（通信与信息系统专业论文）ltetdd终端物理层空闲模式研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 长期演进技术( l t e ，l o n gt e r me v o l u t i o n ) 是由3 g p p 在2 0 0 4 年底经过认真 的讨论后制定出的一种移动通信标准，因其采用的o f d m ( 正交频分复用) 、m i m o ( 多输入多输出) 、高阶调制等核心技术和频谱利用率高、信道容量大等优点而引 起业界的普遍关注。最近几年乃至未来的一段时间里，l t e 技术将会成为通信业 界研究的重点。 空闲模式是u e 端开机后首先进入的状态。在空闲模式中，小区重选是重要的 一项任务。通过小区重选，l i e 端能驻留到一个优质的小区，因此对于空闲模式下 的小区重选具有重要的现实意义。本文着重研究基于l t et d d 系统的小区重选流 程设计以及相关的物理层任务链路实现与仿真。 本文首先简要介绍了空闲模式以及l t e 系统及其物理层的特点，在对小区重 选相关的主、辅同步信号，参考信号，控制信道，下行数据信道进行分析的基础 上，对r r c 层和物理层在小区重选的关系进行了研究，根据小区重选任务的需求， 设计出小区重选流程，将小区重选任务设计成为五个主要模块，分别是s i - m e s s a g e 解读模块、邻近小区同步模块、服务小区邻近小区测量模块、寻呼信息接收模块 和评判模块，并对它们加以详细分析与说明，最后根据上述模块，研究了在物理 层上需要完成的p d s c h 解读任务和r s r p 测量任务。 本文主要通过p d s c h 的生成方式，设计出p d s c h 解读方法，并通过搭建仿 真链路对其解调性能进行验证，仿真结果证明设计出的p d s c h 解读方法正确可 行；根据测量模块中设计的r s r p 计算方法搭建仿真链路，将该r s r p 算法在l t e 信道模型下进行仿真，并观察与测量相关的不同因素对r s r p 值的影响，仿真结 果显示测量带宽的大小不影响r s r p 测量值，同时验证了加性高斯白噪声对r s r p 的影响很微弱。 关键字：l t e 空闲模式物理层小区重选测量 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t l t ei san e wm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns t a n d a r de s t a b l i s h e db y3 g p pa f t e rs e r i o u s d i s c u s s i o ni n2 0 0 4 b e c a u s eo f u s i n go f d m ，m i m oa n dh i g h e ro r d e rm o d u l a t i o n a si t s k e yt e c h n o l o g ya n dh a v i n gt h ea d v a n t a g e so fh i 曲s p e c t r u me f f i c i e n c ya n dl a r g e c h a n n e lc a p a c i t y , l t et e c h n o l o g yw i l lb e c o m et h ec o m m u n i c a t i o n si n d u s t r y sr e s e a r c h f o c u s i d l em o d ei st h ef i r s ts t e pw h i c hu es h o u l de n t e ri n t oa f t e ri tt u m e do n i ni d l e m o d e ，t h ec e l lr e s e l e c t i o ni sa ni m p o r t a n tt a s k t h r o u g hc e l lr e s e l e c t i o n ，u ec a nc a m p i nah i g h - q u a l i t yc e l l ，s ot h e i d l em o d ec e l lr e s e l e c t i o nh a si m p o r t a n tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e t h i sp a p e rf o c u s e so nl t et d ds y s t e mc e l lr e s e l e c t i o np r o c e s sd e s i g n a n dt h er e l a t e dp h y s i c a ll a y e rt a s k si m p l e m e n t a t i o na n ds i m u l a t i o n f i r s t l y , t h ea r t i c l eb r i e f l yi n t r o d u c e st h el t ei d l