TD-SCDMA RTT的空間接口技術綜述

2019-11-03 09:33:26

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　　摘要：在本文中，摘要介紹了TD-SCDMA RTT建議的空間接口技術。在簡單回顧空間接口中高層信令的基礎上，對TD-SCDMA的物理層功能予以介紹。然后對主要的物理層技術，包括幀結構、調制和解調、數據復接和分接、以及信道編碼和交織等等方面作了說明。特別著重介紹TD-SCDMA技術的特點和主要設計思想。

I. 前言：3GPP的空間接口標準構成

圖1 TD-SCDMA空間接口的結構示意圖

　　在IMT-2000的空間接口標準中，基于所設計的核心網不同，空間接口（Un接口）的基本結構分為兩個大類別，并分別由兩個伙伴計劃（3GPP和3GPP2）來起草。TD-SCDMA的空間接口是基于3GPP的基本概念，如圖1所示的三層結構：由物理層、鏈路控制層和無線資源控制層所組成。在TD-SCDMA系統中，此Un接口的第二和第三層是3GPP和CWTS融合后的標準，它即能支持3GPP的FDD和TDD系統，也能支持TD-SCDMA系統。

II. 第三層（無線資源控制層）

　　無線資源控制層（RRC）處理用戶終端（UE）和無線接入網（RAN）之間在第三層控制面的信令以及和更高層（如核心網（CN））之間的關系。其主要功能如下：

　　* 廣播接入無關的信息（來自CN）

　　RRC將向所有UE廣播來自網絡的系統信息。這些系統信息將周期性廣播。此功能支持高層（高于RRC）信息的廣播，此信息可能和本小區無關，也可能有關。例如，RRC可能廣播與部分小區有關，CN服務區的信息。

　　* 廣播接入相關的信息

　　RRC將向所有UE廣播來自網絡的系統信息。此功能支持廣播典型的特定小區的信息。

　　* 建立、維護和釋放UE和RAN之間的RRC連接

　　一個RRC連接的建立是由來自UE高層的請求而建立的對此UE的第一個信令連接。一個RRC連接的建立也包括小區的重選、允許控制以及第二層信令鏈路的建立。

　　* 無線乘載業務的建立、重新配置和釋放

　　根據高層的要求，RRC將執行用戶面內無線乘載業務的建立、重新配置和釋放功能。同時可能和一個UE建立多個無線乘載業務。在建立和重新配置中，RRC層根據來自高層的信息，執行允許控制并選擇L2和L1中描述此無線乘載業務過程的參數。

　　* RRC接連中無線資源的指定、重新配置和釋放

　　RRC層處理RCC連接和控制和用戶平面所需要得無線資源的指配。在一個RCC連接建立時RCC層將配置無線資源。此功能包括對同一RCC連接中多個無線乘載業務無線資源的指配。RCC在上行和下行中控制無線資源以使UE和RAN之間能夠使用不平衡的無線資源進行通信（不對稱上下行）。RCC對UE的資源指配還用于越區切換至GSM或其它無線系統等目的。

　　* RRC連接的移動功能

　　在建立一個RCC連接時，RRC層還執行估計、決定和執行等與RCC移動有關的功能，如裝備向GSM或其它無線系統切換、小區重選、小區尋呼面積的更新等基于UE測量的功能。

　　* 尋呼

　　RRC能廣播來自網絡的對指定UE的尋呼信息。RRC也能在建立RRC連接的期間開始尋呼。

　　* 所需質量的控制

　　此功能保證了一個無線乘載業務所要求的質量，還包括指定ì夠數量的無線資源。

　　* UE測量的報告和對報告的控制

　　UE測量是由RCC層控制的，包括TD-SCDMA無線接口和其它系統的測量內容、什么時候進行、以及如何報告等。RCC層還執行將UE測量結果向系統的報告。

　　* 加密控制

　　RRC提供在無線接入網（RAN）和UE之間設定和取消加密的過程。

　　* 空閑模式下小區的選擇和重選

　　基于空閑模式下測試的結果來選擇最合適的基站及確定選擇門限。

　　* 小區間無線資源分配的仲裁

　　此功能保證了RAN全部功能的最佳性能。

　　* ODMA功能，如：

　　RRC執行提醒廣播以允許將所有ODMA路徑信息收集起來。

　　ODMA近鄰接力節點的清單及其相關信息都將由RCC來維護。

　　RRC將通過調整廣播的功率來激發有關消息以維護所需數量的近鄰數量。

　　ODMA路徑和RCC連接的建立基于路徑算法。

　　RRC層將控制關口ODMA接力節點和RAN之間代協作通信鏈路。

　　* 碰撞的解決

　　當低層出現碰撞時，RRC將通過無線資源的重新分配或釋放等進行處理。

　　* 慢速DCA

　　基于慢速門限確定來指配無線資源。

　　* UE的定位

　　RRC層將根據來自物理層的信息（方位和距離）確定工作UE的位置。

III. 第二層（媒介接入控制和無線鏈路控制）

　　第二層分為媒介接入控制子層（MAC）和無線鏈路控制子層（RLC）。

　　MAC子層負責處理來自RCL和RRC子層的數據流。它對上層提供不確認傳輸模式的服務。至RLC子層的接口是通過邏輯信道服務節點。它根據RRC子層的要求指配無線資源并向高層報告測量結果。邏輯信道再分為控制信道和業務信道。如是，它將提供如下功能：

