第7章TD-SCDMA系统组网技术

1、现代移动通信网络技术（现代移动通信网络技术（7）孙友伟孙友伟 张晓燕张晓燕 畅志贤畅志贤 编著编著7.1概述概述7.2TD-SCDMA系统的无线接口系统的无线接口7.3物理层的主要工作过程物理层的主要工作过程7.4TD-SCDMA系统的关键技术系统的关键技术第第7章章TD-SCDMA系统组网技术系统组网技术现代移动通信网络技术现代移动通信网络技术27.1.1TD-SCDMA提出的背景与演进过程提出的背景与演进过程7.1.2TD-SCDMA系统的特点系统的特点7.1概述概述现代移动通信网络技术现代移动通信网络技术3前前 言言TD-SCDMA是世界上第一个采用时分双工（是世界上第一个采用时分双工（

2、TDD）方）方式和智能天线技术的公众陆地移动通信系统，也是唯一采式和智能天线技术的公众陆地移动通信系统，也是唯一采用同步用同步CDMA（SCDMA）技术和低码片速率（）技术和低码片速率（LCR）的）的第三代移动通信系统，同时采用了多用户检测、软件无线第三代移动通信系统，同时采用了多用户检测、软件无线电、接力切换等一系列高新技术。电、接力切换等一系列高新技术。TD-SCDMA标准被标准被3GPP接纳，包含在接纳，包含在R4版本中。版本中。时分双工时分双工公众陆地移动通信系统空中接口的工作方式有时分双工公众陆地移动通信系统空中接口的工作方式有时分双工TDD和和频分双工频分双工FDD两种。两种。TD

3、D是指上行和下行的传输使用同一频带的是指上行和下行的传输使用同一频带的双工方式，上下行需要根据时间进行切换，物理层的时隙被分为双工方式，上下行需要根据时间进行切换，物理层的时隙被分为发送和接收两部分。发送和接收两部分。FDD是指上行和下行的传输使用分离的两个是指上行和下行的传输使用分离的两个对称的频带的双工方式，系统需根据对称性频带进行划分。对称的频带的双工方式，系统需根据对称性频带进行划分。TDD和和FDD如图如图4-11所示。所示。时分双工时分双工图图4-11 TDD和和FDD时分双工时分双工TD-SCDMA系统采用系统采用TDD模式，模式，TDD模式带来如下优势：模式带来如下优势：频谱灵

4、活性：不需要成对的频谱，可以利用频谱灵活性：不需要成对的频谱，可以利用FDD无法利用的不无法利用的不对称频谱，结合对称频谱，结合TD-SCDMA系统的低码片速率特点，在频谱利用系统的低码片速率特点，在频谱利用上可以作到上可以作到见缝插针见缝插针，只要有一个载波的频段就可以使用，只要有一个载波的频段就可以使用，从而能够灵活有效的利用现有的频率资源从而能够灵活有效的利用现有的频率资源, 目前移动通信系统面临目前移动通信系统面临的一个重大的问题就是频谱资源的极度紧张，在这种条件下，要的一个重大的问题就是频谱资源的极度紧张，在这种条件下，要找到符合要求的对称频段是非常困难的，因此找到符合要求的对称频段

5、是非常困难的，因此TDD模式在频率资模式在频率资源紧张的今天受到特别的重视；源紧张的今天受到特别的重视；时分双工时分双工更高的频谱利用率：更高的频谱利用率：TD-SCDMA系统可以在带宽为系统可以在带宽为1.6MHz的的单载波上提供高达单载波上提供高达2Mbps的数据业务和的数据业务和48路话音通信，使单一基路话音通信，使单一基站支持的用户数多，系统建网及服务费用降低；站支持的用户数多，系统建网及服务费用降低；时分双工时分双工支持不对称数据业务：支持不对称数据业务：TDD可以根据上下行业务量来自适应调可以根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数，对于整上下行时隙个数，对于IP型的数据业务比例

6、越来越大的今天特型的数据业务比例越来越大的今天特别重要，而别重要，而FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务，在不对称业务中，当上下业务不对称时存在浪费，上下行业务，在不对称业务中，当上下业务不对称时存在浪费，使得使得FDD频率利用率显著降低频率利用率显著降低,尽管尽管FDD系统也可以用不同宽度的系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但一般组网分配时频段相对固定，不可频段来支持不对称业务，但一般组网分配时频段相对固定，不可能灵活使用（例如下行频段比上行频段宽一倍）；能灵活使用（例如下行频段比上行频段宽一倍）；时分双工时分双工有利

7、于采用新技术：上下行链路用相同的频率，其传播特性相有利于采用新技术：上下行链路用相同的频率，其传播特性相同，功率控制要求降低，利于采用智能天线、预同，功率控制要求降低，利于采用智能天线、预RAKE等新技术等新技术；成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现来实现RF收发收发信机。信机。时分双工时分双工当然，当然，TDD模式也有一些缺点。一方面，模式也有一些缺点。一方面，TDD方式对定时和同方式对定时和同步要求很严格，上下行之间需要保护时隙，同时对高速移动环境步要求很严格，上下行之间需要保护时隙，同时对高速移动环境的支持也不如的支持也不如FDD方式；另

