【文章內(nèi)容簡介】 ? RF 處理（注： RF 處理描述見 3GPP ） ? 錯誤檢測和控制 ? 速率匹配 (復(fù)用在 DCH 上的數(shù)據(jù) ) ? 無線特性測量，包括 FER、 SIR、干擾功率，等等 ? 上行同步 控制 ? 上行和下行波束成形 (智能天線 ) ? UE 定位 (智能天線 ) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)成員 (包括 UE和網(wǎng)絡(luò) )提供可兼容 的承載業(yè)務(wù)時 (如支持話音業(yè)務(wù) )，它們應(yīng)能成功地交互工作。然而，相同結(jié)構(gòu)的不同實現(xiàn)方案的選項會將可能導(dǎo)致 UE 和網(wǎng)絡(luò)間的互不兼容，因此，應(yīng)該避免這種情況。 物理層過程指的是發(fā)生在 UE和 NodeB 之間的物理層的一些行為 。 常見的過程有： ? 小區(qū)搜索 ? 小區(qū)重選 ? 隨機(jī)接入過程 ? 同步過程 ? 功率控制過程 ? 終端測量過程 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 21 第 2章 小區(qū)搜索 概述 UE 在開機(jī)之后，它使用某種無線接入技術(shù)（ RAT）搜索并選擇一個公共移動網(wǎng)（ PLMN）。 UE在選定的 PLMN 上進(jìn)行小區(qū)初搜，當(dāng) UE 發(fā)現(xiàn)一個合適的小區(qū)時便進(jìn)行登記注冊，登記注冊成功之后 UE 將 駐留在那個小區(qū)，同時監(jiān)聽它的控制信道。這個過程稱為“ Camping on the cell”，此時 UE 便進(jìn)入了空閑狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下，UE 周期性的接收當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的廣播系統(tǒng)消息和進(jìn)行物理測量；并且 UE 還要對當(dāng)前服務(wù)小區(qū)進(jìn)行響應(yīng)尋呼、主叫呼出、位置更新等。 從開機(jī)搜索到登錄到合適小區(qū)的過程就定義為小區(qū)初搜（搜索、選擇）。 小區(qū)搜索過程描述 在 TDSCDMA移動通信系統(tǒng)，其獨特的幀結(jié)構(gòu)決定了終端小區(qū)搜索算法的實現(xiàn)。根據(jù)實現(xiàn)過程可分為如下 6 步： 利用功率特征，識別導(dǎo)頻大致位置，達(dá)到符號級同步； 利用 SYNCDL 作相關(guān)，識別本小區(qū)的 SYNCDL，達(dá)到 CHIP 級同步； 完成頻率粗調(diào)； 根據(jù)沖擊響應(yīng)，識別 MIDAMBLE碼； 解 PCCPCH，作頻率精調(diào)，即達(dá)到 1/8CHIP 級同步； 確定相位信息，讀取 BCH 信道信息，完成小區(qū)搜索。 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 22 備注： 小區(qū)建立 RNC 與 NodeB 之間的控制、配置、系統(tǒng)信息； 上下行公共傳輸信道建立： RACH/FACH、 PCH的建立 物理共享信道重配置 ： 當(dāng)所見的小區(qū)是 HSDPA小區(qū)時，需要此過程。物理共享信道重配置中，包含了小區(qū)可用的 HSPDSCH 信道的時隙 /碼 道列表、 HSPDSCH 和 HSSCCH Total Power 、 HSSCCH/HSSICH信道的時隙和碼道列表。 利用功率特征，識別導(dǎo)頻大致位置，達(dá)到符號級同步 終端上電后，終端從 MCU讀取信道號（即頻率點 ， 實際 頻 率 =Urf/5），在指定的 TDSCDMA工作頻點上尋找最強(qiáng) DwPTS(此特殊時隙不進(jìn)行擴(kuò)頻、加擾操作 )的大致位置 ,以建立下行同步 ,同步精度在 symbol級。 