1、TD-SCDMA 技術與實現(xiàn)第3章TD-SCDMA 物理層原理TD-SCDMA 物理層原理TD-T00-S51-120673.1物理層概述53.1.1多址接入63.1.2信道編碼和交織73.1.3調(diào)制和擴頻73.1.4物理層過程73.1.5物理層測量73.2CDMA 的基本概念83.2.1擴頻通信技術特點83.2.2擴頻通信常用術語103.2.3CDMA 系統(tǒng)存在的問題153.3TD-SCDMA 時隙結構173.3.1子幀結構及上下行可變轉(zhuǎn)換點183.3.2TD-SCDMA 系統(tǒng)中的碼表223.3.3特殊時隙介紹DwPTS233.3.4特殊時隙介紹GP263.3.5特殊時隙介紹UpPTS273

2、.3.6常規(guī)時隙 （TS0TS6）293.4TD-SCDMA 系統(tǒng)中的信道373.4.1邏輯信道373.4.2傳輸信道383.4.3物理信道393.4.4邏輯信道、傳輸信道、物理信道映射關系433.5信道在實際載波中的配置及系統(tǒng)容量443.5.1單載波情況下信道的配置443.5.2單載波情況下系統(tǒng)的容量473.5.3多載波的基本概念493.6信道編碼與復用543.6.1信道編碼的目的543.6.2信道編碼中用到的基本概念553.6.3信道編碼及復用過程593.7數(shù)據(jù)擴頻、加擾和調(diào)制713.7.1基站調(diào)制、擴頻及加擾的實現(xiàn)713.8本章練習74本章目標：1. 熟悉 TD-SCDMA 幀結構，時隙

3、結構，突發(fā)的結構2. 熟悉 TD-SCDMA 擴頻碼、下行同步、上行同步、Midamble 碼和擾碼功能和用法3. 熟悉 TD-SCDMA 信道的概念以及信道映射原理4. 了解不同業(yè)務占用碼資源情況5. 了解信道編碼及復用的基本原理3.1物理層概述第三代移動通信系統(tǒng)的空中接口，即移動終端和接入網(wǎng)之間的接口Uu，主要由物理層（L1），數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和網(wǎng)絡層（L3）組成。圖 3.1空中接口協(xié)議結構上圖描述了TD-SCDMA與物理層(L1)有關的UTRAN無線接口協(xié)議體系結構。物理層連 接L2的媒質(zhì)接入控制（MAC）子層和L3的無線資源管理（RRC）子層。圖中不同層/子層 之間的圈表示服務接入點

4、(SAPs)。物理層向MAC層提供不同的傳輸信道，信息在無線接口 上的傳輸方式?jīng)Q定了傳輸信道的特性。MAC層向L2的無線鏈路控制(RLC)子層提供不同的 邏輯信道，傳輸信息的類型決定了邏輯信道的特性。物理信道在物理層定義，TDD模式下 一個物理信道由碼、頻率和時隙共同決定，物理層由RRC控制。物理層向高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務，這些服務的接入是通過傳輸信道來實現(xiàn)的，為提供 數(shù)據(jù)服務，物理層需要完成以下功能：1.傳輸信道的前向糾錯碼的編譯碼2.傳輸信道和編碼組合傳輸信道的復用/解復用3.編碼組合傳輸信道到物理信道的映射4.物理信道的調(diào)制/擴頻和解調(diào)/解擴5.頻率和時鐘(碼片、比特、時隙和子幀)同步6.

5、開環(huán)/閉環(huán)功率控制7.物理信道的功率加權和合并8.RF 處理（注： RF 處理描述見3GPP TS25.100系列規(guī)范）9.錯誤檢測和控制10. 速率匹配(復用在DCH上的數(shù)據(jù))11. 無線特性測量，包括FER、SIR、干擾功率，等等12. 上行同步控制13. 上行和下行波束成形(智能天線)14. UE 定位(智能天線)3.1.1多址接入接入方案是直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)，擴頻帶寬為1.6MHz，采用不需配對頻 率的TDD(時分雙工)工作方式。TDD模式定義如下：TDD：一種雙工方法，它的前向鏈路和反向鏈路的信息是在同一載頻的不同時間間隔 上進行傳送的。在TDD模式下，物理信道中

6、的時隙被分成發(fā)射和接收兩個部分，前向和反 向的信息交替?zhèn)魉汀Ｒ驗樵赥D-SCDMA中，除了采用了DS-CDMA外，它還具有TDMA的特點，因此，經(jīng)常 將TD-SCDMA的接入模式表示為TDMA/CDMA。1.6MHz的載頻帶寬是根據(jù)200KHz的載波光柵配置方案得來的。一個10ms幀分成2個5ms子幀，每個子幀中有7個常規(guī)隙和3個特殊時隙。因此，一個基本物理信道的特性由頻 率、碼和時隙決定。TD-SCDMA使用的幀號（0-4095）與UTRA建議相同。信道的信息速率與符號速率有關，符號速率可以根據(jù)1.28Mcps的碼速率和擴頻因子得 到。上下行的擴頻因子都在1到16之間，因此各自調(diào)制符號速率的