8、一方面，方式；另一方面，TDD信号为脉冲突发形式，信号为脉冲突发形式，采用不连续发射（采用不连续发射（DTX），因此发射信号的峰），因此发射信号的峰-均功率比值较大，均功率比值较大，导致带外辐射较大，对导致带外辐射较大，对RF实现提出了较高要求。实现提出了较高要求。TD-SCDMA系系统中采用智能天线技术的解决方案，这些问题基本得到可以克服统中采用智能天线技术的解决方案，这些问题基本得到可以克服。可以说，。可以说，TDD模式适合使用智能天线技术，智能天线技术又克模式适合使用智能天线技术，智能天线技术又克服了服了TDD模式的缺点，两者是珠联璧合、相得益彰。模式的缺点，两者是珠联璧合、相得益彰。7

9、.1.1TD-SCDMA提出的背景与演进过程提出的背景与演进过程u自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒uTD-SCDMA的发展，可以拉动上下游经济的发展，可以拉动上下游经济uTD-SCDMA可以保障国家的通信安全可以保障国家的通信安全uTD-SCDMA可以保证技术的可持续性发展可以保证技术的可持续性发展12ITU3G标准化组织标准化组织 日本 韩国 中国 美国 欧洲 美国WCDMATD-SCDMACDMA2000TD-SCDMA标准发展历程标准发展历程1998年6月30日TD-SCDMA提交到ITU1999年12月TD-SCDMA开始与UTRA

10、TDD在3GPP融合2001年3月TD-SCDMA写入3GPP R4系列规范2002年10月中国为TDD分配155MHz频率 1999年11月TD-SCDMA写入ITU-R M.14572000年5月被WARC正式采纳邮电部批准中国提交TD-SCDMA标准1998年1月 TD-SCDMA TD-SCDMA发展历程发展历程到目前为止，到目前为止，TD-SCDMA的发展历程大致可以分为如下五个的发展历程大致可以分为如下五个阶段：阶段： （1）准备阶段：从）准备阶段：从1995年到年到1998年年6月。该阶段开始于月。该阶段开始于1995年年以电信科学技术研究院李世鹤博士等为首的一批科研人员承担了以

11、电信科学技术研究院李世鹤博士等为首的一批科研人员承担了国家九五重大科技攻关项目基于国家九五重大科技攻关项目基于SCDMA的无线本地环路（的无线本地环路（WLL）系统研制，项目于）系统研制，项目于1997年底通过国家验收，后获国家科技进步年底通过国家验收，后获国家科技进步一等奖。一等奖。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程原邮电部批准在此基础上按照原邮电部批准在此基础上按照ITU对第三代移动通信系统的要对第三代移动通信系统的要求形成我国求形成我国TD-SCDMA第三代移动通信系统第三代移动通信系统RTT标准的初稿，标准的初稿，1998年年6月底由电信科学技术研究院（月底由电信科学技术

12、研究院（CATT）代表我国向）代表我国向ITU正正式提交了式提交了TD-SCDMA标准草案。标准草案。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程（2）标准确立阶段：）标准确立阶段：1998年年6月到月到2006年年1月。月。该阶段从该阶段从TD-SCDMA第三代移动通信系统第三代移动通信系统RTT标准的初稿提标准的初稿提交开始，交开始，ITU于于1998年年11月通过月通过TD-SCDMA成为成为ITU的的10个公众个公众陆地第三代移动通信系统候选标准之一；陆地第三代移动通信系统候选标准之一；1999年年11月，在芬兰赫尔辛基的国际电信联盟会议上，写入月，在芬兰赫尔辛基的国际电信联盟会议

13、上，写入ITU建议建议ITU-R M.1457中；中；TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程2000年年5月伊斯坦布尔月伊斯坦布尔WARC会议上会议上TD-SCDMA正式成为国际第三代正式成为国际第三代移动通信系统；移动通信系统；2001年年3月写入月写入3GPP R4中；由于中；由于TD-SCDMA的独特技术特点的独特技术特点和优势，与欧洲、日本提出的和优势，与欧洲、日本提出的WCDMA、美国提出的、美国提出的CDMA2000并列为国际公认的第三代移动通信系统并列为国际公认的第三代移动通信系统3大主流标准之一。大主流标准之一。2006年年1月，月，MII颁布颁布TD-SCDMA为我

14、国通信行业标准。为我国通信行业标准。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程（3）技术验证与测试阶段：）技术验证与测试阶段：2002年年5月到月到2005年年6月。月。2002年年5月，月，TD-SCDMA通过通过Mnet第一阶段测试；第一阶段测试；2003年年7月，世界首次月，世界首次TD-SCDMA手持电话演示；手持电话演示；2004年年5月，月，TD-SCDMA Mnet外场外场测试进入第二阶段，测试进入第二阶段，11月顺利通过试验；月顺利通过试验；2005年年6月，月，TD-SCDMA产业化专项测试结束。产业化专项测试结束。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程（4）

