TD-SCDMA基本原理

1、TD-SCDMA基本原理基本原理目录目录n网络结构和接口网络结构和接口n物理层结构物理层结构n信道结构信道结构n信道编码与复用信道编码与复用n扩频与调制扩频与调制n物理层过程物理层过程UTRAN总体结构图总体结构图SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUu网络结构和接口网络结构和接口R99R4R5R6 引入Iu接口 最大速率2Mbps 商用版本2001.6+后续CR 2000.32001.32002.6功能冻结时间点 控制与承载分离 增加TD-SCDMA 已经商用 引入多媒体域(IMS) 无线引入HSDPA 逐步商

2、用 研究IMS与PLMN/PSTN/ISDN的电路交换的互操作 MBMS HSUPA2004.12CN标准发展历程标准发展历程网络结构和接口网络结构和接口HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGSNBTSBTSNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubGiR99系统基本结构系统基本结构网络结构和接口网络结构和接口AuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNNode BNode B

3、Iu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubNbNcMGWGMSC ServerMcMSC Server/VLRMcHHLRMGWGiR4系统基本结构系统基本结构网络结构和接口网络结构和接口MGWMSC ServerMGWSGSNUTRAN T-SGWMGCFR-SGWMRFPPSTN Legacy/ExternalGMSC ServerHSSR-SGW CSCFCxMsMwMgMrGiGi IMS-MGWMcMcMcCDMhMhT-SGWPS域域IP多媒体域多媒体域CS域域IuGrGi HSS

4、CSCF GGSNR5系统基本结构系统基本结构网络结构和接口网络结构和接口UTRAN通用协议模型通用协议模型物理层物理层信令承载信令承载ALCAP应用协议应用协议无线无线网络网络层层传传输输网网络络层层 控制面控制面 传输网络控制面传输网络控制面用户面用户面数据流数据流数据承载数据承载信令承载信令承载 传输网络用户面传输网络用户面 传输网络用户面传输网络用户面网络结构和接口网络结构和接口UTRAN通用协议模型通用协议模型n从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层；从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层；n从垂直方向上则包括以下四个平面：从垂直方向上则包括以下四个平面： 控制平面：包含应用

5、层协议，如：控制平面：包含应用层协议，如：RANAP、RNSAP、NBAP和和传输层应用协议的信令承载。传输层应用协议的信令承载。 用户平面：包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都用户平面：包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。由一个和多个接口的帧协议来描述。 传输网络层控制平面：包括为用户平面建立传输承载（数据传输网络层控制平面：包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的承载）的ALCAP协议，以及协议，以及ALCAP需要的信令承载。需要的信令承载。 传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信

6、令承载都属于传输网络层的用户平面。令承载都属于传输网络层的用户平面。 网络结构和接口网络结构和接口Iub口口nIub接口是接口是RNC和和Node B之间的接口，完成之间的接口，完成RNC和和Node B之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和Node B逻辑上的逻辑上的O&M等。它是一个标准接口，允许不等。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。同厂家的互联。n功能：管理功能：管理Iub接口的传输资源、接口的传输资源、Node B逻辑操作维护、逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道

7、控制、公共信道控制和定时以及同步管理。公共信道控制和定时以及同步管理。网络结构和接口网络结构和接口Iur口口nIur接口是两个接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送之间的逻辑接口，用来传送RNC之之间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。不同厂家的互联。n功能：功能：Iur口是口是Iub口的延伸。它支持基本的口的延伸。它支持基本的RNC之间的之间的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支持系统管理过程。持系统管理过程。网络结构和接口网络结构和接口Iu口口nIu接口是连接接口

8、是连接UTRAN和和CN的接口，也可以把它看成是的接口，也可以把它看成是RNS和核心和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的UTRAN和负和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。n结构：一个结构：一个CN可以和几个可以和几个RNC相连，而任何一个相连，而任何一个RNC和和CN之间的之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（）和广播域（Iu-BC），它们有各自的协议模型。），它们有各自的协议模型。

9、n功能：功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制播信息及控制Iu接口上的数据传递等。接口上的数据传递等。网络结构和接口网络结构和接口空中接口空中接口UuRRCMAC物理层物理层BMCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCPDCPPDCP传输信道逻辑信道无线承载ControlControlControlControlControl控制面信令用户面消息Uu接口边界L1L2/MACL2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3网络结构和接口网络结构和接口空中接口空中接口Uun无线接口从协议结构上可以划分为三层：无线接

