TETRA数字集群通信系统物理层

TETRA 数字集群通信系统物理层 TETRA 数字集群通信系统物理层 .................................................................................................1 基本参数...................................................................................................................................1 TETRA 物理层框图.................................................................................................................1 物理层 C 代码 ..........................................................................................................................2 基本帧结构和时隙结构...........................................................................................................2 差分编码与调制.......................................................................................................................4 逻辑信道到物理信道的映射和突发时隙建立 .......................................................................5 扰码...........................................................................................................................................5 交织...........................................................................................................................................6 TCH4.8 TCH2.4 N=4 块交织示意图..............................................................................6 编码...........................................................................................................................................7 基本参数 载波间隔为 25KHz，每个载波有 4 个时隙，FDD，上下错开 2 个时隙。符号速率 18k 符号 每秒，pi/4-DQPSK 调制，比特速率为 36kbps。 TETRA物理层框图 分组编码，卷积编码，交织，扰码，逻辑信道到物理信道的映射和突发时隙建立，差分编码， pi/4-DQPSK 调制，脉冲成型与上变频发射。 物理层 C代码 下图所示的 C 代码是基站端的收发物理层代码，已用于某公司 4 载波 3 天线分集接收基站 产品。用于终端侧的代码也已应用于军方通信设备。这些代码都是定点 C，在 TI 的 DSP 平 台上实现。物理层性能指标与 Motorola 的仿真结果几乎一致。 开发者信箱： li_jian03@126.com 基本帧结构和时隙结构 下行一个普通时隙持续时长为 255 个符号，时间长度为 255*1/18k= 14.167ms，4 个时隙组成 一帧，18 帧组成一个复帧，60 个复帧组成一超帧。 下行突发时隙分为普通突发时隙和同步突发时隙，同步时隙顾名思义用于同步，其中频率校 准部分用于纠正终端频偏，纠正频偏的时候需要累积几个同步突发进行计算从而减小误差。 120 比特用于 BSCH 信道。训练序列用于做同步和信道估计做相干解调或者均衡。30 比特 的 Boradcast block 用于 AACH。相位调整比特使得训练序列处的相位是已知的。 上行突发可以普通突发也可以是半帧突发，时隙之后的 guard period 用于保护当前时隙的 信号不会影响到下一个时隙。TETRA 不做上行发射时间调整，全靠 guard period 保护，从 而可以计算出允许的最大小区半径为 58 公里。(14/36e3*3e8/2) 差分编码与调制 TETRA 采用 pi/4-DQPSK 调制 相邻两个符号之间的相位差最大是 3pi/4，所以其 PAPR 要比 QPSK 低。差分编码解调可以 采用非相干解调，也可以采用相干解调，相干解调需要进行信道估计。 调制之后经过square root raised cosine 做脉冲成型，成型之后信号功率谱如下图所示： -60 -40 -20 0 20 40 60 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Frequency (KHz) P S D (d B ) 逻辑信道到物理信道的映射和突发时隙建立 将编码之后的逻辑信道映射到每个时隙的承载数据的区域，按照传输的数据 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 插入相应的 训练序列，下行信道每个突发都需要映射 AACH 信道，同时下行发送时隙还需要计算 2 个 相位调整符号。 扰码 由 30 比特的扩展基站色码作为初始状态，生成不同长度的扰码用于不同信道的扰码，生 成 120 比特的扰码序列用于 BSCH 信道(BSCH 信道的扰码序列的初始状态为全零，这样终 端在未知扩展基站色码的情况下能正确译码 BSCH 信道，终端经过 BSCH 信道的译码之后， 可以获得 30 比特的扩展基站色码)。生成 216 比特的扰码序列可以用于 BNCH，SCH_HD， STCH，TCH_HS 信道，168 比特的扰码序列用于 SCH_HU，432 比特的扰码用于各种 TCH 信道。 交织 所有控制信道，语音信道，和 N=1 的 TCH 数据信道交织过程基本相同，交织完成之后的数 据只映射只在当前时隙传输。N>1 的块交织之后数据分别在 N 帧进行传输。 TCH4.8 TCH2.4 N=4 块交织示意图 将 TCH 编码块数据交织之后 432 比特映射成一个 4*432 的数组，红色部分是数 据，白色部分无数据。每行有 432/4=108 个数据，这 108 个数据在每行中分布并 不是均匀的，以下只是一个示意图 (TCH N=4 编码交织图) 将上图二维数组中的值对应保存到下图缓存二维数组中 (上一帧交织块中的缓存数据) (当前时刻的缓存数据) 然后将缓存数据的第一行中发送出去，将第 2 行复制到第 1 行，将第 3 行复制到 第 2 行，将第 4 行复制到第 3 行，第 4 行清 0。 N=8 的交织示意图与 N=4 时类似，只是将 432 比特扩展到 8 行上，分 8 帧发送出 去。 编码 编码部分共涉及到三种码：Reed Muller，CRC 和卷积码 Reed Muller 码只用于 AACH 信道。 16 比特的 CRC 校验应用于 BSCH，BNCH, STCH, SCH/HU, SCH/HD, SCH/F, 卷积编码是多项式为[31 27 35,33]的 1/4 速率的编码，不同的逻辑信道通过不同的打孔图样 生最后编码之后的数据。 参考文献 [1] ETSI EN 300 392-2 V2.5.2 (2005-11) Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI) [2] ETSI EN 300 395-2 V1.3.1 (2005-01) Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Speech codec for full-rate traffic channel; Part 2: TETRA codec