（通信与信息系统专业论文）wcdma接入网同步技术研究.pdf

电子科技大学硕士学位论文 摘要 本文主要是针对w c d m a 的接入网同步中的关键问题进行研究，具体包括： 通过空中接口实现对n o d eb 之间的同步；对r n c 和n o d eb 之间的i u b 接口同 步的具体实现；通过仿真来获取在什么样的功率分配下小区搜索的性能最好。 对于t d d 模式下的w c d m a ，n o d eb 之间的同步有两种方法，其一是通过 g p s 等系统来实现的，另一种就是通过空中接口来实现n o d e b 之间的同步。一 般的通过空中接口同步的方法是n o d eb 之间直接发送信号，来实现同步。本文 借助处于切换状态的移动台，同时与多个n o d eb 之间有通信，来实现n o d eb 之问的时间差测量，以进行n o d eb 之问的同步。n o d eb 得到自己与其它的n o d e b 之间的时间差以后，通过一个收敛的递归运算，来确定自己同步后的时间。通 过仿真得到两种通过空中接口实现同步的方法的差异。 r n c 和n o d e b 之间的i u b 接口同步对于改善接口的性能、提高通信质量有 很重要的意义。其中的主要问题是r n c 发送到n o d eb 的每个传输块集( t b s ) 所对应的帧编号c f n 值的具体计算和在n o d eb 端接收数据帧的窗口的配置问 题。本文结合3 g p p 上的相关内容，推导r n c 和n o d eb 之间的时间关系，来具 体实现c f n 的计算和n o d eb 上时间窗的配置。同时，通过在仿真中设置适当的 窗口值来得到通信链路的性能。 w c d m a 目标小区搜索过程可以分为时隙同步、帧同步和扰码识别。本文 针对在不同的条件下，通过仿真来获取这三个过程同步的性能。对于w c d m a 系统，同步信道的功率分配对系统容量和其它性能上有很大的影响。所以本文通 过仿真s c h 信道和c p i c h 信道的不同功率分配来观察其小区搜索性能。其结果 对于实际系统的设计有一定的参考价值。 关键词：w c d m a ，接入网同步，小区搜索，功率分配 电子科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h ek e y p r o b l e m so f t h es y n c h r o n i z a t i o no fw c d m a a c c e s sn e t w o r k i tc o n t a i n st h ef o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s ：u s i n gu ei ns o f th a n d o i f , t h e s y n c h r o n i z a t i o no fn o d eb sa r ef u l f i l l e dt h r o u g ht h ea i ri n t e r f a c e ；t h er e a l i z a t i o no f i u bi n t e r f a c es y n c h r o n i z a t i o nb e t w e e nr n ca n dn o d e b s ；t h r o u g hs i m u l a t i o nt og e t t h eb e s tc e l ls e a r c h p e r f o r m a n c eu n d e r c e r t a i nc i r c u m s t a n c e i nw c d m a s y s t e mu n d e rt d dm o d e ，t h e r ea r et w ok i n d so fs y n c h r o n i z a t i o n m e t h o d sb e t w e e nn o d eb s o n em e t h o di su s i n gg p s s y s t e m ，t h eo t h e r i st h r o u g ha i r i n t e r f a c e u s u a l l y , t h es y n c h r o n i z a t i o nm e t h o do fn o d eb st h r o u g ha i ri n t e r f a c e i s s e n d i n gs i g n a lb e t w e e n n o d eb sd i r e c t l y i nt h i sp a p e r , an e wm e t h o du s i n gu ei n s o f th a n d o i f , w h i c hi sc o m m u n i c a t i n gw i t hs e v e r a ln o d eb s ，t om e a s u r et h et i m e d i f f e r e n c eo fn o d eb s