（通信与信息系统专业论文）wcdma中cpch性能研究及其物理实现.pdf

、 15 1 、f - 、 摘要 本文在介绍了宽带码分多址系统中的公共分组信道的相关知识的基础上，根 据3 g p p 最新标准，对该信道的发送接收过程，实现方案加以详细探讨。着重讨 论了公共分组信道的特点与性能，从理论推导上和仿真上证明了公共分组信道在 处理中、低业务强度的突发性分组的优势。最后重点介绍了公共分组信道在物理 实现中的难点如何用大规模现场可编程阵列设计高效、节省资源的前导( 接 入前导、冲突检测前导) 捕获装置。 本文的主要创新之处在于以下两点：第一点，运用排队理论和话务量理论， 以离散马尔可夫链模型为工具分析了公共分组信道的带有碰撞检测的数据侦听 多址接入模式的性能，并用o p n e t 仿真手段证明该结论；第二点，提出了采用 快速哈达码变换的部分串行匹配滤波器结构实现前导专用搜索器，这种结构不但 节省物理实现资源，而且提高了前导捕获指标。 ， 、，、 关键词：宽带码分多址系统。公共分组信遭接入前导冲突检测前导仿真 大规模现场可编程阵列匹配滤波器 a b s t r a c t t h em e c h a n i s mo f c p c hi sg i v e no nt h eb a s i so f t h e k n o w l e d g eo f w c d m a i t i sp r e y e dt h a tc p c hi ss u i t a b l ef o rn o n r e a lt i m e b u r s ta n d p a c k e td a t ab y d e d u c t i o n a n ds i m u l a t i o n a n da c c o r d i n gt ot h eu p t o d a t e3 g p pt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n s t h e p r o c e d u r eo f t r a n s m i t t i n ga n dr e c d v m g o f c p c hi sd e t a i l e d t h e ns o m e p r a c t i c a la n d p h y s i c a lr e s o u i c es a v i n gf p g ad e s i g n e dp r e a m b l e s ( a - p c d - p ) 蝴r c h e r s w h i c h a r ed i m c u l ta n d s p e c i a li nc p c hd e s i g na r e d i s c u s s e di nd e t a i lj nt h e p a p o r t h ec r e a t i o n so ft h i sp a p e ra r ef o c u s e do nt w op o i n t s t h ef i r s ti su s i n gm a r k o v c h a i nm o d u l ea n a l y s i st h et h r o u g h p u to fc p c hb a s e do nt h eq u e u i n gt h e o r ya n d t h r o u g h p u tt h e o r y ，a n du s i n go p n e ts i m u l a t i o np r o v e dt h ev i e w s t h es e c o n d c r e a t i o ni su s ep a r t i a lp a r e l l e lm a t c hf i l t e rw i 也f h t t os e a r c ht h ep r e a m b l e s ( a - p & c d _ p 、t h i sk i n do fp r e a m b l e ss e a r c h e rn o to n l ys a v e s 也ef p g aa r e ab u ta l s o i m p r o v e s t h er a t i oo f s u c c e s s f u l l yc a p t u r i n gt h es i g n a t u r e s k e y w o r d s ： w c d m a c p c ha pc d ps i m u l a t i o nf p g a m a t c hf i i t e r 。= 。1 - 蕾，。0 麓、：曩 第一章：绪论 篱一置绪诊 宽带码分多址系统( w c d m a ) 是第三代移动通信( 3 g ) 的重要标准。由于在 第二代移动通信中，g s m 体制应用最为广泛，所以在g s m 上发展起来宽带码分 多址系统，在国内外倍受关注。公共分组信道( o p e l - 1 ) 是宽带码分多址系统的一个 上行传输信道。