TDSCDMA3G网络建设研究设计说明

1、信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：网络与通信工程学院 专业：班 号：学 生 姓 名：学 生 学 号：设计（论文）题目：指 导 教 师：设 计 地 点：信息职业技术学院起 迄 日 期： 2013.9-2013.11 本页适用于毕业设计毕业设计（论文）任务书专业 班级 一、课题名称：二、主要技术指标：三、工作容和要求：四、主要参考文献：_学 生（签名） 年 月 日指 导 教师（签名） 年 月 日教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日本页适用于毕业论文毕业设计（论文）任务书专业 班级 一、课题名称：二、课题应达到的要求：三、主要工作容：四、主要参考文献：_学 生（签

2、名） 年 月 日指 导 教师（签名） 年 月 日教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目一、 选题的背景和意义：二、 课题研究的主要容：三、 主要研究（设计）方法论述：四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 容五、指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日六、系部意见：系主任签名： 年 月 日摘 要TD-SCDMA 的试验网已经建成并投入使用。TD-SCDMA 试验网的建设对我国具有深远的意义。室覆盖系统又是其中很重要的一部分。从频率资源紧、TD-SCDMA 对于国运营商、设备商的发展机会等几个方面简要地介绍了 TD-SCDM

3、A 在 3G 网络建设中重要意义。本文对于 TD-SCDMA 采用的关键技术，如智能天线、联合检测、同步 CDMA、接力切换与动态信道分配等作了介绍。由于室移动通信存在覆盖、容量与质量等方面的问题，有必要进行室覆盖分布系统的建设。室分布系统由信号源和信号分布系统两部分组成。根据信号源的不同，室覆盖分布系统可分为无源分布系统、有源分布系统与光纤分布系统三类。另外，本文对室覆盖的规划流程简单地做了介绍。在进行室覆盖方案设计时需要注意直放站引入对网络的影响，上下行链路平衡，室信号的外泄和上下行的时延差等几个问题。本文还介绍了的话务模型，对室传播模型也做了相应的介绍，并介绍了覆盖区场强的预测方法。在设

4、计 TD-SCDMA 室分布系统时，要根据不同的场景选择合适的信号源，天线的选择与布放也需要考虑，同时要控制室信号的外泄，与考虑系统间干扰等因素。关键词：TD-SCDMA，室覆盖，话务模型，传播模型,AbstractThe TD-SCDMA trial network has been completed and put into use. TD-SCDMAtrial network construction has far-reaching significance to our country. In-door coverage system is an important part of

5、. Tension, TD-SCDMA from frequency resources for the development of the domestic operators, equipment b-usiness opportunity briefly introduced several aspects, such as TD-SCDMA significance in the 3 g network construction.In this paper, for the key technology of TD-SCDMA adopts, such as smartantenna

6、, joint detection, synchronous CDMA, relay switch and dynamic channel allocation, etc are introduced.Because indoor mobile coverage, capacity and quality issues, such as the n-eed for the construction of indoor coverage distribution system. Indoor distributi-on system consists of two parts, signal s

7、ource and signal distribution system. A-ccording to different signal source, the indoor coverage distribution system can be divided into active passive distribution system, distribution system and fiber distribution system. In addition, in this paper, the indoor coverage of the planni-ng process is

8、presented briefly. In the indoor coverage design repeater stations need to be paid attention to in introducing the influence of the network, has lin-k balance, indoor signal leakage and the time delay several problems such as up and down.This article also introduces the traffic model, the indoor pro

9、pagation models also made the corresponding introduction, and introduced the coverage area of field strength prediction method. In the design of TD-SCDMA indoor distributio-n system, according to the different scenarios to choose the appropriate source, antenna selection and cloth also need to consi

10、der, at the same time to control the indoor signal leakage, and the interference of the system and other factors.Keywords:TD-SCDMA，Indoor Coverage，Traffic model，PropagationModel0 / 32第1章 前言随着全球经济的发展,各大中型城市高楼林立,宾馆和大型购物商场、超市建设规模不断增加,地下交通系统不断新建,这些场所的建设大都釆用钢筋框架结构和新型墙体材料,这些材料对无线电波有效强的屏蔽和吸收效果,造成无线信号在传输的过程

11、中衰耗增加,在室以与各种较为封闭的场所形成了移动信号的弱区甚至盲区,造成移动用户通话时断时续,甚至会出现不在服务区的现象,然而这些场所往往又是移动用户较为集中的地方,在这些地方无法使用移动终端,会直接造成用户对所使用业务的使用感知度降低,最终造成运营商用户的流失。据统计,随着人们日常活动越来越多的集中在室,移动用户的室通话行为逐步增加,筑物话务密度不断上升,而室往往是网络覆盖的薄弱点,在商业区、写字楼、交通车站等移动用户密集区,仅仅依靠室外宏蜂窝的覆盖已远远不能满足容量要求。目前,室覆盖的需求,主要集中在以下几种场所:如面积超过2万平方米的大型商场、高档商业写字楼、娱乐场所、飞机场候机楼、火车

