TD-SCDMA基本原理

. ;. TD-SCDMA基本原理 课程目标： 了解 TDSCDMA 系统的基本原理 了解 TDSCDMA 系统物理层结构及其实现 了解 TDSCDMA 系统物理层过程 参考资料： 谢显中TD-SCDMA 第三代移动通信系统技术与实现 李世鹤TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准 思考题： 见每章后面 . ;. 目目 录录 第第 1 章章TD-SCDMA 概述概述.1 第第 2 章章TD-SCDMA 系统网络结构与接口系统网络结构与接口.3 2.1概述.3 2.2UTRAN 结构及各部分功能.3 2.2.1UTRAN 基本结构.3 2.2.2UTRAN RNC 和 NODEB 功能.4 2.3UTRAN 通用协议模型.5 2.4TD-SCDMA 系统网络接口.7 2.4.1空中接口.7 2.4.2Iub 接口 .8 2.4.3Iur 接口.9 2.4.4Iu 接口 .9 第第 3 章章TD-SCDMA 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射.10 3.1概述.10 3.2物理信道分析.10 3.2.1帧结构分析.11 3.2.2时隙结构.12 3.3传输信道到物理信道的映射.15 3.3.1物理信道的分类.15 3.3.2传输信道.15 3.3.3传输信道对物理信道的映射关系.17 第第 4 章章TD-SCDMA 信道编码及复用信道编码及复用.19 第第 5 章章TD-SCDMA 扩频与调制扩频与调制.23 5.1数据调制.24 5.1.1符号速率与符号周期.24 5.1.2几种数据调制的方式.24 5.2扩频调制.26 5.2.1基本扩频参数.26 5.2.2扩频码.26 5.2.3扰码.27 5.2.4同步码的产生.28 第第 6 章章物理层过程物理层过程.31 6.1功率控制.31 6.1.1上行链路控制.31 6.1.2下行链路控制.33 6.2上行同步.34 6.2.1上行同步(下行同步)准备.35 6.2.2上行同步的建立.35 6.2.3上行同步的维护.35 6.3小区搜索.35 6.4随机接入.36 . ;. 6.4.1随机接入准备.37 6.4.2随机接入过程.37 . ;. 第第1章章 TD-SCDMA概述概述 Time Duplex-Synchronous Code Division Multiple Access (时分双工的 同步码分多址)。见图 1-1。 TD-SCDMA 是 ITU 正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得 到了 CWTS 及 3GPP 的全面支持，是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准， 是 UTRA-FDD 可替代的方案。TD-SCDMA 集 CDMA、TDMA、FDMA 技术优势于一体、 系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强。从下图可以看出： 图 1-1 什么是 TD-SCDMA 在时间轴上，上行和下行分开，实现了 TDD 模式。这也是时分多址 TDD 模式反映在频率上，是上行下行共用一个频点。节省了带宽，这是 频分多址。 在频率轴上，不同频点的载波可以共存。 在能量轴上，每个频点的每个时隙可以容纳 16 个码道。（对于下行， 扩频因子最大为 16，这意味着可以有 16 个正交的码数据流存在一个时 隙内。以语音用户为例，每个 AMR12.2K 占用两个码道，一个时隙内可 以容纳 8 个用户。） 通过使用智能天线技术，针对不同的用户使用不同的赋形波束覆盖， 实现了空分多址。智能天线是 TD 最为关键的技术，是 TD 实现的基础 和前提，智能天线由于采用了波束赋形技术，可以有效的降低干扰， . ;. 提高系统的容量，智能技术是接力切换等技术的前提。 思考题：思考题：1、简述 TDSCDMA 的时分、码分、频分和空分是如何实现的 . ;. 第第2章章 TD-SCDMA系统网络结构与接口系统网络结构与接口 2.1 概述概述 TD-SCDMA 系统网络结构遵循 ITU 统一要求，通过 3GPP 组织内融和后，TD- SCDMA 和 WCDMA 的网络结构基本相同，相应接口定义也基本一致，但接口的部 分功能和信令有一些差异，特别是空中接口的物理层，每个标准各有特色。 2.2 UTRAN 结构及各部分功能结构及各部分功能 2.2.1UTRAN 基本结构基本结构 UMTS 与第二代移动通信系统在逻辑结构方面基本相同。从功能上看可以 分成不同功能的子网，包括核心网（CN） 、无线接入网（UTRAN）和用户设备 （UE）三部分组成。 