15、产业化阶段：）产业化阶段：2000年年12月至月至2005年年4月。月。2000年年12月月TD-SCDMA技术论坛成立；技术论坛成立；2002年年10月，国家公布月，国家公布3G频谱方案，频谱方案，TD-SCDMA获强力支持，获得获强力支持，获得155MHz频谱；频谱；2002年年10月，月，TD-SCDMA产业联盟成立；产业联盟成立；2003年年6月，月，TD-SCDMA论坛加入论坛加入3GPP，TD-SCDMA国际论坛在北京成立；国际论坛在北京成立；2003年年9月，国家启动了共月，国家启动了共7亿人民币的亿人民币的TD-SCDMA研发经费，这是仅次于航天工程的专项科研发经费，这是仅次于

16、航天工程的专项科研经费，再一次体现了国家对研经费，再一次体现了国家对TD-SCDMA的坚定支持；的坚定支持；2005年年4月，月，TD-SCDMA国际峰会成功举行。国际峰会成功举行。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程（5）商用进程阶段：）商用进程阶段：2004年年3月至今。月至今。2004年年3月，大唐移动推出全球第一款月，大唐移动推出全球第一款TD-SCDMA LCR手机，手机，长期制约长期制约TD-SCDMA商用进程的终端瓶颈被打破；商用进程的终端瓶颈被打破；2004年年8月，天碁科技、展迅通讯、凯明、重邮等相继推出月，天碁科技、展迅通讯、凯明、重邮等相继推出TD-SCDMA

17、终端芯片，终端芯片，TD-SCDMA商用终端开发获得历史性进展；商用终端开发获得历史性进展；2004年年11月，成功打通全网络电话；月，成功打通全网络电话；2005年年1月，大唐移动月，大唐移动TD-SCDMA数据卡率先实现数据卡率先实现384kbit/s数据业务演示；数据业务演示；TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程2005年年4月，天碁科技率先发布了支持月，天碁科技率先发布了支持384kbit/s数据传输的数据传输的TD-SCDMA和和GSM双模终端的商用芯片组；双模终端的商用芯片组；2006年年3月至月至12月，北京、上海、青岛、保定、厦门建设月，北京、上海、青岛、保定、厦门

18、建设TD-SCDMA规模试验网；规模试验网；2006年年12月至今，后续试验网扩容和放号等相关工作正按部委月至今，后续试验网扩容和放号等相关工作正按部委统一规划有序进行，全国统一规划有序进行，全国10大城市建设了大城市建设了TD-SCDMA试商用网。试商用网。TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程另外，另外，TD-SCDMA又可以分为两个发展阶段：又可以分为两个发展阶段：TSM（TD-SCDMA Over GSM）阶段，此时）阶段，此时TD-SCDMA是基于是基于GSM核心网核心网的；的；LCR（Low Chip Rate）阶段，此时）阶段，此时TD-SCDMA是基于是基于WCDMA

19、核心网的。核心网的。185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000IMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSS中国移动1920 MHzTDD中国三大运营商获得的中国三大运营商获得的3G频谱（频谱（2009年年01月）月）TDDFDD1935 MHzFDD2125 MHzFDDFDD2130 MHz2145 MHz1940 MHz1955 MHz中国电信中国联通LTE V12008.

20、12UTRAN Long-Term Evolution (LTE) (2004.11)IMT-Advanced?2010.10Release 99/4 Release 5/6/7 LTE TDDTD-SCDMA的未来演进7.1.2TD-SCDMA系统的特点系统的特点 TD-SCDMA TD-SCDMA Time Division- Time Division-Synchronization Code Synchronization Code Division Multiple Division Multiple Access:Access:时分同步码分时分同步码分多址。多址。26什么是TD-S

21、CDMA ?TD-SCDMATD-SCDMA基本参数基本参数TD-SCDMA基本参数基本参数-28-TD:时分双工；S：软件无线电；同步；智能天线；CDMA：码分多址多址方式多址方式：时分多址、码分多址、频分多址、空分多址频段：18801920MHz ，20102025MHz ，23002400MHz载频间隔：1.6MHz码片速率：1.28Mchip/s7.1.2TD-SCDMA系统的特点系统的特点7.1.2TD-SCDMA系统的特点系统的特点（1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力（2）高频谱利用率）高频谱利用率n适用于人口密集的大、中城市传输对称与非对称业务，适用于

22、人口密集的大、中城市传输对称与非对称业务，尤其适合于移动尤其适合于移动Internet业务。业务。（3）适用于多种使用环境）适用于多种使用环境nTD-SCDMA系统全面满足系统全面满足ITU的要求，适用于多种环境。的要求，适用于多种环境。（4）设备成本低）设备成本低n具有我国自主的知识产权，在网络规划、系统设计、工具有我国自主的知识产权，在网络规划、系统设计、工程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服务程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服务等方面带来方便，可大大节省系统建设投资和运营的成等方面带来方便，可大大节省系统建设投资和运营的成本。本。293种主流种主流TD-SCDMA系

23、统的特点系统的特点30 标准性能WCDMATD-SCDMACDMA2000载波间隔5MHz1.6MHz1.25MHz码片速率3.84Mc/s1.28Mc/s1.2288Mc/s帧长10ms10ms（两个子帧）20ms基站同步不需要需要需要，典型方法是GPS功率控制快速功控：上、下行1500Hz0200Hz反向：800Hz；前向：慢速、快速功控下行发射分集支持支持支持频率间切换支持，可用压缩模式进行测量支持，可用空闲时隙进行测量支持检测方式相干解调联合检测相干解调信道估计公共导频DwPCH UpPCHMidamble前向、反向导频编码方式卷积码Turbo码卷积码Turbo码卷积码Turbo码TD