em o d ea n di t sp h y s i c a ll a y e r c h a r a c t e r i s t i c s t h e n , i ta n a l y s i st h em a i na n ds e c o n d a r ys y n c h r o n i z a t i o ns i g n a l s ， r e f e r e n c e s i g n a l s ，c o n t r o lc h a n n e l ，d o w n l i n kd a t ac h a n n e l a f t e re x p l a i n e d t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nr r cl a y e ra n dp h y s i c a ll a y e ri nr e s e l e c t i o n ，a n da c c o r d i n gt ot h e d e m a n df o rc e l lr e s e l e c t i o n , t h ep a p e rd e s i g n e dt h ec e l lr e s e l e c t i o np r o c e s sw h i c h i n c l u d i n gf i v e m o d u l e ，n l ef i v em o d u l ea r e s i - m e s s a g ei n t e r p r e t a t i o nm o d u l e ， s y n c h r o n i z a t i o nm o d u l e ，t h es e r v i c ec e l l n e i g h b o r i n gc e l lm e a s u r e m e n tm o d u l e ， p a g i n gi n f o r m a t i o nr e c e i v i n gm o d u l ea n de v a l u a t i o nm o d u l e ，a l lo ft h e ms h o u l db e d e t a i l e da n a l y s i sa n de x p l a i n a tl a s t ，t h ep a p e rs t u d i e st h ep d s c hi n t e r p r e t a t i o nt a s k s a n dr s r pm e a s u r e m e n tt a s k s a c c o r d i n gt h em e t h o do fp d s c hg e n e r a t i o n ，t h ep a p e rd e s i g n e dp d s c h i n t e r p r e t a t i o nm e t h o d s ，a n dt h r o u g hb u i l d i n gi t sd e m o d u l a t i o np e r f o r m a n c es i m u l a t i o n l i n kc i r c u i tt ov e r i f yt h em e t h o d t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w st h a tt h ep d s c hd e m o d u l a t i o nd e s i g ni sf e a s i b l e r s r p m e a s u r e m e n tm o d u l ei n t r o d u c e dr s r pm e a s u r ea l g o r i t h m ，i no r d e rt ov a l i d a t ei f d i f f e r e n tf a c t o r si m p a c to nt h er s r pv a l u e ，as e r i e so fr s r pm e a s u r e m e n t s i m u l a t i o i l sa r ep e r f o r m e di nl t ec h a n n e lm o d e l s a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t sa r e a n a l y z e dc a r e f u l l y t h er e s u l t ss h o w st h a tm e a s u r e m e n tb a n d w i d t hd o n te f f e c t st h e r s r pv a l u e ，a n dt h ea d d i t i v eg a u s s i a nw h i t en o i s ei sh a r d l yi n f l u e n c e so nt h er s r p v l a l u e k e yw o r d s ：l t