12、站/地铁站、停车场、体育馆、展览场馆、人行地下通道,购物中心,室/地下停车场,以与展览中心等。可为运营商提升品牌形象的场所:如政府办公场所、星级宾馆、大中专院园、工业园区、新闻中心、以与竞争对手有覆盖的场所。还有就是用户投诉较多的地点。这些区域由于室外宏蜂窝已无法满足容量要求,造成无法手机呼出、掉话等现象,这些无法进行的通话称为隐含话务量。只有通过提高网络覆盖性能,隐含话务量才能给运营商带来新的收入,而且还将大大提升运营商的网络形象,在用户心目中树立良好的网络品牌。室覆盖为运营商创造的价值逐步提升,人们对室覆盖也越发重视,尤其是其可以给运营商带来可观的利润增长点。随着无线通信产业的进一步发展,

13、3G业务渐渐取代了原有的2G业务,3G网络覆盖逐渐增大,3G室覆盖显示出比2G更为重要的地位。由于3G各类信号的频段在2000MHz左右,高频段带来了更大的穿透损耗和传播传输损耗,因此3G室覆盖的重要性更加明显,做好3G室覆盖在提高运营商运营收入和提升企业品牌实力中将起到举足轻重的作用。第2章 第三代移动通信主流技术比较与 TD-SCDMA 的意义近年来，移动通信发展迅速，特别是在我国，移动通信增长的态势迅猛。目前，国移动用户已超过 2.4 亿，并仍在加速增长，市场规模巨大。但是，现有系统的容量越来越显得不够，难以实现高速数据服务、全球覆盖、国际漫游等服务业务。随着通信技术的发展，第三代移动通

14、信技术提供了全球无缝覆盖和漫游、更大的容量、支持窄带业务，并提供车速下的 144Kbps、步行下 384Kbps 与室条件下 2Mbps 的高速数据服务，实现个人通信的第三代移动通信系统。2.1 第三代移动通信主流技术比较第三代移动通信由 WCDMA、CDMA 2000 和 TDSCDMA 三大主流技术构成。WCDMA 即宽带 CDMA 技术，其扩频码速率为 3.84Mchip/s，载波带宽为 5MHz，而CDMA 2000 的扩频码速率为 1.2288Mchip/s，载波带宽为 1.25MHz；另外，WCDMA 的基站间同步是可选的，而 CDMA 2000 的基站间同步是必需的，因此需要全球

15、定位系统（GPS），以上两点是 WCDMA 和 CDMA 2000 最主要的区别。除此以外，在其它关键技术方面，例如功率控制、软切换、扩频码以与所采用分集技术等都是基本一样的，只有很小的差别。TDSCDMA 采用时分双工（TDD）、TDMA/CDMA 多址方式工作，扩频码速率为1.28Mchip/s，载波带宽为 1.6MHz，其基站间必须同步，与其他两种技术相比采用了智能天线、联合检测、上行同步与动态信道分配、接力切换等技术，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务。下面就标准的稳定性、系统性能、设备成熟性、漫游能力、业务提供能力以与知识产权等几方面的因素对 WCDMA、CDM

16、A 2000 和 TDSCDMA 进行比较分析。2.1.1 标准稳定性WCDMA 标准由 3GPP 组织制订，目前已经有多个版本，即 R99、R4、R5 和 R6 等，其中 R99 版本已经稳定。它的主要特点是无线接入网采用 WCDMA 技术，核心网分为电路域和分组域，分别支持话音业务和数据业务，并提出了开放业务接入（OSA）的概念，最高下行速率可以达到 384kbit/s。R4 版本是向全分组化演进的过渡版本，与R99 比较其主要变化在电路域引入了软交换的概念，将控制和承载分离，话音通过分组域传递，另外，R4 中也提出了信令的分组化方案，包括基于 ATM 和 IP 的两种可选形式。R5 和

17、R6 是全分组化的网络，在 R5 中提出了高速下行分组接入（HSDPA）的方案，可以使最高下行速率达到 10Mbit/s。在 R6 中提出了高速上行分组接入（HSUPA）的方案。CDMA 2000 标准由 3GPP2 组织制订，版本包括 Release0、Release A、EVDO 和EVDV，Release0 的主要特点是沿用基于 ANSI41D 的核心网，在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体，单载波最高上下行速率可以达到 153.6kbit/s。Release A 是 Release0 的加强，单载波最高速率可以达到 307.2kbit/s，并且支持话音业务和分组业务的并发。E

