EC-GSM-IoT物理层信道与覆盖扩展技术解析

# EC-GSM-IoT物理层信道与覆盖扩展技术解析 ## 1. 下行逻辑信道 ### 1.1 EC-PDTCH/D EC-PDTCH（扩展覆盖分组数据业务信道）是EC-GSM-IoT的逻辑信道之一，与EGPRS中对应的逻辑信道几乎相同，用于在网络和设备之间传输有效载荷。其相关参数如下表所示： |参数|详情| | ---- | ---- | |TS|任意| |TDMA帧|见图3.15| |映射重复周期|52| |盲物理层传输|1 (CC1), 4 (CC2), 8 (CC3), 16 (CC4)| |多帧|52| |突发类型|正常| |块大小|4个突发| |载波|任意| EC-PDTCH块由四个不同的突发组成，映射到同一TS上的四个连续TDMA帧。该块被称为无线块，在20ms的基本传输时间间隔内传输，并且映射到一个或多个物理信道（PDCH）上。 在监测下行EC-PDTCH时，设备需要盲目检测块中使用的调制方案，通过检测预定义训练序列的旋转角度来实现。同步、信道估计和调制检测后，设备对突发符号进行均衡，得到“软比特”，其幅度越高，接收器对特定比特值传输的确定性越高。之后，设备读取窃取标志以确定块中使用的RLC/MAC报头类型，解码报头后，就能知道块中使用的MCS和混合自动重传请求（HARQ）过程中使用的冗余版本或PS。 不同的CC（覆盖等级）映射方式不同，CC1的PDTCH块映射到一个PDCH上，而CC2、CC3和CC4的块盲重复分别映射到四个连续TS和4、8或16个TDMA帧上。将CC1的映射从一个增加到四个PDCH是出于多方面考虑，使用更多TS可提高接收器的处理增益，但会带来PA散热和资源管理问题。综合考虑网络部署灵活性、无线链路性能和设备实现，为所有更高的CC选择了四个连续TS。 ### 1.2 EC-PACCH/D EC-PACCH（扩展覆盖分组关联控制信道）是EC-PDTCH的关联控制信道，携带与EC-PDTCH操作相关的控制信息，如输出功率电平、资源（重新）分配和Ack/Nack位图。 EC-PACCH/D信息编码在单个正常突发中，携带80个信息比特，该突发总是重复四次以构成一个块。这样做有两个目的：一是确保处于良好无线条件下的用户实现节能操作，设备可监测下行信道的单个突发，尝试解码块，若成功则返回睡眠状态；二是允许设备将其频率校正到基站参考，通过对多个突发进行相关和累积来估计频率偏移，由于在每个上行链路分配的EC-PDTCH块集之后至少传输一个EC-PACCH块，设备可以持续更新频率参考。每个EC-PACCH块需要包含USF，因为非EC-GSM-IoT设备会监测下行链路以进行潜在的上行链路调度。 ## 2. 上行逻辑信道 ### 2.1 EC-CCCH/U (EC-RACH) 在设备与网络建立连接之前，需要在随机接入信道上发起接入。系统接入请求的发起可以由设备（移动发起业务）或网络（移动终止业务）触发。在使用随机接入信道之前，设备需要在时间和频率上与网络同步，并且未被禁止接入。 设备发送包含11位的接入突发（AB）来发起通信，其中包含下行CC的指示，同时通过选择的TSC隐式向网络指示上行CC。设备可以使用每个TDMA帧中的一个或两个TS来传输分组信道请求，即1或2 TS映射的扩展覆盖随机接入信道（EC-RACH）。2 TS映射比1 TS映射能扩展更远的覆盖范围，因为设备需要在TDMA帧的两个TS上保持传输的相干性，从而提高基站的处理增益，但这需要与非EC-GSM-IoT设备在TS 0上的接入进行复用。运营商会根据网络中非EC-GSM-IoT设备的负载和扩展覆盖的需求，决定是否允许EC-GSM-IoT设备使用2 TS映射。 AB的设计比常规突发短，提供了68符号长的保护期，允许大约35 km的小区半径。由于下行同步会受到传播延迟的影响，上行传输需要在时间上进行偏移，基站会估计传播延迟，并在接入授权信道上发送的消息中通知设备使用的时间提前量（TA）。 ### 2.2 EC-PDTCH/U EC-PDTCH/U与下行流量信道几乎相同，与EGPRS中对应的信道也相似。不过，它在整体块结构中不包含USF，并且RLC/MAC报头格式与下行EC-PDTCH块不同。其映射方式与EC-PDTCH/D相同。 ### 2.3 EC-PACCH/U 从物理层角度看，上行EC-PACCH的设计与下行信道非常相似。EC-PACCH/U块由单个突发至少重复四次构成，使用与下行相同数量的盲块重复。不同之处在于上行不传输USF，因为其唯一目的是网络进行上行