e ，i d l e ，p h y s e i a ll a y e r c e l lr e s e l e e t i o n ，m e a s u r e m e n t 重庆邮电大学硕士论文缩略表 缩略语 3 g 3 g p p 4 g 1 6 q a m 6 4 q a m a r q a c k b 3 g b c c h b c h b p s k c c e c p c q i c q i c r c d c i d l s c h d r x d s p 英文名称 缩略表 3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 3 阳g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t 4 mg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 16q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 6 4q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n a u t or e p e a tr e q u e s t a c k n o w l e d g ec h a r a c t e r 汉语名称 第三代移动通信 第三代合作项目 第四代移动通信 1 6 位正交幅度调 6 4 位正交幅度调 自动重传请求 确认字符 b e y o n d3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u i l i c a t i o n 超第三代移动通信 b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l b i n a r yp h a s es h i f tk e y i n g c y c l i cp r e f i x c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t o r c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t i o n c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k d o w n l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n d o w nl i n ks h a r ec h a n n e l d i s c o n t i n u o u sr e c e p t i o n d 缚t a ls i g n a lp r o c e s s e r v i 广播控制信道 广播信道 二相相移键控 控制信道元素 循环前缀 信道质量指示 信道质量指示 循环冗余校验 下行控制信息 下行共享信道 间断接收 数字信号处理器 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 e p a e t u e x t e n d e dp e d e s t r i a nam o d e l 扩展步行者模式 e x t e n d e dt y p i c a lu r b a nm o d e l扩展典型城市模式 e u t r a ne v o l v e du 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 s n e t w o r k e v a f d d f d m f f t h a r q i c i m b m s m m i m o n a c k o f d m o s i p b c h p c f i c h p c h p d c c h p d s c h e x t e n d e d c u l a ram o d e f r e q u e n c y d i v i s i o nd u p l e x f r e q u e n c y - d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t i n t e r - c o d ei n t e r f e r e n c e m u l t i m e d i ab r o a d c a s tm u l t i c a s ts e r v i c e m a s t e ri n f o r m a t i o nb l o c k m u l t i p l e i n p u tm u l t i p l e o u t - p u t n e g a t i v ea c k n o w l e d g ec h a r a c t e r 演进型公共陆地无线 接入网 扩展车载模式 频分双工 频分多路复用 快速傅立叶变换 混合自动重传请求 码间干扰 多媒体广播多播服务 主信息块 多输入多输出 非确认字符 o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g正交频分复用 