10、口从协议结构上可以划分为三层：物理层（物理层（L1）数据链路层（数据链路层（L2）网络层（网络层（L3）nL2和和L3划分为控制平面（划分为控制平面（C-平面）和用户平面（平面）和用户平面（U-平面）。平面）。 nRLC和和MAC之间的业务接入点（之间的业务接入点（SAP）提供逻辑信道，物理层和）提供逻辑信道，物理层和MAC之间的之间的SAP提供传输信道。提供传输信道。RRC与下层的与下层的PDCP、BMC、RLC和物理层之间都有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配和物理层之间都有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。置。网络结构和接口网络结构和接口课程内容课程内容n网络结构和接口网络结

11、构和接口n物理层结构物理层结构n信道结构信道结构n信道编码与复用信道编码与复用n扩频与调制扩频与调制n物理层过程物理层过程物理信道帧结构物理信道帧结构所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码 Radio frame10msSystem Frame Number Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675us(864chips)gL1144chipsTD-SCDMA帧结构每帧有两个上/下行转换点TS0为下行时隙TS1为上行时隙三个特殊时隙GP, DwPTS, UpPTS其余时隙可根据根据用

12、户需要进行灵活UL/DL配置物理层结构物理层结构物理信道帧结构物理信道帧结构n3GPP定义的一个定义的一个TDMA帧长度为帧长度为10ms。一个。一个10ms的帧分成两个结的帧分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。这是考虑到了智能。这是考虑到了智能天线技术的运用，智能天线每隔天线技术的运用，智能天线每隔5ms进行一次波束的赋形。进行一次波束的赋形。n子帧分成子帧分成7个常规时隙（个常规时隙（TS0 TS6），每个时隙长度为），每个时隙长度为864chips，占占675us）。）。nDwPTS（下行导频时隙，长度为（下行导频时隙，长度为96chip

13、s，占，占75us）nGP（保护间隔，长度（保护间隔，长度96chips，75us）nUpPTS（上行导频时隙，长度（上行导频时隙，长度160chips，125us）n子帧总长度为子帧总长度为6400chips，占，占5ms，得到码片速率为，得到码片速率为1.28Mcps。物理层结构物理层结构物理信道帧结构物理信道帧结构nTS0用作下行时隙来发送系统广播信息，广播信道用作下行时隙来发送系统广播信息，广播信道PCCPCH占用该时隙进行发射。占用该时隙进行发射。nTS1总是固定地用作上行时隙。总是固定地用作上行时隙。n其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上行或下行以其它的常规时隙可以根据需要灵活

14、地配置成上行或下行以实现不对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点实现不对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点（Switch Point）分开。每个）分开。每个5ms的子帧有两个转换点（的子帧有两个转换点（DL到到UL和和UL到到DL ），第一个转换点固定在），第一个转换点固定在TS0结束处，而第结束处，而第二个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。二个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。物理层结构物理层结构Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675 s常规时隙常规时隙n由由864 Chips组成，时长组成，时长675us；n业务和信令数据由

15、两块组成，每个数据块分别由业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 Chips组成；组成；n训练序列训练序列(Midamble)由由144 Chips组成；组成；n16 Chips为保护；为保护；n可以进行波束赋形；可以进行波束赋形；物理层结构物理层结构常规时隙常规时隙nMidamble码码整个系统有整个系统有128个长度为个长度为128chips的基本的基本midamble码，分成码，分成32个码组，个码组，每组每组4个。个。一个小区采用哪组基本一个小区采用哪组基本midamble码由基站决定，当建立起下行同步码由基站决定，当建立起下行同步之后，移动台就知道所使用的之后，移动台就知道

16、所使用的midamble码组。码组。Node B决定本小区将决定本小区将采用这采用这4个基本个基本midamble中的哪一个。同一时隙的不同用户将使用不中的哪一个。同一时隙的不同用户将使用不同的训练序列位移。同的训练序列位移。训练序列的作用：训练序列的作用： 上下行信道估计；上下行信道估计； 功率测量；功率测量； 上行同步保持。上行同步保持。传输时传输时Midamble码不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理和扩码不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理和扩频的数据一起发送，在信道解码时它被用作进行信道估计。频的数据一起发送，在信道解码时它被用作进行信道估计。物理层结构物理层结构 Data sy

