TD-SCDMA基本原理(V1.0)

1、 TD-SCDMA基本原理基本原理中兴通讯移动事业部中兴通讯移动事业部Phone:Mail:Lets 3G with ZTE ! 1本课程的学习目标本课程的学习目标u了解了解TDTDSCDMASCDMA系统的基本原理系统的基本原理n 了解了解TDTDSCDMASCDMA系统物理层结构系统物理层结构及其实现及其实现n 了解了解TDTDSCDMASCDMA系统物理层过程系统物理层过程Lets 3G with ZTE ! 2目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理

2、Lets 3G with ZTE ! 3目录目录n 概述概述 3G标准的发展标准的发展 TD-SCDMA系统概述系统概述n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 4q 满足更多种类、更高速率的业务和更高频谱效率的要求，这是发展的根本动力；q 减少目前存在的各大网络之间的不兼容性；q 世界性的标准IMT-2000应运而生。IMT-2000支持的网络被称为第三代移动通信系统3G标准的发展标准的发展Lets 3G with ZTE ! 5 CDMA

3、TDMA FDMAIMT-DSDirectSpreadIMT-MCMultiCarrier IMT-TDT i m e -CodeIMT-SCSingleCarrierIMT-FTFrequency TimeIMT-2000无线接口标准无线接口标准Lets 3G with ZTE ! 63G3G标准标准 WCDMAWCDMA核心网络：基于MAP TD-SCDMATD-SCDMA核心网络：基于MAP CDMA2000CDMA2000核心网络：基于ANSI-41CDMA技术是3G的主流技术3G技术的演进技术的演进Lets 3G with ZTE ! 7目录目录n 概述概述 3G标准的发展标准的发展

4、 TD-SCDMA系统概述系统概述n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 8 TD-SCDMA Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access（时分同步码分多址） ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持。 由中国提出的第一个完整的通信技术标准，是UTRA FDD的可替代方案。 集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA等技术

5、于一体。系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强。 采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、动态信道分配等技术。什么是什么是TD-SCDMA？Lets 3G with ZTE ! 9TD-SCDMA多址方式多址方式Frequency Time Power density (CDMA codes) 1.6 MHz 0 : 15 TS0 2. Carrier (opti onal) 3. Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL DL DL UL UL UL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL Lets 3G with ZT

6、E ! 10n 时分多址在时间轴上，上行和下行分开，实现了在时间轴上，上行和下行分开，实现了TDD模式。模式。n 频分多址TDD模式反映在频率上，是上行下行共用一个频点，节省了带宽。模式反映在频率上，是上行下行共用一个频点，节省了带宽。在频率轴上，不同频点的载波可以共存。在频率轴上，不同频点的载波可以共存。n 码分多址在能量轴上，每个频点的每个时隙可以容纳在能量轴上，每个频点的每个时隙可以容纳16个码道。个码道。n 空分多址通过使用智能天线技术，针对不同的用户使用不同的赋形波束覆通过使用智能天线技术，针对不同的用户使用不同的赋形波束覆盖。智能天线由于采用了波束赋形技术，可以有效的降低干扰，提高

7、系统的容量。盖。智能天线由于采用了波束赋形技术，可以有效的降低干扰，提高系统的容量。TD-SCDMA多址方式多址方式Lets 3G with ZTE ! 11TD-SCDMA标准发展历程标准发展历程1998年6月30日TD-SCDMA提交到ITU2001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 Lets 3G with ZTE ! 12TD-SCDMA产业链现状产业链现状q 系统系统大唐、中兴、西门子、华为、普天、海天、北电、阿尔卡特等在2005年6月前提供商用化产品q 芯片芯片展讯、T3G、重邮、ADI等芯片厂家全部完成第一颗样片流片芯

8、片厂家将在2005年1-3月完成参考方案设计，并向终端厂家提供。q 终端终端LG、三星、大霸、波导、联想、夏新、海信等终端与芯片进行背靠背设计，2005年6月前有2-3款商用终端批量供应Lets 3G with ZTE ! 1360 MHz30 MHz FDDTDD100 MHz15MHz 40 MHz 155MHz178518501755188019201980 2010 20252110217022002400 Satellite Empty Satellite 2300中国中国3G频谱分配频谱分配Lets 3G with ZTE ! 14目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和

