（信息与通信工程专业论文）tdscdma上行链路传输信道编码复用仿真与基站端解码解复用的实现.pdf

摘要 摘要 t d s c i ) m a 作为我国自主创新的移动通信技术，目前的商用化进展速度非常 快。近两年来，部分城市建立了t d s c d m a 试验网，基站是整个t d s c d m a 网 络系统的重要组成部分。因此，开展对t d s c d m a 基站的研究具有重要的理论意 义和实际应用价值。 本文的工作集中在对t d s c d m a 上行链路基带信号处理的核心技术之一的 传输信道编码和复用技术上。3 g 的最大特点在于可支持具有不同的q o s 的变速 率的多种业务，这便要求其具有将各种无线业务复用在一起的能力。为了达到这 一目标，t d s c d m a 采用了一种比较完善的业务复用方案，各种业务必须经过一 套复杂的编码和复用流程才能进行扩频调制，再由天线以适当的功率发送出去。 可见传输信道编码和复用技术是支持其多媒体业务传输的基础，本论文将针对这 一技术进行较深入的研究。 本文首先深入研究了t o s c d m a 无线接口的基本通信协议及规范，并建立了 基带系统实现模型。然后讨论了实现模型中各模块的具体实现算法，主要算法包 括c r c 校验、传输块级联和码块分段、信道编码及译码、卷积码编译码、无线帧 均衡、第一交织及解交织、无线帧分段、速率匹配及解速率匹配、传输信道复用 及解复接、物理信道分段、第二交织及解交织、物理信道映射和解映射。 本文还对t d - s c d m a 上行链路基带系统信道编码复用模块和解码解复用模 块收发过程在m a t l a b 中进行了仿真，确保了算法的正确性，并在仿真的基础上， 选用了m s c 8 1 4 4 d s p 芯片，对基站接收端解码解复用模块进行了d s p 的硬件实 现。最后针对硬件模块搭建了测试环境并得到相应的误码率曲线图，对结果进行 了一定分析。 本文的研究与实现的成果，是课题t d s c d m a 的上行链路基带信号处理的整 体研究与d s p 实现的一部分，本文最后对解码】睥复用模块在整个基带系统中的作 用进行了一些分析。 关键词：t d s c d m a ，物理层，信道编码和复用，基带处理，速率匹配 a b s t r a ( 了r a b s t r a c t t h et d - s c d m as y s t e m ，w h i c hi st h es e l f - i n n o v a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g yo fc h i n a , t h ed e v e l o p m e n tp r o g r e s si sg r e a t l ya c c e l e r a t e da tp r e s e n t i n r e c e n tt w oy e a r s ，m a n yt r i a ln e t w o r k sh a v eb e e np e r f o r m e df o rt d - s c d m as y s t e mi n c h h i r n o d ebp l a y sa l li m p o r t a n tp a r to ft h ew h o l cn e t w o r k w h e nt e c h n o l o g yi s m a t u r e di m p r o v e d ，t h ew h o l ei n d u s t r yw i l lb eb e t t e rs u p p o r t e d i nt h i sp a p e r ，a l l i n d e p t ha n a l y s i so nt h ew i r e l e s s i n t e r f a c ep r o t o c o la n d s p e c i f i c a t i o no ft d s c d m as y s t e mi sm a d e w es e tu pas y s t e mr e a l i z a t i o nm o d e l t h e n ，t h ea l g o r i t h mo fe a c hm o d u l ei nt h er e a l i z a t i o nm o d e li sd i c u s s c d t h em a i n a l g o r i t h m si n c l u d e da r e ：c r ca t t a c h m e n t ，t r a n s p o r tb l o c kc o n c a t e n a t i o na n dc o d