A. UMTS 的核心网 CN 是由 GSM 系统的 CN 演化而成，它具有与 GSM 系统相似的结构： 1.CN 通过 A 接口与 GSM 系统的 BSC 相连，通过 Iu 接口与 UTRAN 的 RNC 相连。 2.CN 主要处理 UMTS 内部所有语音呼叫、数据连接和交换，以及与外 部其它网络的连接和路由选择。 B.UTRAN 完成所有与无线有关的功能。 在 UTRAN 内部，第三代的无线网络子系统（RNS）和第二代的 BSS 地位 相同。 RNS 部分通过 Iu 接口与 CN 相连。 RNS 包括无线网络控制器（RNC）和一个或多个 Node B。Node B 可以处 理一个或多个小区，并通过 Iub 接口与 RNC 相连。RNC 之间通过 Iur 进行信息 交互，Iur 接口可以是 RNCs 之间物理上的直接连接，也可以靠通过任何合适传 输网络的虚拟连接来实现。 . ;. RNS RNC RNS RNC 核心网 CN Node B Node B Iu Iu Iur Iub Iub Iub Iub UTRAN Node B Node B 图 2-1 UTRAN 结构图 2.2.2UTRAN RNC 和和 NODEB 功能功能 UTRAN 的主要功能包括两个方面：在移动性业务和管理方面，有传输用 户数据、系统消息调度、数据的加/解密和信令的完整性保护、切换、SRNS 重 定位及终端定位等；在整个接入网的无线资源管理方面，有网络同步、广播/多 播的消息调度及流控、业务量报告等。 RNC 是无线网络子系统（RNS）的后端设备,主要完成移动台的接入控 制、移动台与核心网设备之间交互信息的传输以及无线资源的分配与 管理等功能。 1.RNC 通过 Iu 接口与 CN 连接。 2.RNC 之间通过 Iur 接口连接；RNC 与 Node B 之间通过 Iub 接口连 接。 3.RNC 与 UE 之间通过 Uu 空中接口进行数据交互。 4.RNC 系统的主要功能是控制无线网络接入服务位置区内的 Node B 为 UE 的接入提供空中信道（控制信道和业务信道） ；同时通过不同的地 面传输方式（电路传输方式和分组传输方式）分别与 MSC、SGSN/GGSN 以及相邻的 RNC 相连接，将 UE 按照 TD- SCDMA 协议标准从空中信道传送来的业务流转换成相应的接口信息流， 发送到不同的网络单元。RNC 不仅要控制本接入服务区内的 Node B， 还要通过与相邻 RNC 间的连接控制相邻 RNC 接入服务区内的 Node . ;. B，从而形成整个无线接入服务网络。 NodeB 产品是 TD-SCDMA RAN 系统的重要组成网元，NodeB 通过 Iub 接口与 RNC 相连，NodeB 通过 Uu 接口与 UE 通信。 TD-SCDMA 的 NodeB 产品采用智能天线和联合检测技术，可以满足大城 市、城市中心地区等话务量密集区域对于容量的要求，也可以满足农村、交通 干线以及城镇和大中城市地区对于覆盖的要求。中兴 NodeB 单机柜最大支持 33 载扇，支持全向智能天线阵、3 扇区智能天线阵等多种配置。采用数字收发 信机技术，集成度高，业务支持能力强。支持 E1、STM-1 传输方式及混合传 输方式；支持灵活的组网方式，可以采用链型、星型和混合型等组网方式；目 前基站同步采用 GPS 时钟方式。 2.3 UTRAN 通用协议模型通用协议模型 对于 UTRAN 协议不但可以从 UE 到核心网的连接进行描述，而且可以按 照层次予以说明。UTRAN 的协议结构设计是根据相同的通用协议模型进行的， 通常的设计思想是要保证各层几个平面在逻辑上彼此独立，这样便于后续版本 的修改，使其影响最小化。 UTRAN 地面接口的通用协议模型如图 2-2。图中 ALCAP 表示传输网络层 控制平面相应协议的集合。 . ;. 物理层物理层 信令承载信令承载 ALCAPALCAP 应用协议应用协议 无线网络层无线网络层 传输网络层传输网络层 控制平面控制平面 传输网络控制面传输网络控制面 数据流数据流 数据承载数据承载信令承载信令承载 传输网络用户面传输网络用户面 传输网络用户面传输网络用户面 用户平面用户平面 图 2-2 UTRAN 地面接口的通用协议模型 从水平方向来看：UTRAN 从层次上可以分为无线网络层和传输网络层两 部分。UTRAN 涉及的内容都是相关无线网络层的，而传输网络层使用标准的 传输技术，根据 UTRAN 的具体应用进行选择。 从垂直方向看：包括 4 个平面： （1）控制平面 控制平面包含应用层协议，如：RANAP、RASAP、NBAP 和传输层应用协 议的信令承载。应用层协议和其他相关因素一起用于建立到 UE 的承载（Iu 的 无线接入承载以及随后的无线连接） 。