帧结构及物理信道

帧结构及物理信道无线网帧结构子帧:1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧:1ms#2#3#4半帧:5ms半帧:5ms帧:10msGPUpPTS无线网帧结构特点：无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD无线网的帧长一样。特殊子帧DwPTS+GP+UpPTS=1msDL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD无线网上下行配比表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。关键技术帧结构物理信道物理层过程无线网和TD-SCDMA邻频共存（1）TD-S=3:3根据仿真结果，此时无线网下行扇区吞吐量为26Mbps左右（采用10:2:2，特殊时隙可以用来传输业务）无线网=2:2+10:2:2TD-SCDMA时隙=675usDwPTS=75usGP=75usUpPTS=125us无线网子帧=1ms=30720Ts10:2:2=21952Ts:4384Ts:4384Ts3:9:2=6592Ts:19744Ts:4384TsTD-SCDMA无线网1.025ms=2.15ms特殊时隙特殊时隙共存要求：上下行没有交叠（图中Tb>Ta）。则无线网的DwPTS必须小于0.85ms（26112Ts)。可以采用10:2:2的配置0.675ms1ms关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-SCDMA无线网TD-SCDMA时隙=675usDwPTS=75usGP=75usUpPTS=125us无线网子帧=1ms=30720Ts10:2:2=21952Ts:4384Ts:4384Ts3:9:2=6592Ts:19744Ts:4384Ts0.7ms0.675ms1ms=1.475ms共存要求：上下行没有交叠（图中Tb>Ta）。

则无线网的DwPTS必须小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S=4:2

根据计算，此时无线网下行扇区吞吐量为28Mbps左右（为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20%）计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75=20%无线网=3:1+3:9:2关键技术帧结构物理信道物理层过程无线网和TD-SCDMA邻频共存（2）无线网和TD-SCDMA邻频共存（3）TD-SCDMA与无线网邻频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，无线网需用配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况下，增加新的特殊时隙配比5:5:2

增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本，后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。关键技术帧结构物理信道物理层过程特殊子帧无线网特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。无线网的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS+GP+UpPTS永远等于1ms特殊子帧配置NormalCPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS无线网的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持关键技术帧结构物理信道物理层过程主同步信号PSS在DwPTS上进行传输DwPTS上最多能传两个PDCCHOFDM符号（正常时隙能传最多3个）只要DwPTS的符号数大于等于6，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以无线网在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据DwPTS关键技术帧结构物理信道物理层过程UpPTSUpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号，详细介绍见后）根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入关键技术帧结构物理信道物理层过程逻辑、传输、物理信道下行信道映射关系上行信道映射关系逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。

物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。关键技术帧结构物理信道物理层过程物理信道简介信道类型信道名称TD-S类似信道功能简介控制信道PBCH(物理广播信道）PCCPCHMIBPDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH传输上下行数据调度信令上行功控命令寻呼消息调度授权信令RACH响应调度授权信令PHICH(HARQ指示信道）ADPCH传输控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH长度的信息PRACH（随机接入信道）PRACH用户接入请求信息PUCCH（上行物理控制信道）HS-SICH传输上行用户的控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等。

业务信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCH下行用户数据、RRC信令、SIB、寻呼消息PUSCH（上行物理共享信道）PUSCH上行用户数据、用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI关键技术帧结构物理信道物理层过程物理信道配置关键技术帧结构物理信道物理层过程同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理ID（PCI），区分不同的小区

P-SCH(主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步

S-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步SCH配置时域结构频域结构PSS位于DwPTS的第三个符号SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号SCH(P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置关键技术帧结构物理信道物理层过程SCH(同步信道)小区物理ID（PCI）无线网系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0～503之间的一个号码即可基本概念小区ID获取方式在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即可获得该小区物理ID无线网的方式类似，UE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，即主同步信道P-SCH中传播的序列，共有3种可能性）辅同步序列（SSS，即辅同步序列S-SCH中传播的序列，共有168种可能性）由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID配置原则因为PCI和小区同步序列关联，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。关键技术帧结构物理信道物理层过程频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz（72个子载波）时域：每5ms无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCHPBCH配置PBCH(广播信道)

广播消息MIB在PBCH上传输,包含了接入无线网系统所需要的最基本的信息：系统带宽系统帧号(SFN）PHICH配置关键技术帧结构物理信道物理层过程SIB承载在PDSCH，携带信息和TD-S的类似，例如：PLMNTrackareacode小区IDUE公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的

小区重选参数、切换参数SIB1SIB2SIB3~8指示上行传输数据是否正确收到采用BPSK调制指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号上发送采用QPSK调制随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰PCFICH&PHICH配置PCFICH(物理层控制格式指示信道)