24、-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点由于由于TD-SCDMA的独特技术特点和优势，才使得它成为第三的独特技术特点和优势，才使得它成为第三代移动通信系统的主流标准。下面分析这些特点和优势。代移动通信系统的主流标准。下面分析这些特点和优势。1）TDD模式模式上下行无需成对的有双工间隙的频段，可用于不成对的零碎频上下行无需成对的有双工间隙的频段，可用于不成对的零碎频段；可变切换点技术提供业务和无线资源的最佳适配，频谱效率段；可变切换点技术提供业务和无线资源的最佳适配，频谱效率得到了提高；上下行使用相同的载频，无线传播是对称的，最适得到了提高；上下行使用相同的载频，无线传播是对称的，最适合于智

25、能天线技术的实现。合于智能天线技术的实现。TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点2）低码片速率）低码片速率TD-SCDMA系统的码片速率为系统的码片速率为1.28Mcps，仅为高码片速率，仅为高码片速率3.84Mcps的的1/3，接收机接收信号采样后的数字信号处理量大大降，接收机接收信号采样后的数字信号处理量大大降低，从而降低系统设备成本，适合采用软件无线电技术，还可以低，从而降低系统设备成本，适合采用软件无线电技术，还可以在目前在目前DSP的处理能力允许和成本可接受的条件下用智能天线、的处理能力允许和成本可接受的条件下用智能天线、多用户检测、多用户检测、MIMO等新技术来降低干扰、

26、提高容量。另外，低等新技术来降低干扰、提高容量。另外，低码片速率也提高了频谱利用率、使频率使用灵活。码片速率也提高了频谱利用率、使频率使用灵活。TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点3）采用了智能天线、上行同步、联合检测等新技术）采用了智能天线、上行同步、联合检测等新技术因为因为TD-SCDMA系统的系统的TDD模式可以利用上下行信道的互易模式可以利用上下行信道的互易（或互惠）性，即基站对上行信道估计的信道参数可以用于智能（或互惠）性，即基站对上行信道估计的信道参数可以用于智能天线的下行波束成型，这样相对于天线的下行波束成型，这样相对于FDD模式的系统，智能天线技模式的系统，智能天线

27、技术比较容易实现。术比较容易实现。TD-SCDMA系统的低码片速率使得基带信号处理量比系统的低码片速率使得基带信号处理量比WCDMA系统大大降低，这样目前的系统大大降低，这样目前的DSP技术可以较好的支持在技术可以较好的支持在TD-SCDMA系统中采用智能天线技术。系统中采用智能天线技术。TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点由于由于TD-SCDMA系统中采用智能天线技术，使得系统中采用智能天线技术，使得TDD模式的模式的缺点，比如接收灵敏度低、主要适合于低速移动环境、仅支持半缺点，比如接收灵敏度低、主要适合于低速移动环境、仅支持半径较小的小区等可以克服。径较小的小区等可以克服。采用

28、智能天线后可以让采用智能天线后可以让TD-SCDMA系统的所有码道同时利用系统的所有码道同时利用，这样克服了低码片速率支持的信息传输速率较低的问题。采用，这样克服了低码片速率支持的信息传输速率较低的问题。采用智能天线后可以实现单基站对移动台准确定位，从而接力切换可智能天线后可以实现单基站对移动台准确定位，从而接力切换可以实现。以实现。TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点TD-SCDMA系统的帧结构中专门设置了一个特殊时隙系统的帧结构中专门设置了一个特殊时隙UpPTS，这样保证了上行同步的很好实现，由于系统上行同步，大大降，这样保证了上行同步的很好实现，由于系统上行同步，大大降低了系

29、统的干扰，解决了低了系统的干扰，解决了CDMA系统上行容量受限的难题。系统上行容量受限的难题。采用智能天线技术仍然在多径高速移动环境下的性能方面不太采用智能天线技术仍然在多径高速移动环境下的性能方面不太理想，结合联合检测技术的智能天线使理想，结合联合检测技术的智能天线使TD-SCDMA系统在快衰落系统在快衰落情况下的性能进一步得到改善，从而使情况下的性能进一步得到改善，从而使TD-SCDMA系统成为目前系统成为目前频谱效率最高的公众陆地移动通信系统。可以说频谱效率最高的公众陆地移动通信系统。可以说TD-SCDMA系统系统是一个以智能天线为中心的第三代移动通信系统。是一个以智能天线为中心的第三代

30、移动通信系统。TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点4）适合软件无线电的应用）适合软件无线电的应用由于由于TD-SCDMA系统的系统的TDD模式和低码片速率的特点，使得模式和低码片速率的特点，使得数字信号处理量大大降低，适合采用软件无线电技术。所谓软件数字信号处理量大大降低，适合采用软件无线电技术。所谓软件无线电技术就是在通用芯片上用软件实现专用芯片的功能。软件无线电技术就是在通用芯片上用软件实现专用芯片的功能。软件无线电的优势主要有：无线电的优势主要有：可克服微电子技术的不足，通过软件方式，灵活完成硬件可克服微电子技术的不足，通过软件方式，灵活完成硬件/专专用用ASIC的功能，在同

