第五章 TD-SCDMA系统的物理层(空中接口).ppt

2006-2,1,第五章TD-SCDMA系统的物理层（空中接口）,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,2,主要内容,第一节物理层概述第二节物理层的功能第三节物理信道的结构第四节专用物理信道（DPCH）第五节公共物理信道5.1主公共控制物理信道（P-CCPCH)5.2辅助公共控制物理信道（S-CCPCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,3,5.3物理随机接入信道（PRACH)5.4物理同步信道（PSCH）5.5快速物理接入信道（FPACH)5.6物理上行共享信道（PUSCH）5.7物理下行共享信道（PDSCH）5.8寻呼指示信道（PICH）,主要内容,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,4,主要内容,第六节物理层过程6.1NodeB之间的同步6.2小区搜索过程6.3上行同步6.4随机接入过程,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,5,第一节物理层概述,图5.1物理层功能模块,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,6,移动通信系统物理层规范主要是规范物理层的发射处理相关问题以及接收方面的一些参数，而接收处理技术可以各显神通。从物理层功能模块和协议与软件结构，TD-SCDMA第三代移动通信系统物理层规范应包括的主要内容：信源编码；加密/安全；信道编码与复用；数据调制；扩频调制；加扰；成帧；脉冲成型。,第一节物理层概述,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,7,信源编码；信道编码与复用；数据调制与调制；成帧；脉冲成型,第一节物理层概述,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,8,传输块连接和码块分段功能是通过将多个传输块串连，当需要时在一个传输时间段内在任意码块段中发出。信道编码方式为卷积码、Turbo码或无编码。实时业务只使用前向纠错（FEC）编码，而非实时业务则联合使用前向纠错（FEC）编码和自动重发（ARQ）。ARQ功能是在层2的RLC子层完成的。卷积码的速率为1/2或1/3，约束长度为9，Turbo编码仅使用于传输速率超过32kbps的非实时业务，速率为1/2或1/3，交织深度为10，20，40或80毫秒。,数据复接和信道编码,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,9,无线帧的分段是按比特进行。用速率匹配方法解决不同速率的信号，使发出的速率和物理信道所支持的速率相同。为此，可以使用比特重复或打孔技术。TrCH复接是用串行方式将传输信道合并。每10ms进行一次。此操作也称为码合并的传输信道。当需要使用多个物理信道来传输此数据，则在物理信道分段单元内完成此分解。,成帧,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,10,调制和解调技术,在TD-SCDMA系统中的基本调制技术是QPSK，这和IMT-2000其它技术是相同的。在调制之后和脉冲成形之前进行扩频。扩频操作分两步完成，首先用扩频码对数据信号扩频，其扩频系数在1至16之间。扩频的第二步操作是加扰码（scrambling），将扰码加到扩频后的信号中。必须说明的是，中间码(midamble，)是不扩频的。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,11,扩频码是正交可变扩频系数码（OVSF码），Walsh函数，它用来区分同一时隙中的不同用户。而扰码是用来区分基站的。由于要尽可能和UTRATDD融合，此扰码的长度也为16。显然，它不可能尽量将码片白噪声化，因为这将导致在频域内带内频谱特性变化很大（超过10db），这是码设计中的一个缺点。在上行信道，所使用的中间码是用户根据小区确定的范围从基本序列中推算出来的。在下行信道，此中间码可以是小区共用的，也可以是用户指定的。,调制和解调技术,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,12,扩频后进行脉冲成形。脉冲成形滤波器是频率域中滚降系数为=0.22的升余弦滤波器。此滤波器将在发射和接收方均使用。必须说明的是，对2Mbps的业务，将使用8PSK调制方式。对此业务，在图2帧结构中将不使用中间码，全部都是数据区。而且，只有一个时隙，在数据区前增加一个序列。在基带信号处理时，也不需要进行多户检测（只有一个用户），只需增加均衡。,脉冲成型,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,13,第二节物理层的功能,每种无线传输技术的基本性能和特点是由其物理层所确定的，或者说，物理层是空间接口性能中最关键的部分。TD-SCDMA物理层的主要功能如下：,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,14,1)传输信道前向纠错（FEC）编码和解码2)切换测量和接力切换的执行3)传输信道的复接和分接以及传输信道中码的组成4)传输信道和物理信道中间码的映射5)物理信道的调制扩频和解调解扩6)频率跟踪和定时（码片、比特、时隙、子帧）同步，包括上行同步,第二节物理层的功能,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,15,7)功率控制8)随机接入过程9)动态信道分配（DCA）10)ODMA过程（选项）11)物理信道的功率加权和合并12)射频控制13)差错检测,第二节物理层的功能,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,16,14)速率匹配（数据复接至DCH）15)无线特性测试，包括FER，SIR，DOA，TA等等16)上下行波束赋形（智能天线）17)用户定位（智能天线）,第二节物理层的功能,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,17,第三节物理信道的结构,所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、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TD-SCDMA系统中时隙用于在时间域上区分不同用户信号，这在某种意义上有些TDMA的成分。