o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t p h y s i c a lb r o a d c a s tc h a n n e l p h y s i c a lc o n t r o lf o r m a ti n d i c a t o rc h a n n e l p a g i n gc h a n n e l 开放式系统互联 物理广播信道 物理控制格式指示信 u 逼 寻呼信道 p h y s i c a ld o w n l i n kc o n t r o lc h a n n e l物理下行控制信道 p h y s i c a ld o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l物理下行共享信道 p h i c h p h y s i c a lh y b r i da r q i n d i c a t o rc h a n n e l v 物理混合a r q 指示信 i 厶 逼 重庆邮电大学硕士论文缩略表 p l m n p m c h p u c c h p u s c h q p s k r e t p r n t i i u 汇 r s r p s f n s i s m s n r p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k p h y s i c a lm u l t i c a s tc h a n n e l p h y s i c a lu p l i n kc o n t r o lc h a n n e l p h y s i c a lu p l i n ks h a r e dc h a n n e l 公共陆地移动网络 物理多播信道 物理上行控制信道 物理上行共享信道 q u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g正交相移键控 r e c e i v c de l e m e i l tt r 锄s p o np o w e r 接收元素传输功率 r a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i t y无线网络临时标识 r a d i or e s o u r c ec o n t r o l r e f e r e n c es i g n a lr e c e i v e dp o w e r s y s t e mi n f o r m a t i o n s y s t e mi n f o r m a t i o nb l o c k s i g n a lt on o i s er a t i o t d s c d m a t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n i z a t i o nc o d e t i m ed i v i s i o nd u p l e x u s e re q u i p m e n t o p l i n k 无线资源控制 参考信号接收功率 系统帧号 系统信息 系统信息块 信噪比 时分同步码分多址接 入 时分双工 用户终端 上行链路 u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m 全球移动通信系统 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陆地无线接入网 u m t s v i i i n 芯 a d r 珊 | 三； 仉 一 一 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1l t e 简介 第一章绪论 l t e 即l o n gt e r me v o l u t i o n ，翻译成中文就是长期演进，它是由3 g p p 在2 0 0 4 年底经过认真的讨论后，制定出的一种移动通信标准【l 】。它采用b 3 g 或4 g 的技术 来使用3 g 频段【2 】，核心技术为o f d m ( 正交频分复用) 和m i m o ( 多输入多 输出) ，以及高阶调制等。因此，l t e 具有频谱利用率高、信道容量大、支持频 谱灵活性、用户面延迟小于1 0 m s 等等优点。 l t e 移动通信标准有两种复用方式，频分复用f d d 和时分复用t d d 。由于频谱 资源是无线通信中最宝贵的资源，t d d 双工方式相比于f d d 方式能有效提高频谱 利用率。同时中国具有自主产权的t d s c d 蝴信标准。2 0 0 7 年1 1 月，3 g p pr a n l 会议通过了2 7 家公司联合签署的关于l t et d d 融合的帧结构的建议，使得今后l t e t d d 的帧结构不再分为t y p e l 和t y p e 2 ，而是统一为一种。融合的l t et d d 帧结构 基于我国t d s c d m a 的帧结构，这为t d s c d m a 演进到l t et d d 乃至4 g 标准开 启了大门【3 】。