　　* 就不同邏輯信道映射到相應的傳輸信道中，根據當時信源速率選擇合適的傳輸信道的傳輸格式。它還完成PDU和傳輸數據塊之間的復接和分接，以便后面物理層的進一步處理。

　　* 基于來自RRC子層的信息進行公用和專用傳輸信道之間的動態交換。

　　* 基于來自高層的信息和物理層情況（如可使用的發射功率）對一個UE的優先級處理，也從提高頻譜效率出發，用一個動態時間表處理多個UE之間的優先級問題。

　　* 控制RRC子層的業務量。

　　* 確定高層信令的路徑及支持相應MAC信令連接的維護。

　　* 支持快速DCA。

　　* 需要時在RLC透明傳輸模式中進行加密和解密。

　　RLC提供三種不同的數據傳輸模式。

　　* 透明數據傳輸

　　此業務在傳輸高層的PDU時不增加任何協議信息，可能加上分段和重新裝配功能。

　　* 不確認的數據傳輸

　　此業務在傳輸高層PDU時并不保證傳輸輸入端的正確性。

　　* 確認的數據傳輸

　　此業務在傳輸高層PDU時保證每段傳輸輸入端的正確性。當RLC不能正確傳輸數據時，RCL傳輸端的用戶將得到通知。按序列傳輸和不按序列傳輸都支持此服務。在多數情況下，高層協議都能保存自己PDU的順序。只要低層的不按序列的特性是已知的并能夠控制（即高層協議將不會立即要求重新傳輸一個丟失的PDU），此不按序列的傳輸將能節約接收的RLC的存儲器空間。

　　RLC連接還具有數據流建立和釋放的原則、解密和解密、質量設定以及在不能糾正差錯時向高層報告的功能。

IV. 物理層概述

　每種無線傳輸技術的基本性能和特點是由其物理層所確定的，或者說，物理層是空間接口性能中最關鍵的部分。TD-SCDMA物理層的主要功能如下：

　　1) 傳輸信道前向糾錯（FEC）編碼和解碼

　　2) 切換測量和接力切換的執行

　　3) 傳輸信道的復接和分接以及傳輸信道中碼的組成

　　4) 傳輸信道和物理信道中間碼的映射

　　5) 物理信道的調制擴頻和解調解擴

　　6) 頻率跟蹤和定時（碼片、比特、時隙、子幀）同步，包括上行同步

　　7) 功率控制

　　8) 隨機接入過程

　　9) 動態信道分配（DCA）

　　10) ODMA過程（選項）

　　11) 物理信道的功率加權和合并

　　12) 射頻控制

　　13) 差錯檢測

　　14) 速率匹配（數據復接至DCH）

　　15) 無線特性測試，包括FER，SIR，DOA，TA等等

　　16) 上下行波束賦形（智能天線）

　　17) 用戶定位（智能天線）

　　在下面章節中，將對其主要內容進行介紹。

V. TD-SCDMA的幀結構

圖2 幀和突發結構

圖3 主時隙突發結構

　　物理信道用4層結構：超幀、無線幀、子幀和時隙/碼，如圖2所示。一個超幀長720ms，由72個無線幀組成，每個無線幀長10ms（以上，和UTRA TDD完全相同）。TD-SCDMA將每個無線幀分為兩個5ms的子幀。每個子幀由7個主時隙（長度675μs）和3個特殊時隙：下行導引時隙（DwPTS）、下行導引時隙（UPPTS）和保護時隙（G）構成。

　　主時隙空發結構見圖3。此突發類型由兩個數據符號內，一個144碼片的中間碼和一個16碼片的保護區。數據區共704碼片長。數據區中每個比特用QPSK調制，擴頻系數為1至16。中間碼是作為訓練序列，供多用戶檢測（聯合檢測或干擾抵銷）時信道估值使用。

　　下行導引時隙（DwPTS）由64比特正交碼組成，它是無線基站（小區）的導引（Pilot）信號，也是下行同步的信號。而上行導引時隙(UpPTS)由128比特正交碼組成，它是用戶終端（小區）的導引（Pilot）信號，主要用作隨機接入。保護時隙（G）用于區分上下行時隙，使距離較遠的終端能實現上行同步。在TD-SCDMA系統中，此時隙的寬度保證了小區的最大半徑可能達到10km以上。

　　在TD-SCDMA系統中使用獨立的DwPTS的原因是解決在蜂窩和移動環境下，TDD系統的小區收索問題。當鄰近小區使用相同的載波頻率，用戶終端在一個小區交匯區域移動狀態下開機的條件下，本系統的DwPTS設計能保證用戶終端能夠在很短時間（3秒）內完成小區收索并完成初始接入。計算機仿真結果明確的證明了此功能。使用獨立的UpPTS的原因是用戶終端在隨機接入時，并未達到上行同步，發射功率是用開環控制的。如果此接入信號和正在工作的碼道混在一起，勢必對工作中的碼道帶來較大干擾，基站也較難識別此接入請求。

VI. 映射

　　如圖1所示，物理層和MAC層的接口處將完成的二層中的傳輸信道到物理層中物理信道的映射。在表1和圖4中，給出了用戶面內數據在物理層中的傳輸鏈路，即由傳輸信道到物理信道的映射過程。

　　　　　　　　

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