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1、TD-SCDMA物理层概述 SSMD-ISE PM-MCG,物理层规范包括六部分,物理层概述, 信道及映射, 交织与编码, 调制解调, 物理层过程, 测量,物理层是接口的最底层，在空口上，物理层向MAC 层提供不同的传输信道，信息在无线接口上的传输方式决定了传输信道的特性。MAC 层向L2 的无线链路控制(RLC)子层提供不同的逻辑信道，传输信息的类型决定了逻辑信道的特性物理。信道在物理层定义，一个物理信道由码、频率和时隙共同决定。物理层由RRC 控制。,1 物理层概述,RRC,MAC,物理层,BMC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,PDCP,PDCP,传输信道
2、,逻辑信道,无线承载,Control,Control,Control,Control,Control,控制面信令,用户面消息,Uu接口边界,L1,L2/MAC,L2/RLC,L2/BMC,L2/PDCP,L3,Uu接口协议结构,信令无线承载,1 物理层概述,TD-SCDMA多址接入方案是直接序列扩频码分多址(DS-CDMA) ，扩频带宽约为1.6MHz ，采用不需配对频率的TDD(时分双工)工作方式。 TDD ：一种双工方法，它的前向链路和反向链路的信息是在同一载频的不同时间间隔上进行传送的。 TDD 模式下，物理信道中的时隙被分成发射和接收两个部分，前向和反向的信息交替传送。 在TD-SCD
3、MA系统中，其多址接入方式上除具有DS-CDMA特性外，还具有TDMA的特点。因此TD-SCDMA的接入方式也可以表示为TDMA/CDMA,1 物理层概述,1.6MHz 的载频带宽是根据200KHz 的载波光栅配置方案得来的。一个10ms 帧分成2 个5ms 子帧，每个子帧中有7 个常规时隙和3 个特殊时隙。因此，一个基本物理信道的特性由频率、码和时隙决定。 信道的信息速率与符号速率有关，符号速率由1.28Mcps的码速率和扩频因子所决定到上下行的扩频因子在1到16之间，因此各自调制符号速率的变化范围为80.0K 符号/秒1.28M 符号/秒。,物理信道,TD-SCDMA的物理信道采用四层结构
4、：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码。 时隙用于在时域和码域上区分不同用户信号， 具有TDMA的特性。 突发由数据部分、midamble部分和保护间隔组成 突发的持续时间是一个时隙 突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频 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。midamble码部分必须使用同一个基本midamble码，但可使用不同偏移码（midamble shift）,TD-SCDMA的物理信道信号格式,1.28Mcps 1.6M频宽 7个常规时隙 3个特殊时隙 SF=1,4,8,16 符号速率：80Ks/s1.28Ms/s
5、TS:864chips DwPTS:96chips 1.28Mcps GP：96chips UpPTS:160chips,TD-SCDMA 系统的帧结构,时隙突发结构,DwPTS,UpPTS,数据突发,L1控制信令,包括传输格式合成指示（TFCI）, TPC, SS,不发送TPC/SS时的TFCI位置:TFCI每10ms一次，TPC/SS每5ms一次,发送TPC/SS时的TFCI位置 SS用于命令终端每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，M值和k值由网络设置，并在小区中进行广播。,物理信道,分为专用物理信道和公共物理信道 专用物理信道(DPCH)： DCH映射到
6、专用物理信道DPCH。专用物理信道采用前面介绍的突发结构，由于支持上下行数据传输，下行通常采用智能天线进行波束赋形。 公共物理信道(CPCH): 主公共控制物理信道(P-CCPCH)。传输信道BCH在物理层映射到P-CCPCH。在TD-SCDMA中，P-CCPCHs的位置(时隙/码)是固定的(Ts0)。P-CCPCHs采用固定扩频因子SF=16，总是采用TS#0的信道化码CQ=16(k=1)和CQ=16(k=2) 。P-CCPCH需要覆盖整个区域,不进行波束赋形. 辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)。PCH和FACH可以映射到一个或多个辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)，这种方法使PC
7、H和FACH的数量可以满足不同的需要。S-CCPCHs采用固定扩频因子SF=16,S-CCPCH的配置即所使用的码和时隙在小区系统信息中广播。S-CCPCHs可以支持采用TFCI。 物理随机接入信道(PRACH)。RACH映射到一个或多个物理随机接入信道，可以根据运营者的需要，灵活确定RACH容量。PRACH可以采用扩频因子SF=16, SF=8 或 SF=4。其配置(使用的时隙和码道)通过小区系统信息广播。,物理信道,快速物理接入信道Fast Physical Access CHannel (FPACH)。这个物理信道是TD-SCDMA系统所独有的,它作为对UE发出的UpPTS信号的应答,用
8、于支持建立上行同步。NodeB 使用FPACH传送对检测到的UE的上行同步信号的应答。FPACH上的内容包括定时调整、功率调整等，是一单burst信息。FPACH使用扩频因子SF=16，其配置(使用的时隙和码道)通过小区系统信息广播。FPACH突发携带的信息为32bits 物理上行共享信道(PUSCH)。USCH映射到物理上行共享信道。PUSCH支持传送TFCI信息。UE使用PUSCH进行发送是由高层信令选择的。 物理下行共享信道(PDSCH)。DSCH映射到物理下行共享信道（PDSCH），PDSCH支持传送TFCI信息。3中方式指示解码数据（TFCI/Midamble/高层信令） 寻呼指示信
