7．4．2　TD－SCDMA空中接口与协议

TD－SCDMA与WCDM A一样，空中接口的协议栈分为3层：物理层、数据链路层和网络层。数据链路层在控制平面包括M AC和RLC两个子层，在用户平面上除了此两个子层外，还包括处理分组业务的分组数据汇聚协议（PDCP）子层和用于广播／多播业务的BMC子层。

RLC提供用户和控制数据分段和重传、数据流控制、加密和解密、质量设定以及在不能纠正差错时向高层报告等功能。

MAC完成传输信道和逻辑信道之间信道映射，同时为逻辑信道选择合适的传输格式TF。与WCDM A相比，TD－SCDM A在M AC层增加支持快速DCA的功能。

RRC完成U TRA N和终端间交互的所有信令处理，对呼叫控制、移动性管理及短消息等N AS业务透明处理。RRC层与底层所有协议实体间存在控制接口，RRC通过控制接口进行配置和传输一些控制命令，底层将通过此接口报告相应的测量结果和状态。

TD－SCDM A与WCDM A主要差别还是体现在空中接口的物理层。

1．TD－SCDM A与WCDMA间基本物理参数差别

TD－SCDM A与WCDM A间基本物理参数差别如表7－8所示。

表7－8　TD－SCDM A与WCDMA间基本物理参数差别

2．空中帧结构

TD－SCDMA采用的码片速率为1．28 Mchip／s，扩频带宽为1．6 MHz，TD－SCDMA帧结构分4层：超帧、无线帧、子帧和时隙／码。时隙用于在时域上区分不同用户信号，如图7－15所示。

3GPP规定每个无线帧长10 ms，72个无线帧组成一个超帧，每个无线帧分为两个5 ms的子帧。每个子帧由7个主时隙（长度675μs）和3个特殊时隙构成：下行导引时隙（Dw－PTS）、上行导引时隙（UpPTS）和保护时隙（G）。TS₀总是用于下行链路，TS₁总是用于上行链路。DwPTS用于基站向覆盖区内的UE发送下行同步码（SYNC＿DL），Up PTS用于UE向基站发送上行同步码（SY NC＿U L），G在这两个特殊时隙之间，用于抵消上下行传输时延。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（Switch　Point）分开。每个5 ms的子帧有两个转换点，第一个转换点固定在TS₀结束处，第二个转换点取决于小区上下行时隙的配置。

主时隙突发如图7－16所示。主时隙包括3个域：数据域，一个包含144码片的中间码和一个16码片的保护区。

图7－15　TD—SCDM A空中帧结构

图7－16　主时隙结构

数据域分2个数据块，用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息。数据域中每个比特用QPSK调制，扩频系数为1～16，调制符号速率的变化范围在80．0 k符号／s～1．28 M符号／s。帧结构中上下行转换点可以灵活配置。

中间码midamble是作为训练序列，供多用户检测时信道估值使用。整个系统有长度为128码片的基本midamble码，分成32个码组，每组4个。一个小区采用哪组基本mid－amble码由基站决定，因此4个基本midamble码基站是知道的，并且当建立起下行同步之后，移动台也是知道所使用的midamble码组。一个载波上的所有业务时隙必须采用相同的基本midamble码。在同一小区同一时隙上的不同用户所采用的midamble码由同一个基本的midamble码经循环移位后产生。

3．传输信道与物理信道

TD－SCDM A系统中，存在3种信道模式：逻辑信道、传输信道和物理信道。逻辑信道是M AC子层向RLC子层提供的服务，它描述的是传送什么类型的信息。传输信道作为物理层向高层提供的服务，它描述的是信息如何在空中接口上传输。系统通过物理信道模式直接把需要传输的信息发送出去，也就是说在空口传输的都是物理信道承载的信息。

（1）传输信道及其分类

传输信道作为物理信道提供给高层的服务，通常分为两类，一类为公共信道，通常此类信道上的消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UE的ID来识别。另一类为专用信道，此类信道上的信息在某一时刻只发送给单一的用户。

①专用传输信道

专用传输信道只存在一种，即专用信道（DCH），是一个上行或下行传输信道。

②公共传输信道

·广播信道（BCH）

BCH是一个下行传输信道，用于广播系统和小区的特定消息。

·寻呼信道（PCH）

PCH是一个下行传输信道，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。PCH总是在整个小区内进行寻呼信息的发射，与物理层产生的寻呼指示的发射是相随的，以支持有效的睡眠模式，延长终端电池的使用时间。

·前向接入信道（FACH）

FACH是一个下行传输信道，用于在随机接入过程，U TRA N收到了UE的接入请求，可以确定UE所在小区的前提下，向UE发送控制消息。有时，也可以使用FACH发送短的业务数据包。

·随机接入信道（RACH）

RACH是一个上行传输信道，用于向UTRA N发送控制消息，有时，也可以使用RACH来发送短的业务数据包。

·上行共享信道（USCH）

USCH被一些UE共享，用于承载UE发出的控制和业务数据。

·下行共享信道（DSCH）

DSCH被一些UE共享，用于承载发往UE的控制和业务数据。

（2）传输信道的一些基本概念

①传输块（Transport Block，TB）：定义为物理层与M AC子层间的基本交换单元，物理层为每个传输块添加一个CRC。

②传输块集（Transport Block Set，TBS）：定义为多个传输块的集合，这些传输块是在物理层与MAC子层间的同一传输信道上同时交换。

③传输时间间隔（Transmission Time Intervat，T TI）：定义为一个传输块集合到达的时间间隔，等于在无线接口上物理层传送一个TBS所需要的时间。在每一个TTI内M AC子层送一个TBS到物理层。

