Chapter3_TD-SCDMA物理层原理

1、第三章TD-SCDMA物理层原理3.1 物理层概述 43.1.1 多址接入 53.1.2 信道编码和交织 53.1.3 调制和扩频 53.1.4 物理层过程 63.1.5 物理层测量 63.2 CDMA的根本概念 63.2.1 扩频通信技术特点 63.2.2 扩频通信常用术语 83.2.3 CDMA系统存在的问题 133.3 TD-SCDMA 时隙结构 143.3.1 子帧结构及上下行可变转换点 163.3.2 TD-SCDMA系统中的码表 193.3.3 特殊时隙介绍一DwPTS 203.3.4 特殊时隙介绍一GP 233.3.5 特殊时隙介绍一UpPTS 243.3.6 常规时隙 一(TS

2、0 TS6 ) 253.4 TD-SCDMA系统中的信道 333.4.1 逻辑信道 333.4.2 传输信道 343.4.3 物理信道 353.4.4 逻辑信道、传输信道、物理信道映射关系 393.5 信道在实际载波中的配置及系统容量 403.5.1 单载波情况下信道的配置 403.5.2 单载波情况下系统的容量 433.5.3 多载波的根本概念 453.6 信道编码与复用 503.6.1 信道编码的目的 503.6.2 信道编码中用到的根本概念 513.6.3 信道编码及复用过程 553.7 数据扩频、加扰和调制 673.7.1基站调制、扩频及加扰的实现 673.8 本章练习 70本章目标：

3、1. 熟悉TD-SCDMA帧结构，时隙结构，突发的结构2. 熟悉TD-SCDMA 扩频码、下行同步、上行同步、Midamble 码和扰码功能和用法3. 熟悉TD-SCDMA信道的概念以及信道映射原理4. 了解不同业务占用码资源情况5. 了解信道编码及复用的根本原理3.1 物理层概述Uu，主要由物理层第三代移动通信系统的空中接口，即移动终端和接入网之间的接口 L1，数据链路层L2和网络层L3 组成。无线资源控制RRC谡辑信道媒质接入控制MAC物理层图3.1 空中接口协议结构上图描述了 TD-SCDMA与物理层L1有关的UTRAN无线接口协议体系结构。物理层连 接L2的媒质接入控制MAC 子层和L

4、3的无线资源管理RRC 子层。图中不同层/子层 之间的圈表示效劳接入点SAPs。物理层向MAC层提供不同的传输信道，信息在无线接口 上的传输方式决定了传输信道的特性。MAC层向L2的无线链路控制RLC子层提供不同的逻辑信道，传输信息的类型决定了逻辑信道的特性。物理信道在物理层定义，TDD模式下一个物理信道由 码、频率和时隙 共同决定，物理层由RRC控制。物理层向高层提供数据传输效劳，这些效劳的接入是通过传输信道来实现的，为提供 数据效劳，物理层需要完成以下功能：1. 传输信道的前向纠错码的编译码2. 传输信道和编码组合传输信道的复用 /解复用3. 编码组合传输信道到物理信道的映射4. 物理信道

5、的调制/扩频和解调/解扩5. 频率和时钟码片、比特、时隙和子帧同步6. 开环/闭环功率控制7. 物理信道的功率加权和合并8. 射频处理注： 射频处理描述见3GPP TS25.100系列标准9. 错误检测和控制10. 速率匹配复用在DCH上的数据11. 无线特性测量，包括FER、SIR、干扰功率，等等12. 上行同步控制13. 上行和下行波束成形智能天线14. UE定位智能天线3.1.1 多址接入接入方案是直接序列扩频码分多址DS-CDMA，扩频带宽为1.6MHz，采用不需配对频率的TDD时分双工工作方式。TDD模式定义如下：TDD :一种双工方法，它的前向链路和反向链路的信息是在同一载频的不同

6、时间间隔 上进行传送的。在TDD模式下，物理信道中的时隙被分成发射和接收两个局部，前向和反 向的信息交替传送。因为在TD-SCDMA中，除了采用了 DS-CDMA夕卜，它还具有TDMA的特点，因此，经常 将TD-SCDMA的接入模式表示为TDMA/CDMA。1.6MHz的载频带宽是根据200KHZ的载波光栅配置方案得来的。一个 10ms帧分成2个 5ms子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。因此，一个根本物理信道的特性由 频率、码和时隙决定。TD-SCDMA使用的帧号0-4095 与UTRA建议相同。信道的信息速率与符号速率有关，符号速率可以根据 1.28Mcps的码速率和扩频因子得