7、變化范圍為80.0K 符號/ 秒1.28M 符號/秒。3.1.2信道編碼和交織TD-SCDMA支持三種信道編碼方式：ü卷積編碼；ü Turbo編碼；ü不編碼。 信道編碼方式由高層選擇，為了使傳輸錯誤隨機化，需要進一步進行比特交織。3.1.3調(diào)制和擴頻TD-SCDMA采用QPSK和8PSK，成形濾波器采用滾降系數(shù)為0.22的根升余弦濾波器。 CDMA的本質(zhì)是擴頻(和加擾)過程與調(diào)制過程緊密關聯(lián)，TD-SCDMA采用了多種不同的擴頻碼。ü采用信道碼區(qū)分相同資源的不同信道；ü為區(qū)分相同資源的不同信道，采用由3GPP TS 25.223給出的碼樹結構得

8、到的信 道化碼；ü使用3GPP TS 25.223定義的長度為16的擾碼來區(qū)分不同的小區(qū)；ü周期為16碼片的碼和長度為144碼片的Midamble序列來區(qū)分不同的UE。3.1.4物理層過程在TD-SCDMA中，有幾個物理層過程，而與物理層有關的過程是：ü上行的開環(huán)和上下行的閉環(huán)功率控制；ü小區(qū)搜索；ü開環(huán)、閉環(huán)上行同步控制；ü隨機接入。3.1.5物理層測量需要測量FER，SIR，干擾功率等無線特性并報告給高層和網(wǎng)絡。這些測量是：ü用于UTRA間切換的切換測量，特定的屬性決定于小區(qū)的相對強度；ü準備切換到 GSM90

9、0/GSM1800的測量過程；ü隨機接入過程前對UE的測量過程；ü動態(tài)信道分配（DCA）的測量過程；3.2CDMA 的基本概念3.2.1擴頻通信技術特點擴展頻譜（Spread-Spectrum, SS) 技術最初應用于軍事導航和通信系統(tǒng)中。到了第二 次世界大戰(zhàn)末，通過擴展頻譜的方法達到抗干擾的目的已成為雷達工程師們熟知的概念。通常所說的擴頻系統(tǒng)需要滿足以下幾個條件：1：信號占用的帶寬遠遠超出發(fā)送信息所需要的最小帶寬。2：擴頻是由擴頻信號實現(xiàn)的，擴頻信號與要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無關。3：接收端解擴（恢復原始信號）是將接收到的擴頻信號與擴頻信號的同步副本通過相 關完成。圖 3.2CDMA

10、系統(tǒng)通信模型采用擴頻的目的主要有以下幾點：1：提高抗窄帶干擾的能力，特別是對付有意的干擾，例如敵對的電臺的有意干擾。這 些干擾信道的功率都集中在較窄的頻帶內(nèi)所以對于寬帶的擴頻信號影響不大。圖 3.3CDMA抗窄帶干擾能力 2：將發(fā)射信號掩藏在背景噪聲中，以防止竊聽。擴頻信號的發(fā)射功率雖然不是很小，但是功率譜密度可以很小，使之低于噪聲的功率譜密度，所以使偵聽者很難發(fā)現(xiàn)。3：提高抗多經(jīng)傳輸效應的能力。由于擴譜調(diào)制采用的擴譜碼可以用來分離多經(jīng)信號， 所以有可能提高抗多經(jīng)傳輸?shù)哪芰Α?：提供多個用戶共用同一頻帶的能力。在一個很寬的頻帶中，可以容納多個用戶的擴 譜信號，這些信號采用不同的擴頻碼，因此可以

11、用碼分多址的原理，區(qū)分各個用戶 的信號。圖 3.4擴頻碼區(qū)分不同用戶3.2.2擴頻通信常用術語1：Bit經(jīng)過信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)稱為“比特”2：Symbol經(jīng)過信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為“符號”3：Chip用于和符號相乘的一比特碼信號稱為“碼片”4：Chip Rate碼片傳輸速率稱為“碼片速率”，對于TD-SCDMA 系統(tǒng)，碼片速率為1.28Mchips/s5：Spreading Factor每個數(shù)據(jù)符號內(nèi)的碼片數(shù)稱為“擴頻因子”圖 3.5比特，符號，擴頻圖 3.6直接序列擴頻基本原理 SF4圖 3.7直接序列擴頻基本原理 SF86：擴頻碼和擾碼：OVSF：（Orthogonal Vari

12、able Spreading Factor ）正交可變擴頻因子Scrambling code: 擾碼在擴頻通信系統(tǒng)中，我們一般采用兩種類型的序列，一種是用于區(qū)分用戶或基站，而另一 種則是用于區(qū)分每個用戶占用的信道。為了正確的分離不同的用戶和不同的信道，我們利 用不同的偽隨機序列的自相關性和互相關性。CDMA系統(tǒng)所使用的擾碼和擴頻碼分別具有以下的特性： 擾碼：ü尖銳的自相關特性；ü近可能小的互相關值；ü足夠多的序列數(shù)；ü盡可能大的序列復雜度；擴頻碼：ü碼長是2的整數(shù)次冪；ü對于定長的OVSF碼，包含的碼字總數(shù)與其碼長度相等，即共有SF個