TDMA系统的时隙内在码域上区分不同用户信号。图5.2给出了物理信道的信号格式。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,18,图5.2TD_SCDMA子帧结构,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,19,数据突发,数据块-352chips,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,20,特殊时隙,1)下行导频时隙(DwPTS)每个子帧中的DwPTS(SYNC_DL)是为下行导频和同步而设计的，由NodeB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5.3所示。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,21,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,22,SYNC_DL是一套是一组PN码，为了方便小区测量的目的，设计的PN码集用于区分相邻小区，该PN码集在蜂窝网络中可以重复使用。,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,23,2)上行导频时隙(UpPTS)每个子帧中的UpPTS（SYNC_UL）是为上行导频和同步而设计的，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，发射RACH。,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,24,这个时隙通常由长为128chips的SYNC_UL和32chips的保护周期间隔组成，其结构如图5.4所示。,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,25,SYNC_UL的内容是一套组PN码集，设计该PN码是用于在接入过程中区分不同的UE。,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,26,3)保护间隔（G）在NodeB侧，由Tx向Rx转换的保护间隔为75us(96chips)。,特殊时隙,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,27,在TD-SCDMA系统中，有三种类型的L1控制信号：TFCI（传输格式组合指示）、TPC（传输功率控制）和SS（同步偏移）。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,28,TFCI传输TD-SCDMA的常规时隙只有一种突发类型，它提供了在上下行传送TFCI提供了的可能。对每一个用户，TFCI信息将在每10ms无线帧里发送一次。TFCI的发送可以在已建立起的呼叫过程中进行商议确定，也可以在呼叫过程中重新进行确定。对每一个CCTrCH，高层信令将指示所使用的TFCI格式。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,29,除此之外，对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（编号最低）信道码进行扩频。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,30,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。编码后的TFCI符号在子帧内和数据块内都是均匀分布的，因此midamble码部分的结构和长度不变。如果没有TPC（传输功率控制）和SS（同步偏移）信息传送，TFCI就直接与所分配帧中的5ms子帧内的midamble码域相邻。而存在TPC和SS时的TFCI的位置如图5.5所示。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,31,图5.5TFCI发射位置,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,32,2)TPC的发送TPC可以在呼叫建立过程中商议确定，也可以在呼叫过程中重新确定。对每一个用户，TPC信息在每一个5ms子帧里发送一次，这使得TD-SCDMA系统可以进行快速功率控制。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,33,2)TPC的发送如果用到TPC，它将根据高层分配信息的顺序，使用分配到的第一个信道码并在分配到的第一个时隙的业务突发的数据部分发送，其扩频因子和扩频码与各自的物理信道的数据部分相同。在多资源配置的情况下，TPC总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个（编号最低）信道码进行扩频。,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,34,L1控制信号,3)SS的发送SS用于命令每M帧进行一次时序调整，调整步长为(k/8)Tc，其中Tc为码片周期，缺省时的M值和k值由网络设置，并在小区中进行广播。下行中的SS信息直接跟在midamble之后进行发送，作为L1的一个信号，SS在每一个5ms子帧里发送一次。