所以l t e t d d 系统的研究在中国未来几年具有强大的生命力。 物理层技术是每个无线通信系统的基础与标志，物理层位于o s i 参考模型的最 底层，主要任务是为上层提供数据传输服务以及完成其他一些基本过程，如测量、 小区选择、随机接入等任务【4 】。但是，具体的物理层过程在标准中只是一个概括的 框架，协议标准对物理层上的具体任务如何执行，例如占用哪些信道，如何解信 道，如何解读里面的信息等，没有给出明确的答案。因此物理层的研究对于研究 者来说非常的重要，并且具有现实的意义。 1 1 2l 1 m 核心技术概述 o f d m ( o f d m ，o r t h o g o n a lf r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 技术【6 1 。正 交频分复用技术在2 0 世纪中期出现，但直到目前才被如此广泛地研究和使 用。它和传统的复用方式不同的地方在于，它利用了信号的正交性，使得信 号在传输复用时互相之间不会影响彼此。 传统的频分复用( f d m ) 是将整个频带划分为多个频谱不相交的子信道，为了避 免各个子信道之间的干扰，发送端在各子载波间留有一定的保护频带，这种保护 频带会造成了频带资源的浪费。而使用o f d m 技术可以提高频带的利用率。在 o f d m 中，子载波之间互相叠加而且正交，如图1 2 所示。这就避免了需要用保护 带来对载波进行均分的问题，使得o f d m 非常高效。同时o f d m 系统中子载波间 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 隔可以在接收端完美分离。接收端的设计复杂度较低，就使o f d m 在高速率移动 数据传输中非常有优势( 图1 1 ) 。 传缵皿m 频事 图1 1o f d m 和f d m 频带利用率比较 o f d m 虽然能更好的利用频带，但是它也存在着问题：1 峰均功率比过 高2 时间偏移导致的正交性问题，出现码间干扰( i c i ，i n t e r - c o d e i n t e r f e r e n c e ) 。峰均功率比过高产生的原因是由于具有相同相位的子载波信号 在叠加时，会使得当时刻功率幅度过大；而正交性问题的产生是因为时间的 偏移造成的。现实生活中总会因为各种因素造成时间偏移，这使得o f d m 技 术中子载波在叠加时，不可能完全地达到正交。但是现在有相应技术能克服 这些缺点，所以o f d m 的优点在l t e 中能最大化地展现出来。 m i m o ( m i m o ，m u l t i i n p u tm u l t i o u t p u t ) 技术，即多输入多输出技术。 该技术能利用空间信道的弱相关性，结合时间和频率上的选择性，提高信道 传输的可靠性，改善接收信号的信噪比。同时，能够结合其他技术，改善信 道容量。 多天线接收机利用空时编码处理，能够分开并解码数据子流，从而实现最佳的 处理。若各发射一接收天线间的通道响应独立，则多输入多输出系统可以创造多个 并行空间信道；通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据速率必然可以提高。 m i m o 将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高通信容 量和频谱利用率的要求。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处 理。当功率和带宽固定时，多输入多输出系统的最大容量或容量上限随最小天线 数的增加而线性增加。而在同样条件下在接收端或发射端采用多天线或天线阵 列的普通智能天线系统，其容量仅随天线数的对数值增加而增加【6 1 。 高阶调制技术。l t e 在下行方向采用q p s k 、1 6 q a m 和6 4 q a m 调制技术，在 上行方向采用q p s k 和1 6 q a m 调制技术。高峰值传送速率是l t e 下行链路需要解决 的主要问题。为了实现系统下行l o o m b s 峰值速率的目标，在3 g 原有的q p s k 、 1 6 q a m 调制技术基础上，l t e 系统增力nt 6 4 q a m 高阶调制。 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 6 4 q a m 的频谱利用率高，但是其归一化比特信噪比与q p s k 相比降低了很多， 即频谱利用率的提高是在牺牲信噪比和可靠性的前提下获得的。采用6 4 q a m 从信 道利用率的角度看，可以将信道利用率提高6 0 ，在以高速数据传输为主要目的 的l t e 系统中，是一个很好的解决方案。不过，6 4 q a m 频谱利用率的提高势必要 损失一些抗干扰能力，为达到相同的误码性能需要增加归一化信噪比，而且设备 复杂性和设备成本也将有所增加。 1 1 3 空闲模式 空闲模式是指l i e 端开机到进入连接状态之前的一段时间。在空闲模式下， l i e 端主要的任务有三个【7 1 ，如图1 2 所示： 1 p l m n 的选择 2 ，j 、区选择和重选 3 位置登记 n 峪描9 图1 2 空闲模式l i e 任务关系 开机后，l i e 将试图选择一个p l m n 进行位置登记。