它的特点是多用户可以竞争共享、带有碰撞冒险、冲突检测和使 用闭环功率控制。与随机接入信道( n a c h ) 的时隙a l o h a 相比，公共分组信道采 用更复杂的无线接入协议一带有碰撞检测的数据侦听多址接入楱式 ( d s m a c d ) 。它可传输的数据容量大，且有快速功率控制；与专用信：道( d c r b 相 比，资源的建立和释放快、丌销少，无需通用地面无线接入网( u t r a n ) 的控制， 可以让更多用户分时共享，有更高的资源利用率，提供更大的容量。在可传分组 数据的四种状态中公共分组信道( c p c h ) 前向接入信道( f a c h ) ，比专用信道 ( d c h ) i 专用信道( d c h ) ，专用信道( d c h ) 专用信道( d c h ) + 下行共享信道( d s c h ) 的控制丌销小，所以可提供更高的容量和更大的吞吐量，尤其对于突发性强的业 务，资源节省更多。又比随机接入信道( n a c n ) 日i s 向接入信道f i ：a c h ) 可传的消息 帧多。所以在突发业务为主，且数据量为中小程度时，选用公共分组信道比较合 适。 目d i s x , j - 公共分组信道的研究主要集中在两个方面：其一是，公共分组信道与 随机接入信道等相比到底能带来多大好处? 采用公共分组信道无疑将在一定程度 上加大宽带码分多址系统设计的复杂度，提高系统成本。付出这种代价到底值不 值得? 其二是，如何设计高效、节省资源的前导( 接入前导a p 、冲突检测前导 c d p 1 捕获装置。由于目前几乎所有第三代移动通信厂商的目标都是设计高集成 度、低成本、性能可靠的宽带码分多址系统。达到这些目的的最好方法是设计自 己的片上系统( s o c ) ，而在大规模现场可编程阵y j j ( f p g a ) 上实现功能样机是通 向片上系统的必出之路。而公共分组信道的前导捕获装置出于所占资源巨大而在 大规模现场可编程阵列上实现困难。所以如何设计高效、节省资源的专用前导搜 索器成了公共分组信道物理实现的关键之一。 ， 本文的研究重点和创新之处也集中在述两个问题。首先用排队理论和话务量 理论，以离散马尔可夫链模型对随机接入信道的时隙a l o h a 协议和公共分组信 道的带有碰撞检测的数据侦听多址协议进行了理论推导，从体制匕证明了公共分 组信道有较大的通过量。并介绍了另一种分析信道容量的方法：用宽带码分多址 系统上、下行链路容量公式分析公共分组信道的容量。接着用o p n e t 仿真验证 l 述观点，并对公共分组信道的两种制式和不同参数集对其容量的影响加以分析； 然后，本文重点介绍了物理可实现的高效、节省资源的专用前导搜索器的结构。 在分析了前导的特点的基础上，提出采用快速哈达马变换完成对签名的相关，并 以全并行相关器、全并行匹配滤波器、部分串行化匹配滤波器的顺序介绍了搜索 器的改进方案。最后介绍了呵编程匹配滤波器的解决思路。本史的主要创新之处 在于以下两点：第一点，运用话务量理论，用不同方法分析了公共分组信道的性 能，并用仿真手段证明陔观点；第二点，提出了采用快速哈达码变换的部分串行 匹配滤波器结构实现专用盼导搜索器，这种结构不但节省物理实现资源，而目提 高了前导捕获指标。 本文的主要内容共分为出章：第一章，绪论；第：眷，对宽带码分多址系统 简介是全文的预备知识与理论基础；第i 章，在研究公共分组信道的年h 关协议的 壤础l ，对该信道的发送接收过程，实现方案加以探讨；第四章，重讨论了公共 坌粤傅妻箜鹭癌! 硭能，从理论上分析了公共分组信道的带有碰撞检测的数据侦 盟券共箐鎏堂孽兰量：第垃章，用仿真验证了公共分组信道在处理；蕃蟊矗美羞 售分组些堑塑华銎 。最后，在第六章重点介绍了公共分组信道在物理妥玩莘萌磊 妻：= 垫f ，用查规模现场可编程阵列设计高效、节省资源的前导( 接入f ； 导、泽奏 检测前导) 捕获装置。 。7 、 ：f k 乙 第_ 二章：3 g 雨iw c d m a 系统简介 第二章：3 g 和w c d m a 系统简介 2 1 3 g 的标准发展历史为了满足更多更高速率的业务和更高频谱利贿率 的要求，减少现存的各大网络之削的不兼容性，技术更先进，接口更丌放的新 代移动通信标准逐步发展起来。1 9 8 5 年提出f p l m t s 概念，1 9 9 6 年更名为 1 m t 一2 0 0 0 。 ； 1 9 9 2 年w r c 一9 2 为i m t 2 0 0 0 在2 g h z 频带分配了2 3 0 m h z 的带宽。 薯二 1 9 9 7 年3 月在世界范围内征求r t t 技术候选方案，1 9 9 8 年6 月提交截止。 至提交截止期限为止，i t u r 一共收到1 6 种r t t 技术候选方案，包括1 0 个地面 i h t 技术和6 个卫星r t t 技术。 1 9 9 8 年9 月完成对已提交的r t t 技术候选方案的技术性能评估。 1 9 9 9 年3 月1 t u rt g s 1 第1 6 次会议确定了i m t 2 0 0 0 的关键技术和参数 ( i m t r k e y ) 。 