9、接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 15目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口 UTRAN结构描述结构描述 UTRAN通用协议模型通用协议模型 系统网络接口系统网络接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 16SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEU

10、uUTRAN总体结构图总体结构图Lets 3G with ZTE ! 17UTRAN的主要功能包括两个方面：n 在移动性业务和管理方面，有传输用户数据、系统消息调度、数据的加/解密和信令的完整性保护、切换、SRNS重定位及终端定位等；n 在整个接入网的无线资源管理方面，有网络同步、广播/多播的消息调度及流控、业务量报告等。 UTRAN主要功能主要功能Lets 3G with ZTE ! 18目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口 UTRAN结构描述结构描述 UTRAN通用协议模型通用协议模型 系统网络接口系统网络接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用

11、信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 19物理层物理层信令承载信令承载ALCAPALCAP应用协议应用协议无线网络层无线网络层传输网络层传输网络层 控制面控制面 传输网络控制面传输网络控制面用户面用户面数据流数据流数据承载数据承载信令承载信令承载 传输网络用户面传输网络用户面 传输网络用户面传输网络用户面UTRAN通用协议模型通用协议模型Lets 3G with ZTE ! 20从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层；从垂直方向上则包括以下四个平面：v 控制平面：包含应用层协议，如：RANAP、RASAP、NBAP和传输层应用协

12、议的信令承载。 v 用户平面：包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。 v 传输网络层控制平面：包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的ALCAP协议，以及ALCAP需要的信令承载。 v 传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。 UTRAN通用协议模型通用协议模型Lets 3G with ZTE ! 21目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口 UTRAN结构描述结构描述 UTRAN通用协议模型通用协议模型 系统网络接口系统网络接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码

13、及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 22RRCRRCMACMAC物理层物理层BMCBMCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCPDCPPDCPPDCPPDCP传输信道逻辑信道无线承载ControlControlControlControlControl控制面信令用户面消息Uu接口边界L1L1L2/MACL2/MACL2/RLCL2/RLCL2/BMCL2/BMCL2/PDCPL2/PDCPL3L3空中接口空中接口UuLets 3G with ZTE ! 23n 无线接口从协议结构上

14、可以划分为三层：无线接口从协议结构上可以划分为三层： 物理层（物理层（L1L1） 数据链路层（数据链路层（L2L2） 网络层（网络层（L3L3） L2L2和和L3L3划分为控制平面（划分为控制平面（C-C-平面）和用户平面（平面）和用户平面（U-U-平面）。平面）。 RLCRLC和和MACMAC之间的业务接入点（之间的业务接入点（SAPSAP）提供逻辑信道，物理层和）提供逻辑信道，物理层和MACMAC之间的之间的SAPSAP提供传输信道。提供传输信道。RRCRRC与下层的与下层的PDCPPDCP、BMCBMC、RLCRLC和物理层之间都有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。和物理层之间都

15、有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。空中接口空中接口UuLets 3G with ZTE ! 24nIub接口是接口是RNC和和Node B之间的接口，完成之间的接口，完成RNC和和Node B之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和和Node B逻辑上的逻辑上的O&M等。它是一个标准接口，允许等。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。不同厂家的互联。n功能：管理功能：管理Iub接口的传输资源、接口的传输资源、Node B逻辑操作逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公

16、共信道控制和定时以及同步管理。控制、公共信道控制和定时以及同步管理。Iub口口Lets 3G with ZTE ! 25nIur接口是两个接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许之间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。不同厂家的互联。n功能：功能：Iur口是口是Iub口的延伸。它支持基本的口的延伸。它支持基本的RNC之间之间的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支持系统管理过程。持系统管理过程。Iur口口Lets 3G with ZTE

17、! 26nIu接口是连接接口是连接UTRAN和和CN的接口，也可以把它看成是的接口，也可以把它看成是RNS和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的通信的UTRAN和负责处理交换、路由和业务控制的核心网和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。两部分。n结构：一个结构：一个CN可以和几个可以和几个RNC相连，而任何一个相连，而任何一个RNC和和CN之间的之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（）和广播域（Iu-BC），它们），它们有各自的