18、VDO 采用单独的载波支持数据业务，可以在 1.25MHz标准载波中支持平均速率为 600kbit/s、峰值速率为 2.4Mbit/s 的高速数据业务，到EVDV 阶段，可在一个 1.25MHz 的标准载波中，同时提供语音和高速分组数据业务，最高速率可达 3.1Mbit/s。TDSCDMA 标准也由 3GPP 组织制订，目前采用的是中国无线通信标准组织（ChinaWireless Telecommunication Standard，CWTS）制订的 TSM（TDSCDMA over GSM）标准，基于 TSM 标准的系统其实就是在 GSM 网络支持下的 TDSCDMA 系统。TSM 系统的核

19、心思想就是在 GSM 的核心网上使用 TDSCDMA 的基站设备，其 A 接口和 Gb 接口与 GSM 完全一样，只需对 GSM 的基站控制器进行升级。一方面利用 3G 的频谱来解决GSM 系统容量不足，特别是在高密度用户区容量不足的问题，另一方面可以为用户提供初期最高达 384kbit/s 的各种速率的数据业务，所以基于 TSM 标准的 TDSCDMA系统对已有 GSM 网的运营商是一种很好的选择。以后 TDSCDMA 将融入 3GPP 的 R4与后续标准中。在标准的完整性方面，三种技术在无线接入技术方面都有完整的定义和提高速率的方案，在核心网技术方面，都有向分组化演进的路线，但 3GPP

20、在标准规方面的思路更清晰。在业务、网管、计费相关规方面，3GPP 的定义更严谨、更完善。2.1.2系统性能系统性能主要表现为系统容量和覆盖，对于蜂窝系统来说，单纯从理论上计算单小区的容量是没有实际意义的，只能作为参考，必须从蜂窝组网的情况来考察，一般系统容量可以通过系统仿真和实测来获得，下面主要对这两个方面进行比较：2.1.2.1容量在讨论无线系统的容量时，不能脱离具体的业务和无线环境，因此在采用 CDMA技术的系统中，空中接口的容量与业务的 Eb/Io（比特能量与干扰功率密度之比）、增益处理、其它小区的干扰、基站发射功率和信道码的数量均有关系，下面分别说明对于话音业务和高速分组数据业务，三种

21、技术的容量差别。对于话音业务，由于三种系统载波带宽不同，一般比较单位带宽的平均容量。过系统仿真的方法，可得到 WCDMA 和 CDMA 2000 的结果相近，TDSCDMA 也没有大的差别。对于数据业务容量，一般用系统的单位带宽的数据吞吐量来表示，3G 引入了多种速率的数据业务，即使是对同一系统，不同的业务组合也会产生不同的数据吞吐量。从仿真的结果看，对于中低速数据，WCDMA 和 CDMA 2000 是基本相当的，但是 WCDMA 在高速数据业务上具有优势。TDSCDMA 由于其技术特点，在理论上具有较高的频谱效率，适合提供数据业务，但还需要得到更多试验的验证。2.1.2.2覆盖基站的覆盖围

22、主要由上下行链路的最大允许损耗和无线传播环境决定。在工程上一般通过上下行链路预算，来估算基站的覆盖围，在一样的频带，WCDMA 和 CDMA2000 的覆盖基本一样。由于 TDSCDMA 采用 TDD 方式，在广域覆盖上要逊于采用 FDD方式的其它两种技术。2.1.3业务提供能力目前业务的竞争已经成为现有运营商的竞争焦点，对于新的移动运营商也不例外，只有能够提供全方位的大众业务和特色业务，才能更多地争取用户，提高竞争力。3GPP 和 3GPP2 都对业务分类和业务生成机制进行了规，在业务种类方面二者基本一样，包括基本话音业务、补充业务以与多种数据业务。在业务生成机制方面，3GPP 中定义了多种

23、业务生成机制，例如基于网络的 OSA 和用户化应用移动网络增强逻辑（Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic，CAMEL）、移动执行环境（Mobile Execution Environment，MExE）和 USAT（USIM ApplicationToolkit，USIM 应用工具箱，其中 USIM 是 UniversalSubscriber Identity Module通用用户识别模块）等。这些机制都着眼于能使运营商方便快速地提供业务，并本着业务的提供和基础网络相分离的原则，使得业务可以由运营商以外的第三方提供，在

24、业务和网络之间采用开放的标准接口，业务的开发主要由 IT 开发人员来完成，运营商负责网络的运营和对众多的业务提供商的组织和管理。3GPP2 也提出了相应的业务理念，在智能网方面有 WIN 规，在开放业务体系方面，目前并无相关规，打算采用 3GPP 的 OSA 概念。所以3GPP2 在开放业务体系方面起步较晚，没有 3GPP 完善。2.1.4设备成熟度设备成熟度是运营商建设网络要考虑的一个重要因素，它关系到网络运行的稳定性、可靠性。从目前的情况看，CDMA 2000 是最成熟的，尤其在终端方面，商用终端种类达到一百多种（使用频段在 800MHz1.9GHz），用户可以有更多的选择。WCDMA的