1 9 9 9 年1 1 月l t u rt g 8 i 第1 8 次会议完成i m t 一2 0 0 0 无线接口技术规范 建议( i m tr s p c ) 。 第三代移动通信的标准化主要包括无线传输( r t t ) 技术和网络( c n ) 技术 的标准化。 1 9 9 9 年1 1 月，i t ut g s 1 在芬兰举行的会议上，确定了i m t - - 2 0 0 0 可用的 5 种r t t 技术，即i m t - - 2 0 0 0c d m ad s 、i m t - - 2 0 0 0c d m am c 、i m t - - 2 0 0 0 c d m a t d d 、i m t - - 2 0 0 0 t d m as c 和i m t 一2 0 0 0 t d m a m c 。其中，i m t - - 2 0 0 0 c d m ad s 和i m t - - 2 0 0 0c d m am c 是w c d m a 的两个主流的r t t 技术；我国 提交的t d s c d m a 则是主要的w c d m at d d 技术。 表2 - 1i m t - 2 0 0 0 的无线接口标准 f d dd sw c d m a f d dm cc d m a 2 0 0 0 t d dt d s c d m a t d c d m a i d m at d dm cu w c 1 3 6 t d ds ce pd e c t c n 的标准化研究也如同r a n 标准化的研究情况类似，主要由3 g p p 和3 g p p 2 分别进行，但足i 者研究的对象和内容是完全不同的。3 g p p 的c n 标准化由 t s g c nj 作纽进行研究，它负责基于g s m m a p 的核心网信令规范的制定，比 如与c a m e l 、g p r s 、m a p 、i x 接r 及网络可：通有天信令的制定，以及s t a g e 2 干s t a g e3 、 k 务功能规范的制定。 3 g p p 2 的c n 标准化由3 g p p 2 t s g n _ l ：作组进行研究，它采用i s 一4 1 的网络 作为c d m a 。2 0 0 0 核心网演进的基础。目前，3 g p p 2l f 在制定有关c d m a 一2 0 0 0 1 x 、 h d r 、c d m a 一2 0 0 03 x 、a 接口和网络互通等方面的规范与标准。 出于i t u 要求第一! 代移动通信的实现应易于从第：代系统逐步演进，而第： 代系统墓存在两大珏不兼容的通信体制：g s m 和窄带c d m a ，所以，i m t 2 0 0 0 的标准化研究实际 现了两种小嗣的量流演进趋势。种是以e t s l 、a r i b 、 t t c 、t t a 、t 1 为核心发起成立的3 g p p 组织，专门研究如f i | j 从g s m 系统向 1 m t 一2 0 0 0 演进：”。种足以t i a 、a r i b 、t t c 、t t a 为首成，的3 g p p 2 组织， 一! ! ! 坠! ! ! 塑壁壁塑壅墨茎塑堡塞婴 ! 专门研究如何从c d m a 系统向i m t 2 0 0 0 演进。 第三代移动通信是移动通信发展的一大罩程碑，i t u 决心在第三代中结束第 一代、二代上各国和地区移动通信组织各自为阵，独立、分散发展移动通信系统 的不利局面，真f 为全球移动通信制订一个统一的标准。为此，i t u 、各区域性 移动通信组织和各国政府机构都做了巨大的努力与艰苦的工作，最终取得了3 g 标准化的工作重大成绩和进展。目前i m 标准己确定，c n 标准分阶段为 r e l e a s e 9 9 和r 4 、r 5 等版本。 2 2 第三代移动通信的目标和要求 3 g 通信的目标是：全球统一频段、统一标准，无缝覆盖；比第二代移动系统 更高的频谱效率，更高质量的服务，更好的保密性能。 这要求3 g 通信系统： 1 提供宽带多媒体业务； 信息传输速率： 2 m b p s 室内运动； 3 8 4k b p s 步行运动； 1 4 4k b p s 高速运动； 2 根据带宽需求实现的可变比特速率信息传递； 3 一个连接中可以同时支持具有不同q o s 要求的业务： 4 满足不同业务的延时要求( 实时的语音业务到不同类型的数据业务) ： 5 二代、三代系统共存和不同系统之阳j 的切换和负荷平衡； 6 支持上行和下行非对称业务； 7 高的频谱效率： 8 f d d 和t d d 两种双工模式共存： 9 实现永远在线上网，真正实现移动因特网功能。 2 3w c d m a 系统的技术特点 由于目前世界上覆盖范围最广的第二代移动通信系统是g s m ，所以在其 上发展起来的第三代移动通信系统一一w c d m a 备受关注。