TD-SCDMA同步检测.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除TD-SCDMA同步检测课程目标：l 了解同步检测技术的概念l 掌握同步码的产生过程l 掌握随机接入过程参考资料：此文档仅供学习与交流目 录第1章 概述1第2章 同步码的产生32.1 下行同步码32.2 上行同步码4第3章 随机接入过程63.1 UE建立上行同步（签名发送）63.2 Node B签名识别73.3 UE接收FPACH突发73.4 UE发送RACH83.5 UE接收Node B发送的RRC连接请求消息93.6 签名重发9图 目 录表 目 录表 11 帧结构参数描述1表 21 SYNC-DL的相位调制序列3第1章 概述& 知识点l 同步检测技术的总体介绍同步检测又称同步搜索，它并不是TD-SCDMA专有技术。将同步搜索的相关结果反馈给UE是TD-SCDMA的关键。同步搜索是通话、同步建立和同步跟踪的基础。图1.1是TD-SCDMA的时隙帧结构图。图 11 子帧结构每个无线帧为10ms，分为两个子帧，每个子帧5ms。子帧的具体结构如图3.1所示。表1.1给出了其具体参数的描述。表 11 帧结构参数描述nameValueDescription5ms子帧时长75 sDwPTS时长125sUpPTS时长75s保护间隔时长675s常规时隙时长同步检测（SD）的主要功能是建立上行同步。Node B 在GP和UpPTS时隙期间接收来自UE端的SYNC_UL，然后Node B在接下来的4个子帧中通过选定的FPACH向相应的UE端发送控制信令来完成上行同步。在这个过程中，要完成签名识别、初始波束形成参数的测量、定时偏差的测量等功能。如果碰撞被检测到，在UE端在接下来的4个子帧中不能得到任何来自Node B的响应。如果天线校正在这个子帧中被执行，则用于上行同步的搜索窗减小。第2章 同步码的产生& 知识点l 掌握下行同步码的产生过程l 掌握上行同步码的产生过程在3GPP规范中，SYNC-UL、SYNC-DL和Midamble这几种码都是直接以码片速率的形式给出的，因而不需要进行扩频。此外，这几种码在不同的邻近小区有不同的配置，因而也不需要进行加扰处理。所有这几种码的码本都可以在3GPP的规范中直接查到，不需任何生成过程（Midamble码需要通过循环移位来区分用户）。所需的处理只是规范中这几种码都是以实数值的形式给出的，要在无线信道上把它们发送出去，需要进行复数化处理。2.1 下行同步码DwPTS的内容包含64 chip的下行同步码SYNC-DL（具体定义见25.223 附录AA.1）和32 chip的保护间隔（GP）。下行同步码不需要经过扰码。在整个系统中有32个基本下行同步码。当基本下行同步码确定之后，按如下公式产生复值下行同步码：其中是复值下行同步码的元素，是实数虚数交替的序列，而是基本下行同步码。按规范要求，UE开机后首先应读取系统信息广播。系统信息广播映射在P-CCPCH物理信道上，在TS0时隙，P-CCPCH和S-CCPCH分时复用信道1和信道2。为了便于UE识别P-CCPCH和交织帧号的起点，TD-SCDMA系统用不同的相位来调制DwPTS时隙的SYNC-DL同步码。SYNC-DL以QPSK进行调制，而其调制后的相位信息用来表明P-CCPCH信道是否在下4个子帧的时隙0的信道和信道中存在。见表2.1。表 21 SYNC-DL的相位调制序列NamePhase quadrupleMeaning135, 45, 225, 135There is a P-CCPCH in the next 4 sub-frames315, 225, 315, 45There is no P-CCPCH in the next 4 sub-frames在实际的设备中，P-CCPCH和S-CCPCH是分别放在TS0的不同码道，而不是时分复用的。