a f t e rg e t t i n gt h et i m ed i f f e r e n c e s ，t h en o d eb sg e ti t s s y n c h r o n i z e d t i m et h r o u g hr e c u r s i o no p e r a t i o n t h es y n c h r o n i z a t i o no fi u bb e t w e e nr n ca n dn o d eb sh a sg r e a tm e a n i n gi n i m p r o v i n gi n t e r f a c ep e r f o r m a n c ea n du p g r a d i n gc o m m u n i c a t i o nq u a l i t y t h em a i n p r o b l e mi st h ec a l c u l a t i o no ft h ec o r r e s p o n d i n gc f n ( c o r m e e t i o nf r a m en u m b e r ) o f e a c ht b s ( t r a n s p o r tb l o c ks e r i e s ) ，w h i c hi ss e n d i n gf r o mr n ct on o d eb s ，a n dt h e c o n f i g u r a t i o no f a c c e p t i n g w i n d o wo f n o d eb s i nt h i sp a p e r , c o m b i n gt h ec o r r e l a t i o n c o n t e n t ，t h ec a l c u l a t i o no fc f na n dt h ec o n f i g u r a t i o no fa c c e p t i n gw i n d o wi s a n a l y z e d t h ec a l c u l a t i o n m e t h o di sv a l i d a t e dt h r o u g hs i m u l a t i o n t h ec e l ls e a r c ho fw c d m ac a l lb ed i v i d e di n t os l o t s y n c h r o n i z a t i o n ，f r a m e s y n c h r o n i z a t i o na n ds c r a m b l i n gc o d ei d e n t i f i c a t i o n t h ep e r f o r m a n c eo f t h et h r e e s t e p su n d e r d i f f e r e n tc o n d i t i o n si sa n a l y z e dt h r o u g hs i m u l a t i o n f o rw c d m a s y s t e m ， t h ep o w e ra l l o c a t i o no fs c ha n dc p i c hh a s i m p o r t a n t a f f e c to ns y s t e m c a p a c i t ya n d o t h e r s y s t e mp e r f o r m a n c e s t h e r e f o r e ，t h r o u g h s i m u l a t i o n ，t h e c e l ls e a r c h p e r f o r m a n c ei sa n a l y z e dw h e n t h ep o w e ra l l o c a t i o no fs c ha n dc p i c hi sd i f f e r e n t t h es i m u l a t i o na n d a n a l y z i n g r e s u l th a v es o m er e f e r e n c ev a l u ei ns y s t e md e s i g n k e yw o r d s ：w c d m a ，a c c e s sn e t w o r ks y n c h r o n i z a t i o n ，c e l ls e a r c h ，p o w e r a l l o c a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：0 堑毕_ 日期：弘呼年月- 7 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：陴 电子科技大学硕士学位论文 主要符号表 p s m m ( p i l o t s t r e n g t hm e 舢e m e mm e s s a g