应用协议的信令承载可以和 ALCAP 的信 令承载类型相同，也可以是不同的类型。信令承载的建立是操作维护行为。 （2）用户平面 用户收发的所有信息，例如语音和分组数据，都经过用户平面传输。用户 平面包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协 议来描述。 （3）传输网络层控制平面 传输网络层控制平面为传输层内的所有控制信令服务，不包含任何无线网 络层的信息。它包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的 ALCAP 协议， 以及 ALCAP 需要的信令承载。使用传输网络层控制平面的时候，无线网络层 . ;. 用户平面中数据承载的传输建立方式如下：对无线网络层控制平面的应用协议 进行一次信令处理，通过 ALCAP 协议建立数据承载。该 ALCAP 协议是针对用 户平面技术而定的。 控制平面和用户平面的独立性要求必须进行一次 ALCAP 的信令处理。 ALCAP 不一定用于所有类型的数据承载，如果没有 ALCAP 的信令处理，传输 网络层控制平面就没有存在地必要了。此时，我们采用预先配置的数据承载。 另外，传输网络控制层的 ALCAP 协议不同于为应用协议或在实时操作期间的 ALCAP 建立信令承载。ALCAP 的信令承载不一定和应用协议的承载是同一类 型。ALCAP 信令承载的建立被认为是操作维护行为。 （4）传输网络层用户平面 用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。 传输网络层用户平面的数据承载在实时操作期间由传输网络层控制平面直接控 制，但是为应用协议建立信令承载所需的控制操作被认为是操作维护行为。 2.4 TD-SCDMA 系统网络接口系统网络接口 TD-SCDMA 系统的网络接口主要有空中接口（Uu 接口） 、Iub 接口、Iur 接 口和 Iu 接口。下面分别对它们进行介绍。 2.4.1空中接口空中接口 第三代移动通信系统的空中接口是指移动终端和接入网之间的接口 Uu。无 线接口从协议结构上可以划分为三层（如图 2-3）：物理层（L1） ；数据链路层 （L2） ；网络层（L3） 。 . ;. 图 2-3 Uu 接口协议 其中 L2 和 L3 划分为控制平面（C-平面）和用户平面（U-平面） 。在 L2 中， 控制平面中包括媒体接入控制层（MAC） 、无线链路控制层（RLC） ；在用户平 面除 MAC 和 RLC 外，还有分组数据汇聚层（PDCP）和广播/多播控制层 （BMC） 。 L3 划分为多个子层，其中最底层就是无线资源管理（RRC）层。RRC 层属 于接入层（AS） ，而其上面的移动性管理（MM）和呼叫控制（CC）则属于非 接入层（NAS） 。 RLC 和 MAC 之间的业务接入点（SAP）提供逻辑信道，物理层和 MAC 之 间的 SAP 提供传输信道。RRC 与下层的 PDCP、BMC、RLC 和物理层之间都 有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。 RRCRRC MACMAC 物理层物理层 BMCBMC RLCRLC RLCRLC RLCRLC RLCRLC RLCRLC RLCRLC RLCRLC RLCRLC PDCPPDCP PDCPPDCP 传输层 逻辑层 无线承载 Control Control Control Control Control 控制面信令用户面消息 Uu接口边界 L2/MACL2/MAC L1L1 L2/RLCL2/RLC L2/BMCL2/BMC L2/PDCPL2/PDCP L3L3 MAC 和物理层之间的 SAP 是传 输信道与物理信道的对应。由物 理层来完成映射的全过程。 . ;. 2.4.2Iub 接口接口 Iub 接口是 RNC 和 Node B 之间的接口，完成 RNC 和 Node B 之间的用户 数据传送、用户数据及信令的处理和 Node B 逻辑上的 O. 第第3章章 TD-SCDMA物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射 3.1 概述概述 TD-SCDMA 物理层是空中接口的最底层，支持比特流在物理介质上的传输。 物理层与数据链路层的 MAC 子层及网络层的 RRC 子层相连。物理层向 MAC 层提 供不同的传输信道，传输信道定义了信息是如何在空中接口上传输的。物理信 道在物理层定义，物理层受 RRC 的控制。 TD-SCDMA 的多址接入方案是采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA） ，扩频 带宽约为 1.6MHz，这是根据码速率而来的，TD 的码速率为 1.28M,采用滚降系 数为 0.22 的滤波器。