7、至到o 上下行的扩频因子都在1到16之间，因此各自调制符号速率的变化范围为 80.0K符号/ 秒1.28M符号/秒。3.1.2 信道编码和交织TD-SCDMA支持三种信道编码方式：? 卷积编码；? Turbo 编码；? 不编码。信道编码方式由高层选择，为了使传输错误随机化，需要进一步进行比特交织把码序列分成多段分别加到其他码序列中，即使丧失码序列也只丧失一小局部。3.1.3 调制和扩频TD-SCDMA采用QPSK和8PSK或16QAM，成形滤波器采用 滚降系数为0.22的根升余 弦滤波器。CDMA的本质是扩频和加扰过程与调制过程紧密关联，TD-SCDMA采用了多种不同的扩频码。? 采用信道码区

8、分相同资源的不同信道；? 为区分相同资源的不同信道，采用由3GPP 25.223给出的码树结构得到的 信道化码；? 使用3GPP 25.223定义的长度为16的扰码来区分不同的小区；? 周期为16码片的码和长度为144码片的Midamble序列来区分不同的UE。3.1.4 物理层过程在TD-SCDMA中，有几个物理层过程，而与物理层有关的过程是:? 上行的开环和上下行的闭环功率控制；? 小区搜索；? 开环、闭环上行同步控制；? 随机接入。3.1.5 物理层测量需要测量FER，SIR，干扰功率等无线特性并报告给高层和网络。这些测量是:? 用于UTRA间切换的切换测量，特定的属性决定于小区的相对强

9、度；? 准备切换到 GSM900/GSM1800 的测量过程；? 随机接入过程前对UE的测量过程；? 动态信道分配(DCA )的测量过程；3.2 CDMA的根本概念3.2.1 扩频通信技术特点扩展频谱(Spread-Spectrum, SS)技术最初应用于军事导航和通信系统中。到了第二 次世界大战末，通过扩展频谱的方法到达抗干扰的目的已成为雷达工程师们熟知的概念。通常所说的扩频系统需要满足以下几个条件：1：信号占用的带宽远远超出发送信息所需要的最小带宽2 :扩频是由扩频信号实现的，扩频信号与要传输的数据无关。3 :接收端解扩恢复原始信号是将接收到的扩频信号与扩频信号的同步副本通过 相关完成。信

10、道编码IL射频1抚*空中信道在这里我们为什么需墓扩频呢？射频 接收图3.2CDMA系统通信模型采用扩频的目的主要有以下几点：1：提高抗窄带干扰的能力，特别是对付有意的干扰，例如敌对的电台的有意干扰。这 些干扰信道的功率都集中在较窄的频带内所以对于宽带的扩频信号影响不大。Jb 4.有用信号功車惜密度白噤声功率诸密度、符号经过扩频图3.3 CDMA抗窄带干扰能力经过窄希磁2 :将发射信号掩藏在背景噪声中，以防止窃听。扩频信号的发射功率虽然不是很小, 但是功率谱密度可以很小，使之低于噪声的功率谱密度，所以使侦听者很难发现。3:提高抗多径传输效应的能力。由于扩谱调制采用的扩谱码可以用来别离多径信号,

11、所以有可能提高抗多径传输的能力 。4 :提供多个用户共用同一频带的能力。在一个很宽的频带中，可以容纳多个用户的扩 谱信号，这些信号采用不同的扩频码，因此可以用码分多址的原理，区分各个用户 的信号。User 1J;er 2Umt 3User 4mumspnHdhgcq 1 munfiJii 才十codsinuimu -cde suifununi 一匸飞code 4injninLi 一-=z怦仙比呷却快羽问User 5的扩频码可以区分用户图3.4扩频码区分不同用户3.2.2 扩频通信常用术语1: Bit经过信源编码的含有信息的数据称为“比特2: Symbol经过信道编码、交织后和数字调制后的复值数

