通信标准参考性技术文件(IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：物理层过程).doc

imt-ds fdd(wcdma)系统无线接口物理层技术规范：物理层过程20xx-xx-xx发布 20xx-xx-xx实施中华人民共和国信息产业部科学技术司 印 发imt-ds fdd(wcdma)系统无线接口物理层技术规范：物理层过程imt-ds fdd(wcdma) system radio inerface physical layer technical specification: physical layer procedure38目 次1范围12引用标准13定义和缩略语14同步过程24.1小区搜索24.2公共物理信道同步24.3dpcch/dpdch同步24.3.1同步原语24.3.2无线链路建立34.3.3无线链路监测44.3.4传输定时的调整55功率控制55.1上行功率控制55.1.1prach55.1.2dpcch/dpdch55.1.3pcpch135.2下行功率控制155.2.1dpcch/dpdch155.2.2pdsch205.2.3aich205.2.4pich205.2.5s-ccpch205.2.6csich206随机接入过程206.1物理随机接入过程206.1.1rach子信道226.1.2rach接入时隙集合226.2cpch接入过程237闭环模式发射分集267.1反馈信息的确定277.2闭环模式1287.2.1模式1帧尾调整297.2.2模式1的正常初始化297.2.3压缩模式下模式1的操作307.3闭环模式2317.3.1模式2的帧尾调整327.3.2模式2的初始化327.3.3压缩模式下模式2的操作过程338ipdl定位方法的空闲周期348.1概述348.2ipdl的参数348.3空闲周期位置的计算34附录a（信息）：天线验证35附录b（信息）：功率控制36b.1 功率控制定时36b.2 ue实现的例子37b.3 调整环路37附录c(信息)：小区搜索过程38前 言本通信参考性技术文件主要定义了imt-2000 ds系统fdd模式(wcdma)的uu接口的内容，主要对uu接口技术规范中的信令传输部分进行规定和说明。它基于 3gpp制订的release-99(2000年9月份版本)技术规范，具体对应于ts 25.214 v3.4.0。本参考性技术文件由信息产业部电信研究院提出。本参考性技术文件由信息产业部电信研究院归口。本参考性技术文件起草单位：信息产业部电信传输研究所 通信标准参考性技术文件imt-ds fdd(wcdma)系统无线接口物理层技术规范：物理层过程imt-ds fdd(wcdma) system radio inerface physical layer technical specification: physical layer procedure1 范围本参考性技术文件规定了utra fdd模式的物理层过程及其特征。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。1ts 25.211: physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (fdd).2ts 25.212: multiplexing and channel coding (fdd).3ts 25.213: spreading and modulation (fdd).4ts 25.215: physical layer measurements (fdd).5ts 25.331: rrc protocol specification.3 定义和缩略语ascaccess service class接入服务等级apaccess preamble接入前缀bchbroadcast channel广播信道ccccpch control commandcpch控制命令ccpchcommon control physical channel公共控制物理信道cdcollision detection碰撞检测cpchcommon packet channel公共分组信道dchdedicated channel专用信道dpcchdedicated physical control channel专用物理控制信道dpchdedicated physical channel专用物理信道dtxdiscontinuous transmission非连续发射dpdchdedicated physical data channel专用物理数据信道fachforward