该系统有如下特点： 1 双向采用快速闭坏功率控制技术补偿衰落，抗快衰落效果好： 2 双向采用导频进行柏二 二解调，解调增益高； 3 发射、接收分集技术，大大提高抗衰落效果； 4 采用编码增益高的信道编码技术( 卷积编译码和t u r b o 编译码) ： 5 基站之问不需同步： 6 可以进行软切换( 宏分集) 、更软切换( n o d eb 内部小区间的切换) 、频叫硬 切换、系统l 日j 的硬切换； 7 可适应多种速率的传输，灵活地提供多种业务； 8 采用优化的分组数据传输方式； 9 支持高速数据传输，在快速移动环境支持高达1 4 4 k b p s 速率，在步行上1 i 境支持 3 8 4 k b p s 的速率。室内支持高达2 m b p s 的速率； 1 0 码片速率高( 号8 4 c m p s ) ，与c d m a 2 0 0 0 1 x 相比r a k e 接收( 频率分集) 效 果更好。由于c d m a 2 0 0 0 的码片速率是1 2 2 8 8 c m p s ，r a k e r 接收的分辨率( 多径 传播路径差) 为2 4 4 米，因而w c d m a 系统的潜在性能更好( 呵利用的多径传播 路径差是7 8 米) ； # ： k ； 第一章：3 g 和w c d m a 系统简介 1 1 w c d m a 采用频分双工( f d d ) 工作方式，工作频率是：上行1 9 2 0 m h z 到 1 9 8 0 m h z ，下行是2 11 0 m h z 到2 1 7 0 m h z 。收发频率问隔1 9 0 m h z ： 1 2 具有承载c s 和p s 业务等混合业务的能力： 1 3 采用先进的无线资源管理算法以保证不同比特速率的混合( 综合) 业务l 勺服 务质量( q o s ) ，并使系统吞吐容量最大； 1 4 具有宽带( 高速) 、混合业务、可变速率的特点。 2 4w c d m a 系统组成； w c d m a 系统由c n ( 核心网) 、u t r a n ( 无线接入网) 和u e ( 用户设警) 三部分组成，各个部分由接口连接其中：c n 通过t u 接口与u t r a n 相连； u t r a n 与u e 的空中接口是u u 接口。 u t r a n 又由多个r n s ( 无线网络子系统) 组成，而r a n i s 由一个r n c ( 无 线网络控制器) 和多个n o d eb 组成，一个n o d eb 可以包括1 个、3 个或6 个小 区( c e l l ，相似于扇区) 。【l i ，t2 1 如图1 1 所示： w c d m a 中c p c h 性能研究及其物理实现 、 第三章：c p c h1 言道 3 1 w c d m a 传输信道简介 传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。传输信道一般分为两 类：专用信道和公共信道。在w c d m a 系统中仅存在一种专用传输信道，即专用 信道( d c h ) ；共有六类公共传输信道：b c h ，f a c h ，p c h ，r a c h ，c p c h 和d s c h 。 ； 1 d c h 一专用信道 专用信道( d c h ) 是一个上行或f 行传输信道。d c h 在整个小区或小区内的某 ： 一部分使用波束赋形的天线进行发射。 2 b c h 一广播信道 广播信道( b c h ) 是一个下行传输信道，用于广播系统或小区特定的信息。b c h 总是在整个小区内发射，并且有一个单独的传输格式。 3 f a c h 一前向接入信道 前向接入信道( f a c h ) 是一一个下行传输信道。f a c h 在整个小区或小区内某一 部分使用波束赋形的天线进行发射。f a c h 使用慢速功控。 4 寻呼信道( p c h ) 寻呼信道( p c h ) 是一个下行传输信道。p c h 总是在整个小区内进行发送。 p c h 的发射与物理层产生的寻呼指示的发射是相随的，以支持有效的睡眠模式程 序。 5 随机接入信道( r a c h ) 随机接入信道( r a c h ) 是一个e 行传输信道。r a c h 总是在整个小区内进行接 收。r a c h 的特性是带有碰撞冒险，使用丌环功率控制。 6 公共分组信道( c p c h ) 公共分组信道( c p c h ) 是一个上行传输信道。c p c h 与一个下行链路的专用信 道相随，该专用信道用于提供上行链路c p c h 的功率控制和c p c h 控制命令( 例： 紧急停止) 。c p c h 的特点是带有碰撞冒险和使用内坏功率控制。 7 下行共享信道( d s c h ) 下行共享信道( d s c h ) 是一个被些u e s 共享的下行传输信道。d s c h 与一个 或几个下行d c h 相随路。d s c h 使用波束赋形天线在整个小区内发射，或在一 部分小区内发射。_ n 】 3 2c p c h 信道简介 c p c h 的传输是基r 带有快速捕获指示的d s m a c d ( d i g i t a ls e n s em u l t i p l e a c c e s s c o l l i s i o nd e t e c t i o n ) 疗法。