TD研讨之五TD物理层测量.docx
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TD研讨之五TD物理层测量
1测量
1.1范围
本章定义了TD-SCDMA系统UE和网络层要作的物理层测量,分别包括空闲模式下和连接模式下的物理层测量。
在空闲模式,本章定义了以下测量:
--小区选择测量
--小区重选测量
在连接模式,本章给出了UE和网络测量的最低要求,主要包括:
--切换准备
--激活模式下的小区重选
--功率控制
--系统同步
--支持DCA
--相邻保护信道
在本章的相关章节,包括一些相对于标准性而更具描述性的文本内容。
对切断准备测量,本章定义了UE和TD-SCDMARAN所作的小区内和小区间切换测量要求,小区间切换包括TD-SCDMA小区向GSM小区的切换。
另外,本章还描述了支持定位业务和监测无线链路的测量。
1.2空闲模式下的测量
<编者注:
小区选择和重选测量依赖于[04](6.7节)中讲到的初始小区搜索过程的同步捕获。
UE开机后,一直尝试接入一个合适的小区,小区选择和小区重选过程可确保UE登录到一个小区。
因此,空闲模式下的测量目的就是为了小区选择和小区重选>
1.2.1小区选择测量
物理层的小区选择测量是由一些事件(如开机)来触发的。
本节分成以下两个小节,即“小区选择监测集合”和“对小区选择监测集合的测量和向高层报告”。
1.2.1.1小区选择监测集合
小区选择监测集合是被选网络中包含的相邻小区的列表,包括如何读取每个相应小区BCH上的信息。
(这个列表可以根据UE上次进行小区选择时收集到的信息推定)
<编者注:
本节将定义如何确定小区监测集合,这个集合由高层通过原语提供并触发测量过程。
当然,有关这个集合的条文,会在其它规范(如MAC层协议规范)中定义。
下面提供两种选择方法,这两种方法将得到两个不同的小区监测集合。
常规的小区选择方法:
当UE开机时不知道BCH的任何信息,如果可能,UE将对人工选择的频率/小区进行测量。
这个过程可以由文献[04]6.7节中所述的三步完成。
∙搜索DwPTS
∙扰码和基本训练序列码识别
∙实现复帧同步
从存储列表中进行小区选择:
UE在关机时存储一些BCH信道的信息,当下次开机时,UE可以利用这些信息进行小区选择。
不管采用哪种方法,UE都将自动完成测量,不用向RAN报告,并根据小区选择准则选择一个合适的小区登录。
>
1.2.1.2小区选择测量和向高层报告
小区选择测量和向高层报告包括以下内容:
--SIR测量和向高层报告
--路径损耗的测量和向高层报告
--干扰功率的测量和向高层报告
--BCH的接收功率测量和向高层报告,等等
<编者注:
这些要求是由高层协议考虑并确定的,测量精度和影响精度的测量调件有待于进一步研究>
上述测量结果需要用物理层和高层间的原语向高层(MAC和/或RRC)报告,这些原语可以是CPHY测量和PHY测量,具体报告方式需要在其它规范中定义。
1.2.2小区重选测量
[编者注:
本节将定义小区重选集合如何从高层传递到UE物理层,同时还对就小区模式、频率、同步信息等发送什么样的信息进行定义,这个集合将以MAC层愿语的方式提供给UE,以便触发测量过程.。
]
从一个非常通用的描述性的观点来看,在空闲模式下,UE在下列情况下需要选择另外的一个小区,即小区重选:
--到小区的路径损耗太大以致不能登录到该小区;
--下行信令发送失败;
--当前小区已不能使用;
--在同一个RAN中存在一个更好的小区;
--多次随机接入失败;
小区重选基本过程同小区选择相同,主要区别是UE已经从RAN收到了一个优先级列表,叫做小区重选监测集合,这个集合提供要监测小区的相关信息。
