,0 树不能使用，用户的2M速率就是同时占用SF＝4的三个码字获得的。SF＝4时单信道的Symbol Rate＝3.84/4＝960ksymbol/s，这只是其中一路（I或Q路）上的速率，两路信号在DL方向是通过串并转换之后获得的，奇偶比特分开，速率减半。所以在恢复到原始比特时，首先要经过串并转换的逆过程，将I路960k信号和Q路960k信号叠加，成为2x960＝1920kbps速率的信号，这才是经过信道编码、交织等基带信号处理过程之后的信号速率。在1920kbps中有用信息只占768kbps，这是进行基带信号处理前的有效速率，相当于用户单信道上的原始信息速率只有768kbps，只有同时得到DL方向上三个信道的物理链路，Bit Rate＝3 x 768＝2.1Mbps，才能满足最大2M的业务。所以2M速率指的是用户的比特速率，在规范中被归为2048业务。
OVSF的分配原则：在DL方向，根据用户的业务请求由RNC动态分配，在同一阶情况下，初始状态时，是按由上到下的原则分配，在使用状态下，对空闲资源，也是从上到下按序分配。从RNC的动态资源管理来说，假设在SF＝8层，已有5个用户分别占用5个码字信道（0、2、6码字未用），在不考虑上行链路的干扰受限和下行链路的功率受限时，有第6个用户（业务速配要求SF＝4）申请接入时，RNC允许接入，分配码字时可以采用二种方案，第一种称为Auto－Patching（打补丁）方案，所谓补丁现象，是指由于码字资源的按序分配，个别用户在放弃码字时，会出现不相邻码字被分别占用的现象，如3、7码字占用而2、6码字未占用。所以当第6个用户申请接入时，可以将占用码字3的用户重新配置，使占用码字6信道，将2、3码字的父码字（SF＝4）分配给用户6，这个过程即为Auto－Patching过程；第二种称为Self－Splitting（自我分裂）方案，将申请SF＝4的用户分裂，使分别占用2个SF＝8的信道来实现。二种方案优选第二种，因为无线链路重建需要涉及相应的信令过程，同时，二个SF＝8的功率和一个SF＝4的功率是不等效的。在速率适配时，RNC会优先选择SF值高的物理信道，以降低功率。在UL方向的码字分配，现阶段在专用的信令和业务信道上，只能分配每阶中的一个码字，即Cch,SF,SF/4的码字，如Cch,4,1、Cch,8,2等。该码字是1 1 －1 －1的重复，只是根据速率不同SF值的不同而重复的次数不同。这是针对单业务单信道情况的码字分配方案，将来如果一个移动台支持多个业务，码字分配就会发生变化，该原则不再发生作用。一般认为在上行链路上所要求的速率不是很高，区分用户是通过扰码来区分的，不同用户之间无需通过扩频码来区分用户，所以可以简化码字的分配方式，现阶段无需通过扩频码来区分物理信道，对相同速率的业务可以分配相同的扩频码字，而只通过扰码来区分用户。RNC的这种分配方式称为半静态分配方式。
根据上述的分配原则，一个小区在DL方向码字最多只能分配一个2M业务的承载，这称为码字缺陷（Shortage）。为了弥补缺陷，规范中规定了付扰码（Secondary SC）的概念，对相同的扩频码，为了达到重复使用的目的，以满足多用户的业务需求，可以通过付扰码加以区分。在同一个扰码下，OVSF码树只能使用一次，对同一个小区来说，最多可以分配1个主扰码和15个付扰码，即OVSF可以重复使用16次，所以码字资源是足够使用，只是现阶段仍暂不使用付扰码。从码字角度考虑容量是不受限的，受限的是下行链路上的功率和上行链路上的干扰，也就是在下行链路上允许提供多少个2M用户取决于小区最大允许功率数。