首 先要了解 TDSCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) TDSCDMA和 WCDMA都是以 10ms為一個幀時間單位 。 TDSCDMA由于使用智 能天線技術(shù)，需要隨時（每 5ms）掌握用戶終端的位置，因此，TDSCDMA進(jìn)一步把每幀分成了兩個 5ms的子幀，從而縮短了每一次上下行周期的時間，能在盡量短的時間內(nèi)完成對用戶的定位。 如圖 22所示，一個 TDSCDMA子幀分為 7個普通時隙（ Ts0~Ts6）、一個下行導(dǎo)頻時隙 DwPTS、一個上行導(dǎo)頻時隙 UpPTS和一個保護(hù)周期。切換點是上下行時隙間的分界點，通過該分界點可以調(diào)整上下行時隙的數(shù)量比例，從而適應(yīng)以后各種分組業(yè)務(wù)中的不對稱業(yè)務(wù)。其中 Ts0必須是下行時隙，而 Ts1 一般情況下是上行時隙 . 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 23 圖 2－ 2 TDSCDMA子幀結(jié)構(gòu) TDSCDMA只有一種脈沖類型，包括數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊 SS 符號、 TPC符號、 TFCI符號、訓(xùn)練序列 midamble和保護(hù)周期 GP。 在同一小區(qū)的同一時隙內(nèi)，用戶具有相同的基本 midamble碼序列 ，不同用戶的 midamble碼序列只是基本訓(xùn)練序列的時間移位 (相位偏移 )。 TFCI用于指示傳輸?shù)母袷剑?TPC用于功率控制，而 SS是 TDSCDMA特有的，用于實現(xiàn)上行同步，該控制信號每一子幀（ 5ms）發(fā)射一次。對于 TDSCDMA，由于其幀結(jié)構(gòu)為波束賦形的應(yīng)用而優(yōu)化，在每一 子幀里 都有用于上行同步和小區(qū)搜索的 UpPTS和 DwPTS。 根據(jù) TDSCDMA的幀結(jié)構(gòu) (見圖 2－ 2), 在 DwPTS中 ,SYNCDL段的長度為 64chip, SYNCDL段的左邊有 32chip的 GP，右邊有 96chip的 GP。由于 GP 段接收到的功率很小，而 SYNCDL的是全功率發(fā)射的 , 故從功率譜的角度上看 , 與兩邊的 GP段相比 , SYNCDL段會出現(xiàn)峰 值。為此 , 我們可以取 128chip長度的特征窗 (見圖 23), 由中間 64chip的 SYNCDL 段和兩邊各32chip的 GP組成 , 當(dāng)用兩邊 32chip的功率和除以 SYNCDL段功率和時，得到的值應(yīng)當(dāng)很小 。遍歷整個接收數(shù)據(jù)時（此時 5ms幀結(jié)構(gòu)未知 ,但實際上是 5ms抽取一次而已 ），比值最小的位置即是 DwPTS的位置，由此亦判斷出 SYNCDL的大致位置。 建立功率“特征窗 ”: “特征窗”長度為 128chip。從 4倍速采樣中選取一個采樣時 , 長度為128chips。“特征窗”在整個接收數(shù)據(jù)范圍內(nèi)移動 (上述的 5ms掃描時間內(nèi)的接收數(shù)據(jù) )，移動步長逐 symbol選取 (可以是逐 個 chip 或幾個 chip，取決于終端設(shè)計 )，得到 N個“特征窗”。 對每一個“特 征窗”，計算其內(nèi)部兩邊 64chip 對中間 64chip 的功率比值 。在 N 個功率比值中找尋最小值，其對應(yīng)的“特征窗”位置即為 SYNC的位置 (見圖 24)。 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 24 圖 23:特征窗結(jié)構(gòu) (擴(kuò)頻系數(shù) SF=16) 圖 24:特征窗定位 DwPTS 的符號級位置 (擴(kuò)頻系數(shù) SF=16) 可能存在的 問題： (1) 當(dāng)多個 UE處在同一較小范圍時，相互干擾。