当已经完成小区选择开始进行小区重选时,UE将与3—4个信号最强的非服务小区同步,并尽快解调它们的BCH信息。
[编者注:
对双模式UE,信号最强的非服务小区可能包括GSM小区]
1.2.2.1小区重选监测集合的内容
小区重选监测集合优先级列表提供了小区列表和搜索顺序,并且以切换监测集合同样的方式提供这些小区的信息。
<编者注:
这个列表中提供的一些小区要搜索的顺序指示将需要进一步确定。
>
1.2.2.2小区重选测量和向高层的报告
就象10.2.1.2节介绍的,对小区重选监测集合的测量和向高层报告的内容包括:
--SIR值的测量和报告
--路径损耗的测量和报告
--干扰功率的测量和报告
--BCH接收功率的测量和报告,等等。
<编者注:
这些要求是由高层协议考虑并确定的,测量精度和影响精度的测量条件有待于进一步研究>
上述测量结果需要用物理层和高层间的原语向高层(MAC和/或RRC)报告,这些原语可以是CPHY测量和PHY测量,具体报告方式需要在其它规范中定义。
1.2.3定位业务测量
定位业务(LCS)测量的总体过程将在在10.3.7.1中介绍。
在空闲模式,UE将测量(下行)导频信号的时间差,这个测量过程由UE自身触发,例如开机或空闲状态下的小区切换。
被测量的载波包括“小区选择监测集合”和“小区重选监测集合”,其测量过程在10.3.7.2中介绍。
1.3联接模式下的测量
1.3.1切换准备测量
1.3.1.1切换准备的小区集合
<编者注:
小区集合就是UE要在给定的时间内,完成监测并满足相关需求的小区列表。
根据不同需求定义了几种集合,例如,一些小区的监测频率要大于其它小区…,在本阶段,高层要提供多少集合还不清楚。
允许高层在层一对测量过程进行控制的原语将在相关高层协议中定义,可以考虑以下几种控制方式:
--MAC层具有很好的测量控制过程,能精确到帧级控制,由MAC层决定在哪个时间对哪个小区进行测量等,在一个压帧缩后,物理层又向MAC层返回测量报告,对应的MAC可能需要一些处理过程。
--MAC层在监测时间内将小区列表提供给监测单元,具体的测量过程由物理层进行
下面我们将考虑第二种方式,因为它更符合现有规范。
将来可以考虑采用第一种方式,那时本节的一些资料要放到其它相关的高层文件中>。
不同集合的概述
高层必须向UE物理层提供以下小区集合列表:
-切换监测集:
激活模式下,RAN要求UE监测的所有小区的集合(包括TD-SCDMA和其它系统如GSM的小区)。
-激活集:
当前给UE分配下行DPCH的TD-SCDMA小区,即在软切换过程中与UE保持连接的小区。
激活集可以只包括TD-SCDMA系统的小区。
-切换候选集:
当前不在激活集中,但是经过UE测量,认为其具有足够的信号强度,相应的DPCH可以被成功解调的小区的集合。
UE将这些小区有效地报告给RAN。
这些小区可以与当前分配的频率相同,也可以不同。
切换候选集可以包括TD-SCDMA系统或GSM的小区。
<编者注:
由于本规范的范围只是测量,因此没有必要对一些相同集合进行重复定义,本规范只定义了测量过程与其它过程不同的集合。
这里,在激活集中,即服务小区的测量周期为1帧,但不在激活集中的小区不必在每帧中都测量。
已经被高层确定为候选小区的测量周期又需要比其它小区短一些,这是因为这些小区的信号强度已经足够强。
>
各个集合的内容
切换监测集:
<编者注:
为了保证能成功切换,对多模UE,切换监测集中可以包括象GSM那样的其它系统的小区。
>
切换监测集是UE在连接模式下需要监测小区的集合,它由高层提供给物理层(见[6])。
切换监测集可以包括相同频率和不同频率的小区。
TD-SCDMA小区
在切换监测集中的每个TD-SCDMA小区需要监测的信息包括:
-频率信息;
-小区参数信息CELL_PARAM,包括toffset,midamble码(扰码)等;