码字的正交性在同步前提下完全正交，非同步条件下会发生相位偏转。信号在下行链路是所有码字叠加后进行发射的，所有码字同步且正交，到达移动台后，移动台接受来自不同小区的信号，码字会发生偏转，可以通过主扰码加以区分和过虑，从而接受本小区的信号。本小区信号由于多经产生的时延对于移动台来说，无论是有用信号还是干扰信号都是一样的。所以对于信道化码的码字要求只是完成扩频及基本正交就可以。在上行链路，每个移动台各自发射独立的信号，传播时延及发射时间不同，基站侧接受仍是所有信号的叠加，上行链路上的信号相关性较差，不可能同步，所以要选择相关性比扩频码要好的扰码来区分不同用户，对扰码的特性要求较高。
对于扰码来说，系统选择的是伪随机序列（PN序列），PN序列的码字与窄代CDMA不同，窄代CDMA是m序列，WCDMA选择的是Gold序列。序列不同指的是产生的机制不同，从而会有不同的相关特性。PN序列产生的基本原理如图所示：以三个移位寄存器为例，每一位的初始赋值称为状态值，假设为001，最后一位的状态值作为PN序列的输出
产生的PN序列为11101001的周期性重复，循环周期称为PN序列的长度＝2n－1，其中n为移位寄存器的个数，例中n＝3，所以序列长度为7位，每7位之后会重复一次。由于选择PN序列的长度、寄存器抽头及初始赋值各不一样，将会产生不同的PN序列。PN序列每偏移一个相位，就可以截取2n－1长的PN序列，也就是对于周期为2n－1的PN序列可以有2n－1个。
在UMTS中，上行链路的PN序列采用25位移位寄存器，I路Q路分开各是25位寄存器，可以看成同一个扰码。扰码周期（长度）为225－1。根据扰码产生的机制，首先寄存器的赋值是变化的，对Q路来说，初始赋值为全“1”码，对I路来说，初始赋值的前24位有RNC动态分配，也就是RNC分配给移动台一个24位的识别符，这个识别符将作为PN序列产生的寄存器前24位的初始赋值，再加上第25位的状态值“1”。在上行链路方向上每个移动台由于所得的状态值不同的，所以产生的码序列是不同的，相当于在该方向上实际可以使用的扰码是224个。Gold码产生的码序列的自相关性是非常好的，但由于只是初始赋值的不同，所以不同的PN序列不是完全正交，只是近似正交。但由于码序列长度较长，克服了正交特性的不足，因为码字越长，正交性越好。所以在UMTS中，系统不需完全同步，只要近似同步就可以。在上行链路，还可以选择短扰码，该扰码周期是256，该技术在将来会被引入，当在上行链路上使用短扰码时，为克服码间干扰，对Rake接受机会有较高要求，会采用多用户监测技术（MUD）来代替Rake接受机制，目前使用的还是长扰码。在实际使用中，系统会每10ms截取PN序列中的38400chips，使扰码速率位3.84Mchip/s，所以只使用了PN序列中的一段。在下行方向上的扰码仍然选择的是长扰码，它的初始赋值及周期是固定的。采用18位的移位寄存器，周期是218－1＝262143，而实际在下行链路上可以使用的扰码规范只定义了8192个，作为Cell ID，规范只定义了8192个扰码，并分配到512个小区，每个小区可以使用16个扰码，包括1个主扰码和15个付扰码。15个付扰码完成对OVSF的复用。相当于可用码字是16 x 512＝8192个。也就是每512个小区会重复使用8192个码字。对于下行链路上的主扰码，规范中同时又将512个主扰码分成了64组，每组由8个主扰码构成，而付扰码与主扰码是绑定的。下行链路扰码采用静态分配。也就是下行链路的扰码是利用同一PN序列的不同偏置（offset）来区分，并完成每10ms 38400chips的截取而获得的。下行链路的扰码具有非常好的自相关性，在同步的前提下，100％相关，在非同步条件下，也能满足近似正交。而不同码字之间也有较好的互相关性，在同步的前提下，100％相关，在非同步条件下，也能满足近似正交。为使相邻小区间码字的相关性最好，所以在网络建设时对512个码字要进行码字规划。