31、一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过的功能，在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件，可实现不同的业务性能；加载不同的软件，可实现不同的业务性能；TD-SCDMATD-SCDMA主要特点主要特点系统增加功能通过软件升级来实现，具有良好的灵活性及可编系统增加功能通过软件升级来实现，具有良好的灵活性及可编程性，对环境的适应性好，不会老化；程性，对环境的适应性好，不会老化；可代替昂贵的硬件电路，实现复杂的功能，减少用户设备费用可代替昂贵的硬件电路，实现复杂的功能，减少用户设备费用支出。支出。正是因为软件无线电的优势，使得正是因为软件无线电的优势，使得TD-SCDMA系统在发展相系统

32、在发展相对对WCDMA和和CDMA2000滞后的情况下，采用软件无线电技术，滞后的情况下，采用软件无线电技术，成功完成了试验样机和初步商用产品的开发，给成功完成了试验样机和初步商用产品的开发，给TD-SCDMA的发的发展赢得了时间空间。展赢得了时间空间。7.2.1概述概述7.2.2TD-SCDMA系统的多址技术系统的多址技术7.2.3物理信道物理信道7.2.4传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射7.2.5传输信道编码与复用传输信道编码与复用7.2TD-SCDMA系统的无线接口系统的无线接口现代移动通信网络技术现代移动通信网络技术387.2.1概述概述u空中接口是指终端（空中接口是指

33、终端（UE）和接入网）和接入网（UTRAN）之间的接口，简称）之间的接口，简称Uu接口，接口，通常我们也称之为无线接口。通常我们也称之为无线接口。u无线接口协议主要是用来建立、重配置无线接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种和释放各种3G无线承载业务的，不同的无线承载业务的，不同的空中接口协议使用各自的无线传输技术空中接口协议使用各自的无线传输技术（RTT）。）。u由于由于TS-SCDMA标准源于标准源于3GPP标准，标准，其高层结构及功能与其高层结构及功能与WCDMA相同，包相同，包括核心网络结构及括核心网络结构及Iu、Iub、Iur等多种等多种接口。而空中接口物理层不一致接口。而空中接口

34、物理层不一致.39空中接口协议结构空中接口协议结构在在TD-SCDMA系统中，系统中，Uu接口的第二和第三层是接口的第二和第三层是3GPP和和CWTS融合后的标准，它既支持融合后的标准，它既支持3GPP的的FDD和和TDD系统，也能支系统，也能支持持TD-SCDMA系统。系统。1）空中接口协议结构）空中接口协议结构Uu空中接口包括：空中接口包括：L1（物理层），（物理层），L2（链路层）和（链路层）和L3（网络（网络层），如图层），如图4-1所示。所示。空中接口协议结构空中接口协议结构图图4-1 空中接口协议结构空中接口协议结构TD-SCDMA网络结构图网络结构图RNSRNSNodeBNode

35、BNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUu7.2.2TD-SCDMA系统的多址技术系统的多址技术u多址方式：时分多址、码分多址、频分多址、多址方式：时分多址、码分多址、频分多址、空分多址空分多址u采用不需配对频率的采用不需配对频率的TDD（时分双工）工作方（时分双工）工作方式频段：式频段：18801920MHz ，20102025MHz ，23002400MHzn下行（前向链路）和上行（反向链路）信息下行（前向链路）和上行（反向链路）信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的。是在同一载频的不同时隙上进行传送的。u载频间隔：载频间隔：1.6MHzu码片

36、速率：码片速率：1.28Mchip/s43n 频分双工（FDD）：上行频段和下行频段分开TDD时分双工技术时分双工技术n 时分双工（TDD）：上行频段和下行频段一样 优点优点n 无需成对的频率无需成对的频率n 无需双工器，简单的射频前无需双工器，简单的射频前端端n 有利于非对称业务传输有利于非对称业务传输n 便于实现智能天线便于实现智能天线缺点缺点n 峰均比高峰均比高n 传输距离受到时隙限制传输距离受到时隙限制n 终端移动速度受限终端移动速度受限-45-7.2.2TD-SCDMA系统的多址技术系统的多址技术7.2.3物理信道物理信道1物理信道分层物理信道分层uTD-SCDMA的物理信道采用的物

37、理信道采用4层结构，层结构，包括超帧（系统帧）、无线帧、子帧和包括超帧（系统帧）、无线帧、子帧和时隙时隙/码。码。u时隙用于在时域和码域上区分不同的用时隙用于在时域和码域上区分不同的用户信号，具有户信号，具有TDMA的特性。的特性。u一个超帧长一个超帧长720ms，由，由72个无线帧组成，个无线帧组成，每个无线帧长每个无线帧长10ms；uTD-SCDMA的帧结构将的帧结构将10ms的无线帧的无线帧分成分成2个个5ms子帧，每个子帧中有子帧，每个子帧中有7个常个常规时隙和规时隙和3个特殊时隙。个特殊时隙。467.2.3物理信道物理信道1物理信道分层物理信道分层47Data352chipsMida

