TD-SCDMA接入分析(V1.1) - 图文

第1章 接入相关知识理论介绍

1.1 随机接入过程

1.1.1 随机接入准备

当UE处于空闲模式下，它将维持下行同步并读取小区广播信息。从该小区所用到的DwPTS，UE可以得到为随机接入而分配给UpPTS物理信道的8个SYNC_UL码的码集，一共有256个不同的SYNC_UL码序列，其序号除以8就是DwPTS中的SYNC-DL的序号。从小区广播信息中UE可以知道PRACH信道的详细情况（采用的码、扩频因子、midamble码和时隙）、FPACH信道的详细信息（采用的码、扩频因子、midamble码和时隙）以及其它与随机接入有关的信息。 在UE端，物理随机接入流程根据MAC子层的请求来启动的。在物理随机接入过程启动之前，层1通过原语CPHY-TrCH-Config-REQ从RRC层接收下面的信息(这些信息都是网络端通过SIB5或者SIB6告诉UE的)：

⑴ 签名（signatures）和FPACH的关联关系、FPACHs和PRACHs以及PRACHs

和SCCPCHs的关系，其中包括每一个物理信道的参数值；

⑵ 与FPACHi相关的RACH消息的长度Li，可以配置为1、2或者4个子帧，

对应的时间为5ms、10ms或者20ms；

(注：NRACHi 个PRACHs可以对应FPACHi，最大允许的NRACHi是Li)

⑶ 每个接入业务等级（ASC）可用的UpPCH子信道； ⑷ PRACH消息的传输格式参数集； ⑸ UpPCH中的最大发送次数\；

⑹ 等待网络对发送签名确认的最大子帧个数\，范围为(1~4)帧，层1支

持的最大的值为4个子帧；

⑺ 初始签名功率\； ⑻ 功率跃升步长Power Ramp Step。

上面的参数在每次物理随机接入流程启动之前由上层进行更新。 每次物理随机接入流程启动的时候，层1从MAC层接收到下面的信息： ⑴ PRACH消息的传输格式；

1

接入分析

⑵ 用于指定的随机接入流程的ASC包括定时和功率电平指示； ⑶ 需要发送的数据（传输块集）。

1.1.2 随机接入流程

在UpPTS中紧随保护时隙之后的SYNC_UL序列仅用于上行同步，UE从它要接入的小区所采用的8个可能的SYNC UL码中随机选择一个，并在UpPTS物理信道上将它发送到基站。然后UE确定UpPTS的发射时间和功率（开环过程），以便在UpPTS物理信道上发射选定的特征码。

一旦Node B检测到来自UE的UpPTS信息，那么它到达的时间和接收功率也就知道了。Node B确定发射功率更新和定时调整的指令，并在以后的4个子帧内通过FPACH（在一个突发/子帧消息）将它发送给UE。

一旦当UE从选定的FPACH（与所选特征码对应的FPACH）中收到上述控制信息时，表明Node B已经收到了UpPTS序列。然后，UE将调整发射时间和功率，并确保在接下来的两帧后，在对应于FPACH的PPACH信道上发送RACH。在这一步，UE发送到Node B的RACH将具有较高的同步精度。

之后，UE将会在对应于FACH的CCPCH的信道上接收到来自网络的响应，指示UE发出的随机接入是否被接收，如果被接收，将在网络分配的UL及DL专用信道上通过FACH建立起上下行链路。

在利用分配的资源发送信息之前，UE可以发送第二个UpPTS并等待来自FPACH的响应，从而可得到下一步的发射功率和SS的更新指令。

接下来，基站在FACH信道上传送带有信道分配信息的消息，基站和UE间进行信令及业务信息的交互。

UE1.SYNC-UL2.FPACH突发(PC,SS)3.PRACH(RRC连接请求）4.CCPCH（RRC连接建立响应）5.DCCH（RRC连接证实）Node B