9、道（PICH）。寻呼指示信道用来承载寻呼指示信息。PICH的扩频因子为16，PICH的配置在小区系统信息中广播。,物理信道训练序列的分配,突发结构中的训练序列（midamble码），用于进行信道估计、测量，如上行同步的保持以及功率测量等。在同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的midamble码由一个基本的midamble码经循环移位后而产生。训练序列是物理信道配置的一部分,其分配有三种不同方案： UE特定的训练序列分配： 用于上行或下行，高层明确分配UE特定的训练序列。 缺省训练序列分配方案： 用于上行或下行，由物理层根据使用的信道化码分配使用的训练序列。 公共训练序列分配方案： 用于下行
10、，由物理层根据该下行时隙当前使用的信道化码的个数分配训练序列。 如果高层没有明确的分配训练序列，而且也没有指示使用公共训练序列分配方案，则物理层根据缺省训练序列分配方案进行分配。缺省训练序列分配方案由训练序列和信道化码固定的对应关系给出。,2 传输信道到物理信道的映射,传输信道,分为两类： 公共信道：通常此类信道上的信息是发送给所有用户或一组用户的，但是在某一时刻，该信道上的信息也可以针对单一用户，这时需要用UE ID进行识别。 专用信道：此类信道上的信息在某一时刻只发送给单一的用户，因此UE是通过物理信道来识别的。 公共传输信道（6类）：BCH、PCH、FACH、RACH、USCH和DSCH
11、 广播信道(BCH) 广播信道是下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息。 寻呼信道(PCH) 寻呼信道是下行传输信道，当系统不知道移动台所在的小区时，用于发送给移动台的控制信息 前向接入信道(FACH) 前向接入信道(FACH)是下行传输信道，当系统知道移动台所在的小区时，用于发送给移动台的控制信息。FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。 随机接入信道(RACH) 随机接入信道是上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。 上行共享信道(USCH) 上行共享信道(USCH)是几个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
12、享信道(DSCH) 下行共享信道(DSCH)是几个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 复用和信道编码,为了保证数据在无线链路上的可靠传输，物理层需要对来自MAC和高层的数据流进行编码/复用后发送。同时，物理层对接收自无线链路上的数据需要进行解码/解复用后，再传送给MAC和高层。 包括差错检测、差错纠正（包括速率匹配）、交织和传输信道到物理信道的映射几部分 到达编码/复用单元的数据以传送块集的形式，在每个传送时间间隔（TTI）传输一次。传输时间间隔从集合5ms,10 ms, 20 ms, 40 ms, 80 ms中取值（5ms的 TTI可应用于RACH）。,编码/复用,
13、给每个传送块加CRC 传送块级联/码块分段 信道编码 无线帧尺寸均衡 交织(分两步) 无线帧分段 速率匹配 传输信道的复用 bit加扰 物理信道的分段 子帧分段 到物理信道的映射。,由编码和复用模块输出的单个数据流用编码复合传输信道(CCTrCH)表示，一个CCTrCH可以映射道一个或多个物理信道。而对于一个物理信道而言，其数据bit只能来自于同一个CCTrCH。,纠错编码参数,不同传输信道编码和复用到一个CCTrCH,复用到一个CCTrCH上的传输信道要有协同的时间，以使来自高层的传输块（其属于不同的传输信道或不同的传输时间间隔） 不同的CCTrCH不能映射到相同的物理信道； 一个CCTrC
14、H可以映射到一个或多个物理信道； 专用传输信道和公共传输信道不能复用到同一CCTrCH； 对于公共传输信道，只有FACH和PCH可处于同一CCTrCH； 每个承载一个BCH的CCTrCH，只能承载一个BCH，不能再承载别的传输信道； 每个承载一个RACH的CCTrCH，只能承载一个RACH，不能再承载别的传输信道； 有两种类型的CCTrCH，即： 专用CCTrCH：对应于一个或多个DCH的编码和复用结果； 公共CCTrCH：对应于一个公共信道的编码和复用结果。这些公共信道分别包括上行链路的RACH和USCH信道，及下行链路的DSCH、BCH、FACH和PCH信道。 包含下列传输信道的CCTrC
15、H,可能传送TFCI信息: -专用类型; -USCH 类型; -DSCH 类型; -FACH 和/或 PCH 类型.,物理层控制信息的编码,传送格式检测 接收方为了准确解码，必须通过传输格式检测获得发送方传输格式的参数。传输格式检测可以在有/或没有传输格式组合指示 (TFCI)的情况下进行。如果有 TFCI发送，则接收机从TFCI中检测传送格式组合。如没有TFCI发送时，则使用所谓的盲传送格式检测，即接收机利用可能的传输格式组合作为先验信息，或者在建立连接时由高层信令告知接收机所使用的传输格式。 传输格式组合指示(TFCI)的编码 TFCI比特数是可变的，它是在呼叫开始时，通过高层信令来设置的
16、。 FPACH 信息bit 编码 长度为8 bit 的CRC 校验位 约束长度为9，编码速率为1/2的卷积码，编码后的数据为96bit. 速率匹配后的输出为88比特，打孔8比特， 88比特的交织。,BCH复用示例,说明： 每个子帧的时隙突发结构中数据符号是352个chips， 那么如何与右图中对应呢？ 352chips=44/2(QPSK)*16(SF) 352bits如何映射到物理信道呢？ 由于BCH的TB采用20ms那么就需要分割成2个10ms无线帧，每个10ms无线帧编码后承载352bits，又分为2个5ms无线子帧，每个无线子帧承载352/2176bits，需要使用2个SF16承载，那么突发结构中每个数据符号需要承载176/2/2=44bits,12.2k语音及3.4K随路信令的复用,3.4 kbps 参数示例,12.2 kbps参数示例,12.2 kbps 话音and 3.4 kbps 信令复用使得物理信道参数,