那么占用的带宽为 1.28(1+)=1.5616 约为 1.6M, (=0.22) 上行扩频因子为 1 2 4 8 16 ，下行的扩频因子为 1（只在下行数据速率为 2M 的时候）和 16 之间，因此各自调制符号速率的变化范围为 80.0K 符号 /s1.28M 符号/s。 3.2 物理信道分析物理信道分析 TD-SCDMA 系统的物理信道采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧、时隙 /码。系统使用时隙和扩频码来在时域和码域上区分不同的用户信号。图 3-1 给 出了物理信道的层次结构。 帧 #i帧 #i+1 无线帧 (10ms) 子帧 #1子帧 #2 子帧 (5ms) 时隙 #0时隙 #1时隙 #2时隙 #6 图 3-1 TD-SCDMA 物理信道结构 . ;. TDD 模式下的物理信道是一个突发，在所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。数据部分对称地分布于训练序列的两端。 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 OVSF 的信道码， 但应使用相同的扰码。 突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频。信道码是一个 OVSF 码，同 一个时隙上不同扩频因子的信道码是相互正交的，以区分同一个时隙 上的不同用户，当一个码已经在一个时隙中采用，则其父系上的码和 下级码树路径上的码就不能在同一个时隙上使用。扩频因子可以取 1，2，4，8 或 16，物理信道的数据速率取决于所用的 OVSF 码所采用 的扩频因子。 因此，一个物理信道是由频率、时隙、信道码、训练序列位移和无线 帧分配等诸多参数来共同定义的。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。 3.2.1帧结构分析帧结构分析 3GPP 定义的一个 TDMA 帧长度为 10ms。一个 10ms 的帧分成两个结构完全相 同的子帧，每个子帧的时长为 5ms。这是考虑到了智能天线技术的运用，智能 天线每隔 5ms 进行一次波束的赋形。下面是一些帧结构的特点 子帧分成 7 个常规时隙（TS0 TS6） 每个时隙长度为 864chips，占 675us） DwPTS（下行导频时隙，长度为 96chips，占 75us） 、 GP（保护间隔，长度 96chips，75us） UpPTS（上行导频时隙，长度 160chips，125us） 。 . ;. 子帧总长度为 6400chips，占 5ms，得到码片速率为 1.28Mcps。 TS0 总是固定地用作下行时隙来发送系统广播信息，是广播信道 PCCPCH 独 自占用的时隙。 而 TS1 总是固定地用作上行时隙。其它的常规时隙可以根据需要灵活地配 置成上行或下行以实现不对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点 （Switch Point）分开。每个 5ms 的子帧有两个转换点（UL 到 DL 和 DL 到 UL） ， 第一个转换点固定在 TS0 结束处，而第二个转换点则取决于小区上下行时隙的 配置。 UpPTS (160chips) 子帧 5ms (6400chip) Ts0 Ts1 1.28Mchip/s Ts4 Ts2 Ts3 Ts5 Ts6 DwPTS (96chips) GP (96chips) 转换点 转换点 3.2.2时隙结构时隙结构 时隙结构也就是突发的结构。TD-SCDMA 系统共定义了 4 种时隙类型，它们 是 DwPTS、UpPTS、GP 和 TS0TS6。其中 DwPTS 和 UpPTS 分别用作上行同步和下 行同步，不承载用户数据，GP 用作上行同步建立过程中的传播时延保护， TS0TS6 用于承载用户数据或控制信息。 考虑到小区内距离基站不同距离用户接受 DwPts 和 UpPts 时间不同，而必 须又要遵从上下行的同步关系，因此采用 GP 做为缓冲区，使不同的用户有足 够的时间进行提前发送和接收。当然 GP 的长度决定了小区的最大覆盖距离。 折合半径 11.25km。对于大一些的小区，提前 UpPTS 将干扰临近 UE 的 DwPTS 的接收，这是允许和可接受的。 . ;. 下行导频时隙（下行导频时隙（DwPTS） 作用：下行导频和下行同步。终端开机时必须取得下行导频信号。以便进 行下行同步并通过 BCH 获取小区信息进行稍后的上行同步过程。 