u e 可在t j 预先定义的j 、1 前小区接收到的 b c h 的帧边界相对的时州偏晋处j ：始传输。接入时隙的定时和结构与r a c h 相 同。c p c h 随机接入传输包括个或多个k 为4 0 9 6 c h i p s 的接入丽导( a p ) ， 一 个长为4 0 9 6 c h i p s 的冲突检测前导( c d p ) ，一个长度为0 时隙或8 时隙的d p c c h 功率控制前导( p c p ) 和一个可变长度为n x l o m s 的消息部分。使用物理公共分组 信道( p c p c h ) 传送- c p c h 。 3 3p c p c h 结构 卜面再分别介绍p c p c h 的接入口u 甘、冲突检测n u 导、功控时导和消息部分的 第二章：c p c h 信道1 一一一 结构。【i 】【6j 3 3 1c p c h 发送： p c p c h 接入发送包括一个或多个长为4 0 9 6 个码片的接入前导( a p ) ，f 个 长为4 0 9 6 个码片的冲突检测前导( c d p ) ，一个长为0 或8 个时隙的d p c c 5 功 率控制前导( p c p ) ，和一个n x l 0m s 可变长度的消息部分。 图3 - 1c p c h 接入发送的结构 3 3 2c p c h 接入前导部分： 与r a c hd u 导部分相同。使用r a c h 的6 口导签名序列，使用的序列个数应少 于用于r a c h 前导的个数。扰码可以从形成r a c h 前导扰码的g o l d 码中选择不 同的码段，或者在共享签名集情况下使用相同的扰码。 3 3 3c p c t i 冲突检测前导部分： 与r a c h 前导部分相同。使用r a c h 的前导签名序列。扰码应该选用形成 r a c h 和c p c h 前导扰码的g o l d 码的不同码段。 3 3 4c p c h 功率控制前导部分： 功率控制f j 导段称为c p c h 功率控制前导( p c p ) 部分。表3 一l 定义了c p c h p c p 部分的d p c c h 域。功率控制前导的长度为一个参数，其值由高层设定，可 为0 或8 个时隙。如果功率控制前导长度为8 时隙，则c p c hp c p 的导频比特模 式如表3 - 2 和表3 - 3 中时隙# o 时隙# 7 所示。 表3 - 1c p c h 功率控制前导段的d p c c h 域 s l o tc h a n t i e ib i tc h a n n e is fb i t s lb i t s n p i i o t n t p e n t f dn 飓j f o r m a t 捍i r a t e ( k b p s )s y m b o lr a t e f r a m e s l o t ( k s ! a s ) 01 5 t 5 2 5 61 5 01 06220 11 51 52 5 61 5 0 1 08 200 21 51 52 5 61 5 01 0 52 21 31 51 52 5 61 5 01 07201 41 51 52 5 61 5 01 06202 5 1 51 52 5 61 5 01 051 2 2 衷3 - 2n “。= 3 ，4 ，5 或6 i 付一 r d p c c h 的导频比特模武 ! ! 婴! ! ! ! 婴1 些堂塑茎墨基塑里塞婴! n b t 2 3 n p i i m = 4n d i l o t = sn d o t = 6 b i t 撑012012301 234012 345 s l o t 柏111111111110 111110 10o11 001001101 0 0 110 20111011011011 0 1 101 30o11oo10 0 1 0010o100 41o1 11o110101110101 5111111111110 11 1 110 61111111111 0 0 111100 7101 11011010011o100 8o111011011101 o 1 110 911111111 1111111111 1 00 1 1101101101101101 1 1101110110111 11 0 111 1 2 10111 0 11 0 1 0011o100 1 3oo11oo1o01111o0111 1 4001100100111100111 表3 - 3 n 洲o t = 7 或8 时上行d p c c h 的导频比特模式 n p o = 7 n d i i o t = 8 b i t 捍012345601234 56 7 s l o t 撑0111110111111110 110o11o1101 o 111 o 210 110111 0 11 101 1 310o10011o101o10 411o1o11111o1o11 111110111111110 111100111111010 711010011110101o 81o1110110111110 9 111111111111111 1 01o1101110111011 1 1110111111101111 1 2110100111101010 1 3 100111110101111 1 41001 1 111o 1 011 11 3 3 5c p c h 消息部分： 图3 2 为c p c h 消息部分的结构隆j 。