YD/T 2873.1-2015 基于载波的高速超宽带无线通信技术要求 第1部分：MB-OFDM空中接口物理层

MICS33.060YD

中华人民共和国通信行业标准

YD/T2873.1-2015

基于载波的高速超宽带无线通信技术要求

第1部分：MB-OFDM空中接口物理层

Technicalrequirementforhigh-rateultra-widebandwireless

telecommunicationsystembasedoncarriers

Part1：PHYlayerofMB-OFDMairinterface

(ISO/IEC26907：2009,Informationtechnology-Telecommunicationand

informationexchangebetweensystems-High-rateultra-

widebandPHHfandMACstandard,NEQ)

2015—07-14发布2015—10-01实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

YD/T2873.1-2015

目次

昏……............................................................................•••••m

范H.............................................................................-1

规范性引用文件....................................1

术语和定义..........................................................……...............

mmm-...................................................................••••2

WMM--.............................................................................3

5.1観..............................................................................3

5.2物理层功能实体.............................................................*.........3

5.3信号描述........................................................3

PLCP子层.............................................…………...........................5

6.1観.................................................••••••.........................5

6.2PPDU................-5

6.3PLCP前导...........................................................................7

6.4PLCP报头..............................................11

6.5PSDU...............................................................................13

6.6数据扰码器.................................................................-14

6.7mttW.........................................................---15

6.8卷积编码.......................15

6.9比特交织..................................................16

6.10星座映射.................................................................17

6.11OFDM调制.............................................................。19

基本指标要求........................................................................27

7.1工作频率..........................................................。………..........27

7.2{言雜"。••••••-.................................■••••••-••••................…28

7.3物理层定时.....................……...........................................

发射机指标要求.........31

8.1等效全向辐射功率谱密度...............................31

8.2杂散辐射....................................31

8.3发射机频谱模板........................................................，31

8.4发射机中心频率偏移........................................32

8.5符号时钟频率偏移.............................................................……”32

8.6时钟同步........................................................*..................-32

8.7相位一致............................................................................32

8.8发射功率控制........................................................................32

YD/T2873.1-2015

8.9发射机星座误差.......................…….....................……•……。………••…33

9接收机指标要求".......................................................................33

9.1接收机灵敏度................................................................……”33

9.2接收机CCA性能.................................................................33

9.3链路质量标示符....................................................................33

9.4接收信号强度标7K符............................................................33

II

YD/T2873.1-2015

刖言

YD/T2873《基于载波的高速超宽带无线通信技术要求》分为4个部分

—第1部分.•MB-OTOM空中接口物理层；

一第2部分：单载波空中接口物理层；

—第3部分：空中接口MAC层；

一第4部分：双载波空中接口物理层。

本部分为YD/T2873的第1部分。

本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本部分对应于ISO/IEC26907:2009《信息技术一系统间的通信和信息交换一高速超宽带PHY和MAC

规范》，一致性程度为非等效。本部分与ISO/IEC26907:2009的部分章条对应关系如下，技术内容保持

一致：

—本部分的第3章对应于ISO/IEC26907:2009的第4章；

一本部分的第4章对应于ISO/IEC26907:2009的第6章；

一本部分的第5章对应于1SO/IEC26907:2009的第7.1节、第8章和第9章；

一本部分的第6章对应于ISO/IEC26907:2009的第10章；

—本部分的第7章对应于ISO/IEC26907:2009的第11章；

一本部分的第8章对应于ISO/IEC26907:2009的第12章；

一本部分的第9章对应于ISO/IEC26907:2009的第13章。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国通信标准化协会提出并归口。

本部分起草单位：工业和信息化部电信研宄院。

本部分主要起草人：张莉、党梅梅。

III

YD/T2873.1-2015

基于载波的高速超宽带无线通信技术要求

第1部分：MB-OFDM空中接口物理层

1范围

本部分规定了工作于3.1GHz~10.6GHz基于载波的高速超宽带无线通信系统的MB-OFDM空中接口物

理层要求，包括PLCP功能要求、物理层的基本指标要求、发射机要求和接收机要求。

本部分适用于公用电信网环境下基于载波的采用MB-OFDM技术的超宽带通信系统，专用电信网也可

参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO/IEC26907:2009信息技术一系统间通信和信息交换一高速超宽带PHY和MAC规范（Information

technology-Telecommunicationandinformationexchangebetweensystems-High-rateultra-widebandPHYand