在注册一个p l m n 成功 后，l i e 就能选择p l m n 上的个小区进行驻留。只有驻留到一个小区后，l i e 才 能获得正常的服务，能够接收到注册p l m n 给u e 发送的系统信息。 当l i e 驻留到一个小区后，并且在未进入连接模式之前这段时间，称为正常 d l e 态。l i e 总是希望能驻留在一个更好的小区，这样才能保证用户的通话质量。 因此u e 会从当前服务小区发送的系统信息中找到小区重选的参数，依次进行小区 重选的测量、评测工作，最终驻留到一个更好的小区。如果系统消息发生了变化， 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 网络端会通过寻呼信息告知l i e ，因此u e 会不断地接收寻呼消息。 1 2 研究目的 通过上面的分析可以知道，小区重选是空闲模式中一个非常重要的任务。小 区重选有保证当前服务小区质量，提高l i e 呼叫率等重要的作用。 由于本文研究的题目来源于mt d d 无线综合测试仪表项目。该项目是 为了促进l t et d d 技术和产品研发，依据3 g p pt s 3 6 系列r e l e a s e8 、9 、t d l t e 标准开发出的符合3 g p p 及行业标准要求的无线综合测试仪表。该仪表应实现t d l t e 物理层、高层协议设计，支持多种m i m o 技术方案、支持自适应编码调 制技术、支持h a r q 技术，支持多种信道环境的信道模拟研究与验证，支持l i e 射频指标分析与测量算法。小区重选作为项目中的一个基本任务，如何在该项目 中设计出一个满足协议规定，又达到项目要求的小区重选工作流程；如何正确解 读物理信道并获取系统信息；如何正确进行物理层测量工作等都具有重要的现实 意义。 因此，本文重点放在小区重选的流程设计与相关的物理层任务链路仿真上。 1 。3 章节安排 本文的文章结构如下所示： 第二章对l t et d d 系统物理层进行了简要的介绍。研究了l t e 系统中物理层 帧结构、时隙结构，与小区重选相关的同步信号与参考信号，以及控制信道与数 据信道。并介绍了它们的特性。 第三章进行l t et d d 系统小区重选流程设计。首先概述了小区重选的工作方 式，然后根据小区重选的需求，将小区重选重选任务分为五个具体的模块，分别 为系统信息s i m e s s a g e 解读模块、邻近小区同步模块、寻呼监听模块、测量模块 和小区重选判决模块。每个模块都是r r c 层和物理层共同配合执行的。在梳理清 楚两层之间的关系后，本文一一对每个模块进行了设计。并重点介绍了物理层在 相应模块的任务。 第四章研究了小区重选下物理层中p d s c h 解读实现方法，并通过链路设计与 仿真，验证了p d s c h 解调性能。 第五章研究了小区重选下物理层中的r s r p 测量算法和测量性能，通过链路 设计与仿真，验证不同的测量带宽、加性高斯白噪声对r s r p 值的影响。 第六章，全文总结与展望。 4 重庆邮电大学硕士论文第二章u 甩t d d 系统物理层简介 第二章l t et d d 系统物理层简介 2 1l t e 系统帧结构 2 1 1 系统帧结构 l t e 系统中的帧结构有两种模式：f d d 和t d d 模式【8 】。本文主要讨论t d d 模式，其结构如下图所示： 一个无线帧l = 1 0 r e s 一个半帧z = 5 们博 j p l 1 - i ，- - - 图2 1l t e 系统帧结构 系统帧结构的特征包括： 每个5 m s 的半帧分为8 个0 5 m s 时隙和3 个特殊域：d w p t s 、g p 和u p p t s 。两个 相邻的0 5 m s 时隙合成一个l m s 子帧；d w p t s 、g p 和u p p t s 的总长度为l m s 特殊域的长度可变，可由高层信令配置。d w p t s 的最小长度为1 个o f d m 符号： 如果u p p t s 内不放置短r a c h ( 随机接入信道) 和上行信道探测，保护时隙g p 的 最大长度为1 3 个o f d m 符号( 对于短c p ) 或li f 、 o f d m 符号( 对于扩展c p ) ；应尽 可能减少三个特殊域的长度选项。 除了特殊域，每个l m s 子帧内符号的数量和c p 长度保持一致。 同步信号。主同步信号在d w p t s 的第三个o f d m 符号传送：辅同步信号在子 帧0 的最后一个o f d m 符号传送 随机接入。支持短随机接入前导( 短r a c h ) 和长前导( 长r a c h ) ：短r a c h 使用u p p t s 中的2 个o f d m 符号；长r a c h 在一个l m s 上行子帧中发送；支持6 4 个随机接入前导。 重庆邮电人学硕十论文 第二二章l t et d d 系统物理层简介 d w p t s 。d w p t s 中除了用于同步信号的资源外的资源，可用于传送数据、参 考信号和控制信令。 u p p t s 。u p p t s 中除了用于随机接入以外的资源，可用于传送数据和参考信号 ( 探测和或解调参考信号) ；u p p t s 中不传送p u c c h 支持5 m s 和1 0 m s 两种上下行切换点周期。