每个消息由最多nm a xf l a m e s 个1 0m s 帧组成，其中nm a xf r a m e s 是高j 。：参数。每个1 0m s 帧分为1 5 个时隙，侮个州 隙长为t 舶。= 2 5 6 0 工h i p s ，对应于个功率控制刷期。每个h , j 隙阴部分组成，承 载高层信息的数掳蒲1 j 分年承载l 1 ) 。挎制信息的摔制部分。数荆和控制部分j 彳i 传输。 c p c h 消息部分的数抓鄢分的比特数如表3 - 4 。c p c h 消息部分的控制部分的 扩频因子为2 5 6 ，其时隙格式与c p c hp c p 的控制f f l g s ) 1 1 同。c p c h 消息部分的 第二章：c p c h 信道 导频比特模式如表3 - 2 和表3 - 3 。 n “b i t s p i l o tt f c if b ir p c f n 。b 1 1 sfn t mb n si n b fn t p 曲i t s ；、2 5 6 。c h l p 8 i ! ! ：。； s l o t 弹os l o t # ls l o t # 1 s l o t 抖1 4 幽3 - 2 上彳p c p c h 数据利控制部分的帧结构 数据部分 自1 0 * 2 。个比特组成，其中k = 0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，分别对应于扩频因 子为2 5 6 ，1 2 8 ，6 4 ，3 2 ，1 6 ，8 ，4 。 表3 4 d p d c h 域 s l o tf o r m a t 撑i c h a n n e lb i tr a t ec h a n n e ls y m b o l s f b i t s b l t s fs l o t n 由 ( k b p s )r a t e ( k s p s ) f r a m e 0 1 51 52 5 61 5 01 01 0 13 03 0 1 2 83 0 02 02 0 26 06 06 46 0 04 04 0 31 2 01 2 03 21 2 0 08 08 0 42 4 02 4 01 62 4 0 06 01 6 0 54 8 04 8 084 8 0 0 3 2 0 3 2 0 69 6 0 9 6 049 6 0 06 4 06 4 0 3 4p c p c h a i c h 定时关系： 日导、a i c h 和信息之削的定时关系同p r a c h a i c h 。注意在p c p c h a i c h 中接入前导后有冲突检测阿导。但是，c d ，p r e a m b l e 和c d i c h 之j 、日j 的定时关系 jr a c h 莳导和a i c h 之州的定时关系女目嗣。c d i c h 和c p c h 的功率控制前导 之洲的定时关系与a 1 c h 斥r a c h 信息之削的定时关系相同。参数t 。1 1 定时与 p r a c h a i c h 发送定时参数相同。当t 。叫、为0 或1 i 时，p c p c h a i c h 有如下 定时关系： 注意a l 对应于a p a i c h ，a 2 对应于c d i c h 。 t 。= 到下个可用接入时隙的时i 、u j ，h j 】接入d u 导之刚的陈度 二最小时洲= 15 3 6 0c h i p s + 5 1 2 0c h i p s t c p c h 最人时州= 5 1 2 0c h i p s 1 2 = 6 1 4 4 0c h i p s 实际时州足，t 已分配的接入时隙予信道组中到卜个时隙( 满足最小时i 、b j 准9 1 , 1 j ) 的时1 1 j 。 w c d m a 中c p c h 性能研究及其物理实现 1p - a 1 = 接入前导和a p a i c h 之l 、日】的时| 1 日j 。可能取值为7 6 8 0c h i p s 或 1 2 8 0 0c h i p s ，取决于t 。h 1a l t d p 2 接收到的a p - a i c h 和发送的c d 前导之间的时问。 t 。i “p 的最 小值为 r ta i - c d d m ”15 7 6 8 0c h i p s 1p _ c d p = 最后一个a p 和c d 前导之间的时问。 其最小值1p c d p - m i 。为3 或4 个接入时隙，取决于t 。h； t 。d p - a 2 = c df i 导和c d i c h 之i n j 的时间。可能取值为7 6 8 0c h i p s 或1 2 8 0 0 c h i p s ，取决于t 。h ： t 。d p 巾。p =c d 前导和功率控制前导的启始时问点之问的时问，为3 或4 个 接入时隙，取决于t 。