-小区的相关时序信息(如果有)。
每个UE对保存着一个“小区参数列表”(如下表所示),该表将CELL_PARAM参数映射到128个小区参数集中的一组。
在TD-SCDMA系统中这个列表是公用的。
一个小区唯一对应一个基本midamble码,基本midamble码和扰码一一对应,而每个小区的toffset共有32种不同的取值。
CELL_PARAM
Basicmidamble
Scramblingcode
toffset
0
mP0(seemPinC102)
Code0
t0
1
MP1
Code1
2
MP2
Code2
3
MP3
Code3
4
MP4
Code4
t1
5
MP5
Code5
6
MP6
Code6
7
MP7
Code7
124
mP124
Code124
t31
125
mP125
Code125
126
mP126
Code126
127
mP127
Code127
GSM小区:
在切换监测集中的每个GSMMA小区需要监测的信息包括:
-频率信息;
-小区识别信息(CGI,LAC,LAI,CI等等,见[16]);
-TD-SCDMA小区和GSM小区之间的时序关系(如果有);
激活集
激活集中的小区是指在接力切换中的服务小区,只能是TD-SCDMA小区。
候选集
作为一个设计目标,切换监测集中只包含6个小区,但不是所有来自这些小区的测量结果都是有用的。
因此,有必要从这些小区中选出一些作为候选小区,组成一个候选集,候选集可以包括TD-SCDMA小区和GSM小区。
1.3.1.2测量触发准则
<编者注:
利用物理层和高层之间的原语,对某一特定小区的监测可以在接收到原语后开始进行,或者根据服务小区的信号质量有条件地进行。
有待进一步确定>
1.3.1.3UE端切换准备测量
概述:
以下章节描述了准备在系统内和系统间(从TD-SCDMA到GSM)作切换的测量过程。
为切换准备,UE必须检测自己的小区和其它小区。
除目标小区的类型(TD-SCDMA或GSM)之外,UE还需要对TD-SCDMA服务小区进行以下测量工作:
-服务小区下行信道在信道编码前的BER
-下行传输信道在信道编码后的BER
-下行信道的接收电平
NodeB需要对TD-SCDMA服务小区进行以下测量工作:
-服务小区上行信道在信道编码前的BER
-上行传输信道在信道编码后的BER
-上行信道的接收电平
UE端系统内切换准备测量
概述:
对于系统内切换准备测量来说,UE在它的空闲时隙对切换监测集中的TD-SCDMA小区进行测量。
对TD-SCDMA小区的监测:
在测量过程中,UE必须利用同步信道中的同步码和包含在小区参数列表中的信息获得与监测小区的同步,或者,当网络提供了新小区的时序信息时,可以利用CCPCH中的midamble码获得同步。
UE可以通过测量同步信道或CCPCH上的midamble码,获得以下信息:
-被测小区的信号强度;
-通过测量下行同步PN码得到的小区间的相对定时关系。
利用空闲周期进行参数/指令测量:
通常情况下,UE可以利用接收和发射之间的空闲时隙对相邻小区进行监测,但是如果需要,动态信道分配也可以为测量提供空闲时隙。
向高层报告测量结果:
UE得到的测量结果通过物理层和网络层之间的原语以某些参数向高层(MAC和/或RRC)报告,这些参数需要在其它协议规范中定义。
原语可以是CPHY测量和/或PHY测量。
UE端进行的系统间切换准备测量:
到FDD的切换:
如果UE支持FDD模式,多模UE在空闲时隙完成对切换监测集中的FDD小区的测量,为TD-SCDMA向FDD切换作准备。
在这些空闲时隙,UE必须利用FDD同步信道获得与被测小区的同步,并测量以下信息:
-主CCPCH的Ec/Io;(CPICHEc/No)?