18、协议模型。有各自的协议模型。n功能：功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。接口上的数据传递等。Iu口口Lets 3G with ZTE ! 27目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 28目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射 物理信道帧结构物理信

19、道帧结构 时隙结构时隙结构 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 29所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/ /码码 Radio frame10msSystem Frame Number Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675us(864chips)gL1144chipsTD-SCDMA帧结构帧结构每

20、帧有两个上每帧有两个上/ /下行转换下行转换点点TS0为下行时隙为下行时隙TS1为上行时隙为上行时隙三个特殊时隙三个特殊时隙GP, , DwPTS, , UpPTS其余时隙可根据根据用其余时隙可根据根据用户需要进行灵活户需要进行灵活UL/DL配置配置物理信道帧结构物理信道帧结构Lets 3G with ZTE ! 30n 3GPP定义的一个TDMA帧长度为10ms。一个10ms的帧分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。这是考虑到了智能天线技术的运用，智能天线每隔5ms进行一次波束的赋形。n 子帧分成7个常规时隙（TS0 TS6），每个时隙长度为864chips，占675us）。n

21、 DwPTS（下行导频时隙，长度为96chips，占75us）n GP（保护间隔，长度96chips，75us）n UpPTS（上行导频时隙，长度160chips，125us）n 子帧总长度为6400chips，占5ms，得到码片速率为1.28Mcps。n TS0总是固定地用作下行时隙来发送系统广播信息，是广播信道PCCPCH独自占用的时隙n TS1总是固定地用作上行时隙。其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上行或下行以实现不对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点（Switch Point）分开。每个5ms的子帧有两个转换点（UL到DL和DL到UL），第一个转换点固定在TS0结束处，而第二

22、个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。物理信道帧结构物理信道帧结构Lets 3G with ZTE ! 31目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射 物理信道帧结构物理信道帧结构 时隙结构时隙结构 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 32 75us GP(32chips) SYNC_DL(64chips) n 作用：下行导频和下行同步。终端开机时必须取得下行导频信号。以便进行下行同步并通过BCH获取小区信息进

23、行稍后的上行同步过程。n 每个子帧中的DwPTS由Node B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64chips的SYNC_DL和32chips的保护码间隔组成 。下行导频时隙下行导频时隙DwPTSLets 3G with ZTE ! 33n 作用：UpPTS是为上行同步而设计的，当UE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，发送RACH，这个时隙通常由长为128chips的SYNC_UL和32chips的保护间隔组成。 SYNC_UL(128chips) GP(32chips) 125us 上行导频时隙上行导频时隙UpPTSLets 3

24、G with ZTE ! 34Data symbols352 chipsMidamble144 chipsData symbols352 chipsGP16CP864*Tc TS0TS6共7个常规时隙被用作用户数据或控制信息的传输，它们具有完全相同的时隙结构。 数据域用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息，除此之外，在专用信道和部分公共信道上，数据域的部分数据符号还被用来承载物理层信令。常规时隙常规时隙Lets 3G with ZTE ! 35 Midamble码n 整个系统有128个长度为128chips的基本midamble码，分成32个码组，每组4个。n 一个小区采用哪组基本mid

25、amble码由基站决定，当建立起下行同步之后，移动台就知道所使用的midamble码组。Node B决定本小区将采用这4个基本midamble中的哪一个。同一时隙的不同用户将使用不同的训练序列位移。n 训练序列的作用： 上下行信道估计； 功率测量； 上行同步保持。n 传输时Midamble码不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理和扩频的数据一起发送，在信道解码时它被用作进行信道估计。常规时隙常规时隙Lets 3G with ZTE ! 36训练序列（训练序列（midambles)在相同时隙的不同用户的训练序列是由同一个基本在相同时隙的不同用户的训练序列是由同一个基本midambles循环移循环