eb l o c k s e g m e n t a t i o n ，c h a n n e lc o d i n g d e c o d i n g , r a d i of r a m ee q u a l i z a t i o n , f i r s ti n t e r i e a v e i n ga n d d e i n t e r l e a v i n g , r a d i of r a m es e g m e n t a t i o n ，r a t em a t c h i n g d e m a t c h i n g , t r a n s p o r tc h a n n e l m u l t i p l e x i n g d e m u l t i p l e x i n g ，p h y s i c a lc h a n n e ls e g m e n t a t i o n ，s e c o n di n t e r l e a v i n g d e i n t - e r l e a v i n g ，p h y s i c a lc h a n n e lm a p p i n g ，e t c a f t e rt h ea n a l y s i so fa l g o r i t h m s ，w cs i m u l a t et h ep r o c e s so fc h a n n e lc o d i n ga n d m u l f i p l e x i n ga n dd e c o d i n ga n dd e m u t i p l e x i n go ft d s c d m af o ru p l i n kb a s e do n m a t l a b ，t oe n s u r et h em e t h o di sr i g h ti ni d e a lc h a n n e l b a s e do ns i m u l a t i o nr e s u l t , t h et e c h n o l o g yo fc h a n n e ld e c o d i n ga n dd e m u l t i p l e x i n gf o ru p l i n ko fn o d ebr e c e i v e ri s p r o g r a m m e du s i n gm s c s l 4 4 a d s t h e n ，w es e tu pa t e s tp l a t f o r mf o rh a r d w a r em o d u l e a n dt h eb e r - s n rp l o ti sp r e s e n t e d f i n a l l y ，w ed os o m ea n a l y s i so nt h er e s u l to f h a r d w a r er e a l i z a t i o n s i m u l a t i o na n dd e s i g no ft h i sp a p e ra sa ni m p o r t a n tp a r to ft h ew h o l ef r a m eo f t d s c d m au p l i n kb a s e b a n ds i g n a lp r o c e s s i n g , b r i n gs o m ee x p e r i e n c e sa n dm a k e t e c h n i c a la c c u m u l a t i o nf o rf u r t h e rs t u d y k e y w o r d s ：t d - s c d m a , p h y s i c a ll a y e r , c h a n n e lc o d i n ga n dm u l t i p l e x i n g , b a s e b a n d p r o c e s s i n g , r a t em a t c h i n g 图目录 图目录 图2 1 无线接口协议体系结构4 图2 2 物理信道格式8 图2 3t d s c d m a 子帧结构9 图2 4t d s c d m a 帧结构上下行对称分配示图9 图2 5t d s c d m a 帧结构上下行不对称分配示图。1 0 图2 6d w p t s 的突发结构：1 0 图2 7u p p t s 的突发结构1 0 图2 8 突发结构。1 2 图3 1 上行链路发送端符号级处理流程。