信息与通信]td-scdma无线接口物理层过程学员手册v301修改版zxj

信息与通信]td-scdma无线接口物理层过程学员手册v301修改版zxj内容摘要：

 RF 处理（注： RF 处理描述见 3GPP ）  错误检测和控制  速率匹配 (复用在 DCH 上的数据 )  无线特性测量，包括 FER、 SIR、干扰功率，等等  上行同步 控制  上行和下行波束成形 (智能天线 )  UE 定位 (智能天线 ) 当网络成员 (包括 UE和网络 )提供可兼容 的承载业务时 (如支持话音业务 )，它们应能成功地交互工作。 然而，相同结构的不同实现方案的选项会将可能导致 UE 和网络间的互不兼容，因此，应该避免这种情况。 物理层过程指的是发生在 UE和 NodeB 之间的物理层的一些行为。 常见的过程有：  小区搜索  小区重选  随机接入过程  同步过程  功率控制过程  终端测量过程 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 21 第 2章 小区搜索 概述 UE 在开机之后，它使用某种无线接入技术（ RAT）搜索并选择一个公共移动网（ PLMN）。 UE在选定的 PLMN 上进行小区初搜，当 UE 发现一个合适的小区时便进行登记注册，登记注册成功之后 UE 将 驻留在那个小区，同时监听它的控制信道。 这个过程称为“ Camping on the cell”，此时 UE 便进入了空闲状态。 在空闲状态下，UE 周期性的接收当前服务小区的广播系统消息和进行物理测量；并且 UE 还要对当前服务小区进行响应寻呼、主叫呼出、位置更新等。 从开机搜索到登录到合适小区的过程就定义为小区初搜（搜索、选择）。 小区搜索过程描述 在 TDSCDMA移动通信系统，其独特的帧结构决定了终端小区搜索算法的实现。 根据实现过程可分为如下 6 步： 利用功率特征，识别导频大致位置，达到符号级同步； 利用 SYNCDL 作相关，识别本小区的 SYNCDL，达到 CHIP 级同步； 完成频率粗调； 根据冲击响应，识别 MIDAMBLE码； 解 PCCPCH，作频率精调，即达到 1/8CHIP 级同步； 确定相位信息，读取 BCH 信道信息，完成小区搜索。 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 22 备注： 小区建立 RNC 与 NodeB 之间的控制、配置、系统信息； 上下行公共传输信道建立： RACH/FACH、 PCH的建立 物理共享信道重配置 ： 当所见的小区是 HSDPA小区时，需要此过程。 物理共享信道重配置中，包含了小区可用的 HSPDSCH 信道的时隙 /码 道列表、 HSPDSCH 和 HSSCCH Total Power 、 HSSCCH/HSSICH信道的时隙和码道列表。 利用功率特征，识别导频大致位置，达到符号级同步 终端上电后，终端从 MCU读取信道号（即频率点 ， 实际 频 率 =Urf/5），在指定的 TDSCDMA工作频点上寻找最强 DwPTS(此特殊时隙不进行扩频、加扰操作 )的大致位置 ,以建立下行同步 ,同步精度在 symbol级。 首 先要了解 TDSCDMA系统的帧结构 TDSCDMA和 WCDMA都是以 10ms为一个帧时间单位。 TDSCDMA由于使用智 能天线技术，需要随时（每 5ms）掌握用户终端的位置，因此，TDSCDMA进一步把每帧分成了两个 5ms的子帧，从而缩短了每一次上下行周期的时间，能在尽量短的时间内完成对用户的定位。 如图 22所示，一个 TDSCDMA子帧分为 7个普通时隙（ Ts0~Ts6）、一个下行导频时隙 DwPTS、一个上行导频时隙 UpPTS和一个保护周期。 切换点是上下行时隙间的分界点，通过该分界点可以调整上下行时隙的数量比例，从而适应以后各种分组业务中的不对称业务。 其中 Ts0必须是下行时隙，而 Ts1 一般情况下是上行时隙 . 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 23 图 2－ 2 TDSCDMA子帧结构 TDSCDMA只有一种脉冲类型，包括数据块 数据块 SS 符号、 TPC符号、 TFCI符号、训练序列 midamble和保护周期 GP。 