-TDD和FDD系统之间的定时关系。
到GSM的切换:
引言
由于目前GSM系统已经得到了世界范围内的应用,因此在TDD的帧定义中考虑向GSM的切换是一个主要设计准则。
多帧结构与GSM兼容,超帧为120ms,使得系统间的测量就和在GSM系统本身的测量一样,具有相同的时隙。
时序兼容非常重要,在TDD模式下,TD-SCDMA和GSM的UE可以在GSM载波上在频率修正突发的帮助下通过同步突发获得需要的信息。
GSM和TDD载波之间的这种相对时序的维持同两个异步GSM载波之间的维持相类似。
TD-SCDMA/GSM双模式终端可以不需要同时使用两个接收链路。
尽管两者的帧长不同,但GSM业务信道和TD-SCDMA信道都是基于120ms多帧结构基础之上的。
UE可以充分利用空闲时隙(由于资源分配,某一用户的Tx和Rx之间或Rx和Tx之间存在着空闲时隙)进行测量,也可以通过下行部分空闲的连续时间进行测量,这些连续时间可以通过减小扩频因子或象FDD时隙压缩那样的方法来获得。
这种方法的细节有待进一步研究。
其它方式,如对多模式终端,也有待进一步研究,GSM正确切换的基本要求在GSM05.08“链路控制无线子系统”中有详细描述。
利用空闲时隙监测GSM小区:
必须区分两种UE:
―只有一个频率合成器的UE,必须从TDD频率将它的空闲时隙切换到相应的GSM频率,然后对GSM小区进行监测,然后再切换回TDD模式,这意味着,必须考虑两次的频率切换时间。
-具有两个频率合成器的UE则可以避免这种频率切换,监测时间与空闲时间相等。
到GSM的切换准备测量包括两个可能的过程:
-首先检测FCCH突发,然后检测SCH突发(跟在GSM帧之后);
-或者,并行搜索FCCH和SCH突发。
UE端所有切换准备过程:
本节将说明UE如何对系统内和系统间的切换准备所作测量和报告。
本节给出了所有要求,其测量过程有待进一步研究。
1.3.1.4RAN侧切换准备测量
<编者注:
切换并不是只根据下行链路的情况触发,在GSM中对激活集小区的测量就由小区完成的。
本节就是基于此目的提出的。
>
对于系统内切换准备,服务NodeB必须向UE提供以下测量信息:
-接收信号强度
-服务链路解扩后的SIR
-服务的ULDPCH信道解码前的BER
-UL传输信道在信道解码后的BER
另外,NodeB应该能得到定时提前信息。
1.3.1.5向高层报告测量
<编者注:
当不再采用UE向RAN报告模式而采用只向高层报告时,本节要进行更新>
报告方案
UE有规则地(或事件驱动)向RAN发送测量报告。
由物理层进行的操作和由高层进行的操作关系需进一步讨论。
TD-SCDMA小区的测量报告内容
测量报告包括:
-小区标识
-相对信号强度
-相对定时信息(如果需要)
GSM小区的测量报告内容
为了保证有效切换,更新测量和报告结果的速度应尽可能快。
对GSM小区,测量报告内容包括:
-GSM小区标识
-接收到的FCCH信号强度
-相对时序信息(如果需要)
-UE发射功率
DCA的测量报告内容
DCA的测量报告需包含以下数据:
-小区子集的路径损耗(7比特量化,小区数量最多为30个)
-RAN需要的所有下行时隙的干扰(5比特量化)
-服务链路解扩后的SIR
-信道解码前服务链路的BER(4比特量化)
-信道解码后的传输信道的BER(4比特量化)
-传输信道的FER
-服务链路的UE发射功率(6比特量化)
-DTX标记指示,表示测量是否已经在DTX时间内完成。
1.3.2激活模式下的小区重选测量
<编者注:
依据UE所处的连接模式,可以通过各种方法(如切换和小区重选),完成小区切换操作。
小区重选适用于包传输方式,例如GSMGPRS就采用了这种方法。
在弄清相关过程之后,其测量要求必须尽快定义。
>
在激活模式,UE在当前载频上不断搜索新基站,小区搜索过程与空闲模式下的小区搜索基本相同。
1.3.3功率控制测量
<编者注:
