浅谈TD物理层过程

浅谈TD物理层过程

为了更好的理解TD物理层的重点过程，重点掌握几个基本概念，本文用通俗易懂的语言以实际案例为索引，详细介绍几个步骤的基本原理，帮助理解其中的基本概念，为TD的深入学习打下基础。

本文涉及的主要物理过程有：CRC校验、信道编码、交织、速率匹配、物理层的映射等，同时为了过程的完整性还简要介绍了数字调制、扩频和加扰等。涉及基本概念有：Ri（有用速率）、Rb（编码速率）、编码率、打孔、填充、Rs（调制速率）和Rc（码片速率）等。

一、基本流程的举例

1、基本流程介绍

TD物理层过程输入为MAC发下来的数据块，经过物理层处理最后上射频从空口输出。

为了对整个过程有一个感性的认识，下图举例说明64K业务和3.4K信令复用情况下物理层过程，需要注意的是图中的处理过程只到物理信道映射，包括数字调制之后的过程都没有在图上反映。

图上所示物理层主要过程包括：CRC校验、传输块的级联和分段、信道编码、帧间交织、无线帧的分割、速率匹配、传输信道的复用、帧内交织、物理层的映射。

2、详细流程阐述

详细的物理层处理过程比较复杂，具体如下：MAC层下发传输数据块、数据块加CRC校验bit、数据块的级联/分段、信道编码、无线帧均衡、帧间交织、无线帧分割（分帧）、速率匹配、传输信道复用、帧内交织、bit加扰、物理信道分段、子帧分段、物理信道映射、数字调制、扩频、加扰、上中频射频、脉冲成形、射频调制。

1）MAC层下发传输数据块

MAC层每隔TTI时间向物理层下发一个数据块，根据高层业务不同数据块的大小和TTI时间间隔有所不同，其中TTI就有10ms、20ms、40ms、80ms等。

2）数据块加CRC校验bit

目的：接收端检查传送过来的数据块是否正确。

方法：数据块后面加校验bit。

特点：只有校验作用，不具备纠错能力。

涉及基本概念：误块率。

3）数据块的级联/分段

目的：为获得较高的信道编码效率，对输入数据块大小也有一定要求。所以在信道编码前将加了CRC校验bit数据块进行级联或分段。

方法：数据块级联/分段。

4）信道编码

目的：信道编码实际就是增加冗余，靠冗余信息与原信息建立一种关系，接收端可以通过此种关系恢复出原信息。

方法：卷积编码和Turbo编码。

特点：卷积编码输入数据块长度在504bit时效率最高，低速业务和信令使用此种编码。Turbo编码输入数据块长度在5114bit时效率最高，高速业务使用此种编码。

涉及基本概念：编码率、编码速率。

5）无线帧均衡

目的：为下一步处理进一步调整数据块的大小。

6）帧间交织

目的：把一个连续突发错误转换成离散的错误。（由于卷积编码和Turbo编码处理离散错误时效率较高，处理连续错误时纠错性能较差）方法：利用寄存器，采取行进列出的方式达到目的。

7）无线帧的分割

目的：为速率匹配作准备，开始为成帧对数据块进行分割。

8）速率匹配

目的：为了能把分割后的数据块最终装到帧上去，对数据块的大小进

行调整。

方法：根据帧容量、码道数量和信令开销等，从下向上反推无线帧内数据量的大小。当数据块>帧内容量时，数据块冗余信息被打掉，就是所谓的打孔；当数据块<帧内容量时，数据块内增加填充bit，就是所谓的填充。

涉及基本概念（操作）：打孔、填充。

9）传输信道的复用

目的：业务进行时经常要伴随相关信令。例如12.2K业务伴随3.4K 信令。将业务和信令复用到一起。

方法：数据块相连。

10）帧内交织

目的：将帧内信息进一步打散。

11）bit加扰

目的：改变bit特性，防止出现连续特征bit，否则会导致数字调制后的信息连续相同，总利用I路或Q路，不利于功率的平均化、离散化。方法：随机序列进行异或。

12）物理信道分段和子帧分段

目的：数据块分小块，装到无线帧、子帧上去。（到真正的无线帧上）13）物理信道映射

目的：数据块与物理信道匹配上，此时插入物理层信令TPC、SSI、TFCI。

14）数字调制

目的：通过数字调制形成I、Q路。I路1、Q路－1（i-jQ）

特点：TD中的数字调制主要使用QPSK、8PSK和16QAM。QPSK 用于日常业务，8PSK用于2M业务，16QAM用于HSDPA。

涉及基本概念：M调制阶数是指几个bit表示1个符号（QPSK为2、8PSK为3、16QAM为4），Rs（符号速率Rb/M）。

15）扩频

目的：把1个符号扩展几个码片，把码片放到对应的码道中去。

特点：扩频在实现上对I路和Q路分别实施扩频。

涉及基本概念：Rc码片速率（不同业务到此速率均为1.28Mchip/s），SF扩频因子。

16）加扰

目的：区分小区

特点：扰码本身就是码片，并没有扩频作用，实现上也是对I路和Q 路分别加扰。

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二、对重点步骤的理解

1、CRC校验

接收端看传送过来的数据块是否正确，就在数据块尾巴上加上CRC 校验bit，规范中可加的校验bit为：8bit、12bit、16bit和24bit。CRC 校验本身只有检验能力，没有纠错能力。

上图为规范中规定加不同bit校验位时，CRC寄存器抽头如何抽取校验位的表达式。为了说明问题下面举例说明加8bit校验位时表达式的具体含义和校验的执行过程

如图所示表达式用移位寄存器方式表示，分别在0、1、3、4、7、8位有抽头，将接收到的校验bit输入到移位寄存器中去，抽出的结果进行逻辑运算。当图中表达式能够被除尽时表示该传输块无误，当表达式不能被除尽时表示传输块有错误。统计出误块率(校验方法是接收端把数据块从头到尾放到移位寄存器中去，通过逻辑运算最后输出为0)