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,35,L1控制信号,3)SS的发送M(取值范围18)和k(取值范围18)可以在呼叫建立过程中商议确定，也可以在呼叫过程中重新确定。SS总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个（编号最低）信道码进行扩频。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,36,上行链路中，突发的SS符号位置保留，以备将来使用。在呼叫建立过程中，对每一个信道码，L1的符号有三种可能情况：一个SS和TPC符号;没有SS和TPC符号;16/SF个SS符号和16/SF个TPC符号;TPC和SS在业务突发中的位置如图5.6所示,L1控制信号,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,37,L1控制信号,图5.6TPC和SS在业务突发中的位置,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,38,第四节专用物理信道（DPCH）,专用信道(在这类信道中，UE是通过物理信道来识别)，专用信道(DCH)是一个用于上/下行链路,承载网络和UE之间的用户或控制信息的上/下行传输信道。有两种类型的专用传输信道：专用信道-DCH用于ODMA网络的专用传输信道(ODCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,39,DCH或在ODMA网络中的ODCH映射到专用物理信道DPCH。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(SF)。第二步是加扰处理，即将扰码加到已被扩频的信号。,第四节专用物理信道（DPCH）,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,40,下行物理信道采用的扩频因子为16，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码同时发射。下行物理信道在提供2Mbps的高速业务时也可以采用SF=1的单码道传输。上行物理信道的扩频因子可以从116之间选择。对于多码传输，UE在每个时隙最多可以同时使用两个物理信道(信道码)，这两个物理信道采用不同的信道码发射。,第四节专用物理信道（DPCH）,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,41,第五节公共物理信道,5.1主公共控制物理信道（P-CCPCH)5.2辅助公共控制物理信道（S-CCPCH)5.3物理随机接入信道（PRACH)5.4物理同步信道（PSCH）5.5快速物理接入信道（FPACH)5.6物理上行共享信道（PUSCH）5.7物理下行共享信道（PDSCH）5.8寻呼指示信道（PICH）,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,42,5.1主公共控制物理信道(P-CCPCH),-公用；下行;广播系统及小区专用信息,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,43,公共传输信道中的BCH(广播信道)在物理层映射到主公共控制物理信道(P-CCPCH1和P-CCPCH2)。TD-SCDMA中的，P-CCPCHs的位置(时隙/码)是固定的TS0，并映射到TS0的最初两个码道。P-CCPCH采用SF=16的固定扩频方式，P-CCPCH1和P-CCPCH2总是各自采用CQ=16(k=1)和CQ=16(k=2)的信道码。P-CCPCH也采用正规突发类型，P-CCPCH中没有TFCI。P-CCPCHs采用基本midamble码m(1),5.1主公共控制物理信道(P-CCPCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,44,5.2辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),-公用；下行；系统知道用户位置时向用户传输的控制信息或短用户数据包；发送至用户的控制信息，特别在用户终端在等待模式（休眠）下所必须的。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,45,PCH（寻呼）和FACH（前向接入）可以映射到一个或多个辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)，这种方法可使PCH和FACH的数量可以满足不同的需要。在TS0中，S-CCPCH可以与P-CCPCH进行时间复用，也可以将它分配到其它任一下行时隙上。S-CCPCH所使用的码和时隙在小区中广播。,5.2辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,46,S-CCPCH采用SF=16的固定扩频方式，S-CCPCHs（S-CCPCH1和S-CCPCH2）总是成对使用，并以16为扩频因子映射到两个码道。在一个小区可以使用一对以上的S-CCPCHS。,5.2辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,47,5.3物理随机接入信道(PRACH),-公用；上行；来自一个用户的控制信息或短用户数据包；ODMA接入。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,48,RACH（反向接入信道）或ORACH(ODMA网络采用)映射到一个或多个上行物理随机接入信道，这种情况下，可以根据运营者的需要，灵活确定RACH或ORACH的容量。不需要TFCI、TPC和SS。上行PRACH的扩频因子为4、8或16，其配置(时隙数和分配到的扩频码)通过BCH在小区中广播。