13、長為SF的OVSF 碼字；ü長度相同的不同碼子之間相互正交，其互相關值為零。 可見，在CDMA系統(tǒng)中，擾碼具有良好的自相關特性而被用于區(qū)分用 戶或基站，而互 相關性良好（正交性）的OVSF碼被用于區(qū)分每個用戶占用的信道。圖 3.8CDMA中碼樹的概念7：TD-SCDMA系統(tǒng)中的擴頻碼和擾碼在TD-SCDMA系統(tǒng)中使用Walsh 碼做為擴頻碼，在系統(tǒng)同步時，碼之間完全正交，正交的 目的是減少用戶之間的干擾。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，OVSF碼定義了SF1，2，4，8，16 共五種。其中：ü行用到 SF1，2，4，8，16 五種；ü下行用到SF1和16兩種。圖 3.9

14、TD-SCDMA系統(tǒng)中用到的擴頻因子 在TD-SCDMA系統(tǒng)中，擴頻碼的作用是用來區(qū)分同一時隙中的不同用戶。圖 3.10擴頻碼可以區(qū)分同一時隙內(nèi)不同用戶 為什么有的用戶占兩個碼道，有的用戶占八個碼道呢？在TD-SCDMA中，擾碼長度固定為16bit，共有128個擾碼序列。采用擾碼來標識小區(qū)屬 性。圖 3.11TD-SCDMA系統(tǒng)擾碼8：TD-SCDMA系統(tǒng)中的資源單元（Resource Unit）ü基本資源單元（Basic RU）：TD-SCDMA 系統(tǒng)中的基本資源單元由時隙，頻率，信道 化碼和擴頻因子SF16組成。ü除基本資源單元外，TD-SCDMA系統(tǒng)中還有其他類型的資

15、源單元，詳見下圖：圖 3.12TD-SCDMA系統(tǒng)中的資源單元3.2.3CDMA 系統(tǒng)存在的問題在前面我們介紹了很多CDMA系統(tǒng)的優(yōu)點，但CDMA系統(tǒng)依然存在一些問題呢？1：占用帶寬較大2：自干擾系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)用戶互相干擾3：技術實現(xiàn)難度大，需要采用快速功率控制技術、負載控制等技術圖 3.13CDMA的多用戶之間存在干擾遠近效應： 在CDMA系統(tǒng)中，不同用戶發(fā)射的信號由于距基站的距離不同，到達時的功率也不同。距離近的信號功率大，距離遠的功率小，相互形成干擾,這種現(xiàn)象稱為遠近效應。圖 3.14CDMA 的遠近效應呼吸效應：用戶數(shù)的增加使覆蓋半徑收縮的現(xiàn)象稱之為呼吸效應，每種業(yè)務用戶數(shù)的變化都會導 致

16、所有業(yè)務的覆蓋半徑發(fā)生變化。其主要原因是CDMA是一個自干擾系統(tǒng)，當用戶數(shù)顯著 增加時，用戶產(chǎn)生的自干擾呈指數(shù)增加。圖 3.15CDMA的呼吸效應3.3 TD-SCDMA 時隙結構TD-SCDMA的物理信道采用四層結構：系統(tǒng)幀，無線幀，子幀和時隙/碼。依據(jù)不同的 資源分配方案，子幀或時隙/碼的配置結構可能有所不同。所有物理信道在每個時隙中需要 有保護符號。時隙用于在時域和碼域上區(qū)分不同用戶信號，它具有TDMA特性。下圖給出了 TD-SCDMA的物理信道的信號格式。圖 3.16TD-SCDMA 的物理信道信號格式TDD模式下的物理信道是一個突發(fā)，在分配到的無線幀中的特定時隙發(fā)射。無線幀的 分配可

17、以是連續(xù)的，即每一幀的時隙都可以分配給物理信道，也可以是不連續(xù)的分配，即 僅有無線幀中的部分時隙分配給物理信道。一個突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、Midamble部分和一個保 護時隙組成。一個突發(fā)的持續(xù)時間就是一個時隙。一個發(fā)射機可以同時發(fā)射幾個突發(fā)，在 這種情況下，幾個突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF的信道碼，但應使用相同的擾碼。 Midamble碼部分必須使用同一個基本Midamble碼，但可使用不同的Midamble碼。對于支 持多載頻的小區(qū)，不同載頻需要使用相同的基本Midamble碼。突發(fā)的數(shù)據(jù)部分由信道碼和擾碼共同擴頻。信道碼是一個OVSF碼，擴頻因子可以取 1，2，4，8或16，物理信道的數(shù)

