UMB——3GPP2超移动宽带解决方案

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摘要 OFDM和MIMO技术作为最热点的超宽带候选技术,给帧结构设计、资源分配、信道设计等技术带来了新的挑战。本文结合笔者参与3GPP2相关工作的经历,浅析UMB中一些关键技术。

1、引言

3GPP2目前已经完成了超移动宽带解决方案UMB,从2006年初3GPP2征集候选技术开始,该方案的制定和完善历时一年半多。UMB的提出和设计主要是为了满足市场的长足发展,大幅度地提供系统性能,保持相对于其它技术的竞争力。

OFDM和MIMO技术作为最热点的超宽带候选技术,给帧结构设计、资源分配、信道设计等技术带来了新的挑战。本文结合笔者参与3GPP2相关工作的经历,浅析UMB中一些关键技术。

2、前缀设计

UMB保持与cdma2000的码片速率1.2288Mbit/s一致,时序上定义了两级帧结构,即超帧和帧。其中,每个超帧包含1个前缀Preamle和24个业务帧(FFT≥256 时)。

前缀包含8个Symbol符号,结构如图1所示。

图1 前缀结构示意图

前缀中,主广播信道占用第一个符号,辅广播信道/快速寻呼信道奇偶复用随后的4个符号,最后3个符号为TDM导频。Preamble主要用于同步、获得系统基本信息、反向功率控制、快速寻呼等。

(1)捕获信道

UMB中使用主、辅同步的方式进行同步。终端通过Superframe Preamble中TDM1和TDM2/3获得同步。TDM的带宽上限为480子载波(即5MHz),并且TDM在频率上总是位于频带的中心频率,这样的TDM设计,可以集中功率发送导频,同时终端可在每个超帧同样的频率位置捕获TDM,加快捕获速度。

TDM1不携带基站信息(即不携带PilotPN信息),终端通过捕获TDM 1进行基本的时间和频率同步。TDM1使用GCL构造,携带2bit的循环前缀CP长度信息,终端通过解调GCL,检测出Preamble中其他符号及其他物理帧所使用的CP长度。为了保证TDM较大的覆盖范围,TDM符号固定使用最长的CP。

TDM2携带PilotPN(UMB使用PN标识小区)和PilotPhase信息,终端通过TDM2完成小区标识的检测。

TDM3携带一些系统信息,即系统时间(异步模式时)、频率复用指示(针对广播信道和快速寻呼信道)、半双工指示等。

另外,TDM2/3还携带用于反向功率控制的其他扇区干扰OSICH信息。OSICH共有3个取值,将其映射为3个相位值,TDM2/3使用相应的相位进行调制。具体的系统捕获过程为:

●终端在进行系统捕获时,首先尝试着使用所有的FFT大小和GCL的组合(共12种)接收TDM1,能正确解出TDM1的FFT Size和GCL值就是该系统使用的FFT(若FFT大小为512,则系统使用的FFT为大于等于512)和CP大小,根据确定的FFT大小和CP大小接收TDM2/3和广播信道。

●终端尝试着使用所有的PN值和已确定的FFT大小接收TDM2,从而获得小区的PilotPN信息。终端继续使用获得的PilotPN/PilotPhase信息接收TDM3,获得更多的系统信息,这些信息足够继续接收处理广播信道和快速寻呼信道。

(2)广播信道

广播信道携带终端用于解调业务帧的信息。

●主广播信道PBCCH携带与扇区无关的信息,如业务帧的FFT大小、保护子载波数等。

●辅广播信道SBCCH携带扇区特定的、不经常变化的信息,如基站的天线配置,导频格式,Hopping结构,控制信道结构等。

●为了广播信道和寻呼信号的相干解调,辅广播信道/寻呼信道中插入导频。

(3)快速寻呼信道

快速寻呼信道QPCH与SBCCH复用4个符号,QPCH在第偶数个超帧中发送,SBCCH在第奇数个超帧中发送。

由于超宽带UMB中用户容量大,而快速寻呼信道可用的时频资源有限,就出现了寻呼信道中不能传送完整的用户指示(MACID),而是只能传送一部分的MACID,这就会出现有些用户误醒去监听寻呼信道的情况。为了尽量降低用户误醒的概率,UMB中针对寻呼用户数的不同,定义了多种快速寻呼的格式,以传送尽可能完整的用户标识。


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