,5.3物理随机接入信道(PRACH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,49,PRACH使用正规突发类型。在同一时隙中激活的不同用户的训练序列（即midamble码），是由同一个单周期基本码经过不同时间偏移后而产生的。,5.3物理随机接入信道(PRACH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,50,5.4物理同步信道（PSCH）,TD-SCDMA系统中有两个专用物理同步信道，即TDSCDMA系统中每个子帧中的DwPCH和UpPCH。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,51,5.5快速物理接入信道（FPACH）,快速物理接入信道（FPACH）不承载传输信道信息，因而与传输信道不存在映射关系。NODEB使用FPACH来响应在UpPTS时隙收到的UE接入请求，调整UE的发送功率和同步偏移。FPACH的扩频因子SF固定为16，单子帧交织，信道的持续时间为5ms，数据域内不包含SS和TPC控制符号。因为FPACH不承载来自传输信道的数据，也就不需要使用TFCI。小区中配置的FPRACH数目及其它信道参数如：时隙、信道化码、Midamble码位移等信息由系统信息广播。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,52,5.6物理上行共享信道(PUSCH),-多个用户按时间分别使用于用户数据和控制信息的共用信道,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,53,物理上行共享信道（PUSCH）用来承载来自USCH的数据。物理上行共享信道（PUSCH）将使用正规的DPCH突发结构。用户物理层的特有参数，如功率控制、定时提前及方向性天线设置等，都可以从相关信道（FACH或DCH）中得到。由于可能一个UE存在多个PUSCH，这些PUSCH可以进行编码组合，这样PUSCH为在上行链路中传送TFCI信息提供了可能，但不需要TPC和SS。,5.6物理上行共享信道(PUSCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,54,5.7物理下行共享信道(PDSCH),-向多个用户分时传输专用用户数据的共同信道,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,55,物理下行共享信道（PDSCH）用来承载来自DSCH的数据。物理下行共享信道（PDSCH）将采用正规的DPCH突发结构。用户物理层的特有参数，如功率控制、定时提前及方向性天线设置等，都可以从相关信道（FACH或DCH）中得到。有三种通知方法可用来指示用户在DSCH上有要解码的数据：,5.7物理下行共享信道(PDSCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,56,1）使用相关信道或PDSCH上的TFCI信息；2）使用在DSCH上的用户特有的midamble码，它可从该小区所用的midamble码集中导出来；3）使用高层信令；当使用midamble码这一基本方法时，如果UTRAN分配给用户的midamble码是在PDSCH中发送的，则用户将对PDSCH进行解码。对于这种方法，不能再有其它的物理信道使用与该PDSCH相同的时隙，且只能有一个UE可以与PDSCH同时共享一个时隙。,5.7物理下行共享信道(PDSCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,57,由于下行方向传输信道DSCH不能独立存在，只能与FACH或DCH相伴而存在，因此作为传输信道载体的PDSCH也不能独立存在。DSCH数据可以在物理层进行编码组合，因而PDSCH上可以存在TFCI，但不使用TPC和SS。,5.7物理下行共享信道(PDSCH),2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,58,5.8寻呼指示信道（PICH）,寻呼指示信道（PICH）是一个用来承载寻呼指示的物理信道。PICH总是以与P-CCPCH相同的参考功率和相同的天线方向图配置来发送。每个小区的PICH使用正规的DPCH突发结构，SF=16的固定扩频方式。使用两个码可容易实现与P/S-CCPCH的时间复用。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,59,在每个PICH突发中，寻呼指示NPI使用LPI=2、4、8个符号来发送，LPI称为寻呼指示长度。每个PICH突发中的寻呼指示数NPI由寻呼指示长度给出，而它们二者对高层信令来说都是已知的。NPICH个连续子帧的寻呼指示组成了一个PICH块，NPICH由高层设置，因此，在每个PICH块中，将有NP=NPICH*NPI个寻呼指示被发送。,5.8寻呼指示信道（PICH）,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,60,第六节传输信道的种类和映射,专用传输信道DCH公共传输信道BCHPCHFACHRACHUSCHDSCH,2006-2,61,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,62,第六节传输信道的种类和映射,6.1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。对非实时分组数据业务，共享信道（USCH和DSCH）可以使用于允许在小短时间内的有效分配。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,63,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,64,第六节传输信道的种类和映射,6.26.2公共传输信道6.2.1广播信道(BCH)在TD-SCDMA系统中，有两个P-CCPCHS信道，即P-CCPCH1和P-CCPCH2，它们以16为扩频因子，使用CQ=16(k=1)和CQ=16(k=2)信道码映射到TS（0）。