1 4 图3 2 卷积编码器1 8 图3 3 状态p c c c 编码器的结构1 9 图3 4 第一交织后速率匹配总体方框图2 4 图4 - 1 上层与物理层之间的接口3 1 图4 - 2 上行链路仿真各传输信道参数3 2 图4 3 上行链路编码复用模块仿真3 3 图4 41 2 2 k b p s 业务在传输信道上的处理流程3 4 图4 53 4 k b p s 业务在传输信道上处理流程3 6 图4 61 2 2 k b p s 和3 4 k b p s 业务复用过程示例3 6 图4 7 符号级处理仿真系统框图3 7 图4 8 上行链路基带仿真系统框图3 8 图4 9 调制、加扩、加扰、成帧模块框图3 8 图4 1 0 数据流的调制扩频加扰过程3 9 图4 1 1 上行链路基带仿真性能4 0 图5 1m s c 8 1 4 4 芯片外观j 4 2 图5 2m s c 8 1 4 4 内部架构4 4 图5 3c o d e w a r r i o r 界面o 4 5 图5 4 接收端解码解复用模块4 7 图5 5 解码解复用模块流程图：4 8 v 图目录 图5 6 接收端解码j 辑复用模块工程文件目录。4 9 图5 7 物理信道解复用模块接口函数5 0 图5 8 物理信道解复用模块流程图。5 1 图5 9 解第二次交织模块接口函数5 2 图5 1 0 解第二次交织模块流程图。5 3 图5 1 1 比特解扰模块接口函数5 4 图5 1 2 比特解扰模块流程图。5 5 图5 1 3 传输信道解复用接口函数5 6 图5 1 4 传输信道解复用流程图5 6 图5 1 5d t c h 模块框图5 7 图5 1 6 速率解匹配模块流程图5 8 图5 1 7 卷积码速率匹配模块流程图5 9 图5 1 8 解第一次交织流程图6 0 图5 1 9 信道解码模块流程图6 1 图5 2 0 维特比译码流程图6 2 图5 2 1c r c l 6 解码模块流程图6 3 图5 2 2m s c 8 1 4 4 上实现的解码j 挥复用系统测试框图“ 图5 2 3m s c 8 1 4 4 单核多核选择：6 5 图5 2 4 上行链路基带接收端系统测试框图6 6 图5 2 5 基带系统s n r 与b e r 的关系6 7 图5 2 6c h i pr a t e 系统测试框图6 8 图5 2 7c a s e l 条件下系统性能对比6 8 图5 2 8c a s e 3 情况下系统性能对比6 9 v i 表目录 表目录 表2 1 突发中每个数据块包含的符号数1 1 表2 2 突发各个部分的内容 表3 2 纠错编码参数。1 7 表3 3 第一次交织列置换规则2 1 表3 4 来自无线帧分块的可选比特模式2 4 表3 5t r c h 无线帧初始校验比特类型2 4 表3 6 第二次交织列间置换模式2 8 表4 1 u 定义的三种环境下的信道模型参数3 9 表4 2 上行链路基带仿真参数4 0 表5 1 解码解复用模块代码情况5 2 表5 2 解第二次交织模块代码情况。5 4 表5 3 比特解扰模块代码情况5 5 表5 4 传输信道解复用代码情况5 7 表5 5 第一次交织列置换方式6 0 表5 6 传输信道解复用之前的各模块占用c y c l e 数。6 5 表5 7 传输信道解复用之后各传输信道d t c h 模块的c y c l e 数6 5 1 缩略词表 n o d e b ) e u 也 l 3 r r c m 魄c u u u t r a n r l c s 时 f e c 疋h d c h i h d c c h u p p t s d w p l s g p s f c r s r b e r q p s k w c d m a s n r c r c o v s f u e u l t d - s ( ：d m a 缩略词表 n o d eb 基站 i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i o r m e n t 集成开发环境 。p h y s i c a ll a y e r 物理层 d a t al i n kl a y e r 数据链路层 n e t w o r k l a y e r 网络层 r a d i or e s o u r c ec o n t r o l 无线资源控制 m e d i u ma c c e s sc o n t r o l - 媒质接入控制 ui n t e r f a c ei nam o b i l en e t w o r k 移动用户网络接口 u n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k 通用陆地无线接入网 r a d i ol i n kc o n t r o l 无线链路控制 s e r v i c ea c c e s sp o i n t 服务访问点 f o r w o r de r r o rc o