25、R5 版本的系统产品也基本成熟，终端仍是开展业务的瓶颈（使用频段为 2GHz）。目前，不论在系统还是终端方面，TDSCDMA的产品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000，尚无正式商用网络开通，还缺少成熟的网络规划和测试的工具。2.1.5漫游能力良好的全球漫游能力有利于与其他运营商的合作和吸引高端用户，影响漫游能力的主要因素包括运营商的采用情况、使用频段以与信令的互通性。从运营商的选择看，虽然 CDMA 2000 的商用早于 WCDMA 和 TDSCDMA，而且应用围也较广，但是从全球主要运营商的选择来看，80的运营商选择 WCDMA 技术，这就为 WCDMA 的漫游能力提供了良好的发展机会

26、。从使用的频段看，CDMA 2000多采用带演进的方式实现，即多数运营商使用CDMA1x 的 800MHz 频段，WCDMA 多采用 ITU 规定的 2GHz 频段。在我国，信息产业部已经公布了 3G 的频率规划，可以看出，对于 FDD 和 TDD 方式都是首先启用 2GHz 频段。从信令互通性看，在核心网方面，WCDMA 基于 GSM 的移动应用协议（MAP），用户识别使用和 GSM 系统一样的 IMSI（国际移动用户识别），实践证明具有良好的互通性。CDMA 2000 采用基于 CDMA 1x 的 ANSI41 协议，用户识别使用基于 MIN 的 IMSI，虽然在技术上实现互通不成问题，但

27、要对系统进行升级，实践证明这些都影响了漫游能力。TDSCDMA 目前还没有商用网络，其漫游将有赖于多模终端的出现。2.1.6知识产权的影响由于知识产权对设备厂商的生产成本有一定影响，所以也会影响到运营商的建网成本。知识产权问题十分复杂，这里只作简单分析。WCDMA 主要的专利技术分布在多个专利拥有者手中，其中最主要的由爱立信、诺基亚、高通、西门子、NTT Do Co Mo 公司拥有，目前，以 NTT DoCoMo、爱立信、诺基亚、西门子为首的 WCDMA 联盟率先共同提出专利许可计划，该计划把 WCDMA 的累计专利费率控制在 5以下。CDMA 1x 的绝大部分核心专利都由高通公司拥有，在 C

28、DMA 2000 专利中，其它公司也声称拥有基本专利，其主要原因是在 CDMA 2000 1x/EVDO/EVDV 的标准中，其它公司的专利多了起来，虽然高通拥有的专利较多，但优势已经在 CDMA 1x 中减小。TDSCDMA 技术由大唐电信提出，因此在这方面具有较多的基本专利，这些专利多为核心专利，但其它公司也拥有部分 TDSCDMA 基本专利。与 WCDMA 和 CDMA 2000相比，中国企业拥有 TDSCDMA 的知识产权更多，在专利谈判中更有发言权，有利于降低设备成本。知识产权费用的最终确定决定于谈判的结果，这方面有赖于政府的协调和设备厂商与单纯专利许可人（例如高通）的配合。从以上分

29、析可以看出，三种技术各有优缺点，并没有一个单一的完美方案。另外，以上分析都基于现阶段的情况，有些因素会随时间推移而改变，尤其是设备的成熟度问题，所以运营商可根据网络建设开始的时间综合考虑各种影响因素来选择具体技术。2.2 TD-SCDMA 的重要意义2.2.1 TD-SCDMA 可缓解频率资源紧的问题中国的移动通信用户截止到 2003 年 4 月底已达到 2.26 亿，而且仍以超过 500万用户/月的速度稳步增长。同时，由于中国的移动通信用户分布不均，人口密度相对较高的城市地区，移动通信用户的密度远远高于平均水平，这些地区 GSM 系统已经出现频率资源紧的问题。与此同时，面向数据业务的 GPR

30、S 业务占用的资源较多(GPRS 使用时将占用多个信道)，也加剧了 GSM 的频率危机。2G 移动通信的进一步发展已经受到频率瓶颈的制约。因此，从某种意义上讲，3G 也是移动数据业务进一步发展与 2G 频率资源严重不足之间难以调和的矛盾下的必然发展方向。2.2.1.1 FDD技术频率利用率不高以 WCDMA 技术为例，其基本带宽为 5MHz×2，如果运营商建设多层网，即用宏蜂窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，则至少需要3 个频点，即 15MHz×2 的频率。考虑到在使用过程中的一定灵活性，某些国家也考虑使用 20MHz×2 频率。我国