图 1.1-1 随机接入过程 2

第1章 接入相关知识理论介绍

1.1.3 UE发送SYNC-UL

随机接入过程始于UE在UpPCH信道上发送上行同步码SYNC-UL。UE首先将签名重发计数器设为M，将信号发射功率设置为Signature_Initial_Power，如果要求的信号发射功率超过了最大允许值，把信号发射功率设置为最大允许功率，然后从小区允许使用的上行同步码里面随机地选取一个，发送SYNC-UL。 SYNC-UL码的选择

从小区允许使用的上行同步码中随机地选择一个，选取时应满足概率一致分布的原则。

SYNC-UL码功率的确定 如前一节描述。 SYNC-UL发送时机

UpPCH使用开环上行同步控制，UE使用接收到的P-CCPCH和DwPCH功率来估计基于路径损耗的传播延迟?tp。UpPCH根据接收到的DwPCH时间向Node B提前发射。UpPCH 开始发射的时间TTX-UpPCH如下： TTX-UpPCH = TRX-DwPCH -2?tp +12*16 TC 精度为1/8码片。

TTX-UpPCH是根据UE的定时UpPCH发射开始时间； TRX-DwPCH是根据UE定时接收到的DwPCH的开始时间；

2?tp是UpPCH的定时提前，可以根据路径损耗来进行近似地估算，但规范里并没有给出具体的估算算法。

1.1.4 UE接收FPACH突发

UE发出SYNC-UL后，将从下一子帧开始在FPACH物理信道上等待接收FPACH突发。Node B使用快速接入信道（FPACH）承载一个单独的突发用于对检测到的签名进行确认，包括向UE进行定时和功率电平的调整指示。最长等待时间WT由系统信息广播（缺省值为20ms或4个子帧）。

如果在预期时间内没有检测到有效应答：UE将提升签名发射功率?P0 = Power Ramp Step [dB]，签名重发计数器减1，如果计数器小于等于0，则向MAC子层报告一次随机接入失败；

3

接入分析

在TD-SCDMA系统中，每个小区可以配置多个FPACH，其具体的数目由系统信息广播。在这种情况下，UE应监听的下行FPACH按下式确定： FPACHi=SYNC-ULj mod N (j=1,2,…,8) 式中：

FPACHi：UE应监听的下行FPACH信道号；

SYNC-ULj：UE在UpPTS时隙发送时所选择的小区上行同步码编号，范围为1~8； N：服务小区配置的FPACH信道数目。

FPACH突发有32位信息比特。具体信息如下表所示：

Information field Signature Reference Number（签名参考号） Relative Sub-Frame Number（相对子帧号） Received starting position of the UpPCH (UpPCHPOS)（收到UpPCH的开始位置） Transmit Power Level Command for RACH message（在PRACH上的传输功率命令） Reserved bits (default value: 0) 9 (LSB) 7 Length (in bits) 3 (MSB) 2 11 ⑴ 签名参考序号

签名参考号就是UE发送的SYNC-UL在小区码组中的编号。UE使用这个信息来确认是否对FPACH消息进行接收。签名参考序号用3个比特进行编码，范围为0-7，位序列（0 0 0）对应小区的第一个签名参考号，位序列(1 1 1)对应小区的第8个签名参考号。 ⑵ 相对子帧序号

UE收到FPACH突发时的子帧号与发送SYNC-UL时的子帧号之差，UE使用这个信息来确认对FPACH消息的接收。相对子帧序号的范围是0-3，编码如下：

位序列(0 0)表明有一个子帧的偏差；位序列为(1 1)表明4个子帧的偏差。

⑶ 接收到的UpPCH (UpPCHPOS)的开始位置

该字段表示NODEB 在”SYNC-UL检测窗”内检测到的SYNC-UL位置。时间基准为DwPTS的结束点，精度为1/8chip. 该字段直接指示了UE在以后对网络进行发送的定时调整。Node B根据下面的等式进行计算：

4