TD-SCDMA无线接口物理层-20081111-B-V1.0

1、Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. TD-SCDMA无线接口物理层内部公开Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 1前 言l无线接口物理层处于无线接口协议模型的最底层，它提供物理介质中保证比特流正确传输所需要的所有功能l物理层通过传输信道实现向上层提供数据传输服务，主要包括多址接入，信道编解码，扩频调制和解扩解调，内环功率控制等功能Copyright 2006 Huawei Technologies

2、 Co., Ltd. All rights reserved. Page 2培训目标l学完本课程后，您应该能：p描述TD-SCDMA系统无线帧结构和时隙突发结构p描述TD-SCDMA下行同步码、上行同步码、Midamble码、扩频码和扰码功能和用法p结合主要物理层过程（小区搜索、随机接入），描述TD-SCDMA各信道的作用p掌握公共物理信道在系统中的配置原则，并能够根据不同业务占用码资源的情况，计算TD-SCDMA载波的理论容量Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 3目 录l TD-SCDM

3、A无线接口帧结构与时隙结构l TD-SCDMA无线信道结构与功能l TD-SCDMA无线信道配置原则Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 4目 录l TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构无线接口帧结构与时隙结构l TD-SCDMA无线信道结构与功能l TD-SCDMA无线信道配置原则Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 5无线帧10ms子帧5msGPTS5TS4TS0TS2TS1TS3

4、TS6DwPTSUpPTSTD-SCDMA帧结构：73l7个常规时隙（TS0TS6）3个辅助时隙pDwPTS：下行导频时隙，用于下行同步pUpPTS：上行导频时隙，用于上行同步上行同步pGP：上行、下行同步间的保护时隙Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 6DwPTS：下行导频时隙l用于下行同步和小区初搜l由96 Chips组成：32chips用于保护；64chips用于下行同步码 (SYNC-DL) pSYNC-DL码共有32种，用于区分相邻小区pSYNC-DL不扩频、不加扰l该时隙全向或

5、扇区传输，不进行波束赋形GP (32chips)SYNC-DL (64chips)75 sCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 7UpPTS：上行导频时隙l用于上行初始同步和随机接入，以及切换时邻近小区测量l由160 Chips组成：32chips用于保护；128chips用于上行同步码 (SYNC-UL) pSYNC-UL码共有256种，分为32个码组（每组8个SYNC-UL码），对应32个SYNC-DL码pSYNC-UL不扩频、不加扰lNodeB通过检测终端发送的SYNC-UL获得初始波

6、束赋形参数GP (32chips)SYNC-UL (128chips)125 sCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 8GP：保护时隙l用于下行到上行转换的保护p在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作p在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作lGP决定了TD-SCDMA系统基站最大覆盖距离GP (96chips)75usCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page

7、 9TD-SCDMA 系统覆盖范围l定时时间提前量TA (Time Advanced)2 tlTA最大值：GP (96chips)p基站最大覆盖距离（96chip/1.28Mcps光速）/ 211.25公里TS3TS2TS5TS4TS6TS1基站发射TS0GTS3TS2TS5TS4TS6TS1UE接收TS0tGTS3TS2TS5TS4TS6TS12tUE发射TS0GCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 10TD-SCDMA常规时隙（TS0TS6）结构lMidamble码：又称为训练序列，用于

8、信道估计，估计结果用于联合检测和智能天线算法l物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步调整等）的控制信号业务数据GP16业务数据675 s，864chips物理层控制信息Midamble144chipsCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 11TD-SCDMA物理层控制信息lTPC：Transmission Power Control，传输功率控制p用于内环快速功率控制p每个子帧lSS：Synchronization Shift，同步偏移p控制UE的上行传输时延保证上行同步TPC B

9、itsTPC 命令命令含义含义00Down降低发射功率11Up提高发射功率SS BitsSS 命令命令含义含义00Down减小k/8chip同步偏移11Up增加k/8chip同步偏移01Do nothing保持不变Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 12TD-SCDMA物理层控制信息 (续)lTFCI：Transmission Format Control Identification，传输格式控制指示，指示时隙内数据的传输格式（数据块位置、大小等） 业务数据 Midamble业务数据 T

10、PC 时隙 n (864 Chips) SS GPTFCI的第1部分 业务数据 Midamble 业务数据 无线帧 10ms 子帧 5ms - 子帧 5ms TFCI的第2部分 TPC SS TFCI的第3部分 TFCI的第4部分GP时隙 n (864 Chips)Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 13TD-SCDMA系统中的Midamble码lMidamble：中间码，或称为训练序列；主要作用为：p测量：信号强度和信号质量（BER），用于功率控制、切换等算法p上行同步保持：Midamb