MACstandard)

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

Beacon组BeaconGroup(BG)

一种设备集，设备从其接收用于识别与设备有相同Beacon周期开始时间（BIT/ST)的Beacon。

3.2

信道Channel

用于协作实体间交换信息的媒质。

3.3

数据完整性DataIntegrity

数据未被改变原始格式的保证。

3.4

巾贞Frame

设备用于数据传输的单位。

3.5

顿保护FrameProtection

为某一帧提供的安全服务，包括（但不限于）净荷加密、消息认证和重放攻击防护。

3.6

相邻节点Neighbour

设备Beacon组中任意的设备。

3.7

优先竞争接入PrioritizedContentionAccess(PCA)

YD/T2873.1-2015

设备用于媒质接入的优先CSMA/CA接入机制。

3.8

伪随机数生成Pseudo-RandomNumberGeneration

从一个给定的种子产生序列的过程，当种子未知时其具有某种比特随机序列的统计特性。

3.9

随机数发生器RandomNumberGenerator

生成一个不可预知的比特序列的方法或设计。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

BMBurstMode突发模式

CCAClearChannelAssessment空闲信道评估

CRCCyclicRedundancyCheck循环冗余校验

DCMDualCarrierModulation双载波调制

FCSFrameCheckSequence帧校验序列

FDSFrequency-DomainSpreading频域扩展

FFIFixed-FrequencyInterleaving固定频率交织

FFTFastFourierTransform快速傅里叶变换

HCSHeaderCheckSequence报头校验序列

IDFTInverseDiscreteFourierTransform反向离散傅里叶变换

IFFTInverseFastFourierTransform反向快速傅里叶变换

LSBLeast-SignificantBit最低有效位

MACMediumAccessControl媒体接入控制

MIBManagementInformationBase管理信息数据库

MSBMost-SignificantBit最高有效位

OFDMOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用

PDUProtocolDataUnit协议数据单元

PERPacketErrorRate误包率

PHYPhysicallayer物理层

PLCPPhysicalLayerConvergenceProtocol物理层汇聚协议

PLMEPhysicalLayerManagementEntity物理层管理实体

PMDPhysicalMediumDependent物理介质关联

PPDUPLCPProtocolDataUnitPLCP协议数据单元

PRBSPseudo-RandomBinarySequence伪随机二进制序列'

PSDUPHYServiceDataUnit物理层服务数据单元

PTPreambleType前导类型

QPSICQuadraturePhaseShiftKeying四相相移键控

RFRadioFrequency射频

YD/T2873.1-2015

RMSRootMeanSquared均方根

RSSIReceivedSignalStrengthIndicator接收信号强度标识

SIFSShortInterframeSpacing短帧间距

TDSTime-DomainSpreading时域扩展

TFTime-Frequency时频

TFCTime-FrequencyCode时频码

TFITimeFrequencyInterleaving时频交织

TFI2Time-FrequencyInterleavingover2bands在2个频段上时频交织

TPCTransmitPowerControl发射功率控制

UWBUltraWideband超宽带

5物理层概述

5.1概述

物理层支持的数据速率如下：

a)必选：53.3Mbit/s、106.7Mbit/s、200Mbit/s。

b)可选：80Mbit/s、160Mbit/s、320Mbit/s、400Mbit/s、480Mbit/s。

频谱被分为14个频段，每个频段带宽528MHz。前12个频段被分为4组，每组包含3个频段■，后2个频

段形成第5个频段组。另外，还把其中3个频段定义为第6个频段组。系统应至少支持以上频段组的其中一

个。频段组划分具体情况见图23。

每个频段有128个子载波，其中使用的子载波为122个，包含100个数据子载波，10个保护子载波和12

个导频子载波，参见6.11.2、6.11.3和6.11.4。通过频域扩展、时域扩展和FEC编码来区分不同的数据速率。

FEC卷积码的编码速率为1/3、1/2、5/8和3/4。

编码后的数据通过时频码（TFC)进行扩展，本部分定义了三类TFC:

a)TFI一一编码信息交织到三个频段上；

b)TFI1或TFI2——编码信息交织到两个频段上；

c)FFI一一编码信息发送到一个频段上。

其中TFI、TFI2和FFI为必选项。

5.2物理层功能实体

5.2.1PLCP子层

为了使MAC层更最大程度上独立于PMD子层，定义了物理汇聚子层，该功能简化了物理层与MAC

层之间的服务接口。

5.2.2PMD子层

PMD子层提供两个或多个站之间的数据发送和接收方法。

5.2.3物理层管理实体（PLME)