e ) 导频强度测量信息 r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 无线网络管理器 t b s ( t r a n s p o r t b l o c ks e t ) 传输块集 b f n ( n o d ebf r a m en u m b e r ) n o d eb 的帧编号 r f n ( i 斟cf r a m en u m b e r ) r n c 的帧编号 s f n ( s y s t e m f r a m en u m b e r ) 系统帧编号 c f n ( c o n n e c tf r a m en u m b e r ) 连接帧编号 t o a w s ( t i m e o f a r r i v a l w i n d o w s t a r t p o i n t ) 到达窗口开始点的时间 t o a w e ( t i m e o f a r r i v a l w i n d o w e n d p o i n t ) 到达窗口终止点的时间 l o t a ( l a t e s tt i m eo f a r r i v a l ) n o d eb 可以接收数据帧并处理的最后时间 t o a ( t i m eo f a r r i v a l ) 数据帧到达时间 t t i ( t r a n s m i s s i o nt i m ei m e r v a l ) 传输时间间隔 电子科技大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 对w c d 眦系统进行研究的意义 移动通信从8 0 年代初投入商用系统，已经经历了从模拟通信向数字通信的 转变。随着移动通信的飞速发展，传统的以话音业务为主的第二代地面移动通信 系统已逐渐不能满足人们的要求，而新兴的数字业务，如e m a i l 、视频传输、文 件下载等将成为移动通信中不可或缺的业务组成。因此，各大移动运营商都在积 极地部署第三代移动通信系统，国外已经有3 g 系统投入商用。而作为3 g 标准 的候选方案中，主要有三个方案，即c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 和t ds c d m a 。这 其中，t ds c d m a 是由我国提出，并享有自主知识产权的方案，因而受到国家 的重视。欧洲提出的w c d m a 则是为了实现与g s m 网络的兼容和从g s m 平滑 过度到3 g 系统而设计的。我国现有的移动通信用户也绝大多数是g s m 网络用 户。移动运营商在部署3 g 的时候，期望能够实现与现有的系统兼容和平滑过度， 以节约投资。因此，w c d m a 对于我国是一个具有竞争力的候选方案。 1 2w o d n a 系统的特点 w c d m a 的主要技术特点有： ( 1 ) 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式，灵活组网； ( 2 ) 信号带宽：5 m h z ；码片速率：3 8 4 m h z ： ( 3 ) 发射分集方式：t s t d ( 时间切换发射分集) 、s t t d ( 时空编码发射分 集) 、f b t d ( 反馈发射分集) ； ( 4 ) 信道编码：卷积码和n 曲。码，支持2 m 速率的数据业务调制方式： 上行：b p s k ；下行：q p s k ； ( 5 ) 功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制； ( 6 ) 解调方式：导频辅助的相干解调； ( 6 ) 语音编码：a m r ，与g s m 兼容； ( 7 ) 核心网络基于g s m g p r s 网络的演进，并保持与g s m g p r s 网络的 兼容性； ( 8 ) m a p 技术和g p r s 隧道技术是w c d m a 体制的移动性管理机制的核 心，保持与g p r s 网络的兼容性； 电子科技大学硕士学位论文 ( 9 ) 支持软切换和更软切换； w c d m a 的优势在于，码片速率高，有效地利用了频率选择性分集和空间 的接收和发射分集，可以解决多径问题和衰落问题。采用t u r b o 信道编解码，提 供较高的数据传输速率。f d d 制式能够提供广域的全覆盖，下行基站区分采用 独有的小区搜索方法，无需基站间严格同步。采用连续导频技术，可支持高速移 动终端。w c d m a 能够从g s m 平滑过渡，为运营商提供了良好的技术基础。 3 g p p 为w c d m a 制定了技术规范，r e l e a s e9 9 版本于9 9 年底完成，每三 个月更新一次，2 0 0 0 年6 月版本基本稳定。无线接入网络的主要接口i u 、i u b 、 i u r 均采用a t m 和i p 方式，网络是基于a t m 的网络。核心网络基于演进的g s m m s c 和g p r sg s n ；电路与分组交换节点分开。 