对于1 0 m s 周期，只在两个相邻半 帧中第一个半帧传送g p 和u p p t s 无论5 m s 还是1 0 m s 周期，同步信号的总是5 m s 发送一次。 2 1 2 时隙结构和资源元素 每个时隙的发送信号是由雌笋个子载波和巍个o f d m 符号组成的资源 格组成，其中雌表示下行链路中资源块的个数，罐表示资源块中子载波数目。 州墨表示的是下行时隙中o f d m 符号个数。一个物理资源块为州墨个连续的时 域o f d m 符号和磴个连续的频域子载波。所以一个物理资源块由州盏n y 个 资源元素组成。资源格的结构如图2 2 所示。资源元素在一个时隙中用( 七，) 对其 进行唯一的标识，k 和，分别表示频域和时域的指针，其中k = o ，o l p 憾硭一l ， 1 = 0 ，曙- 1 。天线口p 上的( 七，) 资源单元用复数口拶表示。 6 重庆邮电人学硕士论文第二章l t et d d 系统物理层简介 鲻 繇 m 七 吕复 乏 鲻 镉 m 警 一个下行时隙瞳 州d y m l b 个o f d m 符号 ，= 0 ，= 导k l 图2 2 时隙结构 憾大小由下行发射带宽决定，且应该满足 砦d ls 器警d l 式( 2 1 ) 其中，瘿d l = 6a n d 警d l = 1 0 0 分别是最小和最大下行带宽。 2 2 l t e 系统中的主同步信号 主同步信号的作用，是为了l i e 端找到目标小区发送信息的系统帧符号起始位 置，得到小区的d 号。 7 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t et d d 系统物理层简介 2 2 1 信号生成 频域主同步信号为z a d o f f - c h u 序列，由下式生成： f 一，a u n ( n + 1 ) 啪) - ip 6 3 刀= o ，1 ，3 0 式( 2 2 ) 吃( 刖 硝( 州眦) 一3 式( 2 2 ) l e 。 6 3 n = 3 1 ，3 2 ，6 1 其中“由下表2 1 确定： 表2 1 n r o o ti n d e x ” o2 5 l2 9 23 4 2 2 2 资源格映射 频域上主同步信号的长度为6 2 ，映射到资源元素由下式给出【8 】： a k ，f = d ( ，1 ) ， 以= o ，6 1 七：刀一3 1 + ：v ：塑d l 垒m r b 式( 2 3 ) 2 其中，d ( n ) 表示频域主同步序列，q ，表示资源元素，k 表示频域指针号，z 表示 主同步信号所在的符号指针号，根据3 6 2 1 1 协议的规定，主同步信号对应7 2 个子 载波，映射到频率最中间的6 个资源块中。主同步信号所占的资源块中未被填充 的子载波将预留不用，做保护用。其余子载波位置由下式给出： 七：刀_ 3 1 + 型n r b d l 严m r n 式( 2 4 ) n = 一5 ，- 4 ，- 1 ，6 2 ，6 3 ，6 6 根据协议3 6 2 1 1 的规定。在时域上，主同步信号映射到子帧l 和子帧6 上的 第三个o f d m 符号，见图2 3 所示。 一子帧l 一子帧6 一 子帧0 f 子帧2 子帧3子帧4 子帧5 i 子帧7子帧8子帧9 图2 - 3 主同步信号在无线帧中的位置 重庆邮电大学硕士论文 第二二章l t et d d 系统物理层简介 2 2 3 主同步信号的时域特性 主同步信号在时域具有良好的自相关性和互相关性。下面以 = 2 5 为例分析主 同步信号的时域特性。图2 4 为u = 2 5 的主同步信号做自相关操作得到的相关值。 图2 5 为“= 2 5 ，3 4 的两个主同步信号进行互相关操作时得到的相关值。 图2 4 “= 2 5 的主同步信号的时域自相关性 图2 5 “= 2 5 ，3 4 主同步信号的时域互相关性 当两个u = 2 5 的主同步信号做循环自相关操作时。在两个主同步信号在时域完 全重合时，进行的自相关运算得到了最大相关值，该值达到了0 4 8 ，远远超过平 9 重庆邮电大学硕士论文第二二章l t et d d 系统物理层简介 酢加謦粼i n s u b f r a m e 0 ， 酢川，= 臀滚群骷s s 曲u b f r a m e 三 g - l 学i j ( 刀) = j ( ( 刀+ 朋。) m 。d 31 ) 式( 2 7 ) j(i一)+=51)-：2(x(i)+02)i+30 x(i x ( 7 x ( i ) ) r o o d 20 一i 2 5 式( 2 8 ) + 5 ) = (+ 2 ) + 。 “一2 繁+ 鬟徊1 ) 式( 2 c l ( n ) = 否( o + 谁+ 3 ) m o d 3 1 ) l o 重庆邮电大学硕士论文第二章l t et d d 系统物理层简介 其中，椎 o ，1 ，2 ) 是物理层小区标识组础中的物理层小区标识， 否( f ) = 1 - 2 x ( i ) 0 i 3 0 x c + 5 ) = ( x ( t + 3 ) + x ( t ) ) m o d 2 o 丁2 5 初始条件为：x ( o ) = 0 ，x o ) = 0 ，x ( 2 ) = o ，工( 3 ) - - = 0 ，x ( 4 ) = 1 扰码序列墨怖( 刀) ，彳啊o ) 由m 序列的一个循环移位定义： 彳帕( 玎) = 三0 + ( m o d 8 ) m o d 3 1 ) z ：砷( 力) = 三( ( 甩+ ( m o d 8 ) ) m o d 3 1 ) 其中， 三o)=1-2x(i)0i30 x ( 丁+ 5 ) = ( x ( 7 - + 4 ) + x ( 7 l + 2 ) + x ( 丁+ 1 ) + x ( - ) ) n l o d 2 0 s t s 2 5 初始条件为：x ( o ) = 0 ，x ( 1 ) = 0 ，x ( 2 ) = 0 ，x ( 3 ) = 0 ，x ( 4 ) = 1 。 2 3 2 资源格映射 频域辅同步序列的长度为6 2 ，映射到资源元素由下式给出【8 】： 式( 2 1 0 ) 式( 2 1 i ) 式( 2 1 2 ) q ，= d ( 以) 疗= o ，6 1 七：刀一3 1 + 二二n 堕r b d l 生m r _ b式( 2 1 3 ) 2 ，i 磕- 2 i ns l o t s0a n d1 0f o rf r a m es t r u c t u r et y p e1 卜1 咕一1 i ns l o t s1a n d1 1 f o rf r a m es t r u c t u r et y p e2 其中，d ( 船) 表示频域辅同步序列，q 。，表示资源元素，k 表示频域索指针，表示 辅同步信号所在的符号位置，根据3 6 2 1 1 规定，辅同步信号对应7 2 个子载波，映 射到频率最中间的6 个资源块中。辅同步信号所占的资源块中未被填充的子载波 将预留不用，做保护用。其余子载波位置由下式给出： 七：刀一3 1 + 巡 2 刀= - 5 ，4 ，一1 ，6 2 ，6 3 ，6 6 式( 2 1 4 ) 依据l t et d d 帧结构，辅同步信号位于时隙i 和时隙1 1 的最后一个o f d m 符号上，见图2 , 6 所示。 i 子帧oi 子帧l 子帧2子帧3子帧4 子帧5 子帧6 子帧7 子帧8 子帧9 图2 6 辅同步信号在无线帧中的位置 重庆邮电大学硕： ：论文第二二章l t et d d 系统物理层简介 2 3 3 辅同步信号的频域特性 当础- 0 ，咙- 1 时，时隙1 上生成的辅同步信号在频域进行自相关操作的仿 真图如下图2 7 所示。时隙1 1 上生成的辅同步信号在频域进行自相关操作的仿真 图如下图2 8 所示： 图2 7 时隙l 上生成的辅同步信号的自相关特性 o o 撼 c 】 溅 _- 裱瓢硅 图2 8 时隙l l 上生成的辅同步信号的自相关特性 当础= o ，础= 1 时，在时隙1 和时隙1 1 上生成的辅同步信号的频域互相关 操作仿真图如下图2 9 所示： 1 2 刀 加 加 扣 帕 0 重庆邮电大学硕十论文 第二章l t et d d 系统物理层简介 图2 9 时隙1 和时隙1 1 生成的频域辅同步信号的互相关性 从上面三个图可以发现。当时隙1 和时隙1 1 的辅同步信号在频域分别和自己 做循环自相关操作，相同的辅同步信号完全重合时进行的自相关运算，得到的相 关值最大，达到了6 3 ，远远超过了平均相关计算值8 。同样当在时隙1 和时隙1 1 生成的的两个不同辅同步信号在频域做互相关时，找不到明显的峰值。由以上仿 真图可以看出，辅同步信号在频域上具有很好的自相关性和互相关性。可以利用 辅同步信号实现帧同步操作，具体的操作方法在第三章分析。 2 4 参考信号 参考信号类似于o f d m 中的训练序列，它主要有两方面的作用。一种是用作 信道估计【9 1 。另一种是用来表征小区信号的强度，也就是测量时需要测量的r s r p ( r e f e r e n c es i g n a lr e c e i v e dp o w e r ) 值。参考信号有三种： 小区专用参考信号，在非m b s f n 帧发射，支持一个、两个、四个天线端 口 m b s f n 参考信号。在m b s f n 帧发射，天线端e lp = 4 上发射 u e 专用参考信号，只在帧结构类型2 上使用，在天线端口5 上发射。 下面对小区专用参考信号进行详细说明。小区专用参考信号在非m b s f n 中 的所有下行子帧上发射。若子帧用于m b s f n 发射，一个子帧中只有前两个o f d m 符号用于小区专用参考信号。并且小区专用参考信号只用于子载波间隔为1 5 赫兹 这种情况。 2 4 1 序列产生 参考信号序列， 。 伽) 定义为： 重庆邮电人学硕十论文 第二章l t et d d 系统物理层简介 h ( 所) = 去( 1 _ 2 c ( 2 聊) ) + - ，击( 1 - 2 c ( 2 朋+ 1 ) l 肌= ，2 警阢一l 其中是一个无线帧内的时隙数，是在一个时隙内的o f d m 符号个数。伪随机序 列“d 在3 6 2 1 1 中定义【8 1 。伪随机序列生成器要在每个o f d m 符号的开始以 c i l l i t = 2 1 0 0 g 。+ 1 ) + ，+ 1 ) 【2 n c e l l + 1 ) + 2 n c e l l + c p 初始化。其中 心= 器芸= ： 式眨 2 4 2 映射至资源元素 参考信号序列吩， ( m