每个子帧中的 DwPTS 由 Node B 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 64chips 的 SYNC_DL 和 32chips 的保护码间隔组成，其 结构如图 3-3 所示。 图 3-3 DwPTS 时隙结构 上行导频时隙（上行导频时隙（UpPTS） 作用：UpPTS 是为上行同步而设计的，当 UE 处于空中登记和随机接入状态 时，它将首先发射 UpPTS，当得到网络的应答后，发送 RACH。这个时隙通常由 长为 128chips 的 SYNC_UL 和 32chips 的保护间隔组成，其结构如图 3-4 所示。 图 3-4 UpPTS 时隙结构 常规时隙常规时隙 TS0TS6 共 7 个常规时隙被用作用户数据或控制信息的传输，它们具有完 全相同的时隙结构（见图 3-5） 。 训练序列 (144 chips) 数据域 （352 chips） GP 16chip 数据域 （352 chips） 864 chips 训练序列 (144 chips) 图 3-5 常规时隙结构 75us GP(32chips)SYNC_DL(64chips) 125us SYNC_UL(128chips)GP(32 chips) . ;. 数据域用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息，除此之外， 在专用信道和部分公共信道上，数据域的部分数据符号还被用来承载 物理层信令。 TFCI（Transport Format Combination Indicator）用于指示传输的 格式，对每一个 CCTrCH，高层信令将指示所使用的 TFCI 格式。对于每 一个所分配的时隙是否承载 TFCI 信息也由高层分别告知。如果一个时 隙包含 TFCI 信息，它总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个 信道码进行扩频。TFCI 是在各自相应物理信道的数据部分发送，这就 是说 TFCI 和数据比特具有相同的扩频过程。对于每个用户，TFCI 信息 将在每 10ms 无线帧里发送一次。 TPC（Transmit Power Control）用于功率控制，该控制信号每个子帧 （5ms）发射一次。这也意味着 TD 的功控频率是每秒 200 次。每次调 整步长为 1，2，3Db. SS（Synchronization Shift）是 TD-SCDMA 系统中所特有的，用于实 现上行同步，他也是每隔一个子帧进行一次调整。如图 3-6 所示： 数据数据 TF CI Midamble SS TP C TF CI 数据数据 TF CI Midamble SS TP C TF CI 子帧 #2n 子帧 #2n+1 第 1 部分 第 4 部分第 3 部分 第 2 部分 图 3-6 TD-SCDMA 物理层信令结构 Midamble 码 a)整个系统有 128 个长度为 128chips 的基本 midamble 码，分成 32 个码 组，每组 4 个。 b) 一个小区采用哪组基本 midamble 码由基站决定，当建立起下行同步之 后，移动台就知道所使用的 midamble 码组。Node B 决定本小区将采用 . ;. 这 4 个基本 midamble 中的哪一个。同一时隙的不同用户将使用不同的 训练序列位移。 c) 训练序列的作用：（1）上下行信道估计；（2）功率测量；（3）上行 同步保持。 d) 原则上，midamble 的发射功率与同一个突发中的数据符号的发射功率 相同。传输时 Midamble 码不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理 和扩频的数据一起发送，在信道解码时它被用作进行信道估计。 3.3 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射 3.3.1物理信道物理信道的分类的分类 物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信道用于 承载传输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息。 专用物理信道 公共物理信道 主公共控制物理信道 P-CCPCH 辅公共控制物理信道 S-CCPCH 快速物理接入信道 FPACH 物理随机接入信道 PRACH 物理上行共享信道 PUSCH 物理下行共享信道 PDSCH 寻呼指示信道 PICH 3.3.2传输信道传输信道 传输信道的数据通过物理信道来承载，除 FACH 和 PCH 两者都映射到物理 信道 S-CCPCH 外，其它传输信道到物理信道都有一一对应的映射关系。 . ;. 