18、據(jù)速率取決于所用的OVSF碼所采用的擴頻因子。突發(fā)的 Midamble部分是一個長為144chips的Midamble碼。因此，一個物理信道是由頻率、時隙、 信道碼和無線幀分配來定義的。3GPP定義的一個TDMA幀長度為10ms。TD-SCDMA系統(tǒng)為了實現(xiàn)快速功率控制和定 時提前校準以及對一些新技術的支持（如智能天線、上行同步等），將一個10ms的幀分成 兩個結構完全相同的子幀，每個子幀的時長為5ms。3.3.1子幀結構及上下行可變轉(zhuǎn)換點圖 3.17TD-SCDMA 子幀結構每一個子幀又分成長度為675us的7個常規(guī)時隙（TS0 TS6）和3個特殊時隙： DwPTS（下行導頻時隙）、GP（保

19、護間隔）和UpPTS（上行導頻時隙）。常規(guī)時隙用作 傳送用戶數(shù)據(jù)或控制信息。在這7個常規(guī)時隙中，TS0總是固定地用作下行時隙來發(fā)送系統(tǒng) 廣播信息，而TS1總是固定地用作上行時隙。其它的常規(guī)時隙可以根據(jù)需要靈活地配置成上 行或下行以實現(xiàn)不對稱業(yè)務的傳輸，如分組數(shù)據(jù)。用作上行鏈路的時隙和用作下行鏈路的 時隙之間由一個轉(zhuǎn)換點（Switch Point）分開。每個5ms的子幀有兩個轉(zhuǎn)換點（UL到DL和 DL到UL），第一個轉(zhuǎn)換點固定在TS0結束處，而第二個轉(zhuǎn)換點則取決于小區(qū)上下行時隙的 配置。目前時隙的配比主要有以下幾種：1：4上行：2上行2：3上行：3下行3：2上行：4下行4：1上行：5下行注：對支

20、持N頻點的小區(qū)，主載頻和輔載頻的時隙轉(zhuǎn)換點建議配置為相同的。TD-SCDMA 時域波形： 例一：圖 3.18TD-SCDMA 子幀結構 1你能從上圖得到哪些信息呢？例二：圖 3.19TD-SCDMA 子幀結構 2你能說出上圖所表示的含義嗎？例三：圖 3.20TD-SCDMA子幀結構 3你能說出上圖所表示的含義嗎？3.3.2 TD-SCDMA 系統(tǒng)中的碼表表 3.1TD-SCDMA 系統(tǒng)中碼表 在TDSCDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)定義以下碼組：1：下行同步碼： 一共用32個，分成32組，每個下行同步碼有96個碼片組成，可用于同步和小區(qū)初 搜，SYNC-DL也可以區(qū)分相鄰小區(qū)。2：上行同步碼： 一共256

21、個，分成32組，每組8個，每個上行導頻碼由160個碼片組成，用于手機隨 機接入時選用。3：擾碼： 一共128個，分成32組，每組4個，擾碼長度為16比特，擾碼用于標識小區(qū)。4：基本訓練序列（Midamble）： 一共128個，分成32組，每組4個，訓練序列長度為144碼片，訓練序列用于聯(lián)合檢 測時信道估計，上行同步保持，測量。注：碼表中的碼是橫向綁定的關系。3.3.3特殊時隙介紹DwPTS在TD-SCDMA的子幀中，有三個特殊時隙：縮寫英文解釋中文解釋DwPTSDown link pilot Time SlotGPGuard PeriodUpPTSUplink pilot Time SlotS

22、YNC-DLSynchronous DownlinkSYNC-ULSynchronous UplinkDwPCHDownlink pilot channelUpPCHUplink pilot channel表 3.2特殊時隙名詞解釋1：DwPTS 下行導頻時隙圖 3.21下行導頻時隙結構 下行導頻設計的目的主要是為了同步和小區(qū)初搜，下行導頻時隙由32個碼片的保護間隔（用作TS0時隙的拖尾保護）和64個碼片的下行同步序列組成。SYNC-DL 是一組PN 碼，用于區(qū)分相鄰小區(qū)，系統(tǒng)中定義了32個碼組，每個碼組對應于一個SYNC-DL序列， SYNC-DL PN碼集在蜂窩網(wǎng)中可以復用。下行導頻碼的發(fā)

23、射，要滿足覆蓋整個區(qū)域的要求，因此不采用智能天線賦形。將下行導頻放在單獨的時隙中，一個是便于下行同步的迅速獲取，同時也可以減少對其他時隙的 干擾。按物理信道劃分，發(fā)送下行同步碼的信道叫做下行導頻信道。碼編號下行同步碼64 碼片0B3A7CC05A98688E419D559BD29060679122CE7BA12A017C3A2334511D20672F4712.30D417A730F2F1224431ABF0A0D905A939C4表 3.3下行同步碼小區(qū)初搜過程：在初試小區(qū)搜索中，UE搜索到一個小區(qū)，并檢測其所發(fā)射的DwPTS，建立下行同步， 獲得小區(qū)擾碼和基本Midamble 碼，控制復幀

