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1、第6章TDSCDMA基本原理6.1物理层结构6.2传输信道和物理信道6.3信道编码与复用6.4扩频与调制6.5物理层处理过程6.1物理层结构TD－SCDMA的物理信道由频率、时隙、信道码和无线帧分配定义。建立一个物理信道的同时,就给出了它的起始帧号。物理信道的持续时间既可以无限长,又可以是定义资源分配的持续时间。物理信道结构如图6-1所示。图6-1TD-SCDMA物理信道结构6.1.1物理信道帧结构TDSCDMA系统的物理信道采用四层结构:系统帧、无线帧、子帧、时隙/码。时隙用于在时域上区分不同的用户信号,具有TDMA的特性。图
2、6-2所示为TDSCDMA的物理信道帧结构。3GPP定义的一个TDMA帧的长度为10ms。TD-SCDMA系统为了实现快速功率控制和定时提前校准以及对一些新技术的支持(如智能天线、上行同步等),将一个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。每一个子帧又分成长度为675μs的7个常规时隙(TS0~TS6)和3个特殊时隙(DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护间隔)和UpPTS(上行导频时隙))。图6-2TD-SCDMA的物理信道帧结构常规时隙用于传送用户数据或控制信息。在这7个常规时隙中,TS0总是固定地用
3、作下行时隙来发送系统广播信息,而TS1总是固定地用作上行时隙。其他的常规时隙可以根 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,如分组数据。用作上行链路的时隙和用作下行链路的时隙之间由一个转换点(SwitchPoint)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。6.1.2时隙结构TDD模式下的物理信道是一个突发信道,在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分配给某物理信道;分配也可以是
4、不连续 的,即将部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。TDSCDMA系统的突发结构如图6-3所示,图中chip表示码片长度。每个突发被分成了四个域:两个长度分别为352chip的数据域、一个长为144chip的训练序列域(Midamble)和一个长为16chip的保护间隔(GP)。一个突发的持续时间是一个时隙。发射机可以同时发射几个突发。图6-3TD-SCDMA系统突发结构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。 数据部分由信道码和扰
5、码共同扩频,即将每一个数据符号转换成一个码片,因而增加了信号带宽。一个符号包含的码片数称为扩频因子,扩频因子可以取1、2、4、8或16。信道码是一个OVSF(OrthogonalVariableSpreadingFactor,正交可变扩频因子)码,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。扰码的作用是区分相邻小区。在发射机同时发射几个突发的情况下,几个突发的数据部分必须使用不同的信道码,但应使用相同的扰码。Midamble码长144chip,用作扩频突发的训练序列,在同一小区同一时隙上的不同用户所采用的Midam
6、ble码由同一个基本的Midamble码经循环移位后产生。整个系统有128个长度为128chip的基本Midamble码,分成32个码组,每组4个。 一个小区采用哪组基本Midamble码由小区决定,因此4个基本的Midamble码的基站是知道的,并且当建立起下行同步之后,移动台也知道所使用的Midamble码组。NodeB决定本小区将采用这4个基本Midamble码中的哪一个。一个载波上的所有业务时隙必须采用相同的基本Midamble码。小区使用的扰码和基本中间码是广播的,而且可以是不变的。 基本中间码到中间码的生成过程如下:
7、1.下行导频时隙下行导频时隙结构如图6-4所示。图6-4下行导频时隙每个子帧中的DwPTS是为建立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64chip的SYNC_DL(下行同步序列)和32chip的GP(保护间隔)组成的。SYNC_DL是一组PN(PseudoNoise,伪随机噪声)码,用于区分相邻小区,系统中定义了32个码组,每组对应一个SYNC_DL序列,SYNC_DL码集在蜂窝网络中可以复用。2.上行导频时隙上行导频时隙结构如图6-5所示。图6-5上行导频时隙每个子帧中
8、的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,发送随机接入请求。这个时隙通常是由长为128chip的SYNC_UL(上行同步序列)和32chip的GP(保护间隔)组成的。SYNC_UL是一组PN