m 信息传送在功率控制f 狐导丌始后0 或8 个时隙时丌始，取决于功率控制胁导 的长度。 图3 3 描述了p c p c h a i c h 之间的定时关系，其中t 。1 1 = 0 ，并且所有接 入时隙子信道都对p c p c h 可用。 蚓3 - 3u e 端看剑的p c p c h 羽la i c h 发送之间的定时灭系 3 5 上行功率控制 3 5 1 常规传输功率控制： 上行链路的内环功控调整u e 的发射功率以保持上行接收s i r ( 信干比) 等于 给定的s i r 指标s i r t 。 服务小区( 激活集中的小区) 应该测量接收到的l 行d p c h 的s i r 测量值 s i 心。然后根据下述规则产生t p c ( 发射功率控制) 指令，并且在每个时隙发送 次该指令： ； 如果s l & 。 s i r 。 t e ，发送的t p c 指令为0 ： 如果s i r e ；。 i ，n 是不知道是否相同的t p c 命令的数日，其中的某个t p c 命令可能是第2 点中合并的结果。 最后，依照n 个软符号判决w 的函数，u e 产生一个合成的t p c 命令， t p c c m d ： t p cc m d = y ( w 1 ，w 2 ，w n ) ，t p cc m d 可取l 虬。 函数y 的定义应该符合以下准则：如果n 个t p c ，命令是随机且不相关的，以 相等的概率取“0 ”或“1 ”，则t p cc m d 等于l 的概率应大于等于l ( 2 “) ，t p c c m d 等于一】的概率鹿火于等于o5 。 2 产生t p cc m d 的算法2 ： 当自时隙只收到个t p c 命令 在这种情况卜，u e 以血个时隙为 时隙的集合应该从帧的边界，i ：始排列， t p cc m d 的值由如f 方法得 l j ： 在个h 2r 、j 隙集合的前叫个时隙， 个例期束处理收到的t p c 命令。这垃个 j f jl 集合之m 不能重叠。 t p cc m d = 0 。 w c d m a 中c p c h 性能研究及其物理实现 在第五个时隙。 如果收到的五个t p c 命令均为1 ，t p cc m d = 1 ： 如果收到的五个t p c 命令均为0 ，t p cc m d = 一1 ； 否则，t p cc m d = 0 。 已知当前时隙收到的几个t p c 命令是相同的 当u e 处于软切换状态时，每个时隙会收到来自激活集中不同小区的多个 t p c 命令。在有些情况下，例如在接收分集或更软切换时，u e 知道在一个时隙 中收到的几个t p c 命令是相同的，这时将它们合并为一个，当作单一的t p c 命 令看待。 不知道当前时隙收到的t p c 命令是否相同 在软切换的通常情况下，在同一时隙来自不同小区的t p c 命令是不同的。下 面将给出合并这些t p c 命令的方案： u e 应该对每个t p c ，作硬判决，其中i = 1 ，2 ，n ，n 是不知道是否相同 的t p c 命令的数目，其中的某个t p c 命令可能是第2 点中合并的结果。 u e 以三个连续时隙为一一个处理单元。这三个时隙的集合应该从帧的边界开 始排列，并且集合之间不能重叠。 在一个三时隙集合中的前两个时隙，t p cc m d = 0 。在第三个时隙，u e 以如 下方式得出t p cc m d 的值： 首先，为3 个时隙中对应的功率控制命令确定临时t p c 命令t p ct e m p ： 如果3 个硬判决均为l ，t p ct e m p i = 1 如果3 个硬判决均为0 ，t p c ) e m p = 一1 否则，t p c t e m p = 0 然后，用n 个i 临时功率控制命令t p c t e m p i 的函数y 来得出第三个时隙的功 率控制命令： t p cc m d ( 第三时隙) = y ( t p c t e m p i ，t p c _ t e m p 2 t p c t e m p n ) ，t p c _ c m d ( 第三时隙) u ，取h 卫墓土，ym 如卜定义给出： 如果二y t p ( 1t e i p o 5 ，t p cc m d = l ： n 专 1v 如果一1y p cl e j ，驴 s i r 。，发送的t p c 指令为“o ”： 如果s i r e 。 s i r t 。，发送的t p c 指令则为“l ”。 ： ： k - 第二章：c p c h 信道 u e j 立该支持用前述算法1 或2 产生t p cc m d ，用其中哪种由u t r a n 控 制的高层参数决定。 步长t p f 的也是由u t r a n 控制的高层参数，取值可为l d b 或2 d b 。 收到t p c 命令后，u e 用两种算法之一得出t p cc m d ，并据此以步长娜p cd b 调整上行p c p c h 的功率： 如果t p cc m d = 1 ，发送功率增加t p fd b 如果t p cc m d = 1 ，发送功率减少t p c d b： 如果t p cc m d = 0 ，发送功率不变 任何的功率增减都应该在p c p c h 控制信道的导频域起始处发生。 