BCH总是映射到P-CCPCH1+P-CCPCH2上,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,65,第六节传输信道的种类和映射,P-CCPCHs的位置是由DwPTS突发中相关的相位关于P-CCPCHsmidamble序列指示的。一个特定的关于P-CCPCHsmidamble序列的DwPTS中突发的相位组合指示复帧中P-CCPCH的位置和交织周期的位置。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,66,第六节传输信道的种类和映射,6.2.2寻呼信道(PCH)PCH映射到一个或几个S-CCPCH上以便满足其容量的需求。PCH的位置在BCH上指示。它总是以一个参考功率电平发射。为了允许有效DRX，PCH被分为PCH块，每个块包含NPCH寻呼子信道。NPCH由高层配置。每个寻呼子信道映射到一个PCH块中的两个连续的PCH帧。对一个特定UE的层3信息仅在寻呼子信道上发射，寻呼子信道由高层分配给UE。UE对寻呼子信道的分配独立于UE对寻呼指示的分配。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,67,第六节传输信道的种类和映射,6.2.3前向接入信道(FACH)FACH映射到一个或几个S-CCPCHS信道上，它的位置由BCH来指示，且它的大小和位置均可根据需要而改变。FACH可以使用或不使用功率控制。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,68,第六节传输信道的种类和映射,6.2.4随机接入信道(RACH)RACH映射到PRACH。每帧中可以超过一个时隙用于执行PRACH。分配给PRACH的时隙位置在BCH广播。UE为了上行同步使用的上行同步码（SYNC-UL序列）与PRACH有确定的联系，其关系在BCH上广播。PRACH使用了功率控制和上行同步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,69,第六节传输信道的种类和映射,6.2.5上行共享信道(USCH)上行共享信道映射到一个或几个PUSCH。6.2.6下行共享信道(DSCH)下行共享信道映射到一个或几个PDSCH。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,70,第七节物理层过程,7.1NodeB之间的同步7.2小区搜索过程7.3上行同步7.4随机接入过程,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,71,7.1NodeB之间的同步,7.1.1NodeB之间的同步在某些场合下，为了优化系统容量，完成切换过程中的小区搜索，需要在NodeB之间保持一定的同步关系。如在小区重合覆盖区域（即某一区域有几个小区同时连续覆盖）的协同操作。用于NodeB之间同步的几种可选方法如下：,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,72,NodeB之间通过接收其它小区的下行导频时隙(DwPTS)进行同步；从Iub接口中的RNC获得同步信息；利用卫星定时系统进行同步(如GPS,GLOMASS)。,7.1NodeB之间的同步,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,73,7.1NodeB之间的同步,7.1.2系统间同步NodeB之间的同步只能在同一个运营商的系统内部。在基于主从结构的系统中，当在某一局域网中只有一个RNC时，可由RNC向各个NodeB发射网络同步突发，或者是在一个较大的网络中，网络同步突发先由MSC发给各个RNC，然后再由RNC发给每个NodeB。在多MSC系统中，系统间的同步可以通过运营商提供的公共时钟来实现。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,74,7.1NodeB之间的同步,7.1.3相邻小区之间的定时偏移由于在切换过程要进行小区搜索，因此相邻小区间的定时须要有一定的时间偏移。同一小区内的BTS在同一时刻以不同的载波发射各自的DwPTS，相邻小区的基站则在不同的时刻(偏移)以相同或不同的载波发射DwPTS，其偏移值由网络结构决定。例如，某个时间偏移值可由下面的公式给出：,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,75,7.2小区搜索过程,初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索按以下步骤进行：,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,76,7.2小区搜索过程,第一步:搜索DwPTS在第一步中，UE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器(或类似的装置)与接收到的从PN序列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,77,第二步:识别扰码和基本midamble码在初始小区搜索的第二步，UE接收到P-CCPCH(广播信道)上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在TD-SCDMA系统中，每个DwPTS对应一组4个不同的基本midamble码，因此共有128个midamble码且互不重叠。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。