④传输格式组合（Transport Format Combination，TFC）：一个或多个传输信道复用到物理层，对于每一个传输信道，都有一系列传输格式（传输格式集）可使用。对于给定的时间点，不是所有的组合都可应用于物理层而只是它的一个子集，这就是TFC。它定义为当前有效传输格式的指定组合，这些传输格式能够同时提供给物理层，用于UE侧编码复用传输信道（CCTrCH）的传输，即每一个传输信道包含一传输格式。

⑤传输格式组合指示（Transport Format Combination Indicator，TFCI）：它是当前TFC的一种表示。TFCI的值和TFC是一一对应的，TFCI用于通知接收侧有效的TFC，即如何解码、解复用以及在适当的传输信道递交接收到的数据。

（3）物理信道及其分类

在TD－SCDM A系统中时隙用于在时间域上区分不同用户信号，这在某种意义上有些TDM A的成分。TDM A系统的时隙在码域上区分不同用户信号。

TDD模式下的物理信道是一个突发，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可以分配给某物理信道，也可以是不连续的分配，即仅有部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。一个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。

一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的。物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信道承载传输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息。物理信道也分为专用物理信道和公共物理信道两大类。

①专用物理信道

专用物理信道（Dedicated Physical Channel，DPCH）用于承载来自专用传输信道DCH的数据。物理层将根据需要把来自一条或多条DCH的数据组合在一条或多条编码组合传输信道（Coded Composite Transp Channel，CCTr CH）内，然后再根据所配置物理信道的容量将CCTrCH数据映射到物理信道的数据域。DPCH可以位于频带内的任意时隙和任意允许的信道码，信道的存在时间取决于承载业务类别和交织周期。一个UE可以在同一时刻被配置多条DPCH，若UE允许多时隙能力，这些物理信道还可以位于不同的时隙。DPCH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。

②公共物理信道

根据所承载传输信道的类型，公共物理信道可划分为一系列的控制信道和业务信道。

·主公共控制物理信道

主公共控制物理信道（Primary Common Control Physical Channel，P－CCPCH）用于承载来自传输信道BCH的数据，提供全小区覆盖模式下的系统信息广播。在TD－SCDM A中，P－CCPCH的位置（时隙／码）是固定的（TS₀）。PCCPCH总是采用固定扩频因子SF＝16的1号、2号码。

·辅公共控制物理信道

辅公共控制物理信道（Secondary Common Control　Physical　Channel，S－CCPCH）用于承载来自传输信道FACH和PCH的数据。S－CCPCH总是采用固定扩频因子SF＝16。S－CCPCH所使用的码和时隙在小区中广播。

·物理随机接入信道

物理随机接入信道（Physiacal Random Access Channel，PRACH）用于承载来自传输信道RACH的数据。PRACH可以采用扩频因子SF＝16／8／4，使用的时隙和码道通过小区系统信息广播。

·快速物理接入信道

快速物理接入信道（Fast Physical Access Channel，FPACH）不承载传输信道信息，因而与传输信道不存在映射关系。Node B使用FPACH来响应在Up PTS时隙收到的UE接入请求，调整UE的发送功率和同步偏移。FPACH使用扩频因子SF＝16，使用的时隙和码道通过小区系统信息广播。

·物理上行共享信道

物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）用于承载来自传输信道USCH的数据。所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用。一个UE可以并行存在多条USCH。

·物理下行共享信道

物理下行共享信道（Physical Down link Shared Channel，PDSCH）用于承载来自传输信道DSCH的数据。

·寻呼指示信道

寻呼指示信道（Paging Indicator Channel，PICH）与寻呼信道配对使用，用以指示特定的UE是否需要解读其后跟随的寻呼信道。PICH的扩频因子SF＝16。

4．传输信道与物理信道的映射

物理层和M AC层的接口处将完成第二层中的传输信道到物理层中物理信道的映射。具体映射如表7－9所示。

表7－9　传输信道及其向物理信道的映射

5．L1控制信号发送

在TD－SCDM A系统中，有3种类型的L1控制信号：TFCI（传输格式组合指示）、TPC（传输功率控制）和SS（同步偏移）。

（1）TFCI（传输格式组合指示）传输

TD－SCDM A的常规时隙只有一种突发类型，它为在上、下行传送TFCI提供了可能。对每一个用户，TFCI信息将在每10 ms无线帧里发送一次。TFCI的发送可以在已建立起的呼叫过程中进行商议确定，也可以在呼叫过程中重新进行确定。对每一个CCTrCH，高层信令将指示所使用的TFCI格式。除此之外，对每一个所分配的时隙是否承载TFCI信息也由高层分别告知。

TFCI是在各自相应物理信道的数据部分发送，这就是说，TFCI和数据比特具有相同的扩频过程。

（2）TPC（传输功率控制）的发送

TPC可以在呼叫建立过程中商议确定，也可以在呼叫过程中重新确定。对每一个用户，TPC信息在每一个5 ms子帧里发送一次，这使得TD－SCDM A系统可以进行快速功率控制。

（3）SS（同步偏移）的发送

SS用于命令每M帧进行一次时序调整，调整步长为（k／8）TC，默认时的M值和k值由网络设置，并在小区中进行广播。或可以在呼叫建立过程中商议确定，也可以在呼叫过程中重新确定。下行中的SS信息直接跟在midamble码之后进行发送，作为L1的一个信号，SS在每一个5 ms子帧里发送一次。在上行链路中，突发的SS符号位置保留，以备将来使用。