12、据称为“符号3： Chip用于和符号相乘的一比特码信号称为“码片4： Chip Rate码片传输速率称为“码片速率，对于 TD-SCDMA系统，码片速率为1.28Mchips/s5： Spreading Factor每个数据符号内的码片数称为“扩频因子图3.5 比特，符号，扩频Sy/n&ols (n Ihk drawing, 1 Symbol = 4 CMps)Hite ma DefiedAauftandlMCode (PseudoNoise)tetaifCocfeSp-eetrumJLCacfe (PseudbNMse)Cock x Data rCodo：MWWBBVM.：! ! 1

13、 SIGNAL AFTER SP n E A D'lhIG; !；wwuwmonnwii i I i i iii i iI i i h i I i i h i I ii i i i i iiii I JMWWWW 忌怕耐HFT門 BESPREADING：! fl ii !iiii|* ii wiiiiiii i«*iiiiiii« i|!4Ii I! IMIIiGI !jII-!IiE!M!P iaI i|iii!<!I""vlill' ill ill ii i I I i I I i i i I i i i =ii*Ii iiiI

14、!iii! tt IIJ：t II JEIII：EE I1JEIII1：!II1：I II H 1亦悄叙eI! i MI I Ii i iT图3.6直接序列扩频根本原理 SF = 4Symbols (In this drawing, 1 Symbol" 8 Chips) Imebdtid0抽CodeData x CodeScramblingUu 一CodeDatiDespreadin口图3.7直接序列扩频根本原理 SF = 86:扩频码和扰码：正交可变扩频因子OVSF :( Orthogonal Variable Spreading FactorScrambli ng code: 扰

15、码在扩频通信系统中，我们一般采用两种类型的序列，一种是用于区分用户或基站，而 另一种那么是用于区分每个用户占用的信道。为了正确的别离不同的用户和不同的信道，我 们利用不同的伪随机序列的自相关性和互相关性。CDMA系统所使用的扰码和扩频码分别具有以下的特性:扰码：? 锋利的自相关特性；? 尽可能小的互相关值；? 足够多的序列数；? 尽可能大的序列复杂度;扩频码：? 码长是2的整数次幂；? 对于定长的OVSF码，包含的码字总数与其码长度相等，即共有SF个长为SF的OVSF码字；? 长度相同的不同码字之间相互正交，其互相关值为零。可见，在CDMA系统中，扰码具有良好的自相关特性而被用于区分用户或基站

16、，而互相关性良好正交性的OVSF码被用于区分每个用户占用的信道。图3.8 CDMA中码树的概念7: TD-SCDMA系统中的扩频码和扰码在TD-SCDMA系统中使用 Walsh码做为扩频码，在系统同步时，码之间完全正交，正 交的目的是减少用户之间的干扰。在TD-SCDMA系统中，OVSF码定义了 SF = 1 , 2 , 4 , 8, 16共五种。其中：? 上行用到SF = 1, 2, 4, 8, 16五种； ? 下行用到SF = 1和16两种。TD-SCDMA SF=116图3.9 TD-SCDMA系统中用到的扩频因子在TD-SCDMA系统中，扩频码的作用是用来区分同一时隙中的不同用户用户C

17、时隙乩0VSF7Tff图3.10扩频码可以区分同一时隙内不同用户IJfeer'UUSerLuser bJserrUfsr Auser A在TD-SCDMA中，扰码长度固定为16bit，共有128个扰码序列。采用扰码来标识小区 属性。Cell ACell B图3.11 TD-SCDMA系统扰码8： TD-SCDMA系统中的资源单元(Resource Un it )? 根本资源单元(Basic RU): TD-SCDMA系统中的根本资源单元由时隙，频率，信道 化码和扩频因子SF16组成。? 除根本资源单元外，TD-SCDMA系统中还有其他类型的资源单元，详见下列图：BASIC RUDF R

18、U 5F1fl图3.12 TD-SCDMA系统中的资源单元323 CDMA系统存在的问题在前面我们介绍了很多CDMA系统的优点，但CDMA系统依然存在一些问题呢?1:占用带宽较大2:自干扰系统一系统内用户互相干扰3:技术实现难度大，需要采用快速功率控制技术、负载控制等技术1 &2&3不同用尸信号经过程带信号 扩频用户在 空中同时 传输扩规 信号接收端输出用户2的信号图3.13 CDMA的多用户之间存在干扰远近效应：在CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同，到达时的功率也不 同。距离近的信号功率大，距离远的功率小，相互形成干扰，这种现象称为远近效应图3.14 CD

