HSDPA的TD-SCDMA直放站轉換點獲取方法

 時分同步的碼分多址（TD-SCDMA）技術是ITU正式發(fā)布的第三代移動通信空間接口技術規(guī)范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持。TD-SCDMA是集CDMA、TDMA、FDMA技術優(yōu)勢于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強的移動通信技術。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、多時隙、可變擴頻系統(tǒng)、自適應功率調(diào)整等技術。

TD-SCDMA系統(tǒng)直放站與其他移動通信系統(tǒng)直放站一樣，可以對基站和手機發(fā)出的信號進行增強和轉發(fā)，從而對通信網(wǎng)絡的覆蓋范圍進行拓展或補充。目前已有的直放站可以運行在GSM、IS-95、cdma2000、WCDMA等使用FDD雙工方式的移動通信系統(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。在上行信號時間，直放機對上行信號接收、放大和發(fā)射，在下行信號時間，直放機對下行信號接收、放大和發(fā)射。為了正確地完成這一過程，直放機必須知曉準確的上下行切換時間。

1、TD-SCDMA物理層

TD-SCDMA的物理信道采用4層結構：系統(tǒng)幀、無線幀、子幀和時隙/碼。圖1所示為TD-SCDMA的物理信道的傳輸格式。在一個子幀中，同時存在上行和下行時隙，共計7個固定長度的業(yè)務時隙。除了時隙TS0必須用于下行方向，時隙TS1必須用于上行方向外，其余時隙的方向可以變化。DwPTS和UpPTS分別對應下行和上行同步時隙，GP為上、下行同步時隙間的保護間隔。如圖1，一個TDMA幀的長度為10ms，分成兩個子幀，每一個子幀又分成長度為675μs的7個常規(guī)時隙（TS0～TS6）和3個特殊時隙：下行導頻時隙（DwPTS）、保護間隔（GP）和上行導頻時隙（UpPTS），它們的時間長度分別為75μs、75μs、125μs。根據(jù)信號方向的不同，每一個時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隙里傳輸?shù)臒o線信號由用戶終端設備（UE）發(fā)射，基站（NodeB）接收；下行方向是指在該時隙里傳輸?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備內(nèi)的射頻開關，完成上下行切換。TD-SCDMA系統(tǒng)中，有兩個上下行切換點，分別被稱為第一轉換點和第二轉換點。第一轉換點位于下行導頻時隙DwPTS和上行導頻時隙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)中第二轉換點位于TS3和TS4之間，時隙分配比為3:3，但在升級到HSDPA的TD系統(tǒng)中，時隙分配比將不在固定，可能為1:5、2:4、3:3……，第二轉換點可能位于TS1～TS5任意一個時隙后。解決上下行切換點的控制，成為TD-SCDMA直放站的關鍵技術。

圖1 TD-SCDMA物理層結構

2、獲取第一轉換點

圖2為DwPTS結構圖。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一共定義了32個下行同步碼（SYNC-DL）。

下行同步碼是32組64碼片的PN序列，每個小區(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）獲得與一個小區(qū)的DwPTS同步。

這一步是典型地通過一個或多個匹配濾波器（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進行匹配實現(xiàn)。

圖2 DwPCH的幀結構

數(shù)字匹配相關是偽隨機序列的一種快速捕獲方法，能大大縮小捕獲時間，見圖3。在捕獲過程中，接收信號與本地序列連續(xù)地進行相關運算，每進行一次相關運算得到的相關結果都與一門限相比較。由于本地序列是靜止的，相關過程相當于接收信號滑過本地序列，每來一個數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個相關結果，當滑到兩個序列的相位對齊時，必有一個很高的相關峰輸出，此時本地序列與接收信號同步。

圖3 匹配相關示意圖

匹配濾波器的相關運算結果為：

　　　�。�1）

其中，Cn為SYNC_DL碼，L為SYNC_DL碼序列長度。相關峰為：

　　�。�2）

3、獲取第二轉換點

在升級到HSDPA的TD-SCDMA系統(tǒng)中，第二轉換點相對于每個子幀的開始時間將隨著上下行時隙分配比的改變而改變的，這給直放機實時獲取第二轉換點帶來了很大麻煩。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)實時告知的方案，如圖4�；�站控制器RNC的無線資源管理模塊RRM通過各個小區(qū)的測量信息計算得到本小區(qū)的最優(yōu)第二轉換點，由RNC的操作維護模塊OAM通知網(wǎng)管OMC-R，OMC-R經(jīng)由本機配置的無線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換點。這種方案需要基站的配合，安裝麻煩，成本較高，且不同廠家設備之間兼容困難。文章提供一種自動獲取第二轉換點的方法。

圖4第二轉換點獲取常規(guī)辦法

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

圖5無線傳輸時延示意圖