31、的实际 3G 频率状况是：3G FDD 制式(包括 CDMA 2000 和 WCDMA) 在中国分得60M×2 的频率。假设在 3G 实施时国有 4 家运营商经营 3G FDD 移动通信业务，由于不同运营商的 3G FDD 网络间难以同步，因此，不同的运营商的 3G FDD 网会产生邻频共存干扰。为消除干扰的影响，则要求不同运营商在相邻频段之间预留 5M×2 的保护频段，以保证各运营商之间的运营质量，四家运营商间至少需要 15M×2(30M) 的保护频段。其结果是其中三家运营商仅能得到 10M×2 的 FDD 频率，另一家得到 15M×2 的

32、FDD 频率。仅有一家运营商的频率勉强可以支撑 3G FDD 的全国综合性大网。从另一个角度讲，目前的 2G 运营商可以使用现有的 2G 频率构成 3G 宏蜂窝，但现实的情况是，2G 网络的用户数太多，网络短时期不会在我国退出历史舞台，也就是说，2G 网络将与 3G 网络长期共存。因此，短期让同时拥有 2G 和 3G 运营牌照的运营商清退出 2G 频率开展 3G 业务，是不现实的。除此之外，只有启用 2GHz 以上的频段，由于该频段的频率较高，覆盖半径会降低，从而使组网成本上升。2.2.1.2TD-SCDMA技术频率利用率相对较高对 TD-SCDMA 技术来讲，该技术的单载波带宽为 1.6MH

33、z ，而且不需要对称频段，在考虑三级网络结构时，分配 5MHz 就可组建一个基本的全国网。中国的 3G 频率规划中为 TDD 模式划分了 155M 频率，完全可以满足多个 TD-SCDMA 运营商大容量建网的频率需求。同时，TD-SCDMA 的技术特点尤其适合 3G 的应用。在 TDD 的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间长短来决定，可以灵活控制和改变发送和接收的时段长短比例，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频点播等非业务的高效传输。由于因特网业务中查询业务的比例较大，而查询业务中，从终端到基站的上行数据量很少，只需传输网址的代码，但从基站到终端的数据量却很大，收发信息

34、量严重不对称。只有采用 TDD 模式时，才有可能通过自适应的时隙调整将上行的发送时间减少，将下行的接收时间延长，来满足非对称业务的高效传输。这种优势是 FDD模式所不具备的。2.2.2 TD-SCDMA对于国运营商的意义由于 ITU 为 TDD 技术在全球都划分了统一分配的频段，欧美各国也为 TDD 划分了专有频段。鉴于 TD-SCDMA 技术是目前国际上惟一的进行商业开发的 3G TDD 技术，只要各国运营商采用 TDD 技术，只能采用 TD-SCDMA 技术。因此，当其他国家决定建设TDD 移动通信网时，中国运营商可以利用自身作为 TD-SCDMA 技术的首批运营者所积累的丰富运营经验，走

35、向国际运营市场。TD-SCDMA 技术特点适合国运营商进行业务创新。相对 WCDMA 和 CDMA 2000 而言，TD-SCDMA 是一项新生技术，首批采用 TD-SCDMA 的运营商，可以更有效地结合TD-SCDMA 系统特性进行有针对性的业务创新。同时 TD-SCDMA 系统具有鲜明的技术特点，例如智能天线提供的强定位和追踪能力、上下行非对称业务、信道分配的灵活性、高频谱利用率等，这些特点都为国运营商结合我国实际开发运营业务提供有力基础。2.2.3TD-SCDMA 对于通信设备制造商的意义目前，作为国际上惟一在做商用研发的 TDD 的国际标准，关注、参与 TD-SCDMA产品开发的厂商越

36、来越多，TD-SCDMA 技术论坛的成员已突破 410 家，TD-SCDMA 产业联盟的推进工作也逐步深入，包括芯片、系统、仪表的研发和产业化都已取得实质性突破。从目前来看，包括欧洲在的世界大多数国家在 3G 频率规划和发放过程中，一般同时发放 FDD 和 TDD 频段。在 3G 这种以无线数据和多媒体业务为主的系统中，由于频率资源的压力，这些 TDD 频段早晚会被世界各大运营商使用，摆在 3G 设备制造商面前的，是如何切入 TD-SCDMA 设备开发的问题。因此，对全球相关芯片、软件和系统制造商而言，TD-SCDMA 是一个十分难得的历史机遇，特别是作为 3G 研发领域后来者的国外设备制造商

37、而言，更具有非同寻常的意义。同时，从知识产权角度来考虑，由于 WCDMA 和 CDMA2000 的大部分核心专利由几十家公司所垄断，对于后来者而言，几乎不存在再创造新核心专利的机会。没有核心专利就意味着这些厂商不具备与其他拥有核心专利的公司进行核心专利交叉许可的条件，从而必须向多家拥有核心专利的厂商支付高昂的知识产权费，这将严重削弱这些后进入的设备制造商在 3G 产品价格上的竞争力。第3章TD-SCDMA 技术介绍3.1 概述为了避免重演2G时代由于各国(地区) 在频率分配方式与制式技术选择的不同而造成的全球漫游困难，国际电信联盟(ITU)提出具有全球移动、综合业务、数据传输、蜂窝、无绳、寻呼