26、移位得到位得到Pmmm,.,21Pm复值化复值化iiimm ) j (Pi,.,1 WKLimmmmmmm)k(2121,.,.,max-+mWkKikimm)()(-+mLi,.,1Kk,.,1Lets 3G with ZTE ! 37训练序列（训练序列（midambles)在这里KPWK=2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, , P=128训练序列的截取过程训练序列的截取过程128144WLets 3G with ZTE ! 38数 据数 据T FC IM id a m b leS ST PCT FC I数 据数 据T FC IM id a m b leS ST PCT

27、FC I子 帧 # 2 n子 帧 # 2 n + 1第1 部 分第4 部 分第3 部 分第2 部 分nTFCI（Transport Format Combination Indicator）用于指示传输的格式，对每一个CCTrCH，高层信令将指示所使用的TFCI格式。对于每一个所分配的时隙是否承载TFCI信息也由高层分别告知。如果一个时隙包含TFCI信息，它总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个信道码进行扩频。TFCI是在各自相应物理信道的数据部分发送，这就是说TFCI和数据比特具有相同的扩频过程。对于每个用户，TFCI信息将在每10ms无线帧里发送一次。nTPC（Transmit Pow

28、er Control）用于功率控制，该控制信号每个子帧（5ms）发射一次。这也意味着TD的功控频率是每秒200次。每次调整步长为1，2，3dB。nSS（Synchronization Shift）是TD-SCDMA系统中所特有的，用于实现上行同步，他也是每隔一个子帧进行一次调整。 常规时隙常规时隙Lets 3G with ZTE ! 39目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射 物理信道帧结构物理信道帧结构 时隙结构时隙结构 传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理

29、层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 40传输信道的主要参数：（1）传输块（TB） （2）传输块大小（3）传输块集（TBS）（4）传输块集大小（5）传输时间间隔（TTI）（6）传输格式（TF）（7）传输格式集（TFS）（8)传输格式组合（TFC）（9）传输格式组合集（TFCS）（10）传输格式指示（TFI）（11）传输格式组合指示（TFCI）Lets 3G with ZTE ! 41传输块对应于RLC-PDU（协议数据单元），是MAC和层1之间数据传输的基本单元。每个传输块添加了用于层1的误码检测的循环冗余计算结果。一系列传输块在相同传输信道里同时在MAC层和层1间传输，称为一

30、个传输块集。传输块的大小是以比特定义传输块长度。在一个传输块集中，每个块的大小是统一的，并且是固定值。一个传输块集的比特数称为传输块集的大小。传输块集在MAC层和L1层的到达时间间隔称为传输时间间隔（TTI），它等于信道交织长度。传输格式是一个传输块集每TTI内在MAC层和L1层之间的传输格式。传输格式有两个属性：动态属性（传输块大小、传输块集大小）；半静态属性（TTI、信道编码、编码速率、静态速率匹配参数RM、CRC长度）。Lets 3G with ZTE ! 42传输格式集（TFS）是一系列用于传输信道的传输格式，为一条传输信道上允许的传输格式集合，其中所有传输信道的半静态部分是相同的。为

31、了实现可变速率传输，每个TTI动态部分可以变化。L1层把从一条或多条传输信道接收到的数据组合构成一条或多条CCTrCH。每个TTI中被传送到相同层1的所有传输信道的可能传输格式的组合被定义为传输格式组合（TFC）。一系列用于CCTrCH的TFC被称为传输格式组合集（TFCS）。TFC的指示符称为传输格式组合指示（TFCI）。TFCS的配置由层3信令完成，但由MAC子层负责具体的执行。MAC每次从集合中取出一种组合格式送到物理层。MAC在每个传输时间间隔与物理层通信时，用TFI指示传输信道的传输块集。物理层根据从所有的并行传输信道上收到的TFI值来生成物理层的控制信令TFCI。Lets 3G w

32、ith ZTE ! 43TF：传输信道3在第一个TTI的传输格式动态部分：460bit，920bit;半静态部分：20ms、1/3卷积编码，RM=1，CRC=16bitTFS：传输信道2的一个TFS动态部分：640bit，1280bit、960bit，1920bit、 3200bit，640bit;半静态部分：40ms、1/3卷积编码，RM=1，CRC=16bitTFC：物理层配置3条专用传输信道DCH1、DCH2、DCH3DCH1：1280bit，1280bit，40ms、1/3卷积编码，RM=2，CRC=16bit;DCH2：640bit，1280bit，40ms、Turbo编码，RM=3