专用传输信道 一个专用传输信道映射到一个或几个物理信道上，每一次分配都有一个确 定的交织周期。将一帧分成几个可用于上、下行信息传输的时隙。 图 3-8 RLC PDU 到物理层的映射示例 公共传输信道 图 3-9 BCH、FACH 和 PCH 等传输信道到 P-CCPCHs 的映射关系示例 Sub-frame 2n RLC PDU Coded bits RLC PDU Coded bits Air frame n Air frame n+1 Sub-frame 2n+1 Sub-frame 2(n+1) Sub-frame 2(n+1)+1 Code ch 0 Code ch 1 Code ch 2 Code ch 3 Code ch 4 Code ch 5 Code ch 6 Code ch 7 Code ch 8 Code ch 9 Code ch A Code ch B Code ch C Code ch D Code ch E Code ch F Ts0 DwPTS UpPTS Ts1 Ts6 BCH/PCH/FACH P-CCPCH1 P-CCPCH2 传输信道 映射到不 同的物理 信道上 （不同时 隙，不同 码道） . ;. 广播信道 BCH 用于广播系统和小区的特有信息 寻呼信道 PCH 用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向 移动台的控制信息前向接入信道(FACH)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。 前向接入信道 FACH 承载一些短的用户信息数据包 随机接入信道 RACH 承载来自移动台的控制信息 上行共享信道 USCH 一种被几个 UE 共享的上行传输信道，用于承载专 用控制数据或业务数据 下行共享信道 DSCH 种被几个 UE 共享的下行传输信道，用于承载专用 控制数据或业务数据。 3.3.3传输信道对物理信道的映射关系传输信道对物理信道的映射关系 表 3-1 给出了 TD-SCDMA 系统中传输信道和物理信道的映射关系。表中部分 物理信道与传输信道并没有映射关系。按 3GPP 规定，只有映射到同一物理信道 的传输信道才能够进行编码组合。由于 PCH 和 FACH 都映射到 S-CCPCH，因此来 自 PCH 和 FACH 的数据可以在物理层进行编码组合生成 CCTrCH。其它的传输信 道数据都只能自身组合成，而不能相互组合。另外，BCH 和 RACH 由于自身性质 的特殊性，也不可能进行组合。 表 3-1 TD-SCDMA 传输信道和物理信道间的映射关系 传输信道物理信道 DCH 专用物理信道 (DPCH)TS1-TS6 BCH 主公共控制物理信道 (P-CCPCH)TS0 PCH 辅助公共控制物理信道 (S-CCPCH)任一下行时隙 FACH 辅助公共控制物理信道 (S-CCPCH) RACH 物理随机接入信道 (PRACH) USCH 物理上行共享信道 (PUSCH) DSCH 物理下行共享信道 (PDSCH) . ;. 下行导频信道 (DwPCH)DwPch 上行导频信道 (UpPCH)UpPch 寻呼指示信道 (PICH) 快速物理接入信道 (FPACH) 思考题：思考题：1、简要描述 TDSCDMA 系统的帧结构和时隙结构。 2、简要描述 Midamble 码的组成及功能 3、简要描述物理信道和传输信道的分类，他们之间是一一对应的关系 吗？ . ;. 第第4章章 TD-SCDMA信道编码及复用信道编码及复用 为了保证高层的信息数据在无线信道上可靠地传输，需要对来自 MAC 和高 层的数据流（传输块传输块集）进行编码复用后在无线链路上发送，并且 将无线链路上接收到的数据进行解码解复用再送给 MAC 和高层。信道编码的 过程和 WCDMA 编码过程是相同的。 在相应的每个传输时间间隔 TTI（Transmission Time Interval） ，数据以 传输块的形式到达 CRC 单元。这里的 TTI 允许的取值间隔是： 10ms、20ms、40ms、80ms。对于每个传输块，需要进行的基带处理步骤包括： 给每个传输块添加 CRC 校验比特； 传输块的级联和码块分割； 信道编 码； 无线帧尺寸均衡； 交织（分两步） ； 无线帧分割； 速率匹配； 传输信道的复用； 比特加扰； 物理信道的分割； 子帧分段； 对 物理信道的映射。 图 4-1 给出了 TD-SCDMA 上、下行链路的传输信道复用结构。图中每个虚线 框表示一个 TTI 的传输块的基带处理流程，传输信道 TrCH（Transport Channel）复用模块的单个输出数据流用编码复合传输信道 CCTrCH（Coded Composite Transport Channel）表示，一个 CCTrCH 可以映射到一个或多个物 理信道。 