r r e c t i o n 前向纠错码 t r a n s p o r tc h a n n e l 传输信道 d e d i c a t e dc h a n n e l 专用信道 t r a f f i cc h a n n e l 业务信道 d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l 专用控制信道 u p l i n kp i l o tt i m es l o t上行导频时隙 d o w n l i n kp i l o tt i m es l o t 下行导频时隙 g u a r dp e r i o d 保护时隙 s p r e a d i n gf a c t o r 扩频因子 c h i pr a t e 码片级处理 s y m b o lr a t e 符号级处理 b i te r r o rr a t e 误比特率 q u a d r a t u r ep h a s es h mk e y i n g 四相相移键控 w i d e b a n dc d m a 宽带码分多址 s i g n a lt on o i s er a t i o信号信噪比 c y c l i cr e d u n d a n c yc h e 圮k循环冗余校验 o r t h o g o n a lv a r i a b l es p r e a d i n gf a c t o r正交可变扩频因子 u s e r e q u i p m e n t 用户终端 u p l i n k 上行链路 t u n ed i v i s i o n - - s y n c h r o n o u sc o d e 时分一同步码分多址 d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s v i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名：主趟銎日期：7 钟年s 月) 弓日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：盈芷导师签名：一乏冬蠼一 e t 期：2 卵2 年s 月够e t 第一章绪论 第一章绪论 1 1 t d s c d m a 移动通信系统的发展概述和应用前景 t d s c d m a 标准是我国以“政府为引导，企业为主体的自主创新的一次重 要实践。作为我国在移动通信领域第一次自行提出的国际技术标准，t d s c d m a 将改变我国目前以市场换技术的被动局面，实现对世界移动通信市场游戏规则的 再改造，走上一条内涵式发展之路。同时，t d s c d m a 标准的引入还将发挥出巨 大的产业带动效应，形成一个庞大的产业群体，从而带动国民经济的跨越式发展【1 】。 目前在国内，t d s c d m a 标准的研究和制定主要在中国通信标准化协会 ( c c s a ) 内进行。2 0 0 7 年3 月，信息产业部首次发布了2 3 项t d s c d m a 标准。同 年5 月，信息产业部又发布了包括t d s c d m a 标准在内的1 3 0 项3 g 系列通信行 业标准。目前还有一些t d s c d m a 设备测试方法、基于t d s c d m a 的h s d p a 和h s u p a 技术要求等标准化正在制定当中【2 】。 这些新发布和正在制定的t d s c d m a 通信行业标准主要是采用或参考3 g p p 标准，根据中国的实际情况制定的。这样既可以满足国内的需要，又能够保证与 国际其他标准兼容： t d s c d m a 产业链已趋成熟，尤其在终端方面，截至2 0 0 8 年3 月，已有1 1 家企业的1 5 款终端产品获得信产部颁发的入网证，象征着t d s c d m a 商用进程 正式启动。另外，系统设备已具备大规模独立组网能力和完整的商用部署方案， 可为运营商提供商用产品【3 】。 由于t d s c d m a 是我国自主研发，核心专利都掌握在本土企业手中，因此 本土企业发展不再需要由于知识产权、专利费等缘故向国外厂商交纳巨额的专利 费用。t d s c d m a 产业链内部的发展、设备、专利、服务、终端等，也会由于我 国本土发达的制造业体现出明显的成本优势。目前在起步阶段，t d s c d m a 无线 核心网价格就已显示出明显的成本优势，价格水平持平于w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 其他两个3 g 标准，这将有利于t d s c d m a 产业链的发展壮大和走出国门。随 着t d s c d m a 建设的深入，成本优势还将更加明显。 