access channel前向接入信道muimobile user identifier移动用户标识pchpaging channel寻呼信道pcpchphysical common packet channel物理公共分组信道pipaging indication寻呼指示prachphysical random access channel物理随机接入信道rachrandom access channel随机接入信道schsynchronisation channel同步信道sirsignal-to-interference ratio信干比ssdtsite selection diversity tpc场选择分集tpctransmit power control传输功率控制ueuser equipment用户设备4 同步过程4.1 小区搜索在小区搜索过程中，ue搜索到一个小区并确定该小区的下行扰码和其公共信道的帧同步。附录 c 描述了小区搜索的一般过程。4.2 公共物理信道同步所有公共物理信道的无线帧定时都可以在小区搜索完成之后确定。在小区搜索过程中可以得到p-ccpch的无线帧定时，然后根据1给出的其它公共物理信道与p-ccpch的相对定时关系确定这些信道的定时。4.3 dpcch/dpdch同步4.3.1 同步原语4.3.1.1 概述对专用物理信道，上下行链路均采用同步原语指示无线链路的同步状态，原语的定义在以下的小节中给出。4.3.1.2 下行同步原语ue的层1将测量下行专用信道的每一物理帧的同步状态，并使用cphy-sync-ind和cphy-out-of-sync-ind原语向高层报告。如果满足下列两个条件中的任何一个，ue采用cphy-out-of-sync-ind原语报告 ”失步” ：-过去200ms的dpcch的信号质量小于一个门限qout。这个条件在专用信道开始存在的前200ms永远不会满足。qout 在7中有定义。-接收到的过去20个采用crc的trch的传输块中，发现了错误的crc，或者在过去200ms中，没有接收到含有正确crc的任何传输块。如果同时满足下面两个条件，ue则采用cphy-sync-ind原语报告 ”同步” ：-过去200ms的dpcch的信号质量大于一个门限qin。这个条件在专用信道开始存在的前200ms中总是满足的。qin在7中有定义。-在过去200ms中，至少接收到一个含有正确crc的传输块。如果trch没有使用crc，则认为这个条件总是满足的。高层如何利用这些原语在5中有介绍。4.3.1.3 上行同步原语node b的层1将测量所有无线链路集合的的每一物理帧的同步状态，并使用cphy-sync-ind或cphy-out-of-sync-ind原语向rl失败/恢复触发函数报告，因此在每一个链路集中只有一个同步状态指示。指示同步/失步的具体方式不属于本标准的范围，但比如可以基于接收到的dpcch质量或crc校验确定。上下行同步状态原语可以采用相同的格式。4.3.2 无线链路建立4.3.2.1 概述一个无线链路的建立可以分成以下两种情况： 当前不存在任何无线链路，即要建立一个上行专用物理信道和至少一个下行专用物理信道； 或者已经存在一个或多个无线链路，即已经存在一个上行专用物理信道，要建立至少一个下行专用物理信道；这两种情况分别在4.3.2.2 和 4.3.2.3中进行描述。在node b，每一个无线链路可以存在3种不同的状态：初始状态、失步状态和同步状态。两个不同状态之间的转换如图1所示。node b在无线链路开始建立时处于何种状态将在下一小节介绍，初始状态和同步状态的转换在4.3.2.2 和 4.3.2.3介绍，同步状态和失步状态之间的转换在4.3.3.2.中介绍。图1：node b无线链路集合的状态和相互转换4.3.2.2 无线链路不存在需要建立一个或多个无线链路时，若当前不存在任何无线链路，则要同时建立一个上行专用物理信道和至少一个下行专用物理信道。这对应于在一个频率上刚建立一个专用物理信道时的情况。这种情况下无线链路的建立过程如下所示：a)node b把将要建立的无线链路设置为初始状态，utran开始发送下行dpcch/dpdch；b)ue根据cpich的定时信息和来自utran的定时偏置信息建立下行链路码片同步和帧同步，其中帧同步可以用帧同步字进行确认。根据4.3.1.2节的描述，ue在每一个无线帧都要向高层报告下行同步状态；c)如果没有告知ue发送上行dpcch/dpdch的时刻，则在高层认为下行物理信道已经建立后开始发送上行dpcch/dpdch，如果高层认为下行物理信道已经建立后马上给出了发送时刻，则在这个时刻或者之后开始发送上行dpcch/dpdch。