38、mble144chipsGP16Data352chips675 s常规时隙普通时隙突发常规时隙普通时隙突发(Burst)结构结构u 业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 Chips352 Chips组成；组成；u 训练序列训练序列(Midamble)(Midamble)由由144 Chips144 Chips组成；组成；u 16 Chips16 Chips为保护；为保护；u 可以进行波束赋形；可以进行波束赋形；每个常规时隙由每个常规时隙由864 Chips组成，时长组成，时长675us；帧结构训练序列帧结构训练序列 (Midamble)Mi

39、damble144chips112.5 su128128个基本训练序列分成个基本训练序列分成3232组，以对应组，以对应3232个个SYNC-DLSYNC-DL码；码；u每组为每组为4 4个不同的基本训练序列，基本训练序列和扰码一一对应个不同的基本训练序列，基本训练序列和扰码一一对应; ;u训练序列的作用：训练序列的作用： 上下行信道估计；上下行信道估计； 功率测量；功率测量； 上行同步保持。上行同步保持。长长144Chips：由长度为：由长度为128的基本训练序列生成，基本训练序列共的基本训练序列生成，基本训练序列共128个个TD-SCDMATD-SCDMA物理信道帧结构物理信道帧结构TDD

40、模式下的物理信道是一个突发信道，在分配到的无线帧中模式下的物理信道是一个突发信道，在分配到的无线帧中的特定时隙发射。的特定时隙发射。无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都可以分配无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都可以分配给某物理信道，也可以是不连续的分配，即仅有部分无线帧中的给某物理信道，也可以是不连续的分配，即仅有部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。一个突发由数据部分、相应时隙分配给该物理信道。一个突发由数据部分、midamble部部分和一个保护时隙组成。一个突发的持续时间就是一个时隙。分和一个保护时隙组成。一个突发的持续时间就是一个时隙。TD-SCDMATD-SCD

41、MA物理信道帧结构物理信道帧结构一个发射机可以同时发射几个突发，在这种情况下，几个突发一个发射机可以同时发射几个突发，在这种情况下，几个突发的数据部分必须使用不同的数据部分必须使用不同OVSF的信道码，但应使用相同的扰码。的信道码，但应使用相同的扰码。一个突发包括两个长度为一个突发包括两个长度为352chips数据块、一个长为数据块、一个长为144chips的的midamble码块和一个长为码块和一个长为16chips的保护码块间隔，数据块的总长的保护码块间隔，数据块的总长度为度为704chips。midamble码部分必须使用同一个基本码部分必须使用同一个基本midamble码，但可使用码，

42、但可使用不同的不同的midamble码。整个系统有码。整个系统有128个长度为个长度为128chips的基本的基本midamble码，分成码，分成32个码组，每组个码组，每组4个。个。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道帧结构物理信道帧结构一个小区采用哪组基本一个小区采用哪组基本midamble码由基站决定，因此码由基站决定，因此4个基本个基本midamble码基站是知道的，并且当建立起下行同步之后，移动台码基站是知道的，并且当建立起下行同步之后，移动台也是知道所使用的基本也是知道所使用的基本midamble码组。码组。Node B决定本小区将采用决定本小区将采用这这4个基本个基本mida

43、mble中的哪一个。中的哪一个。一个载波上的所有业务时隙必须采用相同的基本一个载波上的所有业务时隙必须采用相同的基本midamble码码。在同一小区同一时隙上的不同用户所采用的。在同一小区同一时隙上的不同用户所采用的midamble码由同一码由同一个基本的个基本的midamble码经循环移位后而产生。原则上，码经循环移位后而产生。原则上，midamble的的发射功率与同一个突发中的数据符号的发射功率相同。发射功率与同一个突发中的数据符号的发射功率相同。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道帧结构物理信道帧结构突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频。信道码是一个突发的数据部分由信道码和扰码共同扩

44、频。信道码是一个OVSF码，扩频因子可以取码，扩频因子可以取1，2，4，8或或16，物理信道的数据速率，物理信道的数据速率取决于所用的取决于所用的OVSF码所采用的扩频因子。码所采用的扩频因子。突发的突发的midamble部分是一个长为部分是一个长为144chips的的midamble码。码。TD-SCDMATD-SCDMA系统中的码序列系统中的码序列除了除了OVSF扩频码外，扩频码外，TD-SCDMA系统需要用到的码序列还有系统需要用到的码序列还有SYNC-DL、SYNC-UL、基本、基本Midamble码和扰码等。码和扰码等。SYNC-DL、SYNC-UL和和Midamble码都是直接以码

45、片速率的形式给出的，不码都是直接以码片速率的形式给出的，不需要进行扩频。需要进行扩频。此外，这几种码在不同的小区有不同的配置，因此也不需要进此外，这几种码在不同的小区有不同的配置，因此也不需要进行加扰处理。行加扰处理。TD-SCDMATD-SCDMA系统中的码序列系统中的码序列 下行同步码（下行同步码（SYNC-DL）在下行导频时隙（在下行导频时隙（DwPTS）发送出去，长度为）发送出去，长度为64Chips，在整，在整个系统中一共有个系统中一共有32个。个。 上行同步码（上行同步码（SYNC-UL） 在上行导频时隙（在上行导频时隙（UpPTS）中发送，长度为）中发送，长度为128Chips，