17、mbolsMidamble Data symbolsTPC symbols SS symbols G P1 st part of TFCI code word 2nd part of TFCI code word Data symbols Midamble Data symbolsTPC symbols Time slot x (864 Chips)SS symbols GP3 rd part of TFCI code word 4th part of TFCI code wordRadio Frame 10msSub-frame 5ms常规时隙物理层信令常规时隙物理层信令TPC/SS/TFC

18、In位置：位于位置：位于midamble的两侧的两侧nTPC: 调整步长是调整步长是1, 2或或3dBnSS；最小精度是；最小精度是1/8个个chipnTFCI；分四个部分位于相邻的两个子帧内；分四个部分位于相邻的两个子帧内Sub-frame 5msTime slot x (864 Chips)物理层结构物理层结构数据数据TFCIMidambleSS TPCTFCI数据数据TFCIMidambleSS TPCTFCI子帧 #2n子帧 #2n+1第 1 部分第 4 部分第 3 部分第 2 部分常规时隙物理层信令常规时隙物理层信令TPC/SS/TFCInTFCI（Transport Format

19、Combination Indicator）用于指示传输的格式，对）用于指示传输的格式，对每一个每一个CCTrCH，高层信令将指示所使用的，高层信令将指示所使用的TFCI格式。对于每一个所分配格式。对于每一个所分配的时隙是否承载的时隙是否承载TFCI信息也由高层分别告知。如果一个时隙包含信息也由高层分别告知。如果一个时隙包含TFCI信信息，它总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个信道码进行扩频。息，它总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个信道码进行扩频。TFCI是在各自相应物理信道的数据部分发送，这就是说是在各自相应物理信道的数据部分发送，这就是说TFCI和数据比特和数据比特具有相同的

20、扩频过程。对于每个用户，具有相同的扩频过程。对于每个用户，TFCI信息将在每信息将在每10ms无线帧里发无线帧里发送一次。送一次。物理层结构物理层结构数据数据TFCIMidambleSS TPCTFCI数据数据TFCIMidambleSS TPCTFCI子帧 #2n子帧 #2n+1第 1 部分第 4 部分第 3 部分第 2 部分常规时隙物理层信令常规时隙物理层信令TPC/SS/TFCInTPC（Transmit Power Control）用于功率控制，该控制信号每个子）用于功率控制，该控制信号每个子帧（帧（5ms）发射一次。这也意味着）发射一次。这也意味着TD的功控频率是每秒的功控频率是每秒

21、200次。每次。每次调整步长为次调整步长为1，2，3dB.nSS（Synchronization Shift）是）是TD-SCDMA系统中所特有的，用于实系统中所特有的，用于实现上行同步，他也是每隔一个子帧进行一次调整。现上行同步，他也是每隔一个子帧进行一次调整。 物理层结构物理层结构GP (32chips)SYNC-DL(64chips)75 s下行导频时隙下行导频时隙DwPTSn用于下行同步和小区搜索；用于下行同步和小区搜索；n该时隙由该时隙由96 Chips组成组成: 32用于保护；用于保护；64用于导频序列；时长用于导频序列；时长75usn32个不同的个不同的SYNC-DL码，用于区分

22、不同的基站；码，用于区分不同的基站；n为全向或扇区传输，不进行波束赋形。为全向或扇区传输，不进行波束赋形。物理层结构物理层结构GP (32chips)SYNC-UL(128chips)125 s上行导频时隙上行导频时隙UpPTSn用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻近小区测量用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻近小区测量n160 Chips: 其中其中128用于用于SYNC-UL，32用于保护用于保护nSYNC-UL有有256种不同的码，可分为种不同的码，可分为32个码组，以对应个码组，以对应32个个SYNC-DL码，码，每组有每组有8个不同的个不同的SYNC-UL码，

23、即每一个基站对应于码，即每一个基站对应于8个确定的个确定的SYNC-UL码码nNodeB从终端上行信号中获得初始波束赋形参数从终端上行信号中获得初始波束赋形参数物理层结构物理层结构GP保护时隙保护时隙n96 Chips保护时隙，时长保护时隙，时长75us；n用于下行到上行转换的保护；用于下行到上行转换的保护；n在小区搜索时，确保在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰可靠接收，防止干扰UL工作；工作；n在随机接入时，确保在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰可以提前发射，防止干扰DL工作；工作；n确定基本的基站覆盖半径。确定基本的基站覆盖半径。物理层结构物理层结构课程内容课程

24、内容n网络结构和接口网络结构和接口n物理层结构物理层结构n信道结构信道结构n信道编码与复用信道编码与复用n扩频与调制扩频与调制n物理层过程物理层过程3种信道模式种信道模式n逻辑信道：逻辑信道：直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分为两大类，即控制信道和业务信道。面业务分为两大类，即控制信道和业务信道。n传输信道：传输信道：无线接口层无线接口层2和物理层的接口，是物理层对和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务；层提供的服务；根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对

25、所有用户的公共信息分为专用信道和公共信道两大类。公共信息分为专用信道和公共信道两大类。n物理信道：物理信道：各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，每一种使用特各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，每一种使用特定的载波频率、码（扩频码和扰码）以及载波相对相位都可定的载波频率、码（扩频码和扰码）以及载波相对相位都可以理解为一类特定的信道。以理解为一类特定的信道。信道结构信道结构信道概念信道概念PHY layerMAC layerRLC layer传输信道物理信道逻辑信道L1L2信道结构信道结构传输信道及其分类传输信道及其分类n传输信道是由传输信道是由L1提供给高层的服务，根据在空中接口上如何传

26、输提供给高层的服务，根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。及传输什么特性的数据来定义的。n传输信道一般可分为两组：传输信道一般可分为两组：专用信道专用信道DCH在这类信道中，在这类信道中，UE是通过物理信道来识别。是通过物理信道来识别。公共信道公共信道在这类信道中，当消息是发给某一特定的在这类信道中，当消息是发给某一特定的UE时，需要时，需要有内识别信息；有内识别信息； 广播信道广播信道BCH寻呼信道寻呼信道PCH前向接入信道前向接入信道FACH随机接入信道随机接入信道RACH上行共享信道上行共享信道USCH下行共享信道下行共享信道DSCH信道结构信道结构物理信道及其分类物理信

27、道及其分类n物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信道用于承载传物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信道用于承载传输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息。输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息。n 专用物理信道专用物理信道DPCHn 公共物理信道公共物理信道CPCH 主公共控制物理信道主公共控制物理信道P-CCPCH 辅公共控制物理信道辅公共控制物理信道S-CCPCH 快速物理接入信道快速物理接入信道FPACH 物理随机接入信道物理随机接入信道PRACH 物理上行共享信道物理上行共享信道PUSCH 物理下行共享信道物理下行共

28、享信道PDSCH 寻呼指示信道寻呼指示信道PICH(8)下行导频信道下行导频信道DwPCH(9)上行导频信道上行导频信道UpPCH信道结构信道结构专用物理信道专用物理信道 （DPCH）n专用物理信道专用物理信道DPCH （Dedicated Physical CHannel）用于承载来自专用传输）用于承载来自专用传输信道信道DCH的数据，的数据，DPCH所使用的码和时隙等配置信息是通过信令消息配所使用的码和时隙等配置信息是通过信令消息配置给置给UE的；的；nDPCH可以位于频带内的任意时隙和任意允许的信道码，一个可以位于频带内的任意时隙和任意允许的信道码，一个UE可以在同可以在同一时刻被配置多

29、条一时刻被配置多条DPCH，若，若UE允许多时隙能力，这些物理信道还可以位允许多时隙能力，这些物理信道还可以位于不同的时隙，但是，对于上行多码传输，于不同的时隙，但是，对于上行多码传输，UE在每个时隙最多可以同时在每个时隙最多可以同时使用两个物理信道；下行物理信道采用的扩频因子为使用两个物理信道；下行物理信道采用的扩频因子为16和和1，上行物理信，上行物理信道的扩频因子可以从道的扩频因子可以从116之间选择；之间选择； DPCH支持支持TPC，SS，和，和TFCI所有物所有物理层信令。理层信令。n物理层将根据需要把来自一条或多条物理层将根据需要把来自一条或多条DCH组合在一条或多条编码组合传输