1 电子科技大学硕士学位论文 1 2 课题内容以及意义 本文研究内容是项目“t d s c d m a 基站基带系统软件设计 的一部分，选题 来源于与某公司的合作项目。 t d s c d m a 作为我国自主研发的第三代移动通信国际技术标准，具有很重要 的战略价值。第一，它带动了我国通信产业的发展，经济的发展，也为我国研发 一个完整的、创新的通信系统创造了条件。在t d s c d m a 的研发过程中，我国 本土企业在经济实力、人员素质以及产业化能力方面得到大幅度的提高，这是我 国发展t d s c d m a 系统的基础和条件。第二，我国企业在整个产业链实力方面 得到了整体提高。从事t d s c d m a 研发的国内外企业形成了系统、芯片、终端、 软件、测试仪器仪表等较完整的产业链，形成了从标准、产品开发、市场推广到 技术研究与测试等近万人的专业技术队伍。我国企业目前已拥有数百项 t d s c d m a 专利。第三，随着t d s c d m a 前景逐渐明朗，特别是大规模实验 网的启动，极大地调动了国内外运营企业和设备企业的热情。而以t d s c d m a 为 平台的产业带动、技术渗透与产业技术创新扩散，必将对中国经济社会的跨越式 发展产生巨大的推动作用。有专家预计，我国第三代移动通信市场的规模将至少 在1 万亿元以上，考虑到产业链带动比例的作用，t d s c d m a 将对g d p 产生 巨大的经济贡献【l j 。 论文的工作集中在对t d s c d m a 上行链路基带信号处理的核心技术之一的 传输信道编码和复用技术上。3 g 的最大特点在于可支持具有不同的q o s 的变速 率的多种业务，这便要求其具有将各种无线业务复用在一起的能力。为了达到这 一目标，t d s c d m a 采用了一种比较完善的业务复用方案，各种业务必须经过一 套复杂的编码和复用流程才能进行扩频调制，再由天线以适当的功率发送出去。 可见传输信道编码和复用技术是支持其多媒体业务传输的基础1 1 0 l 。 论文的主要内容就是针对t d s c d m a 物理层传输信道编码和复用技术的研 究。通过深入分析t d s c d m a 的物理层通信协议，并在此基础之上，建立了上行 链路的基带仿真模型，最后对t d s c d m a 基站基带过程进行d s p 实现并做了相 关测试。 1 3 论文的工作及章节安排 本人负责的工作是t d s c d m a 上行链路基带编码复用模块仿真与接收端解 2 第一章绪论 码解复用模块的d s p 实现。通过深入分析t d s c d m a 的物理层通信协议，并在 此基础之上，建立上行链路基带系统实现模型，对该模型用m a t l a b 进行软件仿真， 最后对接收端基带模块功能进行了基于m s c 8 1 4 4d s p 的实现。 论文的章节安排如下。 第一章绪论部分主要介绍t d s c d m a 系统的基本情况和项目背景、内容以及 意义。 第二章介绍了t d s c d m a 空中接口物理信道和传输信道后续章节所涉及的 的一些基本概念。 第三章详细介绍和分析t d s c d m a 传输信道编码复用的协议和算法。 第四章首先介绍了项目中t d s c d m a 上行链路基带系统仿真，然后对作者在 仿真中负责的编码复用系统仿真过程做了详细介绍，最后给出了编码复用和解码 解复用模块和基带系统的仿真结果。 第五章首先介绍了我们选用的m s c 8 1 4 4 多核d s p 芯片，然后对作者负责的 上行链路接收端s y m b o lr a t e 子系统中各模块具体d s p 实现进行了详细介绍，最 后分析了该子系统的性能情况。 第六章对课题实践中的经验进行了总结，并对课题下一步的研究提出了展望。 3 电子科技大学硕士学位论文 第二章t d s c d m a 空中接口信道 t d s c d m a 系统作为- u 第三代移动通信标准之一，其接口的部分功能和信 令与其他标准有一些差异，特别是空中接口物理层。本章介绍t d s c d m a 系统的 接口方面相关内容，物理层是本章的重点。 2 1 t d s c d m a 分层结构概述 l 1 删 群 - 、 世e 辍 逻辑信道 传输信道 图2 1 无线接口协议体系结构 t d s c d m a 的无线接口( u u ) 的协议栈分层结构如图2 1 所示【4 1 。无线接口被 分为三个协议层：自下而上是物理层( l 1 ) 、链路层( 蚴和网络层( l 3 ) 。l 2 层进一步 分为下述子层：媒质接入控n ( m a c ) 、无线链路控制( r 心、分组数据汇聚协议 ( p d c p ) 和广播多播控倦i j ( b m c ) 。l 3 层和r l c 层分为控制平面和用户平面，在控 制平面无线资源控匍j ( r r c ) 为l 3 的最底层，它是l 2 层与地面无线接a n ( u r r a r , 0 的接口。