24、同步，然后讀廣播信息。圖 3.22利用下行導頻做小區(qū)初搜 步驟 1：搜索DwPTS初始小區(qū)搜索過程的第一步中，UE利用SYNC-DL (在 DwPTS中) 獲得與一個小區(qū)的 DwPTS同步。這一步通常是通過一個或多個匹配濾波器(或任何類似的裝置)與接收到的從 PN序列集中選出來的SYNC-DL進行匹配實現(xiàn)。為實現(xiàn)這一目的，可使用一個或多個匹配濾 波器（或任何類似裝置）。在這一過程中，UE需要識別使用的是可以使用的32個SYNC- DL序列中的哪一個。步驟 2：擾碼和基本Midamble碼識別在初始小區(qū)搜索過程的第二步中，UE接收到P-CCPCH上的Midamble碼。DwPTS緊隨 在P-CC

25、PCH之后。在1.28 Mcps TDD中，每個DwPTS對應一組4個不同的基本Midamble 碼。因此共有128個Midamble碼，而且彼此之間互不重疊。基本Midamble碼的序號除以4 就是SYNC_DL碼的序號。由于SYNC_ DL和P-CCPCH 的基本Midamble碼組一一對應（即，一旦檢測出 SYNC_DL， 4個Midamble碼就確定了），UE 也知道使用了哪4個基本Midamble碼。這時 UE可以采用試探和出錯技術確定確定要使用的Midamble碼。在一幀中使用相同的基本 Midamble碼。由于每個基本Midamble碼與一個擾碼相關聯(lián)，這時也就知道了擾碼。根據(jù)搜

26、 索合適的Midamble碼的結果，UE可以進行下一步或返回到步驟1。步驟3：控制復幀同步在初始小區(qū)搜索過程的第三步中，UE搜索P-CCPCH里的BCH的復幀的MIB（主指示模 塊），它由DwPTS相對于在P-CCPCH上的Midamble 的QPSK相位調(diào)制來指示。控制復幀 由調(diào)制在DwPTS上的QPSK符號序列來定位。n個連續(xù)的DwPTS足以檢測出P-CCPCH的 位置。確定了P-CCPCH后，根據(jù)解調(diào)出的SFN值，可以確定MIB的位置，于是UE可繼續(xù)執(zhí) 行下一步或回到步驟2。步驟 4：讀取BCH搜索到的小區(qū)的一個或多個BCH上的（全）廣播信息被讀取。根據(jù)讀取的結果，UE可 以回到前面的幾

27、步或完成初始小區(qū)搜索 。圖 3.23經(jīng)過QPSK調(diào)制的DwPTS的相位序列3.3.4特殊時隙介紹GP在DwPTS和UpPTS之間，有一個保護間隔，它是NodeB下行和上行的一個轉(zhuǎn)換點。GP由96個碼片組成，時長75 us。GP可以確定基本的小區(qū)覆蓋半徑為11.25km。同時較大的保護帶寬，可以防止上下行 信號相互之間的干擾，還允許UE在發(fā)送上行同步信號時進行一些時間提前。圖 3.24GP時隙結構圖圖 3.25GP確定小區(qū)覆蓋范圍1：電波傳播的速度為3×1082：TDSCDMA 系統(tǒng)的碼片速率為1.28Mchip/s3：由此可以得到每碼片傳輸?shù)木嚯x(3*108 ) / 1.28Mchi

28、p/s / 2 = 117 m / chip上式中的2是指2倍的時間提前量4：由GP有96個碼片可得，在不存在干擾的情況下，TDSCDMA系統(tǒng)的覆蓋范圍：96*117m =11.25km5：那么是不是TD-SCDMA只能傳輸11.25公里呢？3.3.5特殊時隙介紹UpPTS每個子幀中的UpPTS時隙在UE初試接入中用來發(fā)送上行同步碼（SYNC-UL），以建 立和NodeB的上行同步。UpPTS時隙長度為160碼片，其中同步碼長為128碼片，另有32碼 片用作拖尾保護。多個UE可以在同一時刻發(fā)起上行同步建立。NodeB可以在同一子幀的 UpPTS時隙識別多達8個不同的上行同步碼，按物理信道的劃分

29、，用于上行同步建立的信道 叫做上行導頻信道（UpPCH）。一個小區(qū)中最多可有8個UpPCH同時存在。圖 3.26UpPTS 時隙結構圖碼編號上行同步碼 128 碼片0C11C20F0D1807DB8859175B798EC094A191278068081EC8E74543DBC1C9AD4235238F5AEE2E513DB12A663BA04160103E537AA8A0A210F12A1E4332F2EDD33011FC.254AA65407E1F4A33BF9A62860A3D6A4CC0255B1B950AC76A608AA32D04B03C7FF24D3表 3.4上行同步碼圖 3.2