30、组合在一条或多条编码组合传输信道信道CCTrCH（Coded Composite Transport CHannel）内，然后再根据所配置）内，然后再根据所配置物理信道的容量将物理信道的容量将CCTrCH数据映射到物理信道的数据域；同时，一个数据映射到物理信道的数据域；同时，一个 CCTrCH支持多个并行的物理信道，用于支持更高的数据速率，这些并行支持多个并行的物理信道，用于支持更高的数据速率，这些并行的物理信道可以采用不同的信道码同时发射。的物理信道可以采用不同的信道码同时发射。信道结构信道结构主公共控制物理信道（主公共控制物理信道（P-CCPCH）n主公共控制物理信道（主公共控制物理信道（

31、P-CCPCH，Primary Common Control Physical CHannel）仅用于承载来自传输信道仅用于承载来自传输信道BCH的数据，提供全小区覆盖模式下的系统信息广的数据，提供全小区覆盖模式下的系统信息广播，播， UE上电后将搜索并解码该信道上的数据以获取小区系统信息。上电后将搜索并解码该信道上的数据以获取小区系统信息。n主公共控制物理信道是单向下行信道，帧格式中没有物理层信令主公共控制物理信道是单向下行信道，帧格式中没有物理层信令TFCI、TPC或或SS，为了满足信息容量的要求，为了满足信息容量的要求，P-CCPCH使用两个码分信道来承载使用两个码分信道来承载BCH数数

32、据（据（P-CCPCH1和和P-CCPCH2）。）。P-CCPCHs固定映射到时隙固定映射到时隙0（TS0）的扩频因）的扩频因子子SF=16的两个码道的两个码道 ； n主公共控制物理信道作为信标信道（主公共控制物理信道作为信标信道（Beacon Channel）还具有以下特点）还具有以下特点以参照功率进行发送；以参照功率进行发送；发送时不进行发送时不进行beamforming；在其占用的时隙专用在其占用的时隙专用m(1) 和和 m(2) 两个训练码。两个训练码。n对对P-CCPCH信道的测量是信道的测量是UE物理层的一个重要测量。物理层的一个重要测量。信道结构信道结构辅公共控制物理信道（辅公共

33、控制物理信道（S-CCPCH）n辅公共控制物理信道（辅公共控制物理信道（S-CCPCH，Secondary Common Control Physical CHannel）用于承载来自传输信道）用于承载来自传输信道FACH和和PCH的数据，的数据，S-CCPCH所使用的码所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播。和时隙等配置信息在小区中广播。nS-CCPCH是单向下行信道，固定使用是单向下行信道，固定使用SF=16的扩频因子，不使用物理层信令的扩频因子，不使用物理层信令SS和和TPC，但可以使用，但可以使用TFCI，信道的编码及交织周期为，信道的编码及交织周期为20ms。受容量限制，。受容量限制

34、，S-CCPCH也使用两个码分信道（也使用两个码分信道（S-CCPCH1和和S-CCPCH2）来构成一个）来构成一个S-CCPCH信道对。该信道可位于任一个下行时隙，使用时隙中的任意一对码信道对。该信道可位于任一个下行时隙，使用时隙中的任意一对码分信道和分信道和Midamble移位序列。在移位序列。在TS0，主、辅公共控制信道也可以进行时分，主、辅公共控制信道也可以进行时分复用。在一个小区中，可以使用一对以上的复用。在一个小区中，可以使用一对以上的S-CCPCHs。 n物理层根据配置可以把来自一条或多条物理层根据配置可以把来自一条或多条FACH和一条和一条PCH得数据组合在一条得数据组合在一条

35、编码组合传输信道编码组合传输信道CCTrCH（Coded Composite Transport CHannel）上，然后再）上，然后再根据所配置将根据所配置将CCTrCH数据映射到一条或者多条数据映射到一条或者多条S-CCPCH物理信道上。物理信道上。信道结构信道结构物理随机接入信道（物理随机接入信道（PRACH）n物理随机接入信道（物理随机接入信道（PRACH，Physical Random Access CHannel）用于承）用于承载来自传输信道载来自传输信道RACH的数据，的数据，PRACH所使用的码和时隙等配置信息在所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播。小区中广播。nPRACH为

36、单向上行信道，它可以使用的扩频因子有为单向上行信道，它可以使用的扩频因子有16、8、4。受信道容。受信道容量限制，对不同的扩频因子，信道的其它结构参数也相应发生变化：量限制，对不同的扩频因子，信道的其它结构参数也相应发生变化：SF=16，持续时间为，持续时间为4个子帧（个子帧（20 ms）；）；SF=8， 持续时间为持续时间为2个子帧（个子帧（10 ms）；）；SF=4，持续时间为，持续时间为1个子帧（个子帧（5 ms）。）。nPRACH信道可位于任一上行时隙，使用任意允许的信道化码和信道可位于任一上行时隙，使用任意允许的信道化码和Midamble位移序列。小区中配置的位移序列。小区中配置的P