PLME与MAC管理实体一起执行对物理层的管理功能。

5.3信号描述

发射机射频信号可用下面公式表示：

丫D/T2873.1-2015

S^(t)=Relf^sn(t-nTSYM)exp(j2pfXq(n))t)\

.I»=°J

式中：

一为信号的实部;

—2"sy为符号长度;m

一乂▲为数据包中符号的数目;

一/Jm；)为第w个频带的中心频点；

一为第n个符号映射到相应频带上的算法;

一&(〇为第m个符号的基带信号，其满足：

sn(t)=〇,t^[〇,TSYM)

5,wn(0>°^nNSync<

Sn(0Sh^-NsyncitXNsync<n<Nsync+NMr

frame7n-Nsync-Nlulr(t)，K+Nhdr<n<Npackel

式中:

^■Vm0)为第w个前'导符1号；

一Jm、,,0)为第《个报头符号；

—为第《fPSDU符号;

一为前导中的符号数；

—为报头中的符号数；

—NP_为挣荷中im号数，N—=Nf_+Nsym+Nhdr。

离散时间信号通过数模转换和抗混叠滤波器后形成时域信号如图1所示。

Re{sn[k]}^{sn(t)}

Im{sn[k}}Im{sn(t)}

图1离散时间信号向时域信号的转换

图2给出了使用3个频段的射频信号示例，其中第1个符号的发射中心频率为3432MHz，第2个符号的

发射中心频率为3960MHz,第3个符号的发射中心频率为4488MHz，第4个符号的发射中心频率为

3432MHz，以此类推。从图2中可见，符号由OFDM符号和后缀组成。后缀有两个作用：一是减少多径影

响；二是为发射机和接收机在不同频点间切换留下足够的时间窗。

YD/T2873.1-2015

6PLCP子层

6.1概述

本章规定了PSDU转换成PPDU的方法。在PSDU上添加PLCP前导和PLCP报头形成PPDU,PLCP前导

和PLCP报头中包含解调、解码以及PSDU发送的相关信息。'

6.2PPDU

图3给出了PPDU的格式，包含三个组成部分：PLCP前导、PLCP报头和PSDU。

3bits5bits12bits2bits2bits2bitsIbitlbit3bitslbit8bits

SCRAMBLERBURSTPREAMBLEBANDGROUP

预留RATELENGTH预留预留TXTFC

INITMODETYPELSB预留

、、5octets

Reed-Solomon帧净荷

PHY报头尾比特MAC报头HCS尾比特预留FCS尾比特填充比特

ParityBits可变长度：0-4095字节

、、、6bitslOoctets2octets6bits6octets4bits\4octets6bits

PLCP前导PLCP报头PSDU

[

53.3Mbit/s、80Mbit/s、106.7Mhit/s、^

200Mbit/s,320Mbit/s,400Mbit/s>

480Mbit/s

图3PPDU格式

PLCP前导的功能是帮助接收机进行时间同步、载波偏移恢复和信道估计。PLCP前导包含数据包/帧

同步序列和信道估计序列。

PLCP报头的功能是发送必要的物理层和MAC层信息，从而帮助接收机进行PSDU的解码。PLCP报头

包含PHY报头、MAC报头、报头校验序列（HCS)、尾比特和RS奇偶校验比特。

PSDU包含帧净荷、帧校验序列（FCS)、尾比特和填充比特。

发送数据包时，首先发送PLCP前导，.其次是PLCP报头，最后是PSDU。PLCP报头是一个RS码字，

数据速率为39.4Mbit/s。PSDU的数据速率为53.3Mbit/s、80Mbit/s、106.7Mbit/s、160Mbit/s、200Mbit/s、

320Mbit/s、400Mbit/s或480Mbit/s。

6.2.1PSDU中速率相关的参数

表1给出了PSDU调制方式及数据速率相关的信息。

表1PSDU数据速率相关的信息

编码bit/6个信息bit/6个

数据速率

调制方式编码速率FDSTDSOFDM符号OFDM符号

(Mbit/s)