11、le码的时延做为SS调整的依据p信道估计：利用Midamble码接收信号，评估无线传播过程中的多址干扰（MAI）和多径干扰（ISI）情况，评估结果用于联合检测Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 14无线信道F(x)数据1 M数据2数据1* M* 数据2*F(x) = M*/ MMidamble码信道估计Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 15信道情况1信道情况2不同信道情况下的估计结果

12、Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 16TD-SCDMA系统中的Midamble码 (续)lMidamble码长144Chips，由长度为128的基本Midamble码生成p同一时隙内不同用户所采用的Midamble码由基本Midamble码经循环移位后产生11617323348496465808196971121131281161732334849646580819697112113128k=8k=7k=1k=6k=5k=4k=3k=2Copyright 2006 Huawei Tech

13、nologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 17TD-SCDMA 系统中的码表码组码组各相关码各相关码SYNC-DL IDSYNC-UL ID扰码扰码 ID基本基本Midamble码码 ID码组100700112233码组21815 44556677码组3231248255124124125125126126127127l基本Midamble码共128个，分32组，对应32个SYNC-DL码；基本Midamble码和扰码一一对应，如下表：Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights

14、reserved. Page 18目 录l TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构l TD-SCDMA无线信道结构与功能无线信道结构与功能l TD-SCDMA无线信道配置原则Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 19TD-SCDMA系统中用到的信道l逻辑信道：直接承载用户业务p根据承载内容的不同，分为控制信道控制信道和业务信道业务信道l传输信道：描述信息如何在无线接口上传输p根据传输的信息属性，分为专用信道专用信道和公共信道公共信道l物理信道：各种信息在无线接口传输时的物理通道（频率、时隙

15、、码）粮仓粮仓药库药库 衣物捐助点衣物捐助点公路公路铁路铁路水路水路航空航空各种物资以何种运输方式送往灾区？需要送多少？比例如何分配？Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 20专用业务信道专用业务信道（DTCH）公共业务信道公共业务信道（CTCH）广播控制信道广播控制信道（BCCH）寻呼控制信道寻呼控制信道（PCCH）专用控制信道专用控制信道（DCCH）公共控制信道公共控制信道（CCCH）逻辑业务信道逻辑业务信道逻辑控制信道逻辑控制信道逻辑信道分类Copyright 2006 Huawei

16、Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 21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反向（随机）接入信道反向（随机）接入信道 RACH专用信道专用信道 DCH 上行或下行公共传输信道公共传输信道专用传输信道专用传输信道传输信道分类Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 22物理信道的分类与功能基站基站 NodeB用户终端用户终端UE业务连接业务连接DPCH 专用物理信道专用物理信道小区搜索与小区

17、选择小区搜索与小区选择DwPCH 下行导频信道下行导频信道 (DwPTS)PCCPCH 主公共控制物理信道主公共控制物理信道寻呼寻呼PICH 寻呼指示信道寻呼指示信道SCCPCH 从公共控制物理信道从公共控制物理信道随机接入随机接入UpPCH 上行导频信道上行导频信道 (UpPTS)FPACH 快速物理接入信道快速物理接入信道PRACH 物理随机接入信道物理随机接入信道SCCPCH 从公共控制物理信道从公共控制物理信道Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 23TD-SCDMA物理层过程小区搜

18、索小区初搜(DwPTS)基本Midamble码和扰码识别(PCCPCH)系统消息识别(PCCPCH)UE搜索一个小区的DwPTS，识别该小区使用的SYNC-DLUE根据TD-SCDMA系统码表，通过多次试探，识别该小区的基本midamble码和扰码UE搜索到P-CCPCH里BCH的控制复帧后，读取BCH承载的系统消息Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 245msDwPTS可能的位置由特征窗确定DwPCH利用相关法确定本小区所用的SYNC_DL码及SYNC_DL码的位置0816243200.

19、10.20.30.40.50.60.7TD-SCDMA系统小区初搜Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 25主公共控制物理信道P-CCPCHl承载传输信道BCH，用于发送系统消息 (System Information)lSF16；固定配置在TS0的前两个码道：Cch 16, 0和Cch 16, 1l无波束赋型，以全小区覆盖模式发送系统消息数据GP系统消息数据Midamble864chipsCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All ri

20、ghts reserved. Page 26寻呼指示信道PICHl用于发送寻呼指示指示 (Page Indicator)lSF16，一般配置在TS0l寻呼指示 (PI) 的长度LPI2，4或8 ，以一个无线帧为周期n如果某个PI对应的bits全为“1”，表示该PI对应的UE需要对S-CCPCH传送的寻呼消息进行检测l无波束赋型，以全小区覆盖模式发送PI0PI1保留Midamble 保留PIk-1GP864chipsPI比特PI比特PIkPIk+1保留Midamble 保留PIn-1GP864chipsPI比特PI比特Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,