在同一小区的同一时隙内，用户具有相同的基本 midamble码序列 ，不同用户的 midamble码序列只是基本训练序列的时间移位 (相位偏移 )。 TFCI用于指示传输的格式， TPC用于功率控制，而 SS是 TDSCDMA特有的，用于实现上行同步，该控制信号每一子帧（ 5ms）发射一次。 对于 TDSCDMA，由于其帧结构为波束赋形的应用而优化，在每一 子帧里 都有用于上行同步和小区搜索的 UpPTS和 DwPTS。 根据 TDSCDMA的帧结构 (见图 2－ 2), 在 DwPTS中 ,SYNCDL段的长度为 64chip, SYNCDL段的左边有 32chip的 GP，右边有 96chip的 GP。 由于 GP 段接收到的功率很小，而 SYNCDL的是全功率发射的 , 故从功率谱的角度上看 , 与两边的 GP段相比 , SYNCDL段会出现峰 值。 为此 , 我们可以取 128chip长度的特征窗 (见图 23), 由中间 64chip的 SYNCDL 段和两边各32chip的 GP组成 , 当用两边 32chip的功率和除以 SYNCDL段功率和时，得到的值应当很小。 遍历整个接收数据时（此时 5ms帧结构未知 ,但实际上是 5ms抽取一次而已 ），比值最小的位置即是 DwPTS的位置，由此亦判断出 SYNCDL的大致位置。 建立功率“特征窗 ”: “特征窗”长度为 128chip。 从 4倍速采样中选取一个采样时 , 长度为128chips。 “特征窗”在整个接收数据范围内移动 (上述的 5ms扫描时间内的接收数据 )，移动步长逐 symbol选取 (可以是逐 个 chip 或几个 chip，取决于终端设计 )，得到 N个“特征窗”。 对每一个“特 征窗”，计算其内部两边 64chip 对中间 64chip 的功率比值。 在 N 个功率比值中找寻最小值，其对应的“特征窗”位置即为 SYNC的位置 (见图 24)。 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 24 图 23:特征窗结构 (扩频系数 SF=16) 图 24:特征窗定位 DwPTS 的符号级位置 (扩频系数 SF=16) 可能存在的 问题： (1) 当多个 UE处在同一较小范围时，相互干扰。 当终端设备Ａ附近恰好有正在通话的另一终端设备Ｂ时，由于距离的原因，使终端设备Ａ接收到的终端设备Ｂ的功率会强于接收到的基站信号功率，从而导致在相关操作后因误判出的相关峰值出现的位 置不是终端设备真正的接收位置，而产生错误的下行同步信息。 (2) 如果 UE处于多小区环境，且与各个小区的距离不一样，可能导致特征窗识别失败，或搜索时间超长。 利用 SYNCDL作相关，识别本小区的 SYNCDL，达到 CHIP 级同步 在导频 DwPTS的位置已经大致确定的基础上，利用相关法精确确定 SYNC码组以及 SYNC 的位置，下行同步精确到 chip级。 对 SYNCDL的相关性和长度要求 : 在本过程利用 SYNCDL 码做相关，要求其具有良好的自相关性。 在此过程中，还没有达到载波同步，该相关过程建立在 能量测量的基础上，时间误差和频率误差 f是影响能量测量的两大因素。 时间误差依靠 PN码的相位滑动达到同步。 此处考虑频率误差。 根据维特比的理论，频率误差 f对能量测量的恶化因子为 ： D(f) = 2)( )(sin   NTcf NTcf f 频率误差 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 25 N 相关区间 Tc 码片周期 在 TDSCDMA系统， SYNCDL的长度为 64chip，即 N=64， Tc =。 一般UE 的晶振的精度为 ,（精 度要是提高，体积增大和价格升高） 根据上式可得： 当 f =6000HZ，性能恶化。 当 f =5000HZ，性能恶化。 当 f =4000HZ，性能恶化。 当 f =3000HZ，性能恶化。 如果 SYNCDL 的长度取 128， Tc =， 一般 UE的晶振的精度为 ,计算的参数恶化为： 当 f =6000HZ，性能恶化。 当 f =5000HZ，性能恶化。 