,7.2小区搜索过程,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,78,因此说32个SYNC_DL和P-CCPCH32个midamble码组一一对应（也就是说，一旦SYNC_DL确定之后，UE也就知道了该小区采用了哪4个midamble码），这时UE可以采用试探法和错误排除法确定P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。,7.2小区搜索过程,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,79,7.2小区搜索过程,在一帧中使用相同的基本midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果，UE可以进行下一步或返回到第一步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,80,7.2小区搜索过程,第三步：控制复帧同步在第三步中，UE搜索在P-CCPCH里的BCH的复帧MIB（MasterIndicationBlock），它由经过QPSK调制的DwPTS的相位序列（相对于在P-CCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。根据为了确定正确的midamble码所进行的控制复帧同步的结果，UE可决定是否执行下一步或回到第二步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,81,7.2小区搜索过程,第四步：读BCH信息在第四步，UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,82,7.2小区搜索过程,确定了P-CCPCH信道后，UE将按高层的规划信息在P-CCPCH上读取完整的系统信息广播，根据系统消息中给出的接入层和非接入层信息，来确定是否最终选择当前小区作为服务小区。至此，小区搜索过程结束。UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，如果出现不能完全解码BCCH的情况，意味着此步失败，小区搜索过程将根据情况回到前几步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,83,7.3上行同步,7.3.1上行同步的建立7.3.2上行同步的保持7.3.3NodeB和UE之间距离的估算,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,84,7.3上行同步,7.3.1上行同步的建立第一步：上行同步的准备(下行同步)正像有关小区搜索过程的文献所描述的那样，UE开机之后，它必须首先与小区建立下行同步。只有建立了下行同步，UE才能开始建立上行同步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,85,第二步：开、闭环上行同步尽管UE可以从NodeB接收到下行同步信号，但到NodeB的距离还是一个未知数，导致UE的上行发射不能同步到达NodeB。因此为了减小对常规时隙的干扰，上行信道的首次发送在UpPTS这个特殊时隙进行，SYNC_UL突发的发射时刻可通过对接收到的DwPTS和/或P-CCPCH的功率估计来确定。,7.3上行同步,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,86,在搜索窗内通过对SYNC_UL序列的检测，NodeB可估计出接收功率和时间，然后向UE发送反馈信息,调整下次发射的发射功率和发射时间，以便建立上行同步。在以后的4个子帧内，NodeB将向UE发射调整信息（用F-PACH里的一个单一子帧消息）。上行同步过程，通常用于系统的随机接入和切换过程中用于建立UE和基站之间的初始同步，也可以用于当系统失去上行同步时的再同步。,7.3上行同步,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,87,7.3上行同步,7.3.2上行同步的保持以利用每一个上行突发中的midamble码来保持上行同步。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,88,7.3上行同步,在每一个上行时隙中，各个UE的midamble码是不相同。NodeB可以在同一个时隙通过测量每个UE的midamble码来估计UE的发射功率和发射时间偏移，然后在下一个可用的下行时隙中发射同步偏移(SS)命令和功率控制(PC)命令，以使UE可以根据这些命令分别适当调整它的Tx时间和功率。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,89,7.3上行同步,这些过程保证了上行同步的稳定性，可以在一个TDD子帧检查一次上行同步。上行同步的调整步长是可配置和再设置的，取范围为1/81chip持续时间。上行同步的更新有三种可能情况：增加一个步长，减少一个步长，不变。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,90,上行同步,7.3.3NodeB和UE之间距离的估算上行同步要求UE超前一个时间(2*)发射信号，这个时间与UE到NodeB之间的距离有关。显然，UE到NodeB之间的距离可以通过已知的时间偏移用下式估计出来：,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,91,7.4随机接入过程,7.4.1随机接入准备7.4.2随机接入过程7.4.3随机接入处理,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,92,7.4.1随机接入准备,当UE处于空闲模式下，它将维持下行同步并读取小区广播信息。从该小区所用到的DwPTS，UE可以得到为随机接入而分配给UpPTS物理信道的8个SYNC_UL码（特征信号）的码集，一共有256个不同的SYNC_UL码序列，其序号除以8就是DwPTS中的SYNC_DL的序号。,2006-2,无线定位与空间测量研究所田增山,93,7.4.1随机接入