图中不同层子层之间的圈表示服务接入点( s a p s ) ，各层的主要功能如下： 物理层( l 1 ) ：在物理信道上传输原始比特，为m a c 层和更高层提供信息传 输服务。包括物理信道的调制与扩频、信道的编译码、软切换的实施、频率和时 间( c h i p ，b i t ，s l o t ，f r a m e ) 的同步及闭环功率控制等。 数据链路层( l 2 ) ：m a c 层和r l c 层是数据链路层的两个主要组成部分。 m a c 层和物理层间的业务接入点提供了传输信道，r l c 层和m a c 层问的业务接 入点提供了逻辑信道。m a c 层完成逻辑信道和传输信道间的相互映射，协调移动 4 第二章t d s c d m a 空中接口信道 台之间对无线物理信道的竞争等功能。r l c 层的主要任务是提供数据成帧、差错 控制和链路控制等功能。 网络层( l 3 ) ：负责将数据从物理连接的一端传到另一端，主要功能是路由选 择以及与之相关的流量控制和拥塞控制等。它还包括移动用户的位置管理、越区 切换以及用户身份认证等。r r c ( r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 茭jl 3 控制平面的最底层， 用来处理l 3 层用户终端和接入网( u t r a 之间的控制平面信令。 2 2 物理层向高层提供的服务 物理层向高层提供数据传输服务，这些服务的接入是通过使用m a c 子层使用 的传输信道实现的。为了提供数据传输服务，物理层需要完成以下功能【5 】： 传输信道的f e c 编译码 宏分集的分集厶并和切换 传输信道和编码组合传输信道的复用j 辑复用 编码组合传输信道到物理信道的映射 物理信道的调制扩频和解调解扩 频率和时钟( 码片、比特、时隙和子帧) 同步 功率控制 物理信道的功率加权和合并 r f 处理 错误检测和控制 速率匹配( 复用在d c h 上的数据) 无线特性测量，包括f e r 、s i r 、干扰功率，等等 上行同步 上行和下行波束成形( 智能天线) u e 定位( 智能天线) 当网络成员( 包括u e 和网络) 提供可兼容的承载业务时( 如支持话音业务) ，它 们应能成功地交互工作。然而，相同结构的不同实现方案的选项会将可能导致u e 和网络间的互不兼容，因此，应该避免这种情况。 5 电子科技大学硕士学位论文 2 3 传输信道 传输信道是由l 1 提供给高层的服务，它是根据在空中接1 2 上如何传输及传输 什么特性的数据来定义的。传输信道一般可分为两组： 公共信道( 在这类信道中，当消息是发给某一特定的u e 时，需要有内识别 信息) ； 专用信道( 在这类信道中，u e 是通过物理信道来识别) 。 2 3 1 专用传输信道 专用信道( d c 田是一个用于上下行链路，承载网络和u e 之间的用户或控制信 息的上下行传输信道。 2 3 2 公共传输信道 公共传输信道有： 1 ) 广播信道( b c i - i ) 广播信道是一个下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息。 寻呼信道( p c h ) 寻呼信道是一个下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时， 承载发向移动台的控制信息。 3 ) 前向接入信道( f a c h ) 前向接入信道( f a c h ) 是一个下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小 区位置时，承载发向移动台的控制信息。f a c h 也可以承载一些短的用户信息数据 包。 4 ) 随机接入信道( r a c 田 随机接入信道是一个上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。i l a , c h 也可以承载一些短的用户信息数据包。 5 ) 上行共享信道( u s c h ) 上行共享信道( u s c i - i ) 是一种被几个u e 共享的上行传输信道，用于承载专用 控制数据或业务数据。 6 ) 下行共享信道( d s c h ) 下行共享信道( d s c h ) 是一种被几个u e 共享的下行传输信道，用于承载专用 6 - 第二章t d s c d m a 空中接口信道 控制数据或业务数据。 2 3 3 传输信道的一些相关概念 编码复用处理是基于传输信道进行的，因此在讨论该技术时，将会涉及到一 些传输信道的基本参数。在本节中，将进行一定的说明【1 0 1 。 传输块( t b ，t r a n s p o r tb l o c k ) ：物理层和上层间数据交换的最小单元。 