^CBP6S^*^IBP7S>

53.3QPSK1/3是是300100

80QPSIC1/2是是300150

106.7QPSK1/3否是600200

160QPSK1/2否是600300

200QPSK5/8否是600375

320DCM1/2否否1200600

400DCM5/8否否1200750

480DCM3/4否否1200900

YD/T2873.1-2015

6.2.2PSDU中时间相关的参数

表2给出了时间相关的一些参数。

表2时间相关参数

参数描述值

fs抽样速率528MHz

N〇

保护子载波数目10

fff总的子载波数128

nd数据子载波数目100

导频子载波数目12

Nr

使用的子载波数目\21{二Nn+Dp+NG)

D.r子载波频率跨度4.125MHz(=/./iVFRT)

TfftIFFT和FFT周期242.42ns(D/l)

Nzps后缀的采样个数37

Tzps后缀的时间长度70.08ns(=A^7P,//J

TsyM符号间隔312.5ns

Kstm符号速率3.2MHz(=r術-丨）

NSYM

每个符号的采样个数165(—NFFT+N7PS)

6.2.3PSDU中帧相关的参数

表3给出了帧相关的参数。

表3帧相关参数

参数描述值

NPf数据包/帧同步序列中的符号数目标准前导：24

突发前导：12

Trf数据包/帧同步序列的时长标准前导：7.5叫

突发前导：3.75|is

N,.„信道估计序列中的符号数目6

T„„信道估计序列的时长1.875畔

N,y„cPLCP前导中的符号数目标准前导：30

突发前导：18

TsyncPLCP前导的时长标准前导：9.375叫

突发前导：5.625|is

Nm,.PLCP报头中的符号数目12

Th,„,PLCP报头的时长3.75(as

PSDU中的符号数目LENGTH-^3^

frame6x

M

1vIBP6S

TPSDU时长LENGTH+

frame6xxTsym

1MvIBP6S

n/irkpl数据包中总的符号数目+^hclr+Nframe

Tsym+NMr+Nframe)Tsym乂

nackef数据包总时长

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6.3PLCP前导

6.3.1概述

PLCP前导位于PLCP报头之前，主要作用是帮助接收机进行时间同步、载波偏移恢复和信道估计，分

为标准PLCP前导和突发PLCP前导两大类。前导由两部分组成：时域部分（数据包/帧同步序列）和频域

部分（信道估计序列）。

6.3对两类前导进行了规定。其中突发前导只能应用在突发模式中。当数据速率不大于200Mbit/s时，

突发中的所有数据包都应使用标准PLCP前导。当数据速率大于200Mbit/s时，只有第一个数据包应使用标

准PLCP前导，其余的数据包既可使用标准前导也可使用突发前导。对于支持数据速率大于200Mbit/s的系

统来说，突发前导为必选项。

6.3.2标准PLCP前导

图4给出了标准PLCP前导的结构。前导分为两部分：数据包顺同步序列和信道估计序列。

L,

rlllfIIIH

[女]••«[皮]«••5^w»2Si[-fr]

^11〇=30

图4标准PLCP前导格式

数据包/帧同步序列和信道估计序列的形成过程见图5。其中数据包/帧同步序列形成过程如下：

a)对于一个给定的时频码，选择相应的基础时域序列〜_[/],从表4选择相应的标准覆盖序列

.[吹

b)通过在长度为的〜J/]序列后附加个填充位形成扩展时域序列\xt[/]。

c)通过公式2形成标准前导中的第《个符号的第免个抽样。

Ssy„c,nW=Sc〇veM]xSexl[k]公式1

其中：

一ne[0,TVpy—1]，•/Vy定义见表3,

一女e[0,iVsrM-1]，乂爾定义见表2。

信道估计序列的形成过程如下。

a)从表6中选择相应的基础频域信道估计序列，进行IDFT,然后附加#zps个填充位形成时域序列

b)信道估计序列可表示为：

其中：

neWp