2.2 上行同步码上行同步时隙（UpPTS）是由128 chip的上行同步码SYNC-UL（SYNC-UL的具体定义见25.223的附录AA.2）和32 chip的保护间隔（GP）构成。在整个系统中有256个基本上行同步码，和SYNC-DL对应的分成32组，每组有8个SYNC-UL。复值上行同步码可以由基本上行同步码按以下公式产生，得到实虚交替。SYNC_DL码决定了所对应的SYNC_UL码和MIDAMBLE码。其对应关系示意如下表：Code GroupAssociated CodesSYNC-DL IDSYNC-UL IDScrambling Code IDBasic Midamble Code IDGroup 100.700112233Group 218.1544556677.Group 3231248.255124124125125126126127127第3章 随机接入过程& 知识点l 掌握随机接入过程随机接入过程从空闲模式开始，假设此时终端已经建立了良好的下行同步。一个成功的随机接入过程的流程为：3.1 UE建立上行同步（签名发送）TD-SCDMA系统是一个同步系统，对上行和下行同步有比较严格的要求。在空闲模式下，UE和Node B之间仅建立了下行同步。换句话说，此时UE端并不知道距Node B的距离，也不能准确的知道发送RRC连接请求消息时所需的发射功率和定时提前量。PRACH信道位于常规时隙内（如TS1内），若UE直接在PRACH信道上发送连接请求，那么，这个非同步信号将对同时隙和相邻时隙的其他用户造成极强的干扰。因而，在TD-SCDMA系统中，专门定义了两个时隙（GP和UpPTS）用于上行同步和初始功率调整。UE从它要接入的小区所采用的8个可能的SYNC-UL码中随机选择一个，并确定发射时间和功率（开环过程），以便在UpPTS物理信道上发射选定的特征码。随机接入过程始于UE在UpPCH信道上发送上行同步码SYNC-UL。（1）UE从小区允许使用的上行同步码中随机的选择一个，选取时应满足概率一致性分布的原则。我们知道，每个小区码组由1个SYNC-DL、8个SYNC-UL、4个Midamble码和4个扰码组成。UE在小区选择阶段就已经确定了小区的下行同步码，因而也就确定了小区允许使用的SYNC-UL码组。按TD-SCDMA系统的设计，Node B可以在同一帧内检测到8个用户在GPUpPTS两个时隙内同时发送的SYNC-UL。当然这8个用户必须刚好选择了8个不同的上行同步码。（2）SYNC-UL码的发送功率由开环功率控制原则进行确定。（3）由于路径损耗的存在，不能保证UE发出的SYNC-UL刚好落在Node B的UpPTS时隙内，因而Node B将在GP和UpPTS两个时隙范围内搜索是否有UE发出SYNC-UL码，而并不仅局限于UpPTS时隙。因此下行同步搜索窗为96160256chip。3.2 Node B签名识别签名识别：Node B在每个子帧的UpPTS上检测本小区所有的8个SYNC-UL码。一旦Node B检测到某个有效的SYNC-UL，那么该签名的到达的时间和接收功率也就知道了。Node B确定发射功率调整和定时调整的指令，并在以后的WT个子帧(一般为4)内通过FPACH将它发送给UE。如果Node B收到多个签名，则FPACH依次排队。如果某个FPACH没有在WT个子帧内响应签名，则丢弃该FPACH。3.3 UE接收FPACH突发UE发出SYNC-UL后，将从下一子帧开始在FPACH物理信道上等待接收FPACH Burst，最长等待时间WT由系统信息广播（缺省值为20ms或4个子帧）。在TD-SCDMA系统中，每个小区可以配置多个FPACH，其具体数目由系统信息广播。在这种情况下，UE应监听的下行FPACH按下式确定：式中，：UE应监听的下行FPACH信道号；：UE在UpPTS时隙发送时所选择的小区上行同步码编号，范围为18；N：服务小区配置的FPACH的信道数目。