传输块集f r bs e 0 ：传输信道在物理层和上层交换的传输块集合。 传输块长度佃s i z e ) ：指传输块所含的比特数。 传输时间间隔o - r i ，t r a n s p o r tt i m ei n t e r v a l ) ：以为周期的上层数据以传输块集 的格式到达编码复用链，1 1 1 在集合 1 0 m s ，2 0 m s ，4 0 m s ，8 0 m s 中取值。 传输格式f i f ，t r a n s p o r tf o r m a t ) ：是由物理层提供给上层的、传输信道的1 1 - i 帧的传输块集的格式反之亦然。传输格式由动态部分和半静态部分两部分组成。 动态部分属性包括传输块长度和传输块集长度，半静态部分属性包括、纠错方案、 纠错编码方式、编码速率、静态速率匹配参数、c r c 长度。 传输格式指示口h ，t r a n s p o r tf o r m a ti n d i c a t o r ) ：对排序得到，硼对应传 输格式集某个传输格式，作为信令表示上层和物理层交换的传输块集格式。 传输格式组合指示m c i ) ：对传输格式集合内的传输格式组合排序得到t f c i ， t f c i 表示当前的传输格式组合，与各传输格式组合一一对应，通知接收端当前所 用传输格式组合。因此当接收检测出t f c i 后，就知道译码解复用的方法和对应的 传输信道数据。 2 4 物理信道 所有的物理信道都采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙码，依据不 同的资源分配方案，子帧或时隙码的配置结构可能有所不同。所有物理信道的每 个时隙间都需要有保护间隔。在t d s c d m a 系统中时隙用于在时间域和码域上区 分不同用户信号，这在某种意义上有些t d m a 的成分。在t d m a 系统中，使用时 隙来在时域和码域上区分不同用户信号。图2 2 给出了物理信道的信号格式。 7 电子科技大学硕士学位论文 r a d i of r a m e ( 1 0 m s ) _ - - - - - - - - - 卜 f r a m e 謦if r a m e 静i + 1 s u b f r a m e ( 5 m s ) s u b f r a m e # 2 is u b f r a m e 静2 i + 1 d w p t sg p u p p t s ( 7 5 u s ) ( 7 5 u s )( 12 5 u s ) 图2 - 2 物理信道格式 t d d 模式下的物理信道是一个突发，在分配到的无线帧中的特定时隙发射。 无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都可以分配给某物理信道，也 可以是不连续的分配，即仅有部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。一个 突发由数据部分、m i d a m b l c 部分和一个保护间隔组成。一个突发的持续时间就是 一个时隙。一个发射机可以同时发射几个突发，在这种情况下，几个突发的数据 部分必须使用不同o v s f 的信道码，但应使用相同的扰码。m i d a m b l e 码部分必须 使用同一个基本m i d a m b l c 码，但可使用不同的m i d a m b l c 码。 突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频。信道码是一个o v s f 码，扩频因 子可以取1 ，2 ，4 ，8 或1 6 ，物理信道的数据速率取决于所用的o v s f 码所采用的 扩频因子。 突发的m i d a m b l c 部分是一个长为1 4 4 c h i p s 的m i d a m b l e 码。 因此，一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的。建立 一个物理信道的同时，也就给出了它的初始结构。物理信道的持续时间可以无限 长，也可以是分配所定义的持续时间。 。 8 第二章t d s c d m a 空中接口信道 1 2 8 m c h i p s d w p t s ( 9 6 c h i p s ) 2 4 1 帧结构 转换点 ll l | t s l tt s 2 tt s 3 t l i t s 4 t s 耐 。 t s 毋t s 5 + 图2 - 3 t d s c d m a 子帧结构 一个t d m a 帧的长度为1 0 m s ，分成两个5 m s 子帧，每一个子帧又分成长度 为6 7 5 u s 的7 个常规时隙和3 个特殊时隙：d w p t s ( 下行导频时隙) 、g ( 保护间隔) 和u p p t s ( i - 行导频时隙) 。