r e l e a s e9 9 版本于2 0 0 0 年出版，能够提供实现网络和终端的全部基础，包 括通用移动通信网络的全部功能基础，提供了商用版本的必要保证。 r e l e a s e4 和r e l e a s e5 版本迸一步增加新的业务，优化技术体制和网络结构， 是r e l e a s e9 9 的补充和完善，保证了w c d m a 体制的延续性。 1 3 本文研究的具体内容和意义 对w c d m a 系统的研究是一个复杂且范围广泛的领域。本文针对w c d m a 接入网同步中的几个关键问题进行研究。具体包括：( 1 ) 在t d d 模式下，通过 空中接1 2 1 ，分别分析借助处于切换中的移动台和直接通过基站之间通信来来实现 n o d eb 之间同步方法；( 2 ) r n c 与n o d e b 之间的i u b 接口同步，主要是具体实 现r n c 中的c f n 配置和n o d e b 的时间窗设置，通过仿真获得一定的窗口配置 下系统性能；( 3 ) w c d m a 的三步小区搜索，主要是如何合理的对信道功率进 行分配，使其搜索时间最少。本文的研究成果对于w c d m a 接入网同步系统的 实际设计有一定的参考意义。 2 电子科技大学硕士学位论文 第二章w c d m a 接入网同步技术简介 w c d m a 中的接入网同步技术包括网络同步、节点同步、传输信道同步、 无线接口同步、i u 接口时间校准等。同步技术不仅是为了获得各个节点的时间同 步，而且是为了得到更好的业务传输质量，降低r n c 、n o d eb 和u e 的处理负 荷、缓存，降低基站的发射峰值功率等。 网络同步是其它各同步的基础。初始化同步使u e 成功接入w c d m a 网络。 节点同步、传输信道同步、无线接口同步和i u 接v t 时间校准，使得u e 能完成 正常的符合国际电联3 g 业务q o s 要求的业务传输。图2 1 表示了w c d m a 的接 入网同步的结构。下面分别对这几个方面进行介绍【2 l 。 2 1 网络同步 图2 1 ：w c d m a 接入网同步系统框图 网络同步与网络时钟的稳定性相关。网络同步的目的是选择高稳定度、高精 度的时钟作为网络的时间基准，确保整个网络的时间稳定。它是其它各个同步的 基础。 在w c d m a 接入网中一般以i u 接1 3 时钟作为参考基准。在选择r n c 和 n o d eb 时钟时，要考虑时钟的长周期稳定性和短周期稳定性。一般短周期稳定 性与l 1 层的处理有关，长周期稳定性可用节点同步来弥补。 电子科技大学硕士学位论文 2 2 初始化同步 初始化同步完成网络对u e 接入的时间准备，以及u e 对网络的成功接入。 包括两方面内容：w c d m a 系统的小区配置和u e 的小区搜索。 2 2 1 w c d m a 系统的小区配置 从w c d m a 系统来说，需要配置小区t _ c e l l 以便发射s c h 脉冲信号， 同时保证相邻小区的s c h 不重叠。所谓t - - c e u 是指各小区s c h 错开一定的时 间间隔，保证发射的导频信道和s c h 信道的时间是对齐的。配置好该脉冲发射 时间后，才可正常的发送导频信号、同步信号，使u e 正常接入w c d m a 网络。 2 。2 。2u e 的小区搜索 从u e 方面来说，有两种情况需要进行初始化同步。一是u e 开机；二 是u e 因某种原因失步。这两种情况下，u e 都要进行小区搜索( 也称为“三步 搜索”) 。 在三步搜索中，u e 先获得小区的主扰码，再取得帧同步，最后在此基础 上进行其它物理信道的同步，以便进行业务交换 2 3 节点同步 节点同步包括：r n c 与n o d e b 之间的节点同步、n o d e b 与n o d e b 之 间的节点同步。 2 3 1r n c 与n o d eb 之间的节点同步 r n c 与n o d e b 之间的节点同步目的是测量r n c 与n o d e b 之间的时钟差以 及往返传输时延，用于公共传输信道、专用传输信道的上下行偏移值的确定。 其过程定义在i u b 接口用户面协议( d c h 、d s c h 与f a c h p c h ) 署ii u r ( d c h ) 接口的用户面协议中。 一般，r n c 先发送下行节点同步控制帧给n o d eb ，其中包括r n c 时间t 1 。 n o d eb 在收到该帧后，立即响应一个上行节点同步控制帧，其中包含n o d eb 时 间t 2 、t 3 。r n c 在收到响应后，确定该响应帧到达时间t 4 ，然后根据这四个时 间值来计算r n c 和n o d eb 的时钟差以及往返传输时延。 电子科技大学硕士学位论文 1 d l 节点同步控制帧( t 1 ) 一 2 u l 节点同步控制帧“2 t 3 ) 3 r n c 计 算相对于 r f n 的 b f n # l 偏 移 重复计算b f n # 2 ，# n 图2 2 ：r n c 与n o d e b 之间的同步 在软切换时，节点同步控制帧在d r n c 中复制到不同无线链路上发给各 n o d e b ，n o d eb 直接将上行节点同步控制帧发给s r n c ，中间不经过任何处理。 