TD-SCDMA系统中随机接入过程分析.doc

TD-SCDMA系统中随机接入过程分析 罗一静, 段红光 （重庆邮电学院通信学院，重庆，400065） 摘要： 在任何一个移动通信系统中，都会涉及到随机接入过程，其基本原理大致相同，但是都存在一些微小的差别，即使是TSM协议中描述的随机接入过程也和TD－SCDMA协议中描述的随机过程也是不相同的。本文主要介绍TD－SCDMA系统的随机接入过程，包括上行同步、物理信息的处理以及无线资源的请求过程。 关键词： 上行同步, 随机接入, 签名码, 时间提前 1 概述 在TD－SCDMA系统中，当UE(终端)开启电源之后，将进行DwPCH的同步过程以及解读DwPCH上的内容，直到找到一个合适的小区，并且驻留在该小区中，最终进入空闲模式。在空闲模式下，终端将监视自己的寻呼消息以及驻留小区的系统消息是否发生改变。如果系统消息发生改变，则终端及时更新系统消息的内容，尽快和小区广播的系统消息保持一致。在整个过程中，为了接收寻呼和系统消息，终端实时和小区保持下行同步状态。 虽然终端和网络保持下行同步关系，由于终端的移动，使得终端和网络之间的距离是不确定的，所以如果终端需要发送消息到网络，则必须经过随机接入过程，建立上行同步，并需要实时的进行上行同步的维持管理，直到过程的完成。 在TD－SCDMA系统中，触发随机接入过程的原因很多，可以是来自网络的寻呼、终端的业务请求、MM层的特殊过程以及RRC需要和网络建立的联系。在进行这些过程之前都必须经过随机接入过程。在3GPP的TD－SCDMA系统中，随机接入过程不仅在RRC的空闲模式下需要进行，在连接模式的CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH状态下，如果终端需要和网络建立联系，终端也必须启动随机接入过程，所以该过程在TD－SCDMA系统中占有很重要的地位。 无论是何种原因触发的随机接入，该过程的目的就是建立和网络上行同步关系以及请求网络分配给终端专用资源，进行正常的业务传输，如图1所示就是一个随机接入的完整过程，第一、第二小步就是建立上行同步过程，其他就是进行资源的请求。所以在该论文中，根据图1将首先介绍上行同步的建立过程，然后在介绍其资源的请求过程。具体内容参考下面的描述。 图1 随机接入过程流程 2 上行同步的建立 TD-SCDMA系统是一个同步系统，对上行和下行同步有比较严格的要求。在空闲模式下，UE(终端)和NODE B (基站)之间仅建立了下行同步。换句话说，此时终端并不知道距网络的距离，也不能准确地知道发送“RRC连接请求”消息时所需的发射功率和定时提前量。由于PRACH信道位于常规时隙内，若终端直接在PRACH信道上发送连接请求，那么，这个非同步的信号将对同时隙和相邻时隙的其它用户造成极强的干扰。因而，在TD-SCDMA系统中，专门定义了两个时隙（GP和UpPTS）用于上行同步和初始功率调整。随机接入过程始于终端在UpPCH信道上发送上行同步码SYNC-UL：具体过程是这样的。 2.1 SYNC-UL发送过程 终端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性分布的原则。每个小区码组由1个SYNC-DL、8个SYNC-UL、4个Midamble和4个Scrambling码组成。终端在小区选择阶段就已经确定了小区的下行同步码SYNC-DL，因而也就确定了小区允许的SYNC-UL码。按TD-SCDMA系统的设计，网络可以在同一帧内检测到8个用户在GP + UpPTS两个时隙内同时发送的SYNC-UL。当然，这8个用户必须刚好选择了8个不同的SYNC-UL码。在发送SYNC-UL码之前，首先确定发送SYNC-UL码需要的功率和时间提前量。 SYNC-UL码的发送功率按开环功率控制原则进行确定。计算如下： PUE = aLTPL_DwPTS +(1-a)L0 +RNODE_B + n * DP PMAX 其中LTPL_DwPTS表明终端到网络之间的路径损耗。终端可以根据网络在DwPCH时隙（或P-CCPCH信道）发射的功率与终端在该时隙接收到的码功率来进行估算。即LTPL_DwPTS = LNODE_B - LRX ；L0：表明终端到网络之间路径损耗的长时间平均值，LTPL_DwPTS = LNODE_B - LRXAVE，其中LRXAVE为终端在一定时间内接收信号码功率的平均值；RNODE_B表明网络在给定信道上期望的接收功率。在UpPCH上建立上行同步时，其值取自系统信息广播参数Qrxlevmin。在PRACH信道发送连接请求消息时，使用从FPACH信道上收到的参数TPLC；a:指终端用于描述路径损耗的加权因子（0a≦1）。其值与两次测量之间的时间间隔有关； DP指两次发送SYNC1之间的功率增量，其值由系统信息广播；n：连续发送SYNC