46、在整，在整个系统中一共有个系统中一共有256个。个。TD-SCDMATD-SCDMA系统中的码序列系统中的码序列 基本基本midamble码码用于信道估计、功率控制测量、上行同步维持、波束赋形和频用于信道估计、功率控制测量、上行同步维持、波束赋形和频率校正。系统共有率校正。系统共有128个长度为个长度为144Chips的基本训练序列。的基本训练序列。 扰码扰码扰码和基本扰码和基本midamble码一一对应。码一一对应。TD-SCDMA的码序列及对应关系如表的码序列及对应关系如表4-2所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA系统中的码序列系统中的码序列表表4-2 TD-SCDMA的码序列及对

47、应关系的码序列及对应关系TD-SCDMATD-SCDMA系统中的码序列系统中的码序列在在TD-SCDMA系统中，一共定义了系统中，一共定义了32个下行同步码（或称下个下行同步码（或称下行导频码）、行导频码）、256个上行同步码（或称上行导频码）、个上行同步码（或称上行导频码）、128个基本个基本midamble码和码和128个扰码。所有这些码被分成个扰码。所有这些码被分成32个码组，每个码个码组，每个码组由组由1个下行同步码、个下行同步码、8个上行同步码、个上行同步码、4个基本个基本midamble码和码和4个个扰码组成。不同的邻近小区将使用不同的码组。对扰码组成。不同的邻近小区将使用不同的码

48、组。对UE来说，只要来说，只要确定了小区使用的下行同步码，就能找到训练序列和扰码；而上确定了小区使用的下行同步码，就能找到训练序列和扰码；而上行同步码是在该小区所用的行同步码是在该小区所用的8个上行同步码中随机选择一个来发送个上行同步码中随机选择一个来发送。7.2.3物理信道物理信道2帧结构帧结构59TD-SCDMATD-SCDMA帧结构帧结构每帧有两个上每帧有两个上/ /下行转下行转换点换点三个特殊时隙三个特殊时隙DwPTSDwPTS，GPGP，UpPTSUpPTS七个常规时隙七个常规时隙TS0TS0永为下行时隙永为下行时隙TS1TS1永为上行时隙永为上行时隙TS2-TS6TS2-TS6可根

49、据根据用户可根据根据用户需要进行灵活需要进行灵活UL/DLUL/DL配配置置System Frame Number 5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usGPL1144chipsSub-frameRadio frame10msTime slotTD-SCDMA常规时隙配置常规时隙配置u TS0TS0永为下行时隙，用作公共控制信道传输；永为下行时隙，用作公共控制信道传输；u TS1TS1永为上行时隙；第一个时隙转换点在永为上行时隙；第一个时隙转换点在TS0TS0和和TS1TS1之间；之间；u TS1TS1到到TS6TS6

50、之间有之间有5 5个点，均可以作为第二个时隙转换点；个点，均可以作为第二个时隙转换点；u 实际应用中，由于下行数据量大于上行，因此采用实际应用中，由于下行数据量大于上行，因此采用3:33:3，2:42:4，1:51:5；2 上 4 下适合CS+PS业务1上5下适合PS业务，提供少量CS业务DDDDUUUDDDDD3 上3下适合CS业务DDDUUUDDDGP (32chips)SYNC-DL(64chips)75 s特殊时隙特殊时隙DwPTS下行导频时隙下行导频时隙u 用于下行同步和小区初搜；用于下行同步和小区初搜；u 3232个不同的个不同的SYNC-DLSYNC-DL码，小区搜索时用于区分不

51、同的基站；码，小区搜索时用于区分不同的基站；u 3232个不同的个不同的SYNC-DLSYNC-DL码，严格定义了不同的码组；码，严格定义了不同的码组；u 为全向或整个扇区发射，不进行波束赋形；为全向或整个扇区发射，不进行波束赋形；下行导频时隙由下行导频时隙由96 Chips组成组成: 32用于保护；用于保护；64用于导频序列；时长用于导频序列；时长75usGP (32chips)SYNC-UL(128chips)125 s特殊时隙特殊时隙UpPTS上行导频时隙上行导频时隙u 用于建立上行初始同步和随机接入；用于建立上行初始同步和随机接入；u 256256种不同的种不同的SYNC-ULSYNC

52、-UL码，分为码，分为3232个码组个码组, ,每组每组8 8个；个；u 3232个码组对应个码组对应3232个个SYNC-DLSYNC-DL码码, ,即每一基站对应即每一基站对应8 8个确定的个确定的SYNC-ULSYNC-UL码；码；上行导频时隙由上行导频时隙由160 Chips: 其中其中128用于用于SYNC-UL，32用于保护；用于保护；特殊时隙特殊时隙 GP保护时隙保护时隙GP时隙由时隙由96 Chips组成，时长组成，时长75us，用于上下时隙转换点的隔离保护，用于上下时隙转换点的隔离保护GP (96chips)75 su在小区搜索时，确保在小区搜索时，确保DwPTSDwPTS可