在系统正常运行时，可以以一定的策略触发节点同步过程，监视节点飘移。 2 3 2n o d eb 与n o d eb 之间的节点同步 t d d 模式下，n o d eb 之间的节点同步用于在所有n o d eb 之间取得共同的 定时标准。它支持小区之间的同步，可以借助标准化同步端1 ：3 取得。 所谓标准化同步端口是指给n o d e b 设置一个能连接到外部高精度时钟的端 口，使n o d eb 的时钟能统一到外部同一的时间基准上。如果每个n o d eb 都有 这种端口的话，还可以将各n o d e b 串联起来，使它们统一到一个高精度时钟的 时间基准上。这种高精度时钟可以是g p s 时钟。 由于g p s 采取了全球卫星定位技术，所以如果所有的基站都采用了标准化 同步端口和g p s 时钟的话，将可以节省大量设备和技术经费，使得w c d m a 网 络非常简单、廉价地统一到时间基准上，成功实现时钟同步。 标准化同步端口一般先在输入同步端口探测有效的输入同步信号，然后 n o d e b 启动与外部时钟的同步。输入端口的同步信号的频率精度必须高于n o d e b 的同步信号。对于同步区域内的任何n o d eb 来说，其输入端口上的同步信号 相对相位差都不应超出2 5 u s 。 2 4 传输信道同步 传输信道同步的目的是减小n o d eb 和r n c 的缓存以及处理负荷。包括下 行同步、上行响应，时间调整三过程。 电子科技大学硕士学位论文 n o d eb 发送时间调整控n 帧n p , n c d o w n li n k 接收窗口 图2 3 ：下行同步 l r 0 a w e n o d eb 丢弃在接收 窗口外到达的d l 帧 图2 4 ：上行同步 在传输信道同步之前，必须合理的设定n o d eb 的时间窗，避免r n c 与n o d e b 之间进行频繁的时间校准。 下行同步时，r n c 发送下行同步控制帧给n o d eb 。n o d eb 判断该帧是否发 送上行调整帧进行响应，并在该帧进行响应，并在该帧中包含到达时间t o a ( t i m e o f a n i v e ) 。r n c 根据t o a 值的正负大小判断是否要进行时间调整。 6 电子科技大学硕士学位论文 r n c 时间调整过程对后续帧的发送时刻进行调整，使其能落入n o d eb 时间 窗内。 在软切换情况下，有数据帧发送时，r n c 发送数据帧到n o d eb 。如果数据 帧落在n o d eb 时间窗外，则n o d eb 发送上行时间调整帧进行响应，要求r n c 调整发送时间，使数据帧落在时间窗以内。无数据帧发送时，发送下行同步控制 帧，以测试r n c 的发送时间是否合理。 传输信道同步中要采用c f n ( c o n n e c t i o nf r a m en u m b e r ) 计数器，作为时间枢 纽。c f n 的作用是给每个传输块集打上时间戳。确定其发送时间。无论是否有 数据帧传输，传输信道同步都照常进行。 2 5 无线接口同步 t d d 模式下，无线接口同步包括两个部分：小区之间的同步和定时提前。 小区之间的同步确保在相邻小区的相同时间瞬时能定位到帧边界，可以借助 n o d eb 之间的节点同步获得。 定时提前用于上行链路时间校准，包括两种情况：上行专用物理信道情况和 物理上行共享信道( p u s c h ) 情况。 定时提前处理可以分成四个部分：测量、初始指定、运行期间的数据更新和 切换时的设置。每一部分，有不同的处理情况。分类如下： 物理信道计时偏差的测量，包括：p r a c h 信道传输情况、d p c h 信道传输 情况、p u s c h 信道传输情况。 建立新信道时，正确定时提前值的更新，包括：c e l ld c h 状态时、 c e l lf a c h 状态建立一个u s c h 时。 运行中的信道定时提前值的更新，包括：c e l ld c h 状态时、c e l lf a c h 状态时的u e 、c e l lf a c h 状态时带有u s c h 的u e 。 切换时目标小区的定时提前值的设置，包括：已同步的小区中从t d d 到t d d 的切换、非同步小区从t d d 到t d d 的切换、从f d d 到t d d 的切换、从其它 系统到t d d 的切换等。 2 6 l u 接口时间校准 i u 接口时问校准的目的是为了通过控制c n 节点上的d l 传播定时来降低 s r n c 里的缓冲延迟。间接达到控制数据从c n 网到接入网的流量的功能。 电子科技大学硕士学位论文 时间校准处理由s r n c 控制，只要s r n c 发现i u 用户面在不合适的时间收 到p d u ，导致不必要的缓冲延迟，则时间校准过程就被激发。s r n c 给c n 节点 发送一个时间校准控制帧，在该帧中以5 0 0 u s 的倍数来表示需要延迟或提前的时 间校准量。 时间校准的重要点是触发和校准量。选择合适的触发时间将能降低i u 接口 的处理负荷。校准量的计算需要研究s r n c 的缓冲机制。 