19、MA的远近效应1呼吸效应：用户数的增加使覆盖半径收缩的现象称之为呼吸效应，每种业务用户数的变化都会导致所有业务的覆盖半径发生变化。其主要原因是CDMA是一个自干扰系统，当用户数显著增加时，用户产生的自干扰呈指数增加。图3.15 CDMA的呼吸效应3.3 TD-SCDMA时隙结构TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧，无线帧，子帧和时隙/码。依据不同的资源分配方案，子帧或时隙/码的配置结构可能有所不同。所有物理信道在每个时隙中需要 有保护符号。时隙用于在时域和码域上区分不同用户信号，它具有TDMA特性。下列图给出了TD-SCDMA的物理信道的信号格式。图3.16 TD-SCDMA 的物理

20、信道信号格式TDD模式下的物理信道是一个突发，在分配到的无线帧中的特定时隙发射。无线帧的 分配可以是连续的，即每一帧的时隙都可以分配给物理信道，也可以是不连续的分配，即 仅有无线帧中的局部时隙分配给物理信道。一个突发由数据局部、Midamble局部和一个保护时隙组成。一个突发的持续时间就是一个时隙。一个发射机可以同时发射几个突发，在 这种情况下，几个突发的数据局部必须使用不同OVSF的信道码，但应使用相同的扰码。Midamble码局部必须使用同一个根本 Midamble码，但可使用不同的 Midamble码偏移。对 于支持多载频的小区，不同载频需要使用相同的根本Midamble码。突发的数据局

21、部由信道码和扰码共同扩频。信道码是一个OVSF码，扩频因子可以取1，2，4，8或16，物理信道的数据速率取决于所用的 OVSF码所采用的扩频因子。突发的 Midamble局部是一个长为144chips的Midamble码。因此，一个物理信道是由频率、时隙、 信道码和无线帧分配来定义的。3GPP定义的一个TDMA帧长度为10ms。 TD-SCDMA系统为了实现快速功率控制和定 时提前校准以及对一些新技术的支持如智能天线、上行同步等，将一个10ms的帧分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。3.3.1 子帧结构及上下行可变转换点1.2SMq)sSwitching Pcint4 IIIt

22、fJSub fr ame SmsDwPTSSwit匚hmg Point(9 6 chips)DLUL :DL 2:4UL: DL1:5Traffic TS364chipsDLULJLILDLDLDLttIIULDLDLDLDLLtIIIid图3.17 TD-SCDMA 子帧结构每一个子帧又分成长度为675US的7个常规时隙TS0TS6 和3个特殊时隙： DwPTS 下行导频时隙、GP 保护间隔和UpPTS 上行导频时隙。常规时隙用作 传送用户数据或控制信息。在这 7个常规时隙中，TS0总是固定地用作下行时隙来发送系统 播送信息，而TS1总是固定地用作上行时隙。其它的常规时隙可以根据需要灵活地配

23、置成上 行或下行以实现不对称业务的传输，如分组数据。用作上行链路的时隙和用作下行链路的 时隙之间由一个转换点Switch Point 分开。每个5ms的子帧有两个转换点UL到DL和 DL到UL，第一个转换点固定在 TS0结束处，而第二个转换点那么取决于小区上下行时隙的 配置。目前时隙的配比主要有以下几种：1 : 4上行：2下行2 : 3上行：3下行3 : 2上行：4下行4 : 1上行：5下行注：对支持N频点的小区，主载频和辅载频的时隙转换点建议配置为相同的TD-SCDMA时域波形：例一：图3.18 TD-SCDMA 子帧结构1你能从上图得到哪些信息呢？例二:FBV 3 HHxVEijf ID

24、MHz3屮4 叫 pr *-1 Z DRe£ -ECU d£mAlt 10 dBSWT 5 TE.sC：enhe r 2 a 0 2S 500 ps /图3.19 TD-SCDMA 子帧结构2你能说出上图所表示的含义吗?例三:1岬f1*11严亠-b LL!FU>'Ar 叫gRBV a nit Marker L. T1 JVBW IO HHa-JS 旨 Z：K«£ -2Q d£ aM窑 2Q 2吕帑3T 甲瞬.QQDQQQ sr£«i.JiWC£ P &£QO 二ZICOQ |&