物理信道的建立和发送时刻5中有定义。建立一个新dpch需要的所有信令响应时延不会超过8的7.3节给出的要求。如果dch的初始化采用非零长度的功率控制前缀，则在功率控制前缀之后再发送上行dpdch。功率控制前导是指上行dpcch的前npcp个时隙，npcp是一个由网络层确定的高层参数（见5.1.2.4）。dpdch的开始时刻需要满足向cctrch增加传输信道的约束条件，如2中的4.2.14所述。d）utran建立上行码片同步和帧同步，其中帧同步可以利用帧同步字进行确认。无线链路集一直保持初始状态直到从层1收到n_insync_ind个连续的同步标志，其中参数n_insync_ind的值的配置见6，这时node b触发rl重建过程，无线链路的重建标志着这个链路已经得到了同步，即当rl重建过程被触发时，则认为该链路已经处于同步状态。rl重建过程可以被多次触发，表示有不同的无线链路集已经得到同步。4.3.2.3 已经存在一个或几个无线链路当已经存在一个或几个无线链路要再建立一个或几个链路时，这时上行链路已经存在dpcch/dpdch，下行链路至少要建立一个对应的专用物理信道。这对应于一个新的无线链路将被加到激活集中并开始其下行传输时的情况。这种情况的无线链路建立过程如下所示：a) node b 认为将要建立的无线链路集处于初始状态。当在已经存在的链路集中要增加另外一个无线链路时，该链路集的状态要优于新链路的状态，即如果当前链路集处于同步状态，则新链路也被认为处于同步状态；b)utran在某一时刻开始发射下行dpcch/dpdch，该发射时刻要使得ue能在上行dpcch/dpdch帧定时前t0 148个码片内收到下行dpcch/dpdch，与此同时，utran建立新无线链路的码片同步和帧同步，其中帧同步可以用帧同步字进行确认。无线链路集一直保持初始状态直到从层1收到n_insync_ind个连续的同步标志，其中参数n_insync_ind的值的配置见6，这时node b触发rl重建过程，无线链路的重建标志着这个链路已经得到了同步，即当rl重建过程被触发时，则认为该链路已经处于同步状态，rl重建过程可以被多次触发，表示有不同的无线链路集已经得到同步；c） ue建立新无线链路的码片和帧同步，其中帧同步可以用帧同步字fsw进行确认。根据4.3.1.2节的描述，ue在每一个无线帧都要向高层报告下行同步状态。4.3.3 无线链路监测4.3.3.1 下行无线链路失败ue监测下行无线链路用于触发无线链路失败过程。下行无线链路的失败条件是基于分别标志同步和失步的同步状态原语cphy-sync-ind 和 cphy-out-of-sync-ind定义的，在5中有详细说明。4.3.3.2 上行无线链路失败/重建node b监测上行无线链路并触发无线链路的失败/重建过程。无线链路一旦建立，就将处于同步或失步状态，如4.3.2.1节的图1所示，下面将描述这两个状态之间的转换过程。上行链路失败/重建的条件是基于分别标志同步和失步的同步状态原语cphy-sync-ind 和 cphy-out-of-sync-ind进行定义的，每一个无线链路集只有一种同步状态标志。当无线链路集处于同步状态时，node b若收到n_outsync_ind个连续的失步标志，则启动t_rlfailure定时器，若在计时期间又收到n_insync_ind个连续的同步标识，则定时器清零并重新开始计时。若t_rlfailure定时器满，node b将触发rl失败过程并通知rnc哪个无线链路失去了同步。当rl失败过程被启动以后，无线链路对的状态改为失步。当无线链路集处于失步状态时，node b若收到n_insync_ind 个连续的同步标志，则触发rl重建过程，并通知rnc哪个无线链路处于同步重建过程，这时，无线链路的状态改为同步状态。详细的参数设置(t_rlfailure, n_outsync_ind和 n_insync_ind的值)见ts 25.433。4.3.4 传输定时的调整在连接状态，ue可以调整dpdch/dpcch的传输时刻。如果当前激活集中的任何下行dpcch/dpdch的接收定时发生了偏移，造成该下行dpcch/dpdch的接收时刻与上行dpcch/dpdch的发射时刻之间的差别超出了正确范围，l1将把此信息通知给高层，这样网络可以据此调整下行发射定时。注：上行发射的时间的最大调整速率，及下行dpcch/dpdch的接收时刻与上行dpcch/dpdch的发射时刻之间的差别范围，由ran wg4规定。5 功率控制5.1 上行功率控制5.1.1 prach5.1.1.1 概述物理随机接入过程中的prach的功率控制见第6节。prach消息控制和数据部分的功率设置如下所述。