2 7 同步计数器和参数 在w c d m a 的同步过程中，要用到下面一些参数和计数器 b f n ：n o d eb 的帧计数器。这是n o d eb 的公共帧数量计数器。b f n 可以自 由选择是否频率锁定到一个网络同步参考源。范围是0 到4 0 9 6 帧，1 2 个比特表 刁i 。 r f n ：r n c 的帧计数器，这是i u 忆节点公共帧数量计数器。r f n 也可以自 由选择是否频率锁定到一个网络同步参考源。范围是0 到4 0 9 6 帧，1 2 个比特表 示。 s f n ：小区系统帧数量计数器。s f n 在层1 的b c c h 信道上发送。s f n 用 于寻呼组和系统信息安排等。在f d d 方式中，s f n 等于用t - c d l 调整的b f n ； 在t d d 方式中，s f n 锁定到b f n ( 即s f n 等于b f n ) 。范围是0 到4 0 9 6 帧， 1 2 个比特表示。 c f n ：连接帧数量( 计数器) 。c f n 是用于u e 和u t r a n 之间l 2 传输信道 同步的帧计数器。一个c f n 的值与每个t b s 相关，并且与它一同通过m a c l 1 之间的s a p 。c f n 提供了一个l 2 的公共帧参考，比如对于同步传输信道重新配 置。c f n 的周期时间长度应该比m a c 和l l 之间的所允许的最大传输时延长。 ( 在接入网侧，在s r n c 和n o d eb 之间，由于处理传输信道同步的l 1 功能是 在n o d eb ) 。它的范围是从0 到2 5 5 帧，8 个比特。当用于p c h ，它的范围是4 0 9 6 个帧，1 2 个比特。 f r a m e - o f f s e t ：f r a m e o f f s e t 是一个无线链路定义的l 1 参数用来映射用于传 输信道的c f n 到s f n 来定义在空中接口中传输的特定无线帧。l l l 2 之间的c f n 和s f n 之间的映射关系为：s f n = c f n 十f r a m e o f f s e t ( 从l 2 到l 1 ) ；c f n = s f n f r a m e o f f s e t ( 从l 2 到l 1 ) 。这三个参数的分辨率是不是个帧。f r a m e o f f s e t 和 c f n 有相同的范围( 8 个比特，从0 到2 5 5 ) 并且s f n 只使用了低8 位，上面的 操作对2 5 6 求模。在接入网中，f r a m e o f f s e t 参数是通过s r n c 计算并且提供给 8 电子科技大学硕士学位论文 n o d e b 。 o f f ：参数o f f 是通过u e 计算并且报告给接入网仅仅当接入网请求u e 发 送这个参数。在相邻小区列表中，接入网指示每个小区如果接入网已经知道了 f r a m e o f f s e t 的值或者应该测量或者报告给u e 。o f f 的分辩率是不1 个帧，范围 从0 到2 5 5 。在5 种不同的情况下应该确定u e 的o f f 值。 u e 从公共信道到专用信道的改变：1 条无线链路，这种情况下，o f f 等于 零。 u e 从公共信道到专用信道的改变：多条无线链路，o f f 在这种情况下被定 义为驻留小区和候选小区的s f n 之间的差。u e 发送r r c 消息的小区( 小区1 ) ， 设置o f f 为0 。对小区2 到n ，u e 设置o f f 为小区2 到n 和小区1s f n 的差。 在专用信道状态，u e 增加另一个r l ( 宏分集) 或者移动到另个小区。 o f f 在这种情况下被定义为新增加的r l 所在的这个小区的s f n 和c f n 之间的 时间差。 从另一个r a n 到达的u e 并且进入专用信道状态：1 r l 。这种情况和第一 中情况下是相同的。 u e 来自另一个r a n 或者相同的r a n 的另一个频率并且进入专用的信道状 态：几个r l 。这种情况和第二种情况相同。只有一个特殊之处在于：除u e 选 择作为参考的小区外，u e 发送的上行r r c 信息的小区o f f 将不会为零。所有 其它报告的o f f 值将与这个参考小区的s f n 值有关。 f d d d o f f ：d o f f ( d e f a u l td p c ho f f s e tv a l u e ) 被用来为最先建立的r l 定义f r a m e o f f s e t 和c h i p o f f s e t 。这个分辨率应该足够好，以区分i u b 接口中的 负载和n o d eb 上的负载。另外，它用于区分导频符号的位置以降低d l 的下行 峰值功率，这是因为导频符号是经常在一个时隙的特定位置传输( 一个符号的最 大的码片数是5 1 2 个) 。当这个新的r l 将让u e 改变它的状态，s r n c 发送一个 d o f f 参数给u e ( 当从另一个r a n 到来，从公共信道状态或或者其它状态) 。 到专用信道状态。分辨率是5 1 2 个码片，范围是0 到5 9 9 ( 8 0 m s ) 。 f d d 。