25、;»/图3.20 TD-SCDMA子帧结构3你能说出上图所表示的含义吗？3.3.2 TD-SCDMA系统中的码表Code GroupAssotiofed C <nl伽SVKC- DL IDSYNC4JL ID (codingScrambling C ode10 (coding criteriaE；<isic Midamblfr Coda ID (coding criteriaitiioup100-7 (000 111)0(00)0(00)诃1 (01)2 (10)土门0M iiwnGroup21&-15 (000 1114(00»4 (00)5 (01)

26、5(01)6110)6 (10)了Itiioup5231248 255 (000 111)124(om124<00)125(01125101)126 ao)126(10)127(11)127(训表3.1 TD-SCDMA系统中码表在TD SCDMA系统中，系统定义以下码组：1：下行同步码：一共用32个，分成32组，每个下行同步码有96个码片组成，可用于同步和小区初 搜，SYNC-DL也可以区分相邻小区。2 :上行同步码：一共256个，分成32组，每组8个，每个上行导频码由160个码片组成，用于 随 机接入时选用。3:扰码：一共128个，分成32组，每组4个，扰码长度为16比特，扰码用于标

27、识小区。4 :根本训练序列(Midamble ):一共128个，分成32组，每组4个，训练序列长度为144码片，训练序列用于 联合检 测时信道估计，上行同步保持，测量。注：码表中的码是横向绑定的关系。特殊时隙介绍一DwPTS在TD-SCDMA的子帧中，有三个特殊时隙:缩写英文解释中文解释DwPTSDow n link pilot Time SlotGPGuard PeriodUpPTSUpli nk pilot Time SlotSYNC-DLSynchronous Down li nkSYNC-ULSynchronous Upli nkDwPCHDown li nk pilot cha nn

28、elUpPCHUpli nk pilot cha nnel表3.2特殊时隙名词解释1 : DwPTS下行导频时隙GP (32chips)SY NC-DL(64chips)75 MS- -1图3.21下行导频时隙结构下行导频设计的目的主要是为了同步和小区初搜，下行导频时隙由32个码片的保护间隔用作TS0时隙的拖尾保护和64个码片的下行同步序列组成。 SYNC-DL是一组PN 码，用于区分相邻小区，系统中定义了32个码组，每个码组对应于一个 SYNC-DL序列，SYNC-DL PN码集在蜂窝网中可以复用。下行导频码的发射，要满足覆盖整个区域的要求，因此不采用智能天线赋形。将下行 导频放在单独的时隙

29、中，一个是便于下行同步的迅速获取，同时也可以减少对其他时隙的 干扰。按物理信道划分，发送下行同步码的信道叫做下行导频信道。码编号下行同步码一64码片0B3A7CC05A98688E419D559BD29060679122CE7BA12A017C3A2334511D20672F471230D417A730F2F1224431ABF0A0D905A939C4表3.3下行同步码小区初搜过程：在初试小区搜索中，UE搜索到一个小区，并检测其所发射的DwPTS，建立下行同步,获得小区扰码和根本 Midamble码，控制复帧同步，然后读播送信息。特征窗确定DwFVH111*r,IT SB.亠N 亠 4 亠亠

30、斗 4 亠 I.利用相关法确定本小産所用的SYNGJL码及码的位置Cell search:歩骤1:搜索血PT乩确定歸殆同歩 步骤2:识别扰码和根本Jhidamble 歩骤a；同步步骤4:解读厂播信息图 3.22利用下行导频做小区初搜步骤1 :搜索DwPTS初始小区搜索过程的第一步中，UE利用SYNC-DL 在DwPTS中获得与一个小区的DwPTS同步。这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器或任何类似的装置与接收到的从PN序列集中选出来的SYNC-DL进行匹配实现。为实现这一目的，可使用一个或多个匹配滤 波器或任何类似装置。在这一过程中，UE需要识别使用的是可以使用的 32个SYNC-DL 序列中

31、的哪一个。步骤2 :扰码和根本 Midamble码识别在初始小区搜索过程的第二步中，UE接收到P-CCPCH上的Midamble码。DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在1.28 Mcps TDD中，每个DwPTS对应一组4个不同的根本 Midamble 码。因此共有128个Midamble码，而且彼此之间互不重叠。根本 Midamble码的序号除以4 就是SYNC_DL码的序号。由于SYNC_ DL和P-CCPCH的根本Midamble码组对应即，一旦检测出 SYNC_DL， 4个Midamble码就确定了， UE也知道使用了哪4个根本Midamble码。这时 UE可以采用试探和出错技术确定

