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對WCDMA/TD-SCDMA 協議中外部收發機的信號流程進行了分析，分析結果表明，WCDMA/TD-SCDMA 的外部收發機中大部分功能模塊可進行復用，在不同協議間切換時，只需對復用的功能模塊進行參數配置即可實現雙模手機的外部收發機。利用該復用性可大大減少雙模手機外部收發機的實現資源和實現復雜度。 1. 概述 目前的GSM 網絡由于頻譜資源受限，傳輸速率低等缺點，已不足以滿足人們通信的需求，必然逐漸被第三代移動通信網所代替。第三代移動通信標準包括WCDMA, CDMA2000,TD-SCDMA, WiMAX 四種。 FDD 模式的WCDMA 已在全球范圍大規模商用，發展明顯快于同為FDD 模式的CDMA2000。而TD-SCDMA是我國自主研發的3G 標準，相比于同為TDD 模式的WiMAX，TD-SCDMA 在降低同頻干擾，支持移動性方面更優于WiMAX，同時更易于和WCDMA一起實現雙模手機，并且TD-SCDMA 在我國比WiMAX 離商業化更近一步。 WCDMA 和TD-SCDMA 各有其優缺點，兩者互為補充的混合組網方式可能是我國3G未來的演進趨勢。因此實現支持WCDMA/TD-SCDMA（后文簡稱：W/TD）雙模式的手機基帶芯片不僅有利于提高國內的3G 市場競爭力，同時也能為開拓3G 國際市場提供先決條件。 本文首先簡單介紹W/TD 雙模手機收發機的整體架構，然后對WCDMA 和TD-SCDMA 協議中外部收發機的信號流程進行可復用性分析，并從上行和下行兩個方面分析了外部收發機中可復用的功能模塊。本文的分析基于3GPP-Release 7 版本。 2. W/TD 雙模手機收發機 雙模手機可將所支持的兩種模式中相同的功能模塊進行復用，以減少硬件資源的浪費。W/TD 雙模手機收發機的基本功能框圖如圖1 所示。從圖中可看出，W 和TD 收發機中大部分功能模塊均可復用，對功能模塊按復用層次進行劃分可分為物理層的復用和高層的復用，其中物理層的復用包括： 1） 射頻器件的復用。主要是混頻器，增益放大器，濾波器的復用。 2） 數字中頻或基帶信號處理模塊的復用（內部收發機）。主要是A/D，D/A，數字濾 波器，數字混頻器等功能器件的復用。 3） 物理信道向傳輸信道相互映射過程的復用（外部收發機）。主要是信道編解碼，CRC校驗，交織解交織，速率匹配等功能器件的復用。高層的復用包括MAC 層，RLC 層，RRC 層等處理功能復用，高層復用的主要表現是軟件協議棧的復用。 3. 外部發送機的可復用性分析 外部發送機實現上行物理信道的編碼映射功能。本節根據W（WCDMA）和TD（TD-SCDMA）上行物理信道編碼映射流程的相似性將上行物理信道映射方式分為3 類：通用方式（General Uplink），增強型方式（Enhanced Uplink），特殊方式（Special Uplink）分別進行分析。如表1 所示。 表1 上行物理信道編碼映射流程分類 分類方式 上行物理信道（模式） 上行通用方式（GU） DPCH（W/TD），PRACH（W/TD），USCH（TD），E-RUCCH（TD） 上行增強型方式（EU） E-DCH（W/TD），上行特殊方式（SU） HS-DPCCH（W），HS-SICH（TD） E-DPCCH（W），E-UCCH（TD） 3.1. 上行物理信道通用編碼映射方式的復用（GU） 通過分析協議，W和TD 的上行物理信道通用編碼映射過程大部分功能模塊均可以 用（如圖2 中的紫色方框功能）。除比特加擾，子幀分段和物理信道映射模塊外，其他模塊只需要在切換系統的時候進行參數配置即可。 TD模式的物理信道E-RUCCH 的編碼映射過程是通用編碼映射過程的一個子集，只需針對E-RUCCH 生成一組相應的配置參數即可。 3.2. E-DCH 編碼映射方式的復用（EU） 物理信道 分段交織 W-FDD物理 MUX 信道映射 TD物理 信道映射 MUX CRC校驗 碼塊分段 信道編碼 H-ARQ 速率匹配 W/TD 加擾W/TD 16QAM星 座重排 3GPP-Release 7 協議中，W 和TD 均支持HSUPA。