30、7UE隨機接入過程1圖 3.28UE隨機接入過程23.3.6常規(guī)時隙 （TS0TS6）TS0TS6共7個常規(guī)時隙被用作用戶數(shù)據(jù)或控制信息傳輸，他們具有相同的時隙結 構，每個時隙被分為4個區(qū)域：兩個數(shù)據(jù)區(qū)，一個訓練序列（Midamble）區(qū)和一個用作時 隙保護（GP）區(qū)。圖 3.29常規(guī)時隙結構圖1：數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)對稱的分布于Midamble 碼的兩端，每個區(qū)域長度為352碼片，所能承載的數(shù)據(jù) 符號（Symbol）數(shù)取決于所用的擴頻因子。每一數(shù)據(jù)區(qū)所容納的數(shù)據(jù)符號數(shù)S與擴頻因子 SF的關系為：S×SF352。圖 3.30擴頻因子和數(shù)據(jù)塊符號數(shù)的關系資源單元碼片/符號/比特/數(shù)據(jù)速率突發(fā)突

31、發(fā)突發(fā)QPSKQPSKkbpsRU SF17047041408281.6RU SF2704352704140.8RU SF470417635270.4RU SF87048817635.2RU SF16704448817.6表 3.5物理信道毛速率如果擴頻因子為SF=16，QPSK調(diào)制，則每碼道承載的貿(mào)毛速率為17.6kbit/s。 計算公式如下：數(shù)據(jù)域用于承載來自傳輸信道的用戶數(shù)據(jù)或高層控制信息，除此之外，在專有信道和 部分公共信道上，數(shù)據(jù)域的部分數(shù)據(jù)符號還用來承載物理層信令。在TD-SCDMA系統(tǒng)中， 存在著3種類型的物理層信令：TFCI，TPC，SS。在一個常規(guī)時隙的突發(fā)中，如果物理層 信

32、令存在，則它們的位置安排在Midamble碼的兩邊。縮寫英文解釋中文解釋TFCITransport Format combination IndicatorTPCTransmit Power ControlSSSynchronization ShiftMidambleMidamble表 3.6物理層控制信令名詞解釋圖 3.31物理層控制信令1：TFCI （傳輸格式組合指示） 用于通知接收方當前激活的傳輸格式組合,接收方籍此可以正確的對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼。一個突發(fā)中是否存在TFCI，由通信雙方的高層在呼叫建立時通過協(xié)商確定，并由高 層對物理層進行配置。TFCI是在各自物理信道的數(shù)據(jù)部分發(fā)送，這

33、就是說TFCI和數(shù)據(jù)比特具有相同的擴頻過程。因此Midamble碼部分的結構和長度不變。2：TPC（傳輸功率控制）TPC被通信雙方（網(wǎng)絡和UE）用來請求對方增加或減少傳輸功率，TPC緊跟在SS之 后，這兩種物理層信令是共存的。TPC的控制每子幀進行一次，這使得TD-SCDMA 系統(tǒng)可 以進行快速功率控制。功率的增加或減少是按步長進行的，每步可為1dB、2dB或3dB。TPC BitsTPC 命令含義00'Down'增加發(fā)送功率11'Up'減小發(fā)送功率表 3.7TPC命令控制字圖 3.32TPC調(diào)整的步長示意圖3：SS (同步偏移控制符號)SS被網(wǎng)絡端用來對UE的

34、傳輸時延進行控制，該符號僅在下行信道中有意義，在上行方 向，SS符號沒有意義。與TPC的控制相同，SS的控制也是每子幀進行一次，這使得TD- SCDMA系統(tǒng)可以進行快速同步控制。SS被用于每M子幀命令定時調(diào)整(k/8) Tc，Tc是碼片間隔。k和M由網(wǎng)絡信令通知。 M(取值范圍18)和k(取值范圍18)可以在已建立呼叫過程調(diào)整，也可以在呼叫過程中重 新調(diào)整。由UTRAN信令調(diào)整的SS最小步長是1/8個碼片周期。SS BitsSS 命令含義00'Down'減小 k/8 Tc 個同步偏移11'Up'增加 k/8 Tc 個同步偏移01Do nothing保持不變表 3

35、.8SS命令控制字4：訓練序列（Midamble）Midamble碼可用于進行信道估計，測量，如上行同步保持以及功率測量等。在同一小 區(qū)內(nèi)，同一時隙內(nèi)的不同用戶所采用的訓練序列由一個基本的訓練序列經(jīng)循環(huán)移位后而產(chǎn) 生。訓練序列長144Chips，由長度為128的基本訓練序列生成，基本訓練序列共128個 。 128個基本訓練序列分成32組，以對應32個SYNC-DL碼；每組為4個不同的基本訓練序列， 基本訓練序列和擾碼一一對應。碼編號基本 Midamble 碼長度 1280B2AC420F7C8DEBFA69505981BCD028C310C2E988E0DBA046643F57B0EA6A43