32、确定要使用的Midamble码。在一帧中使用相同的根本Midamble码。由于每个根本 Midamble码与一个扰码相关联，这时也就知道了扰码。根据搜 索适宜的Midamble码的结果，UE可以进行下一步或返回到步骤 1。步骤3 :控制复帧同步在初始小区搜索过程的第三步中，UE搜索P-CCPCH里的BCH的复帧的MIB 主指示模块，它由DwPTS相对于在P-CCPCH上的Midamble 的QPSK相位调制来指示。控制复 帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以检测出P-CCPCH 的位置。确定了 P-CCPCH后，根据解调出的SFN值，可以确定MIB的位置，于

33、是UE可继 续执行下一步或回到步骤步骤4 :读取BCH搜索到的小区的一个或多个 BCH上的全播送信息被读取。根据读取的结果，UE可以回到前面的几步或完成初始小区搜索。名称QPSK相位意义S1135.45. 225( 135在下面四个子帧中有 P-CCPCH 播送S2316. 225, 315h45在下面四个于帧中注有P-CCPCH 播送 1图3.23 经过QPSK调制的DwPTS的相位序列334 特殊时隙介绍一GP在DwPTS和UpPTS之间，有一个保护间隔，它是 NodeB下行和上行的一个转换点。 GP由96个码片组成，时长75 us。GP可以确定根本的小区覆盖半径为 11.25km。同时较

34、大的保护带宽，可以防止上下行 信号相互之间的干扰，还允许 UE在发送上行同步信号时进行一些时间提前。图3.24GP时隙结构图| TSoGTS睡民侃1 % At:TS. G :1 TSi 0 TSa | TS, TSs 丨 TSt 42 AtTS5 GT呂TS2 TS3 TS4 1 IS5 TSt 丨基站炭射UE按收定时时间提前量TA=2At图3.25GP确定小区覆盖范围1：电波传播的速度为3X 10A82 : TD SCDMA 系统的码片速率为1.28Mchip/s3 :由此可以得到每码片传输的距离(3*10A8 ) / 1.28Mchip/s / 2 = 117 m / chip上式中的2是

35、指2倍的时间提前量4 :由GP有96个码片可得，在不存在干扰的情况下，TD SCDMA系统的覆盖范围:96*117m =11.25km5 :那么是不是TD-SCDMA只能传输11.25公里呢？335特殊时隙介绍一UpPTS每个子帧中的UpPTS时隙在UE初试接入中用来发送上行同步码SYNC-UL ，以建 立和NodeB的上行同步。UpPTS时隙长度为160码片，其中同步码长为128码片，另有32码 片用作拖尾保护。多个 UE可以在同一时刻发起上行同步建立。NodeB可以在同一子帧的UpPTS时隙识别多达8个不同的上行同步码，按物理信道的划分，用于上行同步建立的信道 叫做上行导频信道UpPCH

36、。一个小区中最多可有 8个UpPCH同时存在。SY NC-UL(128chip$)SP (32chip$.125 LLSL图3.26 UpPTS时隙结构图码编号上行同步码一128码片0C11C20F0D1807DB8859175B798EC094A191278068081EC8E74543DBC1C9AD4235238F5AEE2E513DB12A663BA04160103E537AA8A0A210F12A1E4332F2EDD33011FC254AA65407E1F4A33BF9A62860A3D6A4CC0255B1B950AC76A608AA32D04B03C7FF24D3上行同步码UE

37、估算的时间和功率发送UpPCHFPACH调整宦时和功率"发送陋机捋入谪求PRACH CPACM)基站检测到SYNC-UL, 并回送宦时和功率调整Mode B指配信道继续完成接 入过程图3.27UE随机接入过程一1UpPTSDWPTS GPTS4 TS5TS6UE的时同荻申 比延遞dUE按龙送送SYHC_UL阳检测制的 SYHC_VLftBSSUEd算新的提蘭境送PRACHNB收斜PRACH在诣UE答上疔时 障迸送碰盍均 便闸谨提前UE随机接入过程23.3.6 常规时隙 (TS0 TS6)图3.28常规时隙结构图TS0 TS6共7个常规时隙被用作用户数据或控制信息传输，他们具有相同的时