5.1.1.2 prach的控制部分和数据部分功率差值的设置上行prach信道消息部分的“控制/数据部分”的相对功率采用增益因子进行控制，以使其与上行专用物理信道的功率相近。因此，5.1.2.5节也适用于rach消息部分的功率设置，其不同处在于：-bc 为控制部分的增益因子(与dpcch相似)；-bd 为数据部分的增益因子(与dpdch相似)；-不进行内环功率控制5.1.2 dpcch/dpdch5.1.2.1 概述上行dpcch的初始发射功率由高层确定，然后由上行功率控制过程同时控制dpcch和对应的dpdch(如果存在的话)的发射功率。dpcch和dpdch发射功率的差值由网络层根据5.1.2.5节所述的方法利用增益因子计算确定，该增益因子由高层信令通知ue。5.1.2.2节介绍了内环功率控制过程，如果增益因子不变，则dpcch 和dpdch的调整量相同。对dpcch功率的其它的调节与5.1.2.3中介绍的压缩模式有关。上行dpcch发射功率的任何变化都在dpcch上的导频字段开始前发生。dpcch相对于前次发射功率的变化由ue推导得出，并由ddpcch (db)表示。一般情况下，dpcch前次发射功率定义为前一时隙所用的发射功率，在由于采用压缩模式带来的传输中断期间，dpcch前次发射功率定义为中断前的那一时隙的发射功率。在上行功率控制过程中，ue的发射功率不能超过一个最大的允许值，这个最大值由高层确定并通知，其大小要低于该终端所属的功率等级中的最大输出功率。当ue的发射功率低于最大允许输出功率时要进行上行功率控制。关于最大允许值和最小输出功率（在7中定义）的规定如5.1.2.6所述。5.1.2.2 正常发射功率控制5.1.2.2.1 概述上行内环功率控制调节ue的发射功率，使得接收到的上行链路的信干比(sir)保持在一个给定的目标值sirtarget附近。服务小区（位于激活集中的小区）对接收到的上行dpch的信干比进行估计，然后根据估计得到的sirest和以下规则产生tpc命令：如果sirest sirtarget，tpc命令设为“0”；如果sirest sircm_target ，则tpc命令为“0”，如果 sirest 1,则，取能满足 1 / aj 的量化的最大值。由于不能等于0，所以如果上述近似导致等于0，则令等于最小量化电平十五分之一(见ts 25.213)。 如果aj 1,则，取能满足条件 aj 的量化的最小值。量化b的值在ts25.213中的4.2.1节表1定义。5.1.2.5.4 设置压缩模式下上行dpcch/dpdch的功率差压缩帧中一定tfc对应的的增益因子可以通过正常帧中该tfc对应的额定功率系数计算得到。设aj 表示正常帧中第j个tfc对应的额定功率系数，bc,c,j 和 bd,c,j 表示该tfc在压缩帧中对应的增益因子，则ac,j 可以通过下式计算得到其中 npilot,c 是压缩帧中每个时隙包含的导频比特数，npilot,n 是正常帧中每个时隙包含的导频比特数，nslots,c 是用于发送数据的压缩帧所包含的时隙数。压缩帧中第j个tfc对应的增益因子可以这样得出：- 如果ac,j 1,则，取能满足 1 / aj 的量化的最大值。由于不能 等于0，所以如果上述近似导致等于0，则令的值等于最小量化电平的十五分之一(见ts 25.213)。- 如果ac,j 1,则，取能满足条件 aj 的量化的最小值。量化b的值在3中的4.2.1节表1定义。5.1.2.6 最大和最小功率限制当ue的总发射功率(应用了增益因子并进行了dpcch功率调整之后)超出最大允许发射功率，ue应当采取合适的增益因子调整发射功率以便总功率等于最大允许功率，调整比例应当保证dpcch和dpdch的功率比符合小节5.1.2.5中的要求。当前一时隙ue的dpch发射功率低于最小发射功率时，不需要减少当前时隙的总发射功率，但必须保证dpcch和dpdch的功率比符合5.1.2.5中的要求。当总发射功率(应用了增益因子并进行了dpcch功率调整之后)等于或低于前一时隙的发射功率时，并且当前时隙功率已不大于最小发射功率，ue应按如下条件选择合适的增益因子调整发射功率：- 选择的增益因子应保证总发射功率不应超过最小功率，也不应超过前一时隙发射功率。- 应用了增益因子后的总发射功率减少的幅度不应超出前一时隙的功率减少幅度。当前一时隙功率小于或等于最小发射功率时，若当前时隙的dpcch功率调整及增益因子后使得功率增加，则不采用其它增益因子(即此时采用正常功率控制)。如果ue采用了上述的增益因子，在下一帧的dpcch的功率调整应采用该增益因子。5.1.3 pcpch5.1.3.1 概述本节将介绍对pcpch的内环功率控制过程，cpch的接入过程中的功率控制在6.2节中介绍。