38、、集群等多种功能，并能满足频谱利用率、运行环境、业务能力和质量、网络灵活与无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动通信系统，简称 IMT2000系统。工作于 2000MHz 频段，可同时提供电路交换和分组交换业务，上下行频段为1890M2030MHz、2110M2250MHz。并同时征集 FDD 和 TDD 两种方案，共收到 10 种地面移动标准提案。在这些提案中，欧、日、美提交的 WCDMA 和 CDMA 2000 标准草案中均含有 FDD、TDD 两种方式。在后来的标准融合过程中，最终确定了欧洲提出的 UTRATDD(TD-CDMA)和中国提出的 TD-SCDMA 为 TDD 国际标准。但在后续

39、的产业化开发过程中，由于 TD-SCDMA 明显的技术优势，使得所有从事于 UTRA TDD 开发的公司全部放弃或转向了 TD-SCDMA 的开发。并由此而催生了三大主流国际标准：WCDMA 、CDMA 2000和 TD-SCDMA 。由中国提交的 TD-SCDMA 标准，虽然在 ITU 的标准征集阶段是后来者，却凭借其独特的技术优势最终胜出。同时，作为三个主流标准中惟一的一个 TDD 标准，该技术从诞生初始就一直备受世人关注。3.2 TD-SCDMA 的主要特点TD-SCDMA 集成了频分（FDMA）、时分（TDMA）、码分（CDMA）和空分（SDMA）四种多址接入技术的优势（如图3.1 ）

40、，综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度，得到可以动态调整的最优的资源分配。图3.1 TD-SCDMA 多址方式示意图TD-SCDMA 采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA），扩频带宽约为 1.6MHz，采用不需配对频率的 TDD（时分双工）工作方式。在 TD-SCDMA 系统中，一个 10ms 的无线帧可以分成 2 个 5ms 的子帧，每个子帧中有 7 个常规时隙和 3 个特殊时隙。因此，一个基本物理信道的特性由频率、码和时隙决定，（如图3.2）图3.2 TD-SCDMA 帧结构图信道的信息速率与符号速率有关，符号速率可以根据 1.28Mcps 的码速率和扩频因子得到。上下行的扩

41、频因子都在 1 到 16 之间，因此各自调制符号速率的变化围为 80.0K 符号/秒1.28M 符号/秒。TD-SCDMA 支持三种信道编码方式： 在物理信道上可以采用前向纠错编码，即卷积编码，编码速率为 1/21/3，用来传输误码率要求不高于10-3的业务和分组数据业务； Turbo 编码，用于传输速率高于 32Kbps 并且要求误码率优于10-3的业务； 无信道编码。信道编码的具体方式由高层选择，为了使传输错误随机化，需要进一步进行比特交织。TD-SCDMA 采用 QPSK 方式进行调制（室环境下的 2M 业务采用 8PSK 调制），成形滤波器采用滚降系数为 0.22 的根升余弦滤波器。T

42、D-SCDMA 采用了多种不同的扩频码： 采用信道码区分一样资源的不同信道（OVSF）； 采用下行导频中的 PN 码、长度为 16 的扰码来区分不同的基站； 采用上行导频中的 PN 码、周期为 16 码片和长度为 144 码片的 midamble 序列来区分不同的移动终端。3.3 TD-SCDMA 的关键技术智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。这种结构的智能天线能完成空域处理，同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些，每个天线后接的是一个延时抽头加权网络(结构上与时域 FIR 均衡器一样)。智能天线的基本思想是：天线

43、以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同用户。不同于传统的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)，智能天线引入第 4 种多址方式：空分多址(SDMA)，即在一样时隙、一样频率或一样地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。智能天线子系统主要包括以下组成部分： 智能天线阵； 射频前端模块（包括线性功率放大器、低噪放和监测控制电路）； 射频带通滤波器； 电缆系统（射频电缆、控制电缆

44、以与射频防雷模块、低频防雷电路）。图3.3 智能天线结构示意图TDD 模式的 TD-SCDMA 的优势是用户信号的发送和接收都发生在完全一样的频率上。因此在上行和下行 2 个方向中的传输条件是一样的或者说是对称的，使得智能天线能将小区间干扰降至最低，从而获得最佳的系统性能。智能天线在 FDD 方式和 TDD 方式中的情况对比： FDD 方式：由于上、下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不一样，所以根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。 TDD 方式：上、下行链路使用一样频率传输信号，且间隔时间短，链路无线传播环境差异不大，可以使用一样权值。 TDD 方式更能够体现智能天线