在一个FPACH Burst中，应包含如下信息：（1）签名参考号（3bit）：UE发送的SYNC-UL在小区码组中的编号。取值范围为07。UE发送上行SYNC-UL的过程有时也叫做签名过程。（2）相对子帧号（2bit）：UE收到FPACH Burst时的子帧号与发送SYNC-UL时的子帧号之差。该信息和“签名参考号”共同标识UE。（3）收到UpPTS的开始位置（11bit）：Node B在“SYNC-UL检测窗”内检测到的SYNC-UL位置。时间基准为DwPTS的结束点。精度单位为1/8chip。（4）在PRACH上的传输功率命令（TPLC）（7bit）：UE在PRACH上发送RRC CONNECTION REQUEST消息时应调整的功率。TPLC并不是绝对功率命令，而是Node B的一个期望接收功率。UE在PRACH上发送时，应按下面给出的开环功率计算公式重新计算发送功率，也就是说，尽管Node B根据接收功率对UE进行了调整，但UE在PRACH上的发送仍属于开环功率控制范畴，同样需要按下式重新计算：【注】：开环功率控制主要用于UE端在UpPTS和PRACH上发起随机接入过程。此时，UE还没有从DPCH信道上收到功率控制命令。UE将按上述公式计算发起随机接入时所需的发送功率。式中，：UE到Node B之间的路径损耗（dB），该值通过Node B在DwPTS时隙（或P-CCPCH）发射的功率与UE端在对应时隙接收到的码功率来进行估算：（为Node B在DwPTS时隙发射功率或TS0时隙P-CCPCH信号码功率，该信息可由系统广播获得；为UE端在DwPTS或P-CCPCH上接收到的信号码功率）；：UE到Node B之间路径损耗的长时间平均值（dB）。其意义和计算的计算基本相同：（为UE端在一定时间内接收信号码功率的平均值）；：UE端用于描述路径损耗的加权因子（），其值与两次测量之间的时间间隔有关；（5）保留（9bit）。3.4 UE发送RACHUE发送签名后，在WT个子帧内监听FPACH。根据FPACH中的签名参考号、相对子帧号，识别是否是对应UE的FPACH。一旦当UE从选定的FPACH中收到上述控制信息时，表明Node B已经收到了该UE的签名。并且，收到FPACH的子帧号，也表明了UE应当选择的RACH信道号。然后，UE将调整发射时间和功率，并确保在接下来的两帧后，在对应于FPACH的PRACH信道上发送RACH。在这一步，UE发送到Node B的RACH将具有较高的同步精度。RACH中，承载有送给RNC的层3消息“RRC CONNECTION REQUEST”。消息中包含了UE的识别信息和可选的测量信息。在TD-SCDMA中，一条FPACH物理信道可对应多条PRACH（14）。这种对应关系对应关系由系统信息广播，一方面取决于PRACH所用的扩频因子，另一方面也取决于系统配置。【注】：举例说明FPACH和PRACH的响应过程（1）若PRACH扩频因子SF8，那么在PRACH信道上发送“RRC CONNECTION REQUEST”消息按其容量需要两个连续的突发才能承载。（2）等待时间WT4，UE在送出SYNC-UL后连续的4个子帧内等待Node B的响应。若在等待时间内收到的所有FPACH Burst内没有与己相关的识别信息（相对子帧号和SYNC-UL编号），就重新开始（或放弃）签名过程。反之，则延迟一个子帧周期后在PRACH上发RRC连接请求（此时要注意传输信道组合时对TTI的整数倍要求，相应的延迟子帧周期发送PRACH）。之后，UE将会在对应于FACH信道上接收到来自RNC的响应，指示UE发出的随机接入是否被接收。3.5 UE接收Node B发送的RRC连接请求消息在PRACH信道送出“RRC CONNECTION REQUEST”消息后，将在配置的S-CCPCH物理信道（承载的传输信道为FACH）上接收所有的数