目前没有定义由无线报告的支持功率控制的测量,然而,在不同的RAN实体之间可能有一些层的测量结果的交换,因此,功率控制关系必须标准化>
UE需要做以下测量并向RAN报告:
-被接收的服务DLDPCH的信号强度
-服务DLDPCH信道解码前的BER
-解码后的传输信道的BER
-服务DLDPCH解扩后的SIR
-DLDPCH上的干扰
另外,UE还需要进行以下信息的监测:
-服务CCPCHmidamble的接收信号强度
-UE发射功率
RAN需要进行以下测量:
-被接收的ULDPCH的信号功率
-服务ULDPCH信道解码前的BER
-解码后的传输信道的BER
-服务ULDPCH解扩后的SIR
另外,NodeB还需要进行以下信号的监测:
-每个DLDPCH码道的发射功率
-用于联合检测的UL接收信号功率的动态范围(如果NodeB采用联合检测)
-用于联合检测的DL发射信号功率的动态范围(如果UE采用联合检测)
-每个UL时隙上的干扰
1.3.4同步测量
<编者按:
在TD-SCDMA系统,同步包括扩频码同步和帧同步。
在连接模式下,为了减小MAI,RAN需要在UE之间保持UL/DL同步,为了减少系统的交叉干扰,需要在NodeB之间保持系统的同步。
DL同步很容易实现,需要的测量过程很少。
但在连接模式下的UL同步需要通过midamble序列实现,这个过程需要相应的测量,以便从同步控制信息即SS获取同步信息信息。
TD-SCDMA系统的帧同步有两个实现方案:
信标(层次)同步和非层次同步。
对前者,需要测量特定NodeB和beaconBS之间的时间差并通过空中接口报告;对后者,尽管不存在同步定时,但需要测量两个NodeB之间的相位差。
>
1.3.4.1扩频码同步
同步建立:
开机时,UE从相邻NodeB中搜索最强的SYNC(这种下行同步很容易得到)序列,然后,UE估计发射时间并在UpPTS时隙上发射SYNC1(正交Gold码序列)。
服务的NodeB根据接收UE发射的SYNC1,构造控制信号块SS。
根据从P-FACH接收到SS,UE调节发射时间直至建立上行同步。
因此,在UE端,仅用于建立同步的测量是必须的。
UE需要进行的测量包括:
所接收训练序列SYNC的接收功率和接收时间
同步保持:
UL的每一个专用业务信道,相同时隙的不同用户的midamble是同一个基本midamble码的不同移位构成的,因此NodeB可以顺序检测到这些码。
根据希望的到达时间,NodeB可以计算出UE的上行同步时间偏差,并向UE反馈SS信息,因此UE可以调整它的Tx时间。
NodeB需要执行下列测量:
每个ULDPCH上的midamble序列的到达时间。
<编者注:
SS是通过对实际到达时间与希望到达时间比较后,在用1/8chip的关系计算得到>
1.3.4.2帧同步
<编者按:
根据TDD系统的特点,可通过采用空中接口的方法实现帧同步,因为它可以使得实时DCA相对容易。
>
信标同步:
在这种同步方案中,存在一个主同步单元(主区域信标)为整个区域,如一个城市,提供同步定时。
一些NodeB与主区域信标直接保持同步,因此,一个子区内的局域同步可以与主区域信标保持同步,也可以通过这些NodeB保持同步。
信标NodeB需要完成以下测量:
-被接收的在帧同步时隙中的同步突发的信号强度
-主区域信标和NodeB信标之间的传播延时
-帧定时偏移
<编者按:
对同步突发的测量过程中,为了避免阻塞效应,NodeB自己的RF发射放大器必须关闭。
同步突发的结构有待进一步研究。
>
非层次同步:
在这种方案中,同步路径之间没有任何的等级关系,其主要同步要求是两个NodeB之间的相位差需要保持在一个范围之内。
每一个NodeB都与相邻的NodeB保持同步。
每个NodeB需要完成以下测量:
-与相邻NodeB的相位差
-到相邻NodeB的传播延时
-相移△Φ
1.3.5DCA测量
DCA是通过信道质量准则和业务量参数,用来优化资源分配的。
DCA的测量由UTRAN配置,并由UE向UTRAN报告测量结果。