當(dāng)終端設(shè)備Ａ附近恰好有正在通話的另一終端設(shè)備Ｂ時，由于距離的原因，使終端設(shè)備Ａ接收到的終端設(shè)備Ｂ的功率會強(qiáng)于接收到的基站信號功率，從而導(dǎo)致在相關(guān)操作后因誤判出的相關(guān)峰值出現(xiàn)的位 置不是終端設(shè)備真正的接收位置，而產(chǎn)生錯誤的下行同步信息。 (2) 如果 UE處于多小區(qū)環(huán)境，且與各個小區(qū)的距離不一樣，可能導(dǎo)致特征窗識別失敗，或搜索時間超長。 利用 SYNCDL作相關(guān)，識別本小區(qū)的 SYNCDL，達(dá)到 CHIP 級同步 在導(dǎo)頻 DwPTS的位置已經(jīng)大致確定的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)法精確確定 SYNC碼組以及 SYNC 的位置，下行同步精確到 chip級。 對 SYNCDL的相關(guān)性和長度要求 : 在本過程利用 SYNCDL 碼做相關(guān)，要求其具有良好的自相關(guān)性。 在此過程中，還沒有達(dá)到載波同步，該相關(guān)過程建立在 能量測量的基礎(chǔ)上，時間誤差和頻率誤差 ?f是影響能量測量的兩大因素。時間誤差依靠 PN碼的相位滑動達(dá)到同步。此處考慮頻率誤差。 根據(jù)維特比的理論，頻率誤差 ?f對能量測量的惡化因子為 ： D(?f) = 2)( )(sin ?????? ?? NTcf NTcf?? ?f 頻率誤差 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 25 N 相關(guān)區(qū)間 Tc 碼片周期 在 TDSCDMA系統(tǒng)， SYNCDL的長度為 64chip，即 N=64， Tc = 。 一般UE 的晶振的精度為 ,（精 度要是提高，體積增大和價格升高） 根據(jù)上式可得： 當(dāng) ?f =6000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =5000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =4000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =3000HZ，性能惡化 。 如果 SYNCDL 的長度取 128， Tc =， 一般 UE的晶振的精度為 ,計算的參數(shù)惡化為： 當(dāng) ?f =6000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =5000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =4000HZ，性能惡化 。 當(dāng) ?f =3000HZ，性能惡化 。 根據(jù)上述比較，在使用頻段，終端晶振頻率穩(wěn)定度等條件已定的條件下， SYNCDL 的長度取 64 較為合適。 實現(xiàn) 在下行同步達(dá)到 symbol級后，為了保證找到 SYNCDL 的準(zhǔn)確位置，在找到 DWPTS大致位置的基礎(chǔ)上，提前 32chip 開始接收數(shù)據(jù)，接收 128chip的數(shù)據(jù)，以保證 SYNCDL碼完整網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 26 的包含在得到的采樣數(shù)據(jù)中，然后再用相關(guān)算法在這 128chip 中精確找到 SYNCDL碼的起始位置。 TDSCDMA系統(tǒng)共有 32 組可能的 SYNCDL 碼。由于這 32 組 SYNCDL 碼無論是在同步，還是在非同步情況下的互相關(guān)性都非常好，因此， 此處的相關(guān)算法可以采用對位共軛相乘的方法。即利用高層指示 需要搜索的 SYNCDL 碼組的每一個 chip乘以采樣數(shù)據(jù)中的對應(yīng)的 chip，并將得到的結(jié)果相加。