45、的优势。图3.4 TDD方式更能体现智能天线的优势TD-SCDMA 中智能天线的应用是高经济系统设计的重要部分，可以明显改善无线通信系统的性能，提高系统的容量，降低运营商投资和提高其经济收益。智能天线技术带给 TD-SCDMA 系统的优势是其他技术都难以取代的。3.3.1 同步 CDMA在 CDMA 移动通信系统中，下行链路总是同步的。所以一般所说同步 CDMA 都是指上行同步，即要求来自不同距离的不同用户终端的上行信号到达基站解调器处完全同步，它通过软件和物理层实现，这样可使正交扩频码的各个码信道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，克服了异步 CDMA 多址技术由于每个移动台发射的码信

46、道到达基站的时间不同，造成码信道非正交所带来的干扰问题。特别是对 TDD 的系统，上行同步能够给系统带来很大的好处。在同步 CDMA 系统中,同步的检测是用软件通过求相关的方式获得的。在无线基站,对接收到的来自用户终端的信号进行 8 倍的过取样，即在解调出的基带信号中，对每个码片(Chip)等时间取 8 个样值（见图 3.4），然后和此取得的样值求相关。当相关峰值未达到所需值时，再向前或向后搜寻，直至获得收到信号的同步起点为止。这样获得此接收帧的同步起点以与它与期望的同步起点之间的距离 SS(其单位为每次取样的间隔,即 l/8Chip 的整数倍)。因为在任何时刻,基站在 SYNC1 时刻只能接

47、收一个终端的接入请求；而在 SYNC2 时刻只有一个终端在发出此信号，其余终端在此时隙均为空时隙(EMPTY)，故不会有来自本小区其他终端的干扰，保证了同步的检测的准确性。在图3.5中表示出了求接入终端的同步偏差 SS 的情况，对求 SYNC2 的同步偏差与用户终端求得同步的方法也是完全一样的。图3.5检测同步方法示意图3.3.1.1上行同步的建立在终端开机后，它首先必须与小区建立下行同步，然后才能开始建立上行同步。在终端随机接入时，虽然可以接收到基站的 DwPTS 信号，建立了下行同步，但是并不知道与基站之间的距离，这导致终端的首次上行发送不能同步到达基站。因此，为了减小对常规时隙的干扰，上

48、行信道的首次发送在 UpPTS 这个特殊时隙上进行。SYNC_UL突发的发送时刻可通过对接收到的 DwPTS 和/或 PCCPCH 的功率估计来确定。考虑到无线信道的复杂性，利用功率来估计传输时延非常不准确，可以让终端以一个固定的发送时间提前量来发送 SYNC- UL。基站在搜索窗口检测 SYNC-UL 序列，可以估计出 SYNC-UL 接收功率和到达时刻。然后，基站通过 FPACH 向终端发送反馈信息，给出终端下次发射的功率以与时间调整值，以便建立上行同步。正常情况下基站将在接收到 SYNC-UL 后的 4 个子帧对终端作出应答。如果终端在 4 个子帧没有收到来自基站的应答，则认为同步请求发

49、送失败。终端将会随机延迟一段时间，重新开始尝试同步发送。上行同步建立通常用于系统的随机接入过程，当系统失去上行同步后，重新建立同步的过程也要经过上述步骤。3.3.1.2上行同步的保持因为终端是移动的，它到基站的距离总是在变化。所以在整个通信过程中，同步的保持是依靠 SYNC2 时隙。在同步 CDMA 系统中，通信中的所有终端中，每个终端都使用一个分配的 Walsh 码(编号从 0 至 31)来扩频，只有在帧（FN）与该终端所使用的 Walsh 码道号一样的那一中帧，该终端才发射 SYNC2，而其他终端都处于空时隙(EMPTY)。即在系统中，此时只有一个用户终端发射 SYNC2。基站在同一时隙通

50、过测量每个用户终端的 Midamble，根据检测 SYNC2 的同步偏差（SS），并在下一个可用的下行时隙中发送同步偏移（SS）命令，使这终端纠正其同步偏差，使同步得到保持。基站可以在每个子帧检测一次上行同步。上行同步的调整步长是可配置和再设置的，取值围为 1/81chip。上行同步的更新有 3 种可能情况：增加一个步长、减小一个步长或者保持不变。3.3.1.3同步精度要求在 TD-SCDMA 系统中，同步调整的最小步长为码片宽度的 1/8，即大约 100ns。在实际系统中所要求和可能达到的精度将由基带信号处理能力和检测能力来确定，一般在 1/8 到 1 个码片宽度。因为同步检测和控制可以每个

51、子帧（5ms）进行一次，一般来说，在此时间终端的移动围不会超过十几厘米。因此，这个同步精度完全可以满足要求，不会限制终端的高速移动。3.3.2接力切换当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，利用智能天线和上行同步等技术对终端的距离和方位进行定位，根据终端方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果终端进入切换区，则 RNC 通知另一基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的，形象地称之为接力切换。TD-SCDMA 系统所采用的接力切换是不同于硬切换和软切换的一种新的切换方法。与软切换相比，两者都具有较高的切换成功率和较低的掉话率等优点，它们的不同之处在于接力切换并不需要一个移