PHICH(物理HARQ指示信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程频域：所有子载波时域：每个子帧的前n个OFDM符号，n<=3用于发送上/下行调度信息、功控命令等通过下行控制信息块DCI下发命令。不同用户使用不同的DCIPDCCH配置---覆盖PDCCH(物理下行控制信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程DCI占用的物理资源可变，范围为1~8个CCEDCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，解调门限越低，覆盖范围越大PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降技术原理—PDCCH链路自适应/PCFICH功控PDCCH受到诸多因素影响：CCE聚合度、DCIFormat、邻小区干扰、天线数及发送方式等PDCCH/PCFICH功控：由于PDCCH/PCFICH采用QPSK调制方式进行发送，因此可对PDCCH/PCFICH进行下行功控；针对边缘用户的PDCCH/PCFICH信息发送，可通过借用中心用户控制信道的功率，增大边缘户用下行功率的方式，从而扩大覆盖范围PDCCH链路自适应：将PDCCH自适应与功率控制结合起来保证在恶劣无线条件下的PDCCH性能，以SINR作为触发门限，即当SINR低于一定门限，PDCCH会采用8CCE+powerboostingPCFICH功控：同PDCCH功控，可以有效提升在恶劣无线条件下的PCFICH性能以上功能无线网/无线网-FDD设备均可使用原理介绍引入分析性能增益—PDCCH链路自适应/PCFICH功控最大发射功率受到用户数、基站总功率及射频协议的限制如果基站发射功率为40W时，PDCCH/PCFICH单天线平均发射功率为：37dBm-10log(1200）=6.2dBm射频协议规定：相邻RE间功率差需要小于10dB链路预算结果：根据链路预算，不考虑其他信道受限，PDCCH功率提升3dB，覆盖距离可增大20%左右；理论分析PDCCH配置---容量信道及信号REPCFICH4*4=16PHICHmin3*4=12max25*4=100RS两天线端口4*100=4001symbol12*100=12002symbol2*1200=24003symbol3*1200=3600PDCCH可用资源有限，每个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降关键技术帧结构物理信道物理层过程以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数支持用户数的计算假定：用户每10ms被调度一次用户分布如下：10%用户采用1CCE20%用户采用2CCE20%用户采用4CCE50%用户采用8CCE两天线端口10ms调度次数10ms调度用户数2:2PDCCH占OFDMSYMBOL数目

1CCE2CCE4CCE8CCE1max12660301236min114542412332max330162783699min3121567836963max46223011456143min444220110521363:11max16880401648min152723216442max44021610448132min416208104481283max63831815878198min61430415272188初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，Format0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4PRACH配置长度配置无线网中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。格式时间长度覆盖范围01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争

PRACH(物理随机接入信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程接入类型建议频域：1.08MHz带宽（72个子载波）时域：普通上行子帧中（format0~3）及UpPTS（format4）每10ms无线帧接入0.5~6次，每个子帧采用频分方式可支持多个随机接入资源。供UE传输控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等一个控制信道由1个RBpair组成，位于上行子帧的两边边带上在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH资源上发送。上行容量与吞吐量是PUCCH的RB资源个数与PUSCH的RB资源个数的折中PUCCH配置PUCCH（上行物理控制信道）控制信道示意图关键技术帧结构物理信道物理层过程用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度用于估计上行信道，做下行波束赋形

用于上行控制和数据信道的相关解调信道估计、测量。位于每个时隙数据部分之间下行导频，用作信道估计。用作同步

仅出现于波束赋型模式，用于UE解调用于下行信道估计，及非beamforming模式下的解调。调度上下行资源用作切换测量参考信号无线网TD-SCDMA下行参考信号上行参考信号CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble码相同点：都是公共导频，分布于全带宽内不同点：CRS还可用作非beamforming模式下的解调相同点：主要用于业务信道的解调不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故DRS及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:仅用于BF模式下业务信道的解调DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调无线网特有，上行实现Sounding后，可以实现BF和更准确的上下行频选调度

关键技术帧结构物理信道物理层过程下行参考信号两天线端口示意图DRS（专用参考信号）CRS（公共参考信号）天线端口5示意图

CRSDRS位置分布于下行子帧全带宽上分布于用户所用PDSCH带宽上作用下行信道估计，调度下行资源切换测量波束赋形时，用于UE解调应用发射分集、空间复用的业务和控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的业务信道关键技术帧结构物理信道物理层过程CRSPowerBoosting小区导频功率提升：无线网中导频有两类，即小区导频和用户专用导频，功率提升仅针对小区导频可有效扩大覆盖范围：无线网定义小区导频上的发射功率强度可高于业务信道，以提高小区边缘导频的信道估计性能，从而扩大覆盖范围动态调整范围：协议中有8个导频功率密度/业务功率密度的级别，最大6db，最小-3db扩大覆盖：小区导频（CRS）的功率增强可提升小区边缘的信道估计性能，在覆盖范围较大，导频覆盖受限的场景下，可采用PowerBoosting方案扩大覆盖设备能力：导频功率提升功能对设备的射频模块有要求（协议中已明确相关的射频指标：RE间功率差小于10dB），从前期测试来看，设备均已满足所有的射频指标要求，故可要求此功能；该功能无线网/无线网-FDD设备均可使用原理介绍引入分析无线网终端测量量-概述无线网终端需要报告以下标准化测量量：RSRP表示信号强度，类比于TD-SCDMA的RSCPRSRQ表示信号质量。