HSDPA的TD-SCDMA直放站轉(zhuǎn)換點(diǎn)獲取方法

 時(shí)分同步的碼分多址（TD-SCDMA）技術(shù)是ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持。TD-SCDMA是集CDMA、TDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。它采用了智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時(shí)隙、可變擴(kuò)頻系統(tǒng)、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù)。

TD-SCDMA系統(tǒng)直放站與其他移動(dòng)通信系統(tǒng)直放站一樣，可以對基站和手機(jī)發(fā)出的信號進(jìn)行增強(qiáng)和轉(zhuǎn)發(fā)，從而對通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行拓展或補(bǔ)充。目前已有的直放站可以運(yùn)行在GSM、IS-95、cdma2000、WCDMA等使用FDD雙工方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，上行無線信號和下行無線信號處于不同的頻率。因此，現(xiàn)有的直放站一般包括兩套處理系統(tǒng)，分別對上行信號和下行信號進(jìn)行接收、放大和發(fā)射等處理。這兩套處理系統(tǒng)工作在不同的頻率。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，使用TDD雙工方式，上行信號和下行信號處于同一頻率。在上行信號時(shí)間，直放機(jī)對上行信號接收、放大和發(fā)射，在下行信號時(shí)間，直放機(jī)對下行信號接收、放大和發(fā)射。為了正確地完成這一過程，直放機(jī)必須知曉準(zhǔn)確的上下行切換時(shí)間。

1、TD-SCDMA物理層

TD-SCDMA的物理信道采用4層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀、無線幀、子幀和時(shí)隙/碼。圖1所示為TD-SCDMA的物理信道的傳輸格式。在一個(gè)子幀中，同時(shí)存在上行和下行時(shí)隙，共計(jì)7個(gè)固定長度的業(yè)務(wù)時(shí)隙。除了時(shí)隙TS0必須用于下行方向，時(shí)隙TS1必須用于上行方向外，其余時(shí)隙的方向可以變化。DwPTS和UpPTS分別對應(yīng)下行和上行同步時(shí)隙，GP為上、下行同步時(shí)隙間的保護(hù)間隔。如圖1，一個(gè)TDMA幀的長度為10ms，分成兩個(gè)子幀，每一個(gè)子幀又分成長度為675μs的7個(gè)常規(guī)時(shí)隙（TS0～TS6）和3個(gè)特殊時(shí)隙：下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）、保護(hù)間隔（GP）和上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS），它們的時(shí)間長度分別為75μs、75μs、125μs。根據(jù)信號方向的不同，每一個(gè)時(shí)隙分為上行方向和下行方向兩種類型，上行方向是指在該時(shí)隙里傳輸?shù)臒o線信號由用戶終端設(shè)備（UE）發(fā)射，基站（NodeB）接收；下行方向是指在該時(shí)隙里傳輸?shù)臒o線信號由NodeB發(fā)射，UE接收因此TD-SCDMA直放站需要控制信號來控制設(shè)備內(nèi)的射頻開關(guān)，完成上下行切換。TD-SCDMA系統(tǒng)中，有兩個(gè)上下行切換點(diǎn)，分別被稱為第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)和第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)。第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于下行導(dǎo)頻時(shí)隙DwPTS和上行導(dǎo)頻時(shí)隙UpPTS之間，直放站從接收下行信號狀態(tài)切換到接收上行信號；在目前的TD-SCDMA系統(tǒng)中第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于TS3和TS4之間，時(shí)隙分配比為3:3，但在升級到HSDPA的TD系統(tǒng)中，時(shí)隙分配比將不在固定，可能為1:5、2:4、3:3……，第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)可能位于TS1～TS5任意一個(gè)時(shí)隙后。解決上下行切換點(diǎn)的控制，成為TD-SCDMA直放站的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1 TD-SCDMA物理層結(jié)構(gòu)

2、獲取第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)

圖2為DwPTS結(jié)構(gòu)圖。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一共定義了32個(gè)下行同步碼（SYNC-DL）。

下行同步碼是32組64碼片的PN序列，每個(gè)小區(qū)都將使用固定的下行同步碼，且相鄰小區(qū)的下行同步碼互不相同。UE利用SYNC-DL（在DwPTS中）獲得與一個(gè)小區(qū)的DwPTS同步。

這一步是典型地通過一個(gè)或多個(gè)匹配濾波器（或任何類似的裝置）與接收到的從PN序列集中選出來的SYNC-DL進(jìn)行匹配實(shí)現(xiàn)。

圖2 DwPCH的幀結(jié)構(gòu)

數(shù)字匹配相關(guān)是偽隨機(jī)序列的一種快速捕獲方法，能大大縮小捕獲時(shí)間，見圖3。在捕獲過程中，接收信號與本地序列連續(xù)地進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，每進(jìn)行一次相關(guān)運(yùn)算得到的相關(guān)結(jié)果都與一門限相比較。由于本地序列是靜止的，相關(guān)過程相當(dāng)于接收信號滑過本地序列，每來一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)結(jié)果，當(dāng)滑到兩個(gè)序列的相位對齊時(shí)，必有一個(gè)很高的相關(guān)峰輸出，此時(shí)本地序列與接收信號同步。

圖3 匹配相關(guān)示意圖

匹配濾波器的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果為：

　　　�。�1）

其中，Cn為SYNC_DL碼，L為SYNC_DL碼序列長度。相關(guān)峰為：

　　　（2）

3、獲取第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)

在升級到HSDPA的TD-SCDMA系統(tǒng)中，第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對于每個(gè)子幀的開始時(shí)間將隨著上下行時(shí)隙分配比的改變而改變的，這給直放機(jī)實(shí)時(shí)獲取第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)帶來了很大麻煩。到目前為止幾乎所有廠家都采用的是基站端利用網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)告知的方案，如圖4�；�站控制器RNC的無線資源管理模塊RRM通過各個(gè)小區(qū)的測量信息計(jì)算得到本小區(qū)的最優(yōu)第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)，由RNC的操作維護(hù)模塊OAM通知網(wǎng)管OMC-R，OMC-R經(jīng)由本機(jī)配置的無線Modem（如短消息模塊，GPRS模塊）通過空中接口通知TD-SCDMA同步模塊更改第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)。這種方案需要基站的配合，安裝麻煩，成本較高，且不同廠家設(shè)備之間兼容困難。文章提供一種自動(dòng)獲取第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)的方法。

圖4第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)獲取常規(guī)辦法

基站信號到終端，終端信號到基站都會經(jīng)歷一個(gè)傳輸時(shí)延△t，見圖5。基站為了讓每個(gè)終端發(fā)送的信號在其期望的時(shí)間收到，會要求終端提前一個(gè)△t發(fā)送信號，而基站信號也必須經(jīng)歷一個(gè)△t才能到達(dá)終端。在標(biāo)準(zhǔn)3GPPTS25.224中，對隨機(jī)接入過程進(jìn)行了描述。要求UE在發(fā)送之前，要根據(jù)P-CCPCH的路徑損耗估計(jì)傳輸時(shí)延。

圖5無線傳輸時(shí)延示意圖