52、动台长时间与多个基站保持链路，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、下行链路干扰提高等缺点。与硬切换相比，两者都具有较高的资源利用率、较为简单算法以与系统相对较轻的信令负荷等优点，它们的不同之处在于接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路时其上下行链路是分别进行的，因而克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。因此，可以认为接力切换带给系统的突出优点是高切换成功率和高信道利用率，且能获得接近理想硬切换给系统带来的切换增益。同步码分多址通信系统中的接力切换基本过程可描述如下（参见图 3.6）： MS 和 BS0 通信； BS0 通知邻近基站信息，并提供用户位

53、置信息（基站类型、工作载频、定时偏差、忙闲等）； 切换准备（MS 搜索基站，建立同步）； BS 或 MS 发起切换请求； 系统决定切换执行； MS 同时接收来自两个基站的一样信号； 完成切换。图3.6 接力切换3.3.3动态信道分配在 TD-SCDMA 系统中，一个信道由载波，时隙，扩频码的组合来标志，也叫一个资源单位 (Resource Unit)。其中一个时隙由一个 16 位扩频码划分的信道是最基本的资源单位，即 BRU。采用动态信道分配技术可灵活分配或调整信道所使用的频率、时隙或码道。在 DCA 技术中，信道并不是固定地分给某个小区，而是被集中在一起进行分配；只要能提供足够的链路质量，任

54、何小区都可以将该信道分给呼叫。DCA 具有频带利用率高、无需信道预规划、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等优点。其缺点在于，DCA 算法相对于 FCA(固定信道分配)来说较为复杂，系统开销也比较大。TD-SCDMA 系统中动态信道分配技术一般包含慢速动态信道分配(slow DCA)和快速动态信道分配(fast DCA)两个过程。慢速动态信道分配技术主要用在上下行业务比例不对称情况下，调整各小区上下行时隙比例；快速动态信道分配技术为申请接入的用户分配满足要求的无线资源，并根据系统状态对已分配的资源进行调整。3.3.3.1慢速动态信道分配（把资源分配到小区）TD-SCDMA 系统中的慢速动态信道

55、分配的主要任务是进行各个小区间的资源分配，依据小区业务不对称性的变化，在每个小区分配和调整上下行链路的资源，使时隙的上下行传输能力和业务上下行负载的比例关系相匹配，以获得最佳的频谱效率。由于第三代移动通信系统支持多种业务，包括上、下行业务量不对称的业务，因此对于不同小区，在不同的时间对上下行容量的需求也是不断变化的。由于TD- SCDMA系统特有的帧结构,可以通过慢速动态信道分配灵活地划分上下行时隙，来适应用户对上下行容量需求的变化，避免因资源单向受限而造成的容量损失，从而带来系统容量的提升，并满足业务的QoS需要。但是当相邻小区的上下行时隙划分不一致时，将会出现交叉时隙，产生较大的交叉时隙干

56、扰，导致系统容量的损失。这就需要综合考虑以上两点的影响，动态分配各个小区上下行的资源，使系统的容量最大化，同时兼顾某些热点地区的容量极大化。3.3.3.2快速动态信道分配（为业务分配资源）快速动态信道分配指系统为申请接入的用户分配无线信道资源，并根据系统状态对已分配的资源进行调整。快速 DCA 可根据对信道通信质量监测的结果，自适应地对资源单元进行调配和切换，以保证业务质量。具体地说，在 TD-SCDMA 系统中，当一次呼叫被接入后，RNC还可以根据承载业务的要求、终端的移动和干扰的变化等因素，在链路质量恶化、功控失效的情况下，启动信道调整过程，调整用户占用的载波、时隙和码道，来均衡负荷、避免

57、强干扰的出现、维持链路质量、减少掉话率，从而保证服务质量。通过进行 TD-SCDMA 系统动态仿真，可以得出在一定业务模型下，采用信道调整能使 12.2K 业务上行掉话率减少了 50%左右（相对不采用信道调整而言）。合理的 DCA算法能使 TD-SCDMA 的系统性能有较大提升。第4章 室覆盖系统介绍随着社会经济的高速发展，新的摩天大楼如豪华宾馆、商业中心、大型公寓等，地下结构如地铁、地下室、地下车库等大量涌现，使手机在室的使用频率日益增加。用户已不再满足于只有室外的移动通信服务，同时也要求有更好的室移动通信服务。室移动通信存在着以下几个问题：（1）覆盖方面，由于室的复杂结构，建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，致使大楼的地下室、一、二层场强较弱，甚至存在一些盲区。由于室的覆盖不好，容易出现手机掉网的现象，造成寻呼无响应。（2）质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，