c h i po i t s e t ：c h i p o f f s e t 是用于表示d ld p c h 与p c c p c h 定时的偏移。 c h i p 。o f f s e t 参数的分辨率是1 个码片，范围是从0 到3 8 3 9 9 ( 1 0 m s ) 。c h i p o f f s e t 参数是由s r n c 计算传送n o d eb 。在n o d eb 中通过n b a p 发送的 f r a m e o f f s e t + c h i p o f f s e t 取整到最接近于2 5 6 码片范围。2 5 6 个码片界的使用与 扩频因子无关。n o d eb 中计算的整数值控制d ld p c h 空中接口的定时。 f r a m e o f f s e t + c h i p o f f s e t 的2 5 6 码片边界取整规则为： 9 电子科技大学硕士学位论文 i f ( f r a m e o f f s e t + 3 8 4 0 0 + c h i p o f f s e t ) m o d 2 5 6 c h i p = “1 2 7 t h e n 取整( f r a m eo f f s e t * 3 8 4 0 0 + c h i po f f s e t ) r o o d2 5 6f r a m e 直到最近的2 5 6 码 片界。 i f ( f r a m e o f f s e t + 3 8 4 0 0 + c h i po f f s e t ) m o d2 5 6 c h i p = 0 2 8 2 5 5 1 t h e n 取整( f r a m eo f f s e t * 3 8 4 0 0 + c h i po f f s e t ) m o d 2 5 6f r a m e 直到最近的2 5 6 码 片界。 i f ( f r a m e o f f s e t 4 3 8 4 0 0 + c h i po f f s e t ) m o d2 5 6 c h i p = 0 t h e n “f r a m e o f f s e t + 3 8 4 0 0 + c h i po f f s e t ”已在2 5 6 码片界上。 t m ：报告的t m 参数分辨率为1 码片，范围为0 到3 8 3 9 9 ，t m 总由u e 发 送。共有5 种与t m 值确定有关的情况。 u e 从公共信遵状态转换到专用信道状态，一条无线链路：t m 为0 。 u e 从公共信道状态转换到专用信道状态，几个无线链路：此时t m 定义为 源小区的接受p c c p c h 路径和其他目标小区的接受p c c p c h 路径间的时间差。 对发送u l r r c 消息的小区( 小区1 ) ，u e 设置t m 为0 。小区2 到n ，u e 设置 t m 为小区2 到n 的p c c p c h 接收定时与小区1 的p c c p c h 接受定时间的时间 差。 在专用信道状态( 宏分集) u e 加入另一个r l ，此时t m 定义为t u e t x t o 和目标小区最早接收的p c c p c h 路径间的时间差。t u 朗x 为u e 发送上行链路 d p c c h 帧的时间，t u e t x - t o 为接收d p c h 的第一径的标称到达时间。 u e 来自另一个r a n ，进入专用信道状态，一条无线链路；与情况一相同。 u e 来自另一个r a n 或同一个r a n 的另一个频率，进入专用信道状态，几 个无线链路：这种情况与情况2 相同，难一的例外是：除u e 选择作为参考的小 区外，u e 发送u lr r c 消息的小区的t m 不为零。所有其他报告的t i n 值将与 该小区的p c c p c h 定时相关。 t - c e l l ：t - c e l l 定义为在一个小区中s c h 、c p i c h 和d l 扰码的起始相对于 b f n 的定时延时。目的是为了避免属于同一个n o d e b 的不同小区的s c h 熏叠。 小区的s f n 相对b f n 延时t - c e l l 。分辨率为2 5 6 码片，范围为：0 9 * 2 5 6 码片。 t o a w s ：t o a w s ( t i m eo f a r r i v a lw i n d o w s t a r t p o i n t ) 是到达窗口开始点的 时间。期待在此窗开始点后收到d l 数据帧。t o a w s 定义为相对于t o a w e ( t i m e o f a r r i v a lw i n d o w e n d p o i n t ) 的正值。在t o a w s 之前到达的数据帧给出一个定 1 0 电子科技大学硕士学位论文 时调整控制帧响应一分辨率：l m s ，范围： 0 c f nl e n g t h 2 1 m s 。 t o a w e ：t o a w e 为窗的终点。期待在此窗口终点前收到d l 数据帧。 t o a w e 定义为相对于最后到达时间( l t o a ) 的正值。在t o a w e 后到达的数 据帧给出定时调整控制帧响应。