1 3 5 2 2 功控前导的功率控制： u e 功控前导使用与c d ( 冲突检测) 前导相同的功率水平。 功率控制前导使用的初始功率控制步长与消息部分用的不同：如果消息部分 使用闭环功控算法1 ，则功控前导的初始步长为t 吣l ，其中a t p c 。f f 等于a t e c 。3 d b 和2 ，c 中的较小值，是t p c 消息部分的功率控制步长。如果消息部分使用闭 环功控算法2 ，则功控前导丌始应该使用闭环功控算法1 ，并用步长2 d b 。无论哪 种情况，一旦t p c 命令的符号发生首次翻转时，功控算法和步长即恢复到消息部 分使用的算法和步长上。1 7 1 3 6 扩频加扰 3 6 1 接入前导： 与p r a c h 接入前导相似，p c p c h 接入的导码c 。也是复数序列。p c p c h 接入前导码由6 口导扰码s 。和前导签名c 。”构成： c o - a c e , h a k ) ；s 。( k ) c ；唔。( k ) 。j ( ；+ ：，k ：o ，1 ，2 ，3 ，4 0 9 5 ， 接入前导扰码生成方法与p r a c h 相似。总共有3 2 7 6 8 个p c p c h 扰码。 第n 仓p c p c h 接入l i i 导扰码定义为： 一 & 。“，( i ) = e l 。g ，l ，。( f ) i = 0 ，1 ，4 0 9 5 ， 其中1 3 = 8 1 9 2 ，8 1 9 3 ，4 0 9 5 9 。 3 2 7 6 8 个p c p c h 扰码被分为5 1 2 个组，每组6 4 个码。一个小区中，在p c p c h 的前导扰码组和下行宅扰码之间存在一一对应关系。小区的使用f 行主扰码m 的 第a 个p c p c h 扰码如 ：定义为： s 。，其l 1n = 6 4 x m + k + 8 1 7 6 ，k = 1 6 ，1 7 ，7 9 ，m 2 0 ，l ，2 ，5 1 l 。 往p r a c h 和p c p c hj e 享接入资源的情况f ，p r a c h 酊导使用的扰码也用 j 二p c p c h 前导。此时序号k 小1 二1 6 ，应该使用p r a c h 的对应公式： 1 3 = 1 6 m 十k ，k = 0 ，1 2 ，1 5 ，m = 0 ，1 ，2 ，5 1 1 。 仃厨，k 1 6 ，使用的述公式。 c p c h 接入突发的接入前导部分携带了1 6 个不e t q i f 交复数签名中的一个，这 些签名与随机接入突发的前导部分所用的复数签名相同。 w c d m a 中c p c h 性能研究及其物理实现1 4 i j 导签名对应于个重复2 5 6 次的长度为1 6 的签名p 。( n ) ，n = o 1 5 ，定义如 下： c s - g ，s ( i ) 2p s ( i m 。d u l 。1 6 ) ，i 2o ，1 ，4 0 9 5 签名p 。( n ) 来自于长度为1 6 的1 6 阶哈达玛码集合。如表3 - 5 所列： 表3 - 5 前导签名 前导n 的值 i 签名01234567891 01 1 1 21 31 41 晕 p o ( n ) 1111111111111111 p l ( n ) 1- 1111111111- 11111 p 2 ( n ) 11- 1111- 1- 111- 1111 1 1 p a ( n ) 11111 11111111，11 p 4 ( n ) 1111 1 1 111111 1 - 1 11 p s ( n ) 1 11 111111* 111- 11 11 p b ( n ) 111 1 1 1- - 1- 1111 p t ( n ) 1 1- 11 111 11- 111- 1111 p s ( n ) 11111111 - 1 1111 11- 1 p s ( n ) 1 11 11111- 111111 11 p 1 0 ( n ) 111- 1111 - 1 1 111 1- 111 p 1 1 ( n ) 1- 1111- 1 11 1 11- 1- 111- 1 p 2 ( n ) 1111 11- 1 1- 1- 1- 11111 p 1 3 ( n ) 111 111- 11- 11 1 11 111 p 1 4 ( n ) 11- 11 1 1 11 111111- 1 1 p l s ( n ) 1111 1111 1 1111111 3 6 2c d 前导： 与p r a c h 接入前导柑似，p c p c h 的c d 莉导码c 。- c d 。是复数序列。p c p c h 的c d 前导码山一个扰码& 眦。和d u 导签名c ；。生成： c c - c d , n , s ( k ) = s c - c d , n ( k ) c s l g , s ( k ) x p 4 + 2 “，k = 0 ，1 2 ，3 ，4 0 9 5 ， p c p c h 的c d 前导扰码! jc p c h 接入d 口导所用的扰码柬源， t l