{频域DCA:
频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道)。
在给定频谱范围内,与5MHz的带宽相比,TD-SCDMA的1.6MHz带宽使其具有3倍以上的无线信道数(频道数)。
时域DCA:
在一个TD-SCDMA载频上,使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状态的用户数量。
每载频多时隙,可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户。
码域DCA:
在同一个时隙中,通过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化。
空域DCA:
通过智能天线,可基于每一用户进行定向空间去耦(降低多址干扰)。
在TD-SCDMA系统中,
–信道(channel):
频率、时隙、码
–RU(resourceunit):
频率、时隙、码
–基本RU(basicRU):
SF=16的RU
DCA与TD-SCDMA其他技术的融合
TDSCDMA系统采用RNC集中控制的DCA技术,在一定区域内,将几个小区的可用信道资源集中起来,由RNC统一管理,按小区呼叫阻塞率、候选信道使用频率、信道再用距离等诸多因素,将信道动态分配给呼叫用户。
信道动态分配分为2个阶段:
第1阶段是呼叫接入的信道选择,采用慢速DCA;第2阶段是呼叫接入后为保证业务传输质量而进行的信道重选,采用快速DCA。
RNC根据各相邻小区占用的时隙,计算或测量时隙的干扰情况,动态地在RNC所管辖的各小区间、工作载波间及上下行链路之间进行时隙分配。
TD-SCDMA系统中DCA的方法有如下几种:
–时域动态信道分配
因为TD-SCDMA系统采用了TDMA技术,所以通过选择接入时隙来减小激活用户之间的干扰。
–频域动态信道分配
因为TD-SCDMA系统中每个小区可以有多个载波(一到三个),所以把激活用户分配在不同的载波上,从而减小小区内用户之间的干扰。
–空域动态信道分配
因为TD-SCDMA系统采用智能天线的技术,可以通过用户定位、波束赋形来减小小区内用户之间的干扰、增加系统容量。
动态信道分配的组成
–慢速DCA(把资源分配到小区)
根据小区中各个时隙当前的负荷情况对各个时隙的优先级进行排队,为接入控制提供选择时隙的依据。
–接纳控制AC
当一个新的呼叫到来时,DCA首先选择一个优先级最高的时隙,能否在该时隙为新呼叫分配资源。
在选择时隙的过程中,如果没有单独的时隙能够提供新呼叫所需要的资源,DCA将试图进行资源整合,从而为新呼叫腾出一定的资源(包括码资源、功率资源)。
–快速DCA(为业务分配资源)
当系统负荷出现拥塞或链路质量发生恶化时,RRM中的其他模块(如LCC、RLS)会触发DCA进行信道调整。
它的功能主要是有选择的把一些用户从负荷较重(或链路质量较差)的时隙调整到负荷较轻(或链路质量较好)的时隙。
}
为了使空闲模式下的DCA测量最小化,应区分两种情况:
与TDD系统建立连接时的初始DCA测量和连接模式下的DCA测量。
(空闲模式下不存在DCA的测量)
1.3.5.1与TD-SCDMA系统建立连接时的DCA测量
在最初的接入中,UE就立即开始对BCH广播的相关时隙进行测量(WhenconnectingwiththeinitialaccesstheUEimmediatelystartsmeasuringtheISCPoftimeslotswhicharecommunicatedontheBCH.),这些测量(包括一个周期中的平均)是在RAN分配给UE的UL信道(用于报告测量结果)中进行。
UE需要进行的测量有:
-被接收的服务小区CCPCH上的midamb
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