时隙的物理内容是一些具有相应长度突发，有关这方面 的内容将在后面叙述。 如图2 3 所示，每一个5 m s 的子帧由7 个常规时隙组成。在这7 个常规时隙 中，t s 0 总是分配给下行链路，而t s l 总是分配给上行链路。上行链路的时隙和下 行链路的时隙之间由一个转换点分开，在t d s c d m a 系统中的每个5 m s 的子帧中， 有两个转换点( u l 到d l 和d l 到u l ) 。t d s c d m a 所提出的帧结构考虑了对 一些新技术的支持，如智能天线( 波束赋形) 技术和上行同步技术。 图2 4 和图2 5 分别给出了对称分配和不对称分配上下行链路的的例子。 图2 4t d - s c d m a 帧结构上下行对称分配示图 9 电子科技大学硕士学位论文 图二5t d - s c d m a 帧结构上下行不对称分配示图 2 4 2 特殊时隙 2 4 2 1 下行导频时隙( d w p t s ) 每个子帧中的d w p t s ( s y n c _ d l ) 是为下行导频和同步而设计的，由n o d eb 以最大功率在全方向或在某一扇区上发射。这个时隙通常是由长为6 4 c h i p s 的 s y n c _ d l 和3 2 c h i p s 的保护间隔组成，其结构如图2 6 所示。 g p ( 3 2 c h i p s )s y n c - d l ( 6 4 c h i p s ) 图2 6 d w p t s 的突发结构 s y n cd l 是一组p n 码。为了方便小区测量的目的，设计的p n 码集用于区 分相邻小区，该p n 码集在蜂窝网络中可以重复使用。 2 4 2 2 上行导频时隙( u p p t s ) 每个子帧中的u p p t s ( s y n cu l ) 是为上行导频和同步而设计的，当u e 处 于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射u p p t s ，当得到网络的应答后，发 送r a c h 。这个时隙通常由长为1 2 8 c h i p s 的s y n c _ u l 和3 2 c h i p s 的保护间隔组成， 其结构如图2 7 所示。 s y n c - u l ( 1 2 8 c h i p s )g p ( 3 2 c h i p s ) 图2 - 7 u p p t s 的突发结构 s y n c _ u l 是一组p n 码集，设计该p n i 马是用于在接入过程中区分不同的u e 。 1 0 第二章t d s c d m a 空中接口信道 2 4 2 3 保护间隔( g p ) 在n o d eb 侧，由发射向接收转换的保护间隔为7 5 u s ( 9 6 c h i p s ) 。 2 4 3 扩频 对物理信道数据部分的扩频包括两步操作，一是信道码扩频，即将每一个数 据符号转换成一些码片，因而增加了信号的带宽，一个符号包含的码片数称之为 扩频因子( s i = ) 。第二步是加扰处理，即将扰码加到已被扩频的信号。 2 4 3 1 下行物理信道的扩频 下行物理信道采用的扩频因子为1 6 ，多个并行的物理信道可用于支持更高的 数据速率，这些并行的物理信道可以采用不同的信道化码同时发射，下行物理信 道也可以采用s f = i 的单码道传输。 2 4 3 2 上行物理信道的扩频 上行物理信道的扩频因子可以从1 1 6 之间选择。 对于多码传输，u e 在每个时隙最多可以同时使用两个物理信道( 信道化码) ， 这两个物理信道采用不同的信道化码发射。 2 4 4 突发结构 。 一个突发包括两个长度分别为3 5 2 c h i p s 数据块、一个长为1 4 4 c h i p s 的m i d a m b l e 码块和一个长为1 6 c h i p s 的保护间隔，数据块的总长度为7 0 4 c h i p s ，其所包含的符 号数与扩频因子有关，对应关系如表2 1 所示。突发的结构如图2 8 所示，每个 部分具体内容如表2 2 所示。 表2 1 突发中每个数据块包含的符号数 扩频因子( q )每个数据块符号数 13 5 2 21 7 6 48 8 84 4 1 62 2 1 1 电子科技大学硕士学位论文 表2 2 突发各个部分的内容 码片号区域长度区域长度区域内容 ( c ( c h i p 数目)以s ) 0 - 3 5 13 5 22 7 5 数据 3 5 2 - 4 9 51 4 41 1 2 5m i d a m b l e 4 9 6 8 4 73 5 22 7 5 数据 8 4 8 - 8 6 31 61 2 5 保护间隔 2 5 小结 i 。a m s y m b o s m i 蛐- e 卜圈。a t a 夥m 姚 g p 卜 1 4 4c h i p s 8 6 4c h i p s 图2