38、隙结 构，每个时隙被分为4个区域：两个数据区，一个训练序列(Midamble )区和一个用作时隙保护(GP)区。Data352c hipsMidamble144chipsData352c hipsGP16675Ji£k1 :数据区数据区对称的分布于 Midamble码的两端，每个区域长度为 352码片，所能承载的数据 符号Symbol 数取决于所用的扩频因子。每一数据区所容纳的数据符号数S与扩频因子SF的关系为：S X SF = 352。扩频因子Q毎牛数摒块符号数個135221764888441S22下行:0=1.U±ff：0=12.4.».16扩频因子和数据块符

39、号数的关系资源单元码片/ 突发符号/ 突发比特/ 突发QPSK毛数据速率QPSK kbpsRU SF17047041408281.6RU SF2704352704140.8RU SF470417635270.4RU SF87048817635.2RU SF16704448817.6表3.4物理信道毛速率如果扩频因子为SF=16 , QPSK调制，那么每码道承载的毛速率为17.6kbit/s计算公式如下：扩频因子Q16 :22每个数据块符号数QF取1 /每个码道一22 来 2 半 2 家 200 = 17.6kbit/sbJ两个数据块 200X?ml秒数据域用于承载来自传输信道的用户数据或高层控

40、制信息，除此之外，在专有信道和 局部公共信道上，数据域的局部数据符号还用来承载物理层信令。在TD-SCDMA系统中,存在着3种类型的物理层信令：TFCI , TPC , SS。在一个常规时隙的突发中，如果物理 层信令存在，那么它们的位置安排在Midamble码的两边。缩写英文解释中文解释TFCITran sport Format comb in ati on In dicatorTPCTran smit Power Con trolSSSynchroni zati on ShiftMidambleMidamble表3.5物理层控制信令名词解释I.有TPC利有TFCI的情况下的突法编构:1 po

41、iLcf TFCI gsfl pSTLoi TFCI力血 symbcjfMidonibleTim& sl&t x 1364 Chips)Time 唱Lot 址Chipd)Rad ic Tram 10mrIL投有TPC和SS有TFCI的情况下的突法结构1 pJUTQf I FC I i* itaUlLr1 J£髯.r- ni.lbsLjDTin “lot * 田風 血 1口前獰理JbJ.mgsDr ryitlifrlx1_7ALT"Tm» clfftx (3W- Chip£、J >«ir «f IK： ISvilb

42、 fTKfi.电弓gdRiiJio Fruue； l(km. f图3.29物理层控制信令1 : TFCI 传输格式组合指示用于通知接收方当前激活的传输格式组合,接收方籍此可以正确的对接收到的数据进行 解码。一个突发中是否存在 TFCI，由通信双方的高层在呼叫建立时通过协商确定，并由高 层对物理层进行配置。TFCI是在各自物理信道的数据局部发送，这就是说TFCI和数据比特具有相同的扩频过程。因此Midamble码局部的结构和长度不变。2 : TPC 传输功率控制TPC被通信双方网络和UE 用来请求对方增加或减少传输功率，TPC紧跟在SS之后，这两种物理层信令是共存的。TPC的控制每子帧进行一次，

43、这使得 TD-SCDMA系统可以进行快速功率控制。功率的增加或减少是按步长进行的，每步可为1dB、2dB或3dB。TPC BitsTPC命令含义00'Dow n'减小发送功率11'Up'增加发送功率表3.6TPC命令控制字调整步长图3.30 TPC调整的步长示意图3: SS 同步偏移控制符号SS被网络端用来对UE的传输时延进行控制，该符号仅在下行信道中有意义，在上行方 向，SS符号没有意义。与TPC的控制相同，SS的控制也是每子帧进行一次，这使得 TD- SCDMA 系统可以进行快速同步控制。SS被用于每M子帧命令定时调整k/8 Tc，Tc是码片间隔。k和M由网

44、络信令通知。 M取值范围18和k取值范围18可以在已建立呼叫过程调整，也可以在呼叫过程中重 新调整。由UTRAN信令调整的SS最小步长是1/8个码片周期。SS BitsSS命令含义00'Dow n'减小k/8 Tc个同步偏移11'Up'增加k/8 Tc个同步偏移01 Do nothing保持不变表3.7SS命令控制字4 :训练序列(Midamble )Midamble码可用于进行信道估计，测量，如上行同步保持以及功率测量等。在同一小 区内，同一时隙内的不同用户所采用的Midamble由一个根本的Midamble经循环移位后而产生。Midamble长144Chip

45、s，由长度为128的根本Midamble生成，根本 Midamble共128个。128个根本Midamble分成32组，以对应32个SYNC-DL码；每组为4个不同的根本 Midamble，根本Midamble和扰码一一对应。码编号n根本Midamble码一长度1280B2AC420F7C8DEBFA69505981BCD028C310C2E988E0DBA046643F57B0EA6A435E22D5CEC680C36A4454135F86DD370439623E150D08CAC2A00FF9B32592A631CF85B.127D3ACF0078EDA9856BBB0AF86511321

46、03表3.8 根本Midamble码表Midamble码的信道估计:图3.31 Midamble码信道估计M :基站发射 Midamble 码F(x):空中信道M* :经过空中信道的Midamble码通过公式计算，我们可以通过 Midamble码把空中信道F(x)估计出来，那么我 们估计空中信道的目的是什么呢？信道情况1信道情况2Ji信道情况3图3.32不同信道情况下的信道估计Midamble码的分配：Midamble是高层执行的物理信道配置的一局部。存在三种不同的Midamble分配方案：? UE特定Midamble 分配：高层明确的为UE的上行和下行分配一个特定的 Midamble。? 默

47、认的Midamble分配：上行和下行Midamble由层1根据相应信道化码来分配。? 公共的Midamble分配：下行的Midamble由层1根据当前下行时隙中使用的信道化码的个数来分配。为了从长度为P = 128的矢量Mp中得到可用的Midamble码，将Mp的长度周期性地扩展 到最大值：Imax = Lm+(K 1)WLm : Midamble码的长度，TD-SCDMA系统固定为144;K: 一个时隙中可用Midamble码的最大数目，取值范围为 2、4、6、8、10、12、14、16，具体值由系统信息播送或连接建立时由网络给定；W: 定义为P/K，其值用来描述无线信道冲激响应的窗口长度(

48、单位：chip )。举一个例子：设K = 8Imax = 144 +( 8 1) * (128/ 8 ) = 256最大用户数那么W阮的=16U1661131124£64«0961D281-力334虬1B-1324E<54%1L22&j i ?;* k=3k-7k=BMidamble码循环移位产生K = 8图3.33默认情况下Midamble码分配K=8上图给出的是K=8时的默认分配方式的 Midamble分配表。m(k)表示第k个Midamble序 列，cQ(k)表示使用的第k个信道化码。当K>Q时，不是所有的Midamble码都会用到，它们之间的对应

49、关系可以从上表看出。当K<Q时，一个Midamble码会对应多个信道化码，这些码被称为一个码组，其中不加*号的是首选码道，加*号的是第二位选择的信道化码。在为UE分配信道化码时，首先选择不加*号的码道，当首选码道使用后选用加*号的码道，假设某一码组同时包括假设干加*号的码道，那么按照码道序号顺序选择，序号小的优先；同一码组的信道化码不能分配给不同UE使用，即不同UE不能使用相同Midamble码。当同一时隙中只有一个 UE时不使用默认分配方 式。更多默认方式的Midamble码分配表可参看TS 25.221的附录局部。3.4 TD-SCDMA系统中的信道在TD-SCDMA系统中，存在3种

50、信道模式：逻辑信道，传输信道和物理信道。逻辑信道是MAC子层向上层RLC子层提供效劳，它描述的是传送什么类型的信 息；传输信道作为物理层向高层提供的效劳，它描述的是信息如何在空中接口上传输。TD-SCDMA通过物理信道直接把需要传送的信息发送出去，也就是说在空中传输的都 是物理信道承载的信息。Logical Chan ngrTransport Channe&"码It® C間加©I 一亠 Z i图3.34 TD-SCDMA系统中的信道3.4.1 逻辑信道MAC层通过逻辑信道为高层提供效劳。逻辑信道的类型是根据MAC提供不同类型的数据传输业务而定义的。逻辑信道通常划分为两类：即用来传输控制平面信息的控制信道和 用来传输用户平面的业务信道。逻辑信道缩写英文解释中文解释上下行方向P控制信道BCCHBroadcast Con trol Channel下行PCCHPagi ng Con trol Channel下行CCCHCom mon Con trol Channel下行、上行DCCHDedicated Con trol Channel下行、上行SHCCHShared Cha nnel Con tr