研究協議可知，W 和TD 的E-DCH 編碼映射過程大部分功能模塊也可以復用（上圖3 中的紫色方框功能），并且有一些可以和通用編碼映射方式的功能模塊復用，如CRC 校驗，信道編碼，加擾，交織，物理信道映射等，只需要在不同類型物理信道映射前進行參數配置即可。例如，對TD模式的E-DCH物理信道只需一個時隙，不需要物理信道分段功能，但可將其看作物理信道分段的一個特殊情況加以對待。 圖4 為復用GU 和EU 后的編碼映射功能框圖，其中紅色功能模塊不僅W 和TD 兩種模式可以復用，并且GU 和EU 兩種編碼映射方式也可復用；藍色功能模塊為GU 和EU 兩種編碼映射方式可以復用；紫色功能模塊為W和TD 兩種模式可以復用。 3.3. 其他上行物理信道（SU） 其它上行物理信道中，E-DPCCH 和E-UCCH 的編碼映射方式類似（統稱為SU-E），而HS-DPCCH 和HS-SICH 的編碼映射方式類似（統稱為SU-HS）。Reed-Muller（RM）編碼不僅在SU 中使用，在上行TFCI 編碼中也要使用，TD 模式的RM 編碼要支持（32，10），（16，5），（64，10），（48，10），（32，6）五種。而W 模式的RM 編碼要支持（32，10），（30，10）和（20，5）三種。由于（64，10）RM 編碼的子集即可實現其他模式，因此可將上述RM 編碼模塊（如下圖5 中紫色的功能模塊）復用為一個，通過配置參數來選擇RM 編碼模塊的工作模式。 3.4. 小結 綜上所述，雙模外部發送機可用1 個比特控制W/TD 模式，2 個比特控制是GU，EU，SU-E，SU-HS 中的哪一種編碼映射方式，從而完成上行物理信道編碼映射的功能模塊復用過程。 4. 外部接收機的可復用性分析 下行的接收過程可分為內部接收機和外部接收機兩部分，內部接收機把AD 采樣信號解調解擴為軟判決物理信道信息的功能模塊；外部接收機把軟判決物理信道信息進行解碼和傳輸信道映射的功能模塊。 本節根據W 和TD 不同物理信道下行解碼映射流程的相似性將其分為3 類：通用方式（General Downlink），高速方式（High-speed Downlink），其他方式（Other Downlink）分別進行分析。如表2 所示。 表2 下行物理信道解碼映射流程分類 分類方式 下行物理信道（模式） 下行通用方式（GD） DPCH（W/TD），P-CCPCH（W/TD），S-CCPCH（W/TD）， F-DPCH（W），DSCH（TD） 下行高速方式（HD） HS-PDSCH（W/TD） 下行其他方式（OD） HS-SCCH（W/TD），E-AGCH（W/TD） E-RGCH（W），E-HICH（W/TD） 4.1. 下行通用解碼映射方式的復用（GD） 分析協議可得，W和TD 在下行通用解碼映射方式上也有一些功能模塊可以復用。（如圖6 中紫色功能模塊可以復用），其中W 和TD 的區別主要在兩方面：一是W 和TD的速率匹配的順序不同；二是W 中為了支持傳輸信道固定位置和靈活位置兩種模式增加了兩個DTX 插入過程。 圖6 W/TD 的GD 解碼映射復用過程 4.2. 下行HS-DPSCH 解碼映射方式的復用（HD） WCDMA中HSDPA 支持QPSK，16QAM，64QAM，而TD-SCDMA中HSDPA僅支持QPSK 和16QAM，因此對于HSDPA 中星座重排和解交織功能，TD 可作為W 實現功能的一個子集。對于HSDPA 的CRC 校驗過程，W 采用的方法有兩種，TD 只采用其中一種，因此也可為W 的一個集。圖7 即為HD 的解碼映射復用過程。 對比圖6 和圖7，HD 中一些功能模塊是GD 功能模塊的子集，可以和GD 方式的功能模塊復用，如CRC 校驗，信道解碼等；同時HD 的有些功能模塊需支持QPSK 和16QAM，如解交織，物理信道映射等，GD 的這些功能模塊就是HD 的子集。