分辨率：l m s ，范围：f 0 c f nl e n g t h 1 m s 。 l t o a ：l o t a ( l a t e s tt i m eo f a r r i v a l ) 是n o d eb 可以接收数据帧并处理的 最后时间，l o t a 之后接收的数据不能处理。l o t a 为数据帧在空中接口发送之 前，n o d eb 内部定义的处理时间。l t o a 是t o a w e 的参考。 t o a ：t o a ( t i m eo fa r r i v a l ) 是在t o a w e 和数据帧收到时间的差值。正 t o a 意味着数据帧在t o a w e 之前收到，负t o a 意味着数据帧在t o a w e 之后 收到。t o a w e 之后、l t o a 之前收到的数据帧由n o d eb 处理。t o a 分辨率为 1 2 5 u s ，t o a 为正值时的范围为：( 0 + c f nl e n g t h 2 1 2 5 u s ) ，t o a 为负值时的 范围为：f - 1 2 5 u s 一c f nl e n g t h 2 。 电子科技大学硕士学位论文 第三章通过空中接口实现n o d eb 之间的同步 3 。1 3 g p p 协议上的相关内容阳 节点同步意味着在不同节点间取得公共定时参考。在接入网中，尽管在所有 节点间的公共场所定时参考可能是有用的，但实际上并无此必要。事实上，不同 节点的计数器( r f n 和b f n ) 即使频率锁定到同样的网络参考源，相位上也可 能并不对齐。这点我们可以从图3 1 中看出。 1 4 71 4 8 1 4 91 5 0 1 5 11 5 2 jiliij 4 0 14 0 24 0 34 0 44 0 54 0 6 ili ii ik 图3 1 接入网计数器的定时 为了尽可能减少d l 在空中接口的传输延时和缓冲时间，估计r n c 和n o d e b 间的定位差是非常有用的，而不需要补偿r n c 和n o d e b 计数器的相位差。 接入网中节点同步的问题由两个不同方面：r n c - n o d eb 间节点同步和n o d e b 间同步。 3 1 1r n o - n o d eb 节点同步 r n c - n o d eb 问节点同步可被用于寻找接入网节点( r n c 中的r f n 和n o d e b 中的b f n ) 间的定时参考差。这个差值主要用于确定r n c 和n o d eb 间传输 信道同步的d l 和u l 偏移值。这些节点问定时关系由r n c - n o d eb 节点同步过 程的测量结果而得。该过程定义在i u b 接口( d c h 、d s c h 、f a c h p c h ) 和i u r ( d c h ) 接口的用户平面。 当s r n c 在d c h 用户平面上使用该过程时，可以找出确定业务的实际环回 延时( 由于节点同步控制帧和d c h 帧通过同样的传输路径) 。 该过程也可在高优先级的传输承载上完成，节点间偏移的测量可以在启动或 电子科技大学硕士学位论文 重启动以及在正常通信间进行，以监视节点的稳定性。 如果使用良好的网络同步参考，节点间的漂移会很低，但仍可能发生的。如 果网络同步参考不可用或很差，本地节点参考振荡器必须可靠。r n c - n o d eb 节 点同步过程可以用作寻求节点间频率漂移的背景过程，因而系统也可无网络同步 参考。 3 1 2n o d eb 间节点同步 在f d d 方式中，为了确定n o d eb 间定时参考关系，可以通过r n c - n o d eb 节点同步实现n o d eb 间节点同步。 n o d eb 间节点同步过程可以用于确定小区间的定时关系，而这种定时关系 可以用在邻近小区列表中加速或者简化在切换时u e 的小区搜索二 在f d d 方式中，n o d eb 之间的节点同步用于达到一个n o d eb 之间的公共 时间参考。t d d 可以有几个n o d eb 之间节点同步的解决方案： ( 1 ) 将n o d eb 通过一个标准的同步端口同步到一个外部的参考 ( 2 ) 通过空中接口来将n o d eb 之间同步，例如，通过n o d eb 之间的交叉测 量。 根据实际的场景，使用其中的一个或者两个都使用来实现n o d e b 之间的同 步。 3 1 2 1 t d d 方式下的n o d eb 同步端口 在这个部分我们定义用于n o d e b 之间同步的n o d e b 的同步输入输出端口。 这些同步端口是可以选择的。 输入同步端口( s y n c i n ) 允许n o d e b 同步到一个外部的参考( 例如，g p s ) ， 当输出同步端口( s y n co u t ) 允许n o d eb 直接同步另一个n o d eb ( 如图2 1 ) 。 这将允许连接n o d eb 用一个链式的结构，这样一个外部的参考就可以足够 了并且所有的剩余n o d eb 都能够同步( 例如在室内环境中) 。 当在输入同步端口检测到一个有效的输入同步信号，n o d eb 开始同步到一 个外部的参考。 如果检测到一个