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在抗震救灾环境中,终端在灾区环境中因为各种原因无法连接到基站,在这种环境下,终端和终端通信就需要脱网直通功能。TD-LTE公网集群脱网直通是在一个脱网区域,使用TD-LTE公网的频段,按照TD-LTE公网的物理层规范完成集群内半双工多跳通信过程。本文首先给出了该功能的方案设计。方案主要解决了三个问题:(1)采用相对同步解决了脱网下集群内部的同步问题,从而实现集群的半双工通信;(2)将信道划分为公共信道和数据专用通道,使脱网下的信道利用率提升;(3)采用随机避让机制的信息多跳传输,从而减小了转发节点之间的冲突问题。在底层的物理层方面,方案中的上下行链路均采用SC-FDMA技术。接着对方案中的信令阶段和数据阶段分别进行仿真,得出在平均成功率超过80%时,对于集群用户数在20人以内,在信令阶段应当采用50ms至70ms随机避让时长,以达到较快的信道建立速度,在数据阶段应当采用25ms至35ms随机避让时长,以保证较小的数据延迟。对于集群用户数在20至40人,在信令阶段应当采用70ms至90ms随机避让时长,在数据阶段应当采用35ms至45ms随机避让时长。而对于集群用户数大于40人,在信令阶段应当采用大于90ms随机避让时长,在数据阶段应当采用大于45ms随机避让时长,以达到较高的系统平均成功率。最后对方案中涉及的物理层关键技术进行FPGA实现,主要有两方面创新:(1)在Turbo码的译码实现中,在译码过程中直接将各路译码结果储存起来,最后对汉明距离累计量进行比较后直接将储存的译码结果输出,从而省去了路径回溯时间,缩短了译码时间;(2)在同步序列的检测中采用抽样值进行相关计算,用实虚部的绝对值之和代表模长,以及设定一个相对判决门限减小了硬件实现上的复杂度。并在ML605平台上对SC-FDMA调制解调进行了验证,证明了硬件上的可实现性,进一步验证了方案的可行性。