当 f =4000HZ，性能恶化。 当 f =3000HZ，性能恶化。 根据上述比较，在使用频段，终端晶振频率稳定度等条件已定的条件下， SYNCDL 的长度取 64 较为合适。 实现 在下行同步达到 symbol级后，为了保证找到 SYNCDL 的准确位置，在找到 DWPTS大致位置的基础上，提前 32chip 开始接收数据，接收 128chip的数据，以保证 SYNCDL码完整网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 26 的包含在得到的采样数据中，然后再用相关算法在这 128chip 中精确找到 SYNCDL码的起始位置。 TDSCDMA系统共有 32 组可能的 SYNCDL 码。 由于这 32 组 SYNCDL 码无论是在同步，还是在非同步情况下的互相关性都非常好，因此， 此处的相关算法可以采用对位共轭相乘的方法。 即利用高层指示 需要搜索的 SYNCDL 码组的每一个 chip乘以采样数据中的对应的 chip，并将得到的结果相加。 每执行完一次，错开一个 chip 再执行一次，得到若干组相关序列， 相关序列中峰值功率最大的对应于本小区的 SYNCDL 码 ， 相关峰出现的位置即为 SYNCDL码的位置。 SYNCDL码组及其位置确定后， 将结果汇报给高层。 由高层确定本小区和邻近小区的 SYNCDL 码组。 实现过程中的说明 * 与高层指 定的每一组 SYNCDL码做相关，取 64 个相关结果，为了使得到的结果更可靠，采用每 64 个结果用一定的门限条件判断以确定最 大 值的方法。 门限值的选定与SYNCDL 码组的长度，相关性有关。 * TDSCDMA系统共有 32 组 SYNCDL 码，具体要求相关的 SYNCDL 码索引由高层给出，最坏的情况是全部 32组 SYNCDL 码都要做相关运算。 * 为了排除随机和干扰情况，仍然需要多帧的数据。 即每个 SYNCDL 码与多帧接收数据作相关运算，得到一组结果 . * 为了保证捕获时间在一定的范围内，可能要 利用并行相关的方法。 完成频率粗调 目标要求 在终端系统设计时，考虑 基站载频的频率偏差 ， 移动台相对基站运动产生的多谱勒频移 ，和频率器件的稳准度，总计有最大（ Khz6 ）的误差，需要进行频率的调整。 本步利用SYNCDL码不同段的频偏不同，用求相关的方法计算出估计频偏，然后确定调整量，反馈给硬件，从而一步步减小载波频率偏移 , 本步完成后，载波的频偏调整到 1KHz 以下。 有关自动频率调整（ AFC） 在无线通信终端接收机中，一般都包含 AFC模块，这是因为基站发射机中用于信 号调制的本振频率和接收机中混频用的本振频率不一致，混频后基带信号中残留该频率偏移成分，同时，由于终端设备移动产生的多谱勒频移也会通过混频和滤波保留在基带信号中。 这些频偏对基带信号处理随偏移量的增加发生影响，当频偏大于一定值，信号相位发生混叠，导致无法判决。 因此，在接收机侧具有 AFC 装置，使接收机和发射机保持一定精度的同步。 频差估计的精度直接影响环路的稳定性及输出载波的信噪比，所以，对载频频差的估计，应在最大信噪比的条件下进行，在 IS95/CDMA2020系统的移动台，载频频差估计在 RAKE多径合并后完 成。 在 TDSCDMA的移动台，一般分两步完成频差估计，由导频信号（ SYNCDL）完成频率粗调，由训练序列完成频偏精确调整。 实现 频偏估计公式 网络优化 错误 !未找到引用源。 第 2 章 小区搜索 27 设没有频偏影响的接收数据为 S(n)=I(n)+Q(n)*j ，数据分 I/Q两部分表示。 现在我们可以假设载波存在的载波偏差为 fo，则两个连续 chip 之间的相位差为： 1 2 8 0 0 0 0/2 fofd rad ，接收信号可表示为 S’(n)= fdnjejnQnI ***)*)()((  SYNC 中两段 chips 序列（ 长度为 NS，相隔 k）的共 扼相关为： ]))()(())()([( )**(**139。 ** fdknjfdnjkNSnfdkj ejknQknIejnQnIre    fdkjkNSn ejknQknIjnQnI**1 *]*)()([*]*)()([  设  kNSn jknQknIjnQ。