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UMB 的物理层与MAC 层
张文涛 刘 健
1 UMB 前向物理、MAC 层技术特点
1.1 UMB 超帧与超帧前导
UMB 系统前向帧由一系列超帧构成，超帧是前、反向链路传输的基本单元。前向链路的传输以超帧为单位，每个前向链路超帧又由一个超帧前导（preamble）和N FLPHYFrames ==25个物理帧构成。根据是否支持半双工，又分为两种帧结构：一种是全双工模式，另一种是半双工模式。对于全双工模式，相邻前向物理帧间没有保护间隔，其结构如图1所示；对于半双工模式，每相邻两个前向链路物理帧之间有保护间隔分离；每个超帧有在系统时间中对应的超帧前缀，其结构如图2
铝酸钙粉
所示。
图
1 全双工模式下的前向链路超帧结构
图2 半双工模式下的前向链路超帧结构
超帧前导和前向链路物理帧序列都由8个OFDM 符号的序列组成。图3给出了UMB 超帧前缀的具体构成，其中各信道的功能由下一节进行说明。 图3 UMB 系统超帧前缀的构成 F-SBCCH Or F-QPCH F-SBCCH Or F-QPCH F-SBCCH Or F-QPCH TDM Pilot1(F-ACQCH)0 1 2 3 4 5 6 7 1.2 UMB前向物理帧信道与功能
UMB系统前向链路的信道由图4给出，下面就几个主要信道功能进行说明：
图4 UMB系统的主要信道功能介绍
F-PBCCH(主要广播控制信道)：该信道用于携带一些静态配置参数，如超帧索引、循环前缀持续时间、保护子载波数等，它在超帧前缀的第0个OFDM符号传输。F-PBCCH在每一超帧传输一个SystemInfo信息块。
F-SBCCH(辅助广播控制信道)：该信道用于携带充分的信息使得接入终端可以解调来自前向物理帧的数据，这些信息包括跳频格式、导频结构、控制信道结构、有效天线、复用模式等，它在奇数超帧前缀的第1～4个OFDM符号传输。 F-QPCH(快速寻呼信道)：该信道用于帮助接入终端识别寻呼，它在超帧前缀的第1～4个OFDM符号传输，在偶数索引的超帧中发送，与F-SBCCH时分复用。F-QPCH最多可支持快速寻呼31个用户。
TDM Pilot 1：该信道形成F-ACQCH，用于初始获取过程，它在超帧前缀的第5个OFDM符号传输。通过在此信道上传输GCL序列，使终端获取时间偏移和扇区标识信息。
TDM Pilot 2/TDM Pilot 3：这两个信道用于初始获取过程，同时携带其它扇区干扰信息，它们分别在超帧前缀的第6和第7个OFDM符号传输。
F-SCCH(前向共享控制信道)：该信道携带用于前向数据信道传输和组资源分配（GRA）的控制信息，包含前向信道资源指配、反向信道资源指配、反向接入确认，广播/多播等信息。
F-ACKCH(前向确认信道)：该信道用于应答反向链路的HARQ传输，由FACKValue指示，FACKValue有0、1、2和3四种可能的取值。
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F-PCCH(前向功率控制信道)：该信道用于携带控制反向控制信道发射功率的指令。对于接入网在其激活集内的每一接入终端，接入网会每隔FLPCReportInterval个帧向其发送一个1比特的功控指令。
F-PQICH(前向导频质量指示信道)：用于携带每一接入终端的量化的反向导频强度，从而帮助接入终端选择最优的反向服务扇区RLSE，也用来控制反向控制信道和反向数据信道的功率等级。
F-FOSICH(其他扇区干扰信道)：该信道用于指示其它扇区对一个给定反向链路分区内对其它扇区接入终端干扰等级。
F-SPCH(分组指示开始信道)：该信道用于给接入终端发送SP指示。SP指示用于在没有有效数据传输的情况下保留对接入终端的前向链路持续指配，或者指示在原有持续指配下一个新包的开始，或者做重新持续指配。