5.1.3.2 消息部分的功率控制上行发射功率控制过程同时控制pcpch控制部分和对应的pcpch数据部分的功率。pcpch控制部分和数据部分功率的差值由网络层根据5.1.2.5所述的方法利用增益因子计算确定，该增益因子由高层信令通知ue：- bc 为 pcpch 控制部分的增益因子 (同 dpcch类似);- bd 为 pcpch 数据部分的增益因子 (同 dpcch类似)如果增益因子相同，则内环功率控制过程对pcpch控制部分和数据部分的调制量相同。上行pcpch控制部分发射功率的任何调整都在消息部分的控制部分的导频字段前进行，其相对于前一个时隙的调整幅度定义为dpcpch-cp （db），由ue计算得到。在上行功率控制过程中，ue的发射功率不能超过一个最大的允许值，这个最大值由高层确定并通知，其大小要低于该终端所属的功率等级中的最大输出功率。当ue的发射功率低于最大允许输出功率时要进行上行功率控制，而当ue的发射功率低于需要的最小输出功率在25.101中定义并且推导出的dpcpch-cp 的值小于0时，ue将降低dpcpch-cp的幅度。为了将接收上行sir保持在一个给定的sir目标值sirtarget,附近，采用上行内环功率控制来调整ue的发射功率，sirtarget,高层外环给出。网络层将估计接收到的pcpch的sirest，然后按以下规则产生tpc命令并在每一时隙发送：如果sirest sirtarget 则tpc命令发送”0”， 如果sirest 0，则前缀部分的功率控制与前缀之后的正常功率控制在细节上会有所不同。功率控制前缀的第一个时隙之后，上行pcpch控制部分的发射功率的变化步长被初始化为：dpcpch-cp = dtpc-init tpc_cmddtpc-init 的取值为：- 如果pca等于1，dtpc-init 则等于minimum3db，2dtpc;- 如果pca等于2，dtpc-init 则等于2db。不论pca的值如何，都采用5.1.2.2.2节给出的算法1进行tpc命令合并。功率控制前缀结束之后，恢复步长为dtpc的正常功率控制，采用哪种算法由pca的值确定。但如果在功率控制前缀期间tpc_cmd的极性就开始发生翻转，则在发生第一次翻转时，就开始进行正常功率控制(见5.1.3.2)。5.2 下行功率控制下行信道的发射功率由网络决定，通常情况下，两个不同下行信道的发射功率的比例是不固定的，可以随时间变化。但是，也存在一些规则，在以下的小节中描述。高层提供的功率设置可以解释成是对发射总功率的设置，存在发射分集时，则就是两个天线的发射功率和。5.2.1 dpcch/dpdch5.2.1.1 概述下行发射功率控制过程同时控制dpcch和其对应的dpdchs的功率。功率控制环路以相同的步长调节dpcch和dpdch的功率，即dpcch和dpdch之间的相对功率差是不变的。dpcch和dpdch的相对发射功率偏置由网络决定。dpcch中的tfci、tpc和导频字段相对于dpdch的功率偏置分别为po1、po2和po3 db。功率偏置可以随时间变化。cpch对应的下行 dpcch中的ccc字段的功率和导频字段的功率相同。5.2.1.2 正常发射功率控制5.2.1.2.1 ue端ue将产生tpc命令来控制网络的发射功率，并在上行dpcch的tpc字段发送这些命令。附录b.2给出了一个如何推导tpc命令的例子。ue将在产生tpc命令之前检查下行功率控制模式(dpc_mode)：-如果dpc_mode = 0 : ue将在每一个时隙产生一个固定的tpc命令并在上行dpcch中的第一个可用的tpc字段中发送；-如果dpc_mode = 1 : ue将每3个时隙产生并发送一个tpc命令，这意味着每一帧的开始都将产生一个新的tpc命令。dpc_mode是ue的一个特定参数，受utran控制。为了不禁止使用5.2.1.2.2中介绍的功率控制算法以外的算法，ue对utran如何设置下行功率不作任何假设。5.2.1.2.2 utran端接收到tpc命令之后，utran按照命令调整下行dpcch/dpdch的发射功率。当dpc_mode=0时，utran在每个时隙都估计tpc命令tpcest 是0还是1，并在每个时隙更新发射功率；当dpc_mode=1时，utran将每3个时隙估计一次tpc命令，并在每3个时隙更新一次发射功率；当估计出第k个tpc命令之后，utran按下式将当前的下行功率p(k-1) db调整为新的发射功率p(k)db：p(k) = p(k - 1) + ptpc(k) + pbal(k),其中ptpc(k) 表示内环功率控制过程中的第k个功率调整量， pbal(k) db表示为