所以需在不同類型物理信道映射前對不同模塊進行參數配置。 圖8 為復用GD 和HD 后的解碼映射功能框圖，其中紅色功能模塊不僅W 和TD 兩種模式可以復用，并且GD 和HD 兩種解碼映射方式也可復用；紫色功能模塊為W 和TD 兩種模式可以復用；藍色功模塊為GD 和HD 兩種解碼映射方式可以復用。 4.3. 其他下行信道（OD） 4.3.1. 下行信道HS-SCCH 和E-AGCH 的解碼解映射方式的復用（OD-1）同HD 解碼映射方式相似，HS-SCCH 和E-AGCH 的解碼映射過程中，大部分功能模塊均為GD 解碼映射過程的子集（如圖9 中紫色功能模塊）。因此也可以和GD 解碼映射過程的功能模塊進行復用。 圖9 W/TD 的HS-SCCH 和E-AGCH 解碼映射的復用過程 4.3.2. 其他下行信道E-RGCH，E-HICH（OD-2） E-RGCH 和E-HICH 傳輸信道承載的信息很少，所以E-RGCH 和E-HICH 的解碼映射功能非常簡單。而且由于E-RGCH為WCDMA特有的傳輸信道，且W和TD模式在E-HICH的物理信道映射方面區別較大，因此E-RGCH 和E-HICH 的解碼映射功能不需復用。 4.4. 小結 綜上所述，雙模外部接收機可以使用1 個比特控制W/TD 模式，2 個比特控制是GD，HD，OD-1，OD-2 中的哪一種編碼映射方式，從而完成下行傳輸信道解碼映射的功能模塊復用過程。 5. 其他考慮 5.1. WCDMA 的壓縮模式對復用的影響 為了支持異頻測量，WCDMA 引入壓縮模式。壓縮模式的方法主要有兩種：減小擴頻碼長度和高層調度。在上行和下行信道映射過程中，壓縮模式與普通模式的區別主要在速率匹配，DTX 插入和物理信道映射等功能模塊的參數計算上。 5.2. WCDMA 的MIMO 模式對復用的影響 WCDMA 的下行物理信道支持MIMO 模式。同普通模式相比，除了HS-SCCH 和HS-DPCCH 的解碼映射方式在MIMO 模式下稍有不同外，其他傳輸信道的解碼映射方式不變。只是在內部接收機解調后增加了MIMO 解碼以提高傳輸可靠性。 5.3. 上下行之間的模塊復用性 從最大復用的角度來看，在上行發送和下行接收鏈路中，有些功能模塊可以上下行共用，如CRC 校驗，比特加擾，交織解交織的地址產生器等。但由于WCDMA 是FDD 模式，所以上行發送和下行接收過程同時進行，如果上下行共用相同模塊則需對上行和下行進行串行處理，這會大大增加共用模塊的處理速度，同時增加緩沖區的存儲空間，有時反而得不償失。因此可以考慮上下行共用兩個并行模塊，根據不同協議的處理要求對并行模塊進行配置。如在處理WCDMA 協議數據時，兩個并行模塊可一個處理上行數據，一個處理下行數據；在處理TD-SCDMA 協議數據時，兩個并行模塊可同時處理上行數據，也可同時處理下行數據。 6. 結論 本文的分析結果表明，WCDMA/TD-SCDMA 的外部收發機中大部分功能模塊可進行復用，在不同協議間切換時，只需對復用的功能模塊進行參數配置即可實現雙模手機的外部收發機。利用該復用性可大大減少雙模手機外部收發機的實現資源，從而降低雙模手機收發芯片的硬件實現復雜度和實現成本。 Reference 3GPP TS 25.212.v770: "Multiplexing and channel coding (FDD)". 3GPP TS 25.222.v750: "Multiplexing and channel coding (TDD)". 3GPP TS 25.211.v740: "Transport channels and physical channels (FDD)". 3GPP TS 25.221.v750: "Transport channels and physical channels (TDD)". 3GPP TS 25.213.v740: "Spreading and Modulation (FDD)". 3GPP TS 25.223.v760: "Spreading and Modulation (TDD)". |