每執(zhí)行完一次，錯開一個 chip 再執(zhí)行一次，得到若干組相關(guān)序列， 相關(guān)序列中峰值功率最大的對應(yīng)于本小區(qū)的 SYNCDL 碼 ， 相關(guān)峰出現(xiàn)的位置即為 SYNCDL碼的位置 。 SYNCDL碼組及其位置確定后， 將結(jié)果匯報給高層。由高層確定本小區(qū)和鄰近小區(qū)的 SYNCDL 碼組。 實現(xiàn)過程中的說明 * 與高層指 定的每一組 SYNCDL碼做相關(guān)，取 64 個相關(guān)結(jié)果，為了使得到的結(jié)果更可靠，采用每 64 個結(jié)果用一定的門限條件判斷以確定最 大 值的方法。門限值的選定與SYNCDL 碼組的長度，相關(guān)性有關(guān)。 * TDSCDMA系統(tǒng)共有 32 組 SYNCDL 碼，具體要求相關(guān)的 SYNCDL 碼索引由高層給出，最壞的情況是全部 32組 SYNCDL 碼都要做相關(guān)運算。 * 為了排除隨機(jī)和干擾情況，仍然需要多幀的數(shù)據(jù)。即每個 SYNCDL 碼與多幀接收數(shù)據(jù)作相關(guān)運算，得到一組結(jié)果 . * 為了保證捕獲時間在一定的范圍內(nèi)，可能要 利用并行相關(guān)的方法 。 完成頻率粗調(diào) 目標(biāo)要求 在終端系統(tǒng)設(shè)計時，考慮 基站載頻的頻率偏差 ， 移動臺相對基站運動產(chǎn)生的多譜勒頻移 ，和頻率器件的穩(wěn)準(zhǔn)度，總計有最大（ Khz6? ）的誤差，需要進(jìn)行頻率的調(diào)整。本步利用SYNCDL碼不同段的頻偏不同，用求相關(guān)的方法計算出估計頻偏，然后確定調(diào)整量，反饋給硬件，從而一步步減小載波頻率偏移 , 本步完成后，載波的頻偏調(diào)整到 1KHz 以下。 有關(guān)自動頻率調(diào)整（ AFC） 在無線通信終端接收機(jī)中，一般都包含 AFC模塊，這是因為基站發(fā)射機(jī)中用于信 號調(diào)制的本振頻率和接收機(jī)中混頻用的本振頻率不一致，混頻后基帶信號中殘留該頻率偏移成分，同時，由于終端設(shè)備移動產(chǎn)生的多譜勒頻移也會通過混頻和濾波保留在基帶信號中。 這些頻偏對基帶信號處理隨偏移量的增加發(fā)生影響，當(dāng)頻偏大于一定值，信號相位發(fā)生混疊，導(dǎo)致無法判決。因此，在接收機(jī)側(cè)具有 AFC 裝置，使接收機(jī)和發(fā)射機(jī)保持一定精度的同步。 頻差估計的精度直接影響環(huán)路的穩(wěn)定性及輸出載波的信噪比，所以，對載頻頻差的估計，應(yīng)在最大信噪比的條件下進(jìn)行，在 IS95/CDMA2020系統(tǒng)的移動臺，載頻頻差估計在 RAKE多徑合并后完 成。在 TDSCDMA的移動臺，一般分兩步完成頻差估計，由導(dǎo)頻信號（ SYNCDL）完成頻率粗調(diào)，由訓(xùn)練序列完成頻偏精確調(diào)整。 實現(xiàn) 頻偏估計公式 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 錯誤 !未找到引用源。 第 2 章 小區(qū)搜索 27 設(shè)沒有頻偏影響的接收數(shù)據(jù)為 S(n)=I(n)+Q(n)*j ，數(shù)據(jù)分 I/Q兩部分表示。 現(xiàn)在我們可以假設(shè)載波存在的載波偏差為 fo，則兩個連續(xù) chip 之間的相位差為： 1 2 8 0 0 0 0/2??? fofd rad ，接收信號可表示為 S’(n)= fdnjejnQnI ***)*)()(( ? SYNC 中兩段 chips 序列（ 長度為 NS，相隔 k）的共 扼相關(guān)為： ]))()(())()([( )**(**139。** fdknjfdnjkNSnfdkj ejknQknIejnQnIre ???? ?????????? ? fdkjkNSn ejknQknIjnQnI**1 *]*)()([*]*)()([???? ????? 設(shè) ??? ?????kNSn jknQknIjnQ