TD-SCDMA 无线接口物理层-20081111-B-V1.0

TD-SCDMA无线接口物理层前言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培训目标学完本课程后，您应该能：描述TD-SCDMA系统无线帧结构和时隙突发结构描述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载波的理论容量目录TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构TD-SCDMA无线信道结构与功能TD-SCDMA无线信道配置原则无线帧10ms子帧5msGPTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6DwPTSUpPTSTD-SCDMA帧结构：7＋37个常规时隙（TS0～TS6）＋3个辅助时隙DwPTS：下行导频时隙，用于下行同步UpPTS：上行导频时隙，用于上行同步GP：上行、下行同步间的保护时隙DwPTS：下行导频时隙用于下行同步和小区初搜由96Chips组成：32chips用于保护；64chips用于下行同步码(SYNC-DL)SYNC-DL码共有32种，用于区分相邻小区SYNC-DL不扩频、不加扰该时隙全向或扇区传输，不进行波束赋形GP(32chips)SYNC-DL(64chips)75sUpPTS：上行导频时隙用于上行初始同步和随机接入，以及切换时邻近小区测量由160Chips组成：32chips用于保护；128chips用于上行同步码(SYNC-UL)SYNC-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SYNC-UL不扩频、不加扰NodeB通过检测终端发送的SYNC-UL获得初始波束赋形参数GP(32chips)SYNC-UL(128chips)125sGP：保护时隙用于下行到上行转换的保护在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作GP决定了TD-SCDMA系统基站最大覆盖距离GP(96chips)75usTD-SCDMA系统覆盖范围基站最大覆盖距离＝（96chip/1.28Mcps×光速）/2＝11.25公里DwPTSDwPTSUpPTSLUpPTSTS0GpSYNC-DL△tTS1…TS6SYNC-UL△t

TS1…TS6TS0DwPTST=2△t

UpPTSTD-SCDMA常规时隙（TS0～TS6）结构Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于联合检测和智能天线算法物理层控制信息：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675s，864chips物理层控制信息Midamble144chipsTD-SCDMA物理层控制信息TPC：TransmissionPowerControl，传输功率控制用于内环快速功率控制每个子帧SS：SynchronizationShift，同步偏移控制UE的上行传输时延 保证上行同步TPCBitsTPC命令含义00'Down'降低发射功率11'Up'提高发射功率SSBitsSS

命令含义00'Down'减小k/8chip同步偏移11'Up'增加k/8chip同步偏移01‘Donothing’保持不变TD-SCDMA物理层控制信息(续)TFCI：TransmissionFormatCombinationIdentification，传输格式组合指示，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

TPC

时隙n(864Chips)

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(864Chips)TD-SCDMA系统中的Midamble码Midamble：中间码，或称为训练序列；主要作用为：测量：信号强度和信号质量（BER），用于功率控制、切换等算法上行同步保持：Midamble码的时延做为SS调整的依据信道估计：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无线信道h数据1M数据2数据1*M*数据2*h=M*/MMidamble码信道估计信道情况1信道情况2不同信道情况下的估计结果TD-SCDMA系统中的Midamble码(续)Midamble码长144Chips，由长度为128的基本Midamble码生成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1~1617~3233~4849~6465~8081~9697~112113~1281~1617~3233~4849~6465~8081~9697~112113~128k=8k=7k=1k=6k=5k=4k=3k=2TD-SCDMA系统中的码表码组各相关码SYNC-DLIDSYNC-ULID扰码ID基本Midamble码ID码组100~700112233码组218~1544556677……码组3231248~255124124125125126126127127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：目录TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构TD-SCDMA无线信道结构与功能TD-SCDMA无线信道配置原则TD-SCDMA系统中用到的信道逻辑信道：直接承载用户业务根据承载内容的不同，分为控制信道和业务信道传输信道：描述信息如何在无线接口上传输根据传输的信息属性，分为专用信道和公共信道物理信道：各种信息在无线接口传输时的物理通道（频率、时隙、码）粮仓药库衣物捐助点公路铁路水路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？专用业务信道 （DTCH）公共业务信道 （CTCH）广播控制信道 （BCCH）寻呼控制信道 （PCCH）专用控制信道 （DCCH）公共控制信道 （CCCH）逻辑业务信道逻辑控制信道逻辑信道分类广播信道 BCH寻呼信道 PCH前向接入信道FACH反向（随机）接入信道RACH专用信道 DCH

上行或下行公共传输信道专用传输信道传输信道分类物理信道的分类与功能基站NodeB

用户终端UE

业务连接DPCH –专用物理信道小区搜索与小区选择DwPCH –下行导频信道(DwPTS)PCCPCH –主公共控制物理信道寻呼PICH –寻呼指示信道SCCPCH –从公共控制物理信道随机接入UpPCH –上行导频信道(UpPTS)FPACH –快速物理接入信道PRACH –物理随机接入信道SCCPCH –从公共控制物理信道TD-SCDMA物理层过程－小区搜索小区初搜(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5msDwPTS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TD-SCDMA系统小区初搜主公共控制物理信道P-CCPCH承载传输信道BCH，用于发送系统消息(SystemInformation)SF＝16；固定配置在TS0的前两个码道：

Cch16,0和Cch16,1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Midamble864chips寻呼指示信道PICH用于发送寻呼指示(PageIndicator)SF＝16，一般配置在TS0寻呼指示(PI)的长度LPI＝2，4或8，以一个无线帧为周期如果某个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︷︷从公共控制物理信道S-CCPCH承载传输信道PCH和FACH，用于发送寻呼消息和其他下行信令SF＝16，一般配置在TS0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864chipsTFCIMidambleTD-SCDMA物理层过程－随机接入UENodeBUpPCH（UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以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快速物理接入信道FPACH用于发送定时调整和功率调整指示SF＝16，可配置在任意一个下行时隙无波束赋型，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n…………︷︷物理随机接入信道PRACH承载传输信道RACH，用于发送上行信令SF＝8，一般配置在TS1的Cch8,0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，TPCMidamble专用物理信道DPCH承载传输信道DCH，用于用户业务的收发上行SF＝1，2，4，8或16下行SF＝1或16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，SS，TPCMidambleDPCH理论速率资源单元RU业务数据码片数/突发脉冲符号数/突发脉冲QPSK下的符号数/突发脉冲QPSK下的理论最大数据速率RUSF1352×2＝704704704×2＝14081408/5ms＝281.6KRUSF2352×2＝704352352×2＝704704/5ms＝140.8KRUSF4352×2＝704176176×2＝352352/5ms＝70.4KRUSF8352×2＝7048888×2＝176176/5ms＝35.2KRUSF16352×2＝7044444×2＝8888/5ms＝17.6K信道映射关系传输信道PCHBCHFACHRACHDCHSCCPCH物理信道PCCPCHDPCHPRACHPCCH逻辑信道BCCHDCCHCTCHDTCH寻呼用户数据及随路信令小区广播业务系统消息信令L3数据目录TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构TD-SCDMA无线信道结构与功能TD-SCDMA无线信道配置原则TD-SCDMA物理信道典型配置－1PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHTD-SCDMA物理信道典型配置－2PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHFPACHPRACH典型业务的资源分配PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHUserA语音UserAUserAUserC可视电话UserCUserCUserCUserCUserCUserCUserCUserCUserDUserDPS128KUserB语音UserBUserBTD-SCDMA单载波理论容量语音业务：单载波最多可以支持23个语音用户每个时隙承载8个用户，3: