DSCDMA无线接口物理层.ppt

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1、 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. TD-SCDMA 无线接口物理层 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 1 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 Copyright 2006 Huawei Technolo

2、gies Co., Ltd. All rights reserved. Page 2 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 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page

3、 3 目 录 1. TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构 2. TD-SCDMA无线信道结构与功能 3. TD-SCDMA无线信道配置原则 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 4 目 录 1. TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构 2. TD-SCDMA无线信道结构与功能 3. 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 5

4、ms GP TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 TS3 TS6 DwPTS UpPTS TD-SCDMA帧结构： 7 3 7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 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 6 DwPTS：下行导频时隙 用于下行同步和小区初搜 由 96 Chips组成： 32chips用于保护； 64chips用于下行同步码 (SYNC-DL) SYNC-

5、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) 75 s Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 7 UpPTS：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 160 Chips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

6、 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) 125 s Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 8 GP：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) 75us C

7、opyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 9 TD-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 Dw PT S Dw PT S Up PT S L Up PT S TS0 Gp TS1 TS6 TS1 TS6 TS0 D wPT S T=2 t U pPT S Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 10 TD-SCDMA常规时隙（

8、 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 GP 16 业务数据 675 s， 864chips 物理层控制信息 Midamble 144chips Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 11 TD-SCDMA物理层控制信息 TPC： Transmission Power Control，传输功率控制 用于内环快速功率控制 每个子帧 SS： Sy

9、nchronization Shift， 同步偏移 控制 UE的上行传输时延 保证上行同步 TPC Bits TPC 命令 含义 00 Down 降低发射功率 11 Up 提高发射功率 SS Bits SS 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 Do nothing 保持不变 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 12 TD-SCDMA物理层控制信息 (续 ) TFCI： Transmission Format Combin

10、ation Identification，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 (864 Chips) SS GP TFCI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 13 TD-SCDMA系

11、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 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 14 无线信道 h 数据 1 M 数据 2 数据 1* M* 数据 2* h = M*/ M Midambl

12、e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 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 16 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

13、1 16 17 32 33 48 49 64 65 80 81 96 97 112 113 12 8 1 16 17 32 33 48 49 64 65 80 81 96 97 112 113 128 k=8 k=7 k=1 k=6 k=5 k=4 k=3 k=2 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 17 TD-SCDMA 系统中的码表 码组 各相关码 SYNC-DL ID SYNC-UL ID 扰码 ID 基本 Midamble码 ID 码组 1 0 07 0 0 1 1 2 2 3 3

14、 码组 2 1 815 4 4 5 5 6 6 7 7 码组 32 31 248255 124 124 125 125 126 126 127 127 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 reserved. Page 18 目 录 1. TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构 2. TD-SCDMA无线信道结构与功能 3. TD-SCDMA无线信道配置原则 Copyright 2006

15、 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 19 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？ Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All

16、 rights reserved. Page 20 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 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 21 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 Copyrig

17、ht 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 22 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 Copyright 2006 Huawei Technologie

18、s Co., Ltd. All rights reserved. Page 23 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-DL UE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 res

19、erved. Page 24 5ms DwPTS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 0 8 16 24 32 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 TD-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-CCPCH 承载传输信道 BCH，用于发送系统消息 (System Information) SF 16；固定配置在 TS0的

20、前两个码道： Cch 16, 0和 Cch 16, 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 Midamble 864chips Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 26 寻呼指示信道 PICH 用于发送寻呼 指示 (Page Indicator) 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

21、进行检测 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送 PI 0 PI 1 保 留 Midamble 保 留 PI k-1 GP 864chips PI比特 PI比特 PI k PI k+1 保 留 Midamble 保 留 PI n-1 GP 864chips PI比特 PI比特 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 27 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

22、数据 GP 下行信令数据 864chips TFCI Midamble Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 28 TD-SCDMA物理层过程随机接入 UE Node B UpPCH （ UpPTS） FPACH PRACH（ 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 Copyright 2006 Hua

23、wei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 29 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 GP 864chips 用户 1 用户 n Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 30 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

24、Cch 8, 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 864chips TFCI， SS， TPC Midamble Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 31 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 864chips TFCI， SS， TPC Midamble Copyright 2006 Huawe

25、i Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 32 DPCH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 RU SF1 352 2 704 704 704 2 1408 1408/5ms 281.6K RU SF2 352 2 704 352 352 2 704 704/5ms 140.8K RU SF4 352 2 704 176 176 2 352 352/5ms 70.4K RU SF8 352 2 704 88 88 2 176 176/

26、5ms 35.2K RU SF16 352 2 704 44 44 2 88 88/5ms 17.6K Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 33 信道映射关系 传输信道 PCH BCH FACH RACH DCH SCCPCH 物理信道 PCCPCH DPCH PRACH PCCH 逻辑信道 BCCH DCCH CTCH DTCH 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. A

27、ll rights reserved. Page 34 目 录 1. TD-SCDMA无线接口帧结构与时隙结构 2. TD-SCDMA无线信道结构与功能 3. TD-SCDMA无线信道配置原则 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 35 TD-SCDMA物理信道典型配置 1 PCCPCH PCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH PICH FPACH TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 PICH PRACH Copyright 2006 Hua

28、wei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 36 TD-SCDMA物理信道典型配置 2 PCCPCH PCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH PICH TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 PICH FPACH PRACH Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 37 典型业务的资源分配 PCCPCH PCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH PICH FP

29、ACH TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 PICH PRACH User A 语音 User A User A User C 可视电话 User C User C User C User C User C User C User C User C User D User D PS 128K User B 语音 User B User B Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 38 TD-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

30、载 8个用户， 3:3时隙配置 数据业务： 单载波最大业务速率 640kbps 单时隙最大业务速率 128kbps， 1:5时隙配置 UL : DL 3 : 3 UL UL DL UL DL DL DL UL : DL 1 : 5 UL DL DL DL DL DL DL Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 39 TD-SCDMA的 N频点技术 频率 时间 功率 扩频码 1. 6 M Hz 0 15 TS 0 第 1 辅载波 第 2 辅载波 TS 1 TS 2 TS 3 TS 4 TS 5

31、 TS 6 DL DL DL DL UL UL UL 5 m s Dw P TS Up P TS GP DL N频点 TD-SCDMA小区由一个主载波和若干个辅载波组成 N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 40 N频点情况下的资源配置 主载波和辅载波使用相同的扰码和基本 Midamble码 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 SCCPCH目前只允许配置在主载波

32、上行导频信道（ UpPTS）和 FPACH可以配置在任一载波 建议配置在主载波上 辅载波的 TS0不使用 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 41 N频点情况下的资源配置 (续 ) 主载波和辅载波的上下行转换点配置一致 转换点不一致将导致系统干扰增大 目前由于终端受限 用户在任一个时刻只能工作在一个频点上 多时隙配置应限定为在同一载波上 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. Page 42 问 题 请画出 TD-SCDMA系统无线接口的时隙结构。 Midamble码有哪些作用？ 请说出各物理层控制比特（ TFCI、 TPC和 SS）的功能。 请列出用于小区搜索的信道以及它们各自的功能。 请列出 UE在一次被叫过程中相关物理信道使用的顺序及各自 的功能。 请列出各公共物理信道在典型配置下占用的码道。 N频点配置时为什么各载频的时隙转换点必须相同？ 谢谢