不同的传输信道编码和复用到一个 CCTrCH 应符合以下规则： 复用到一个 CCTrCH 上的不同传输信道应具有协同时间，以使来自高 层的传输块（其属于不同的传输信道也可能属于不同的传输时间间隔）可以按 照规定的时刻进行发送。例如：隔 10S、20S、40S、80S 发送等。 不同 CCTrCHs 不能被映射到相同的物理信道； 一个 CCTrCH 可以被映射到一个或者几个物理信道； 专用传输信道和公共传输信道不能被复用到相同的 CCTrCH 上； 对于公共传输信道，仅 FACH 和 PCH 可以处于相同的 CCTrCH 中； 每一承载 BCH 的 CCTrCH 仅可传输一个 BCH，且不可传输任何其它 的传输信道； 每一承载 RACH 的 CCTrCH 仅可传输一个 RACH，且不可传输任何 其它传输信道。 . ;. t Utttt vvvv ,3 ,2,1 , , p pUppp uuuu, 321 S ssss, 321 i iViii ffff, 321 p pUppp wwww, 321 t Mtttt gggg ,3 ,2,1 , , i imAimimim aaaa, 321 i iTiii tttt, 321 i iEiii cccc, 321 i imBimimim bbbb,., 321 i irKiririr oooo, 321 i iNiii eeee, 321 i iTiii dddd, 321 附加 CRC 校验位 传输块级联/分割 信道编码 无线帧均衡 第一次交织 无线帧分段 速率匹配 物理信道映射 子帧分割 传输信道复用 物理信道分割 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 PhCH1, PhCH2, PhCH3,., PhCHk, 传输信道 i 速率匹配 传输信道 m 传输信道 n 速率匹配 图 4-1 用于上行及下行链路的传输信道编码/复用步骤 下面以广播信道为例说明信道复用和交织过程。BCH 的传输时间间隔为 20 合并为 CCtrCH . ;. ms，数据块长度固定为 246 比特，不足部分由 RRC 层负责补足，信道的其它 参数可参见表 4-1。物理层收到来自 BCH 传输信道的数据块后，将按如下步骤 进行处理： 1.为传输块附加上 16 比特 CRC 校验码和用于信道编码的 8 个尾比特， 数据块的长度变为 270 比特； 2.按 1/3 码率的卷积编码进行信道编码，数据块变为 270*3=810 比特； 3.按要求进行第 1 次交织； 4.将数据块按基本传输时间间隔（10 ms）进行无线帧分割，20 ms 的数 据块被平均分割成两个相同大小的块，每个块的长度为 405 比特； 5.按每帧的物理信道容量进行速率匹配。BCH 传输信道被映射到物理信 道 P-CCPCH，每个无线帧的信道容量为 352 比特。因而 405 比特的输 入数据按给定的算法被打孔打掉 405-352=53 比特； 6.进行第二次交织。 表 4-1 BCH 参数 广播信道的编码、交织及映射过程如下图所示，图中给出了 TD-SCDMA 系 统中广播信道上的数据块经过 CRC 校验、卷积编码、交织等，最后映射到物理 信道的过程。 . ;. 附加 CRC 及 尾比特 8 bit BCH 传输块 246 bit 传输块 246 bit 16 bit CRC Tail 810 bit 第一次交织 810 bit # 1（405 bit） 无线帧分割 # 2（405 bit） 速率匹配 第二次交织 物理信道映射 MAMA 子帧#1 无线帧 # i 1/3 卷积编码 # 1（352 bit）# 2（352 bit） # 1（352 bit）# 2（352 bit） MAMA 子帧#2 MAMA 子帧#1 无线帧 # i+1 MAMA 子帧#2 图 4-2 广播信道数据块的编码、交织及映射过程 思考题：思考题：1、简要描述 TDSCDMA 基带处理步骤有那些步骤？ 速率匹配打孔，损 失掉了 405352bit。 TTI 为 20ms，表示高 层每隔 20ms 下发一 次数据。也表示占用 四个子帧周期 映射在 TS0 的码道 0 和码道 1 上。 扩频因子为 16，每个码道有 3522704 个 chip，共有 704/16=44 个 symbol。由于 QPSK 调 制，可以容纳 88 个 bits。占用了两 个时隙，总共 884352 个 bits 可 以映射。 . ;. 第第5章章 TD-SCDMA扩频与调制扩频与调制 5.1 数据调制数据调制 5.1.1扰码扰码 一个数据符号经过长为Qk的扩频码 )(k c扩频后，还要经过一个扰码 =(1, 2, QMAX)进行加扰。加扰前可以通过级联Q