37、RACH信道（或信道（或SF=16时的信道对）数目与时的信道对）数目与FPACH信道的数目有关，两者配对使用。传输信道信道的数目有关，两者配对使用。传输信道RACH的数据不与来自的数据不与来自其它传输信道的数据编码组合，因而其它传输信道的数据编码组合，因而PRACH信道上没有信道上没有TFCI，也不使用，也不使用SS和和TPC控制符号。控制符号。信道结构信道结构快速物理接入信道快速物理接入信道 （FPACH）n快速物理接入信道（快速物理接入信道（FPACH，Fast Physical Access CHannel）不承载传输信道信息，不承载传输信道信息，FPACH所使用的码和时隙等配置信所使用

38、的码和时隙等配置信息在小区中广播。息在小区中广播。nFPACH是单向下行信道，扩频因子是单向下行信道，扩频因子SF=16，单子帧交织，信，单子帧交织，信道的持续时间为道的持续时间为5 ms，数据域内包含，数据域内包含SS和和TPC控制符号，控制符号，因为因为FPACH不承载来自传输信道的数据，也就不需要使用不承载来自传输信道的数据，也就不需要使用TFCI。 nNode B使用使用FPACH来响应在来响应在UpPTS时隙收到的时隙收到的UE接入请求，接入请求，从而调整从而调整UE的发送功率和同步定时偏移。的发送功率和同步定时偏移。 信道结构信道结构上行导频信道上行导频信道 （UpPCH）n上行导

39、频信道（上行导频信道（UpPCH）就是整个上行导频时隙（）就是整个上行导频时隙（UpPTS）。）。nUpPTS时隙被时隙被UE用来发送上行同步码（用来发送上行同步码（SYNC_UL），建立），建立与与Node B的上行同步。的上行同步。nNode B可以在同一子帧的可以在同一子帧的UpPTS时隙识别最多时隙识别最多8个不同的上个不同的上行同步码（行同步码（SYNC_UL）。多个）。多个UE可同时发起上行同步建立，可同时发起上行同步建立，但必须有不同的上行同步码。但必须有不同的上行同步码。n可以理解为：一个小区最多可有可以理解为：一个小区最多可有8个用于上行同步建立的上个用于上行同步建立的上行导

40、频信道行导频信道UpPCH同时存在。同时存在。 信道结构信道结构下行导频信道下行导频信道 （DwPCH）n下行导频信道（下行导频信道（DwPCH）就是整个下行导频时隙（）就是整个下行导频时隙（DwPTS）；）；nDwPTS时隙被时隙被Node B用来发送下行同步码（用来发送下行同步码（SYNC_DL），），UE用用来建立与来建立与Node B的下行同步；的下行同步；nNode B必须在必须在DwPTS发送唯一的下行同步码，具体值由配置决发送唯一的下行同步码，具体值由配置决定，功率必须保证覆盖整个小区且保持不变；定，功率必须保证覆盖整个小区且保持不变；n下行同步码作为下行同步码作为TD-SCDM

41、A系统中重要的资源只有系统中重要的资源只有32个，必须采个，必须采用复用的方式在不同的小区中使用，一般而言，同频相邻小区用复用的方式在不同的小区中使用，一般而言，同频相邻小区将使用不同的下行同步码标识不同的小区。将使用不同的下行同步码标识不同的小区。 信道结构信道结构寻呼指示信道寻呼指示信道 （PICH）n寻呼指示信道（寻呼指示信道（PICH：Paging Indicator CHannel）不承载传输）不承载传输信道的数据，信道的数据， PICH所使用的码和时隙等配置信息在小区中广所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播。播。nPICH为单向下行信道，为单向下行信道，PICH固定使用扩频因子固