36、5E22D5CEC680C36A4454135F86DD370439623E150D08CAC2A00FF9B32592A631CF85B.127D3ACF0078EDA9856BBB0AF8651132103表 3.9基本Midamble碼表Midamble碼的信道估計：圖 3.33Midamble碼信道估計 M：基站發(fā)射Midamble 碼 F(x)：空中信道 M*：經(jīng)過空中信道的Midamble碼 通過公式計算，我們可以通過Midamble碼把空中信道F(x)估計出來，那么我 們估計空中信道的目的是什么呢？圖 3.34不同信道情況下的信道估計Midamble碼的分配：Midambles是

37、高層執(zhí)行的物理信道配置的一部分。 存在三種不同的Midamble分配方案：ü UE特定Midamble分配： 高層明確的為上行和下行分配UE一個特定的Midamble。ü 默認的Midamble分配： 上行和下行Midamble由層1根據(jù)相應信道化碼來分配。ü 公共的Midamble分配： 下行的Midamble由層1根據(jù)當前下行時隙中使用的信道化碼的個數(shù)來分配。為了從長度為P128的矢量Mp中得到可用的Midamble碼，將Mp的長度周期性地擴展 到最大值：ImaxLm+(K1)W Lm：Midamble 碼的長度，TD-SCDMA 系統(tǒng)固定為144； K： 一

38、個時隙中可用Midamble碼的最大數(shù)目，取值范圍為2、4、6、8、10、12、14、16，具體值由系統(tǒng)信息廣播或連接建立時由網(wǎng)絡給定；W： 定義為 P/K ，其值用來描述無線信道沖激響應的窗口長度（單位：chip）。 舉一個例子：設K8Imax144（81）*（128/ 8）256圖 3.35Midamble 碼循環(huán)移位產(chǎn)生 K8圖 3.36默認情況下Midamble碼分配 K=8上圖給出的是K=8時的默認分配方式的Midamble分配表。 m(k)表示第k個Midamble序 列， cQ(k)表示使用的第k個信道化碼。當K>Q時，不是所有的Midamble碼都會用到，它們之間的對應關

39、系可以從上表看出。 當K<Q時，一個Midamble碼會對應多個信道化碼， 這些碼被稱為一個碼組，其中不加*號的是首選碼道， 加*號的是第二位選擇的信道化碼。在為UE分配信道化碼時，首先選擇不加*號的碼道，當首選碼道使用后選用加*號的碼道，若某一碼組同時包括若干加*號的碼 道，則按照碼道序號順序選擇，序號小的優(yōu)先；同一碼組的信道化碼不能分配給不同UE使 用，即不同UE不能使用相同Midamble碼。當同一時隙中只有一個UE時不使用默認分配方 式。更多默認方式的Midamble碼分配表可參看TS 25.221的附錄部分。3.4 TD-SCDMA 系統(tǒng)中的信道在TD-SCDMA系統(tǒng)中，存在3

40、種信道模式：邏輯信道，傳輸信道和物理信道。邏輯信道是MAC子層向上層（RLC子層）提供服務，它描述的是傳送什么類型的信息；傳輸信道作為物理層向高層提供的服務，它描述的是信息如何在空中接口上傳輸。TD-SCDMA通過物理信道直接把需要傳送的信息發(fā)送出去，也就是說在空中傳輸?shù)亩?是物理信道承載的信息。圖 3.37TD-SCDMA 系統(tǒng)中的信道3.4.1邏輯信道MAC層通過邏輯信道為高層提供服務。邏輯信道的類型是根據(jù)MAC提供不同類型的數(shù) 據(jù)傳輸業(yè)務而定義的。邏輯信道通常劃分為兩類：即用來傳輸控制平面信息的控制信道和 用來傳輸用戶平面的業(yè)務信道。邏輯信道縮寫英文解釋中文解釋上下行方向控制信道BCCH

41、Broadcast Control Channel下行PCCHPaging Control Channel下行CCCHCommon Control Channel下行、上行DCCHDedicated Control Channel下行、上行SHCCHShared Channel Control Channel下行、上行業(yè)務信道CTCHCommon Traffic Channel下行DTCHDedicated Traffic Channel下行、上行表 3.10邏輯信道名稱邏輯信道信道功能控制信道BCCH廣播系統(tǒng)控制信息。PCCH傳輸尋呼信息。CCCH在網(wǎng)絡和終端之間發(fā)送控制信息的雙向通道，它總

42、是映射到FACH/RACH 上。DCCH在網(wǎng)絡和終端之間傳送專用控制信息的點對點的雙向通道，該信道在UE與RRC連接過程中建立。SHCCH網(wǎng)絡和終端之間傳送控制信息的雙向通道，用來對上行/下行共享信道進行控制。業(yè)務信道CTCH用來向全部或部分UE傳輸用戶信息的點對多點信道。DTCH專門用于一個UE傳輸自身用戶信息的點對點雙向通信。表 3.11邏輯信道的功能3.4.2傳輸信道傳輸信道作為物理層提供給高層的服務，通常分為兩類，一類為公共信道：此類信道 上的信息是發(fā)送給所有用戶或一組用戶的，但在某一時刻，該信道上的信息也可以針對單 一用戶，這時需要用UE ID 進行識別。另一類為專用信道：信道上的信