F-RABCH(反向活动指示比特信道)：该信道携带1比特指示信息，用于指示反向CDMA字段的负荷，从而帮助接入终端选择何时在反向CDMA字段传输。
发热器
F-IOTCH(干扰对热噪比信道)：该信道用于指示在给定分区内的干扰与热噪比。
F-DCH(数据信道)：该信道包含一个或多个数据包，可以跨越一个或多个物理帧。F-DCH的传输分为多种模式。
1.3 UMB前向HARQ技术
UMB前向链路支持两种HARQ时序：6帧间隔和8帧间隔，以满足不同业务需求。根据每次数据传送占用一个还是多个帧，前向HARQ模式进一步细分为无扩展的8帧间隔结构、扩展的8帧间隔结构、无扩展传输的6帧间隔结构和扩展的6帧间隔结构。扩展模式用于支持大数据包的传送，降低信令开销和MAC 报头开销，提高编码增益和频谱效率。
UMB中为数据传送而发送信道指配信息（FLAB）与具体数据在同一帧发送。
通过F-SCCH FLAB的HARQ和Extended TX字段指示数据传送使用的是哪种HARQ模式，其中前者指示是否使用扩展模式，后者指示使用8或6帧间隔模式。
z无扩展模式：8帧间隔结构
接入终端必须支持无扩展的8帧间隔结构。
无扩展的8帧间隔HARQ在时序上为每隔8帧进行重传（若需），每次数据传送占用一个帧，具体时序如图5所示。
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32 AN
AT 图5 前向链路无扩展的8帧间隔结构
如图5所示，若接入网在第k 帧为接入终端分配信道并发送数据，接入终
端将在k+5发送确认消息，若需重传，接入网将在k+8n(n=0,1,….)帧重传该数据。
z 无扩展模式：6帧间隔结构
接入终端可选支持无扩展的8帧间隔结构。
无扩展的6帧间隔HARQ 在时序上为每隔6帧间隔进行重传（若需），每次
数据传送占用一个帧，具体时序如6所示。雨水弃流井
图6 前向链路无扩展的6帧间隔结构
如图6所示，若接入网在第k 帧为接入终端分配信道并发送接入终端发送
数据，接入终端将在k+3发送确认消息，若需重传，接入网将在k+6n(n=0,1,….)帧重传该数据。
z 扩展模式：3帧的8帧间隔结构
接入终端可选支持扩展的8帧间隔结构。
扩展的8帧间隔HARQ 在时序上为每隔8帧进行重传（若需），每次数据传
送占用三个连续的帧，具体时序如图7所示：
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AN AT
图7 扩展的8帧间隔结构 如图7所示，若接入网决定第k 帧为接入终端分配信道并接入终端发送数据，则接入网在时域上占用k，k+1，k+2三个帧发送该数据，接入终端将在K+5发送确认消息，以确认是否正确收到该数据，若需重传，接入网将在
k+8n，
<23k+8n+1，k+8n+2(n=0,1,….)帧重传该数据。
z
扩展模式：双帧的
8帧间隔结构
对于支持全双工的接入终端，必须支持两帧的
8帧间隔结构。仅当使用分图像拼接器
组资源分配GRA 方式时，接入网可使用该HARQ 模式。双帧的8帧间隔HARQ 时序如图8
SSL检测
所示。
图8 双帧的8帧间隔结构
如图8所示，若接入网决定在第k 帧为接入终端分配信道并向接入终端发
送数据，接入网可以占用第k 帧、第k＋1帧或k 和k＋1两帧发送该数据，接入终端将在k+5或k＋6发送确认消息，以确认是否正确收到该数据，若需重传，接入网将在第k+8n 帧、第k+8n+1帧或k+8n 和k+8n+1两帧重传该数据。
接入网通过GRA bitmap 告诉接入终端将在两帧中一帧还是两帧传送数据。若确定仅在第k 帧发送数据，则接入终端应在k+5帧确认；若确定在k＋1帧或k 和k+1两帧上发送数据，则接入终端应在k+6帧确认。