21、 Ltd. All rights reserved. Page 27从公共控制物理信道S-CCPCHl承载传输信道PCH和FACH，用于发送寻呼消息消息和其他下行信令lSF16，一般配置在TS0l无波束赋型，以全小区覆盖模式发送下行信令数据GP下行信令数据864chipsTFCIMidambleCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 28TD-SCDMA物理层过程随机接入UENode BUpPCH （UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以

22、估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL，并回送定时和功率调整调整定时和功率，发送随机接入请求发送随机接入响应后，进行后续的信令接续Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 29快速物理接入信道FPACHl用于发送定时调整和功率调整指示lSF16，可配置在任意一个下行时隙l无波束赋型，以全小区覆盖模式发送定时偏移功率偏移Midamble定时偏移功率偏移GP864chips用户1用户nCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights

23、 reserved. Page 30物理随机接入信道PRACHl承载传输信道RACH，用于发送上行信令lSF8，一般配置在TS1的Cch 8, 0l无波束赋型，以全小区覆盖模式发送上行信令数据GP上行信令数据864chipsTFCI，SS，TPCMidambleCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 31专用物理信道DPCHl承载传输信道DCH，用于用户业务的收发p上行SF1，2，4，8或16p下行SF1或16l有波束赋型，由智能天线算法确定波束方向用户数据GP用户数据864chipsTFCI

24、，SS，TPCMidambleCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 32DPCH理论速率（毛速率）资源单元资源单元RU业务数据码片业务数据码片数数/突发脉冲突发脉冲符号数符号数/突发脉突发脉冲冲QPSK下的下的符号数符号数/突发脉突发脉冲冲QPSK下的下的理论最大数据速率理论最大数据速率RU SF13522704704704214081408/5ms281.6KRU SF235227043523522704704/5ms140.8KRU SF435227041761762352352/5ms

25、70.4KRU SF8352270488882176176/5ms35.2KRU SF163522704444428888/5ms17.6KCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 33信道映射关系传输信道PCHBCHFACHRACHDCHSCCPCH物理信道PCCPCHDPCHPRACHPCCH逻辑信道BCCHCCCHCTCHDTCH寻呼用户数据及随路信令小区广播业务系统消息信令L3数据Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All right

26、s reserved. Page 34目 录l TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构l TD-SCDMA无线信道结构与功能l TD-SCDMA无线信道配置原则无线信道配置原则Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 35TD-SCDMA物理信道典型配置1PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. A

27、ll rights reserved. Page 36TD-SCDMA物理信道典型配置2PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHFPACHPRACHCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 37TD-SCDMA物理信道特殊配置小容量Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 38典型业务的资源分配PCCPCHP

28、CCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHUser A语音User AUser AUser C可视电话可视电话User CUser CUser CUser CUser CUser CUser CUser CUser DUser DPS 128KUser B语音语音User BUser BCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 39TD-SCDMA单载波理论容量l语音业务：单载波最多可以支持单载波最多可

29、以支持23个语音用户个语音用户p每个时隙承载8个用户，3:3时隙配置l数据业务：单载波最大业务速率单载波最大业务速率640kbpsp单时隙最大业务速率128kbps，1:5时隙配置UL : DL3 : 3ULULDLULDLDLDLUL : DL1 : 5ULDLDLDLDLDLDLCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 40TD-SCDMA的N频点技术 频率 时间 功率 扩频码 1.6 MHz 0 15 TS0 第第 1 辅载波辅载波 第第 2 辅载波辅载波 TS1 TS2 TS3 TS4

30、TS5 TS6 DL DL DL DL UL UL UL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL lN频点TD-SCDMA小区由一个主载波和若干个辅载波组成pN频点（多载波）技术可以有效提升TD-SCDMA单扇区容量Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 41N频点情况下的资源配置l主载波和辅载波使用相同的扰码和基本Midamble码l小区公共资源，如下行导频信道（DwPTS）、PCCPCH、PICH、PRACH等只在主载波配置lSCCPCH目前只允许配置在主载波l上行导频信道（UpPTS）和FPACH可以配置在任一载波p建议配置在主载波上l辅载波的TS0不使用Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 42N频点情况下的资源配置 (续)l主载波和辅载波的上下行转换点配置一致p转换点不一致将导致系统干扰增大l目前由于终端受限p用户在任一个时刻只能工作在一个频点上p多时隙配置应限定为在同一载波上p同一用户的上下行配置在同一载波上Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.