42、定使用扩频因子SF=16。一个完。一个完整的整的PICH信道由两条码分信道构成。信道的持续时间为两个信道由两条码分信道构成。信道的持续时间为两个子帧（子帧（10 ms）。根据需要，也可将多个连续的）。根据需要，也可将多个连续的PICH帧构成一帧构成一个个PICH块。块。 nPICH与传输信道与传输信道PCH配对使用，用以指示特定的配对使用，用以指示特定的UE是否需要是否需要解读其后跟随的解读其后跟随的PCH信道（映射在信道（映射在S-CCPCH上）。上）。 信道结构信道结构共享物理信道共享物理信道 （PUSCH&PDSCH）n物理上行共享信道（物理上行共享信道（PUSCH，Physic

43、al Uplink Shared CHannel）用于承载来自传输信道用于承载来自传输信道USCH的数据。的数据。n物理下行共享信道（物理下行共享信道（PDSCH：Physical Downlink Shared CHannel）用于承载来自传输信道）用于承载来自传输信道DSCH的数据。的数据。 n物理上下行共享信道的物理层参数与专用物理信道相同。物理上下行共享信道的物理层参数与专用物理信道相同。n所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用，或所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用，或者说信道具有较短的持续时间。共享物理信道由系统预先者说信道具有较短的持续时间。共享物理信道由系统预

44、先建立，然后根据建立，然后根据UE的业务需求，按照某种方式分配给某个的业务需求，按照某种方式分配给某个UE使用。使用。信道结构信道结构传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射传输信道传输信道物理信道物理信道DCH专用物理信道专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道物理上行共享信道 (PUSCH)DSCH物理下行共享信道物理下行共享信道 (

45、PDSCH)下行导频信道下行导频信道 (DwPCH)上行导频信道上行导频信道 (UpPCH)寻呼指示信道（寻呼指示信道（PICH）快速物理接入信道快速物理接入信道F-PACH说明：左表中部分物理信道与传输信道并没有映射关系。按3GPP规定，只有映射到同一物理信道的传输信道才能够进行编码组合。由于PCH和FACH都映射到S-CCPCH，因此来自PCH和FACH的数据可以在物理层进行编码组合生成CCTrCH。其它的传输信道数据都只能自身组合成，而不能相互组合。另外，BCH和RACH由于自身性质的特殊性，也不可能进行组合。信道结构信道结构课程内容课程内容n网络结构和接口网络结构和接口n物理层结构物理

46、层结构n信道结构信道结构n信道编码与复用信道编码与复用n扩频与调制扩频与调制n物理层过程物理层过程TD-SCDMA数据简要发送过程数据简要发送过程数据编码交织扩频加扰射频调制射频发送射频接收射频解调解扰解扩解码解交织数据信道编码与复用信道编码与复用数据调制数据解调加加CRC传输块级联传输块级联/码块分割码块分割信道编码信道编码无线帧均衡无线帧均衡第一次交织第一次交织无线帧分割无线帧分割速率匹配速率匹配传输信道复接传输信道复接比特加扰比特加扰物理信道分割物理信道分割第二次交织第二次交织子帧分割子帧分割物理信道映射物理信道映射编码和复用过程编码和复用过程信道编码与复用信道编码与复用datadata

47、dataTrCH-i10、20、40 or 80ms0、8、12、16 or 24bitsCedBLCedBLCedBL卷积码卷积码 或或 Turbo码码Coded dataDTXCoded dataData before 1st interleavingData after 1st interleaved交织器列数：交织器列数：1、2、4 或或 8无线帧无线帧无线帧无线帧无线帧无线帧无线帧数目：无线帧数目：1、2、4 或或 8Rate matched dataTrCH-i+1TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCH10ms时间内时间内Ph-1Ph-2Ph-P10ms时间内时间内dat

48、aCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCd a t aCBLCBLCBLData before 2st interleavedData after 2st interleaveddata1data2训练序列训练序列GPTFCISSTPC物理信道映射物理信道映射 CRCCRC校验校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 T

49、rCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和

50、码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCHTrCH复用复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信

51、道的分段物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织第二次交织 子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割子帧分割 物理信道映射 CRC校验 传送块级联和码块分割 信道编码 无线帧尺寸均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 TrCH复用 物理信道的分段 第二次交织 子帧分割 物理信道映射物理信道映射编码和复用过程编码和复用过程信道

52、编码与复用信道编码与复用无纠错编码：无纠错编码： BER10-1 10-2n不能满足通信需要不能满足通信需要卷积编码：卷积编码： BER10-3n满足语音通信需要满足语音通信需要Turbo 码：码： BER10-6n满足数据通信需要满足数据通信需要信道编码技术信道编码技术n 信道编码技术是通过给信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力从而获得纠错能力n 适合纠正非连续的少量适合纠正非连续的少量错误错误n 目前使用较多的是卷积目前使用较多的是卷积编码和编码和Turbo编码（编码（1/2，1/3）信道编码与复用信道编码与复用信道编码方案信道编码方案传输信道类型编