43、息在某一時刻只發(fā) 給單一的用戶。傳輸信道縮寫英文解釋中文解釋上下行方向公共傳輸信道BCHBroadcast Channel下行PCHPaging Channel下行FACHForward Access Channel下行RACHRandom Access Channel上行USCHUplink Shared Channel上行DSCHDownlink Shared Channel下行專用傳輸信道DCHDedicated Channel下行、上行表 3.12傳輸信道名稱傳輸信道縮寫傳輸信道功能公共傳輸信道BCH廣播信道，用于廣播系統(tǒng)和小區(qū)特有信息。PCH尋呼信道，當系統(tǒng)不知道移動臺所在的小區(qū)位置

44、時，承載發(fā)向移動臺的控制信息。FACH前向接入信道(FACH)用于當系統(tǒng)知道移動臺所在的小區(qū)位置時，承載發(fā)向移動臺的控制信息。FACH也可以承載一些短的 用戶信息數(shù)據(jù)包。RACH隨機接入信道（RACH）用于承載來自移動臺的控制信息。RACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。USCH上行共享信道(USCH)是一種被幾個UE共享的上行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務數(shù)據(jù)。DSCH下行共享信道(DSCH)是一種被幾個UE共享的下行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務數(shù)據(jù)。專用傳輸信道DCH用于在UTRAN和UE之間承載的用戶或控制信息的上/下行傳輸信道表 3.13傳輸信道的功能3.4.3物理信道

45、物理信道分為專用物理信道（DPCH）和公共物理信道（CPCH）。物理信道縮寫英文解釋中文解釋上下行方向公共物理信道PCCPCHPrimary Common Control Physical Channel下行SCCPCHSecondary Common Control Physical Channel下行PRACHPhysical Random Access Channel上行FPACHFast Physical Access Channel下行PUSCHPhysical Uplink Share Channel上行PDSCHPhysical Downlink Share Channel下行P

46、ICHPaging Indicator Channel下行DwPCHDownlink Pilot Channel下行UpPCHUplink Pilot Channel上行專用物理信道DPCHDedicated Physical Channel下行、上行表 3.14物理信道名稱物理信道縮寫物理信道功能公共物理信道PCCPCHBCH在物理層映射到主公共控制物理信道(P-CCPCH1和P-CCPCH2)。TD-SCDMA中的P-CCPCHs的位置。TD-SCDMA中的P-CCPCHs的位置(時隙/碼)是固定的(TS0)。P-CCPCHS映射到TS0最初兩個碼道，擴頻因子為16。P-CCPCH總是用天

47、線的全小區(qū)覆蓋模式發(fā)送的。對支持多頻點的小區(qū)，承載P-CCPCH的載頻稱為主載頻， 不承載P-CCPCH的載頻稱為輔載頻 。對支持多頻點的小區(qū)， 有且只有一個主載頻。SCCPCHPCH和FACH可以映射到一個或多個輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)，這種方法可使PCH和FACH的數(shù)量可以滿足不同 的需要。S-CCPCH所使用的碼和時隙在BCH廣播。對支持多頻點的小區(qū)，S-CCPCH將只在主載頻上進行發(fā)送。S-CCPCH 采用 SF=16 的固定擴頻方式，并使用 16 為擴頻因 子。PRACHRACH映射到一個或多個上行物理隨機接入信道，這種情況下，可以根據(jù)運營者的需要，靈活確定RACH的容

48、量。對支持多頻點的小區(qū)，PRACH將只在主載頻上進行發(fā)送。上行PRACH的擴頻因子為4，8或16。其配置(時隙數(shù)和分配到 的擴頻碼)通過BCH在小區(qū)中廣播。PRACH中允許使用的擴頻 碼集和相關的擴頻因子在BCH中廣播（在BCH上的RACH設置 參數(shù)）。FPACHFPACH是Node B在單一突發(fā)上承載的對發(fā)送給用戶設備的響應，該響應帶有定時和功率電平調(diào)整指示的檢測信號。FPACH只使用擴頻因子是16的一個資源單元，因此它的突發(fā) 是由44個符號組成。擴頻碼，訓練序列和時隙位置由網(wǎng)絡設 置并且在廣播信道上給出。對支持多頻點的小區(qū)，F(xiàn)PACH通常在主載頻上進行發(fā)送。 FPACH在輔載頻上可以有條件使用，條件之一為UE在切換時 可以在輔載頻上使用FPACH信道，對于其它條件下的使用有 待進一步研究。PUSCH物理上行共享信道（PUSCH），用戶物理層的特有參數(shù)，如功率控制、定時提前及方向性天線設置等，都可以從相關信道（FACH或DCH）中得到。PUSCH為在上行鏈路中傳送TFCI 信息提供了可能。PDSCH物理下行共享信道（PDSCH），用戶物理層的特有參數(shù)，如功率控制、定時提前及方向性天線設置等，都可以從相關信道（FACH或DCH）中得到。PDSCH為在下行鏈路中傳送TFCI信息提供了