53、靠接收，防止干扰可靠接收，防止干扰ULUL工作；工作；u在随机接入时，确保在随机接入时，确保UpPTSUpPTS可以提前发射，防止干扰可以提前发射，防止干扰DLDL工作；工作；u确定基本的基站覆盖半径：确定基本的基站覆盖半径：DmaxDmax = = ttc c（光速）（光速）= 96/2/(1.28= 96/2/(1.2810106 6）c = 11.25kmc = 11.25kmTD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的。建立一个物理信道的同时，也就给出了它的初始结构。物理信。

54、建立一个物理信道的同时，也就给出了它的初始结构。物理信道的持续时间可以无限长，也可以是分配所定义的持续时间。道的持续时间可以无限长，也可以是分配所定义的持续时间。物理信道包括：下行导频时隙（物理信道包括：下行导频时隙（DwPTS）、上行导频时隙（）、上行导频时隙（UpPTS）、专用物理信道（）、专用物理信道（DPCH）、公共物理信道。）、公共物理信道。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道（1）下行导频时隙（）下行导频时隙（DwPTS）每个子帧中的每个子帧中的DwPTS（SYNC_DL）是为下行导频和同步而设）是为下行导频和同步而设计的，由计的，由Node B以最大功率在全方向或在某

55、一扇区上发射。这个以最大功率在全方向或在某一扇区上发射。这个时隙通常是由长为时隙通常是由长为64chips的的SYNC_DL和和32chips的保护码间隔组的保护码间隔组成，其结构如图成，其结构如图4-3所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道图图4-3 DwPTS的突发结构的突发结构TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道SYNC_DL是一组是一组PN码，为了方便小区测量的目的，设计的码，为了方便小区测量的目的，设计的PN码集用于区分相邻小区，该码集用于区分相邻小区，该PN码集在蜂窝网络中可以重复使用码集在蜂窝网络中可以重复使用。在在TDSCDMA系统中使用独立系

56、统中使用独立DwPTS的原因是：在蜂窝和的原因是：在蜂窝和移动通信环境中解决移动通信环境中解决TD系统的小区搜索问题。当邻近小区使用相系统的小区搜索问题。当邻近小区使用相同载频，用户终端在小区交汇区域内开机时，同载频，用户终端在小区交汇区域内开机时，DwPTS的特殊设计的特殊设计，使其存在于一个没有干扰的单独时隙，因而能够保证用户终端，使其存在于一个没有干扰的单独时隙，因而能够保证用户终端快速捕获下行导频信号，完成小区搜索过程。快速捕获下行导频信号，完成小区搜索过程。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道（2）上行导频时隙（）上行导频时隙（UpPTS）每个子帧中的每个子帧中的UpPT

57、S（SYNC_UL）是为上行导频和同步而设）是为上行导频和同步而设计的，当计的，当UE处于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射处于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射UpPTS，当得到网络的应答后，发射，当得到网络的应答后，发射RACH。这个时隙通常由长。这个时隙通常由长为为128chips的的SYNC_UL和和32chips的保护周期间隔组成，其结构如的保护周期间隔组成，其结构如图图4-4所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道图图4-4 UpPTS的突发结构的突发结构TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道SYNC_UL的内容是一组的内容是一组PN码集，设计

58、该码集，设计该PN码是用于在接入码是用于在接入过程中区分不同的过程中区分不同的UE。在在TDSCDMA系统中，系统中，UpPTS处于单独时隙的原因是：当用处于单独时隙的原因是：当用户终端在初始发射信号时，其初始发射功率是开环功控确定的，户终端在初始发射信号时，其初始发射功率是开环功控确定的，而且初始发射时间是估算的，因而同步和功控都比较粗略。如果而且初始发射时间是估算的，因而同步和功控都比较粗略。如果此接入信号和其他业务码道混在一起，会对工作中的业务码道带此接入信号和其他业务码道混在一起，会对工作中的业务码道带来较大干扰。同时由于来较大干扰。同时由于UpPTS的使用，基站通过检测到的的使用，基

59、站通过检测到的UpPTS，可以给出定时提前和功率调整的反馈信息。，可以给出定时提前和功率调整的反馈信息。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道（3）专用物理信道（）专用物理信道（DPCH）DCH或在或在ODMA网络中的网络中的ODCH映射到专用物理信道映射到专用物理信道DPCH。对物理信道数据部分的扩频包括两步操作，一是信道码扩频，即对物理信道数据部分的扩频包括两步操作，一是信道码扩频，即将每一个数据符号转换成一些码片，因而增加了信号的带宽，一将每一个数据符号转换成一些码片，因而增加了信号的带宽，一个符号包含的码片数称之为扩频因子（个符号包含的码片数称之为扩频因子（SF）。第二步是加

60、扰处理）。第二步是加扰处理，即将扰码加到已被扩频的信号。，即将扰码加到已被扩频的信号。DCH下行通常采用智能天线进下行通常采用智能天线进行波束赋形。行波束赋形。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道下行物理信道采用的扩频因子为下行物理信道采用的扩频因子为16，多个并行的物理信道可用，多个并行的物理信道可用于支持更高的数据速率，这些并行的物理信道可以采用不同的信于支持更高的数据速率，这些并行的物理信道可以采用不同的信道码同时发射。下行物理信道在提供道码同时发射。下行物理信道在提供2Mbps的高速业务时也可以的高速业务时也可以采用采用SF=1的单码道传输。的单码道传输。上行物理信道的扩频