53、码方案编码率BCH卷积编码1/3PCH1/3、1/2RACH1/2DCH、DSCH、FACH、USCH1/3、1/2Turbo编码1/3不编码信道编码与复用信道编码与复用信道编码举例信道编码举例n信道编码适合纠正非连续的少量错误信道编码适合纠正非连续的少量错误编码解码床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国信道编码与复用信道编码与复用交织技术原理（交织技术原理（1）床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不

54、觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国？春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国？编码信道编码对连续的码元出错不能纠错信道编码对连续的码元出错不能纠错信道编码与复用信道编码与复用交织技术原理（交织技术原理（2）n优点优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。提高纠错编码的有效性。n缺点：缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择。加

55、大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择。在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。x1 x6 x11 x16 x21x2 x7 x22x3 x8 x23x4 x9 x24x5 x10 x25输入数据输入数据 A = (x1 x2 x3 x4 x5 x25)输出数据输出数据 A= (x1 x6 x11 x16 x25)举例：举例：信道编码与复用信道编码与复用信道编码和交织技术举例信道编码和交织技术举例床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生

56、南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？前明明月月光光春？眠不不觉觉晓晓白？发三三千千丈丈红？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误信道编码与复用信道编码与复用课程内容课程内容n网络结构和接口网络结构和接口n物理层结构物理层结构n信道结构信道结构n信道编码与复用信道编码与复用n扩频与调制扩频与调制n物理层过程物理层过程概述概述n数据调制数据调制比特流的数据到符号数据的形成过程比特流的数据到符号数据的形成过程n扩频调制扩频调制符号数据到高速码片数据的形成过程符号数据到高速码片数

57、据的形成过程扩频与调制扩频与调制调制和扩频的基本参数调制和扩频的基本参数码速率码速率1.28Mcps载波间隔载波间隔1.6MHz数据调制方式数据调制方式QPSK8PSK(可选项可选项)脉冲成型脉冲成型根升余弦根升余弦滚降系数滚降系数 = 0.22扩频特性扩频特性正交正交Q码片码片/符号符号,其中其中 Q = 2p, 0 = p = 4扩频与调制扩频与调制连续二进制比特连续二进制比特复数符号复数符号00+j01+110-111-jQPSKij0000010110101001011111108PSK数据调制数据调制将连续的两个比特映射为将连续的两个比特映射为信号空间的一个点信号空间的一个点 将连续

58、的三个比特映射为将连续的三个比特映射为信号空间的一个点信号空间的一个点 扩频与调制扩频与调制扩频通信的定义扩频通信的定义n扩展频谱（扩展频谱（SS:Spread Spectrum)通信简称扩频通信。通信简称扩频通信。n 扩频通信技术扩频通信技术:在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。解调来解扩以恢复所传信息数据。n直接序列扩展频谱直接序列扩展频谱DSSSCDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信号与速率远

59、大于采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信号与速率远大于信息速率的伪随机序列编码（扩频码）直接混合，这样调制信号的信息速率的伪随机序列编码（扩频码）直接混合，这样调制信号的频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度。频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度。n 调频调频FHn 跳时跳时TH扩频与调制扩频与调制C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，单位b/s B：信号频带宽度，单位HzS：信号平均功率，单位WN：噪声平均功率，单位W结论：在信道容量结论：在信道容量C C不变的情况下，信号频带宽度不变的情况下，信号频带宽度B B与信噪比与信噪比S/NS/N完完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较

60、低信噪比全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量的条件下获得比较满意的传输质量. .扩频通信的理论基础扩频通信的理论基础n扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。n其理论基础为其理论基础为Shannon定理：定理：扩频与调制扩频与调制高速扩频序列高速扩频序列低速信号低速信号TX解调信号解调信号RX高速扩频序列高速扩频序列扩频信号扩频信号扩频码速率：1.28Mc/s； 扩频码：OVSF码。直接序列扩频通信直接序列扩频通信扩频与调制扩频与调制n码序列的正交码序列的正交累加为累加为0表示正交表示正交码序列的正交性码序