33、，CRC=16bit;DCH3：460bit，920bit，20ms、 1/3卷积编码，RM=2，CRC=16bit。Lets 3G with ZTE ! 44传输信道位于MAC子层和物理层之间，是由L1提供给高层的数据传输服务。根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。传输信道一般可分为两组：q 公共信道(在这类信道中，当消息是发给某一特定的UE时，需要有内识别信息)；q 专用信道DCH(在这类信道中，UE是通过物理信道来识别)。 Lets 3G with ZTE ! 45q广播信道广播信道(BCH)(BCH)下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息q寻呼信道寻呼信道(PCH)

34、(PCH)下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息q前向接入信道前向接入信道(FACH)(FACH)下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。q随机接入信道随机接入信道(RACH)(RACH)上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。q上行共享信道上行共享信道(USCH)(USCH)一种被几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。q下行共享信道下行共享信道(DSCH)(DSCH)一种被几个UE共享的下行传输信道，用于承

35、载专用控制数据或业务数据。 Lets 3G with ZTE ! 46 物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别，有的物理信道用于承载传输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的道用于承载传输信道的数据，而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息。信息。 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CPCH 主公共控制物理信道主公共控制物理信道P-CCPCH 辅公共控制物理信道辅公共控制物理信道S-CCPCH 快速物理接入信道快速物理接入信道FPACH 物理随机接入信道物理随机接入信道PRACH 物理上行共享信

36、道物理上行共享信道PUSCH 物理下行共享信道物理下行共享信道PDSCH 寻呼指示信道寻呼指示信道PICH物理信道及其分配物理信道及其分配Lets 3G with ZTE ! 47传输信道传输信道物理信道物理信道DCH专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道 (PUSCH)DSCH物理下行共享信道 (PDSCH)下行导频信道 (DwPCH)上行导频信道 (UpPCH)寻呼指示信道（PICH）快速物理接入信道F-PACH

37、传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射左表中部分物理信道与传输信道并没有映射关系。按3GPP规定，只有映射到同一物理信道的传输信道才能够进行编码组合。由于PCH和FACH都映射到S-CCPCH，因此来自PCH和FACH的数据可以在物理层进行编码组合生成CCTrCH。其它的传输信道数据都只能自身组合成，而不能相互组合。另外，BCH和RACH由于自身性质的特殊性，也不可能进行组合。Lets 3G with ZTE ! 48Code ch 0Code ch 1Code ch 2Code ch 3Code ch 4Code ch 5Code ch 6Code ch 7Code ch 8Cod

38、e ch 9Code ch ACode ch BCode ch CCode ch DCode ch ECode ch FTs0 DwPTS UpPTS Ts1 Ts6BCH/PCH/FACHP-CCPCH1P-CCPCH2Lets 3G with ZTE ! 49目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 50TD-SCDMATD-SCDMA数据收发过程数据收发过程Lets 3G with ZTE ! 51q信道编码与复用、

39、扩频与调制等过程合称为基带信号处理。TD-SCDMA系统的基带信号处理过程与WCDMA和HCR TDD系统基本相同。 q来自/去到MAC和高层的数据流（传送块/传送块集）将被编码/解码以便在无线传输链路上提供传送服务。信道编码方案由差错检测、差错纠正（包括速率匹配）、交织和传送信道到物理信道的映射及从物理信道分离几部分组成。对于每个TTI，物理层以传输块集的形式接收来自MAC子层的数据流，这些数据流在物理层经基带处理后，在无线链路上提供传输服务。 q 到达编码/复用单元的数据以传送块集的形式，在每个传送时间间隔传输一次。传送时间间隔从集合10 ms, 20 ms, 40 ms, 80 ms中取

40、值。 q 传输信道TrCH（Transport Channel）复用模块的单个输出数据流用编码复合传输信道CCTrCH（Coded Composite Transport Channel）表示，一个CCTrCH可以映射到一个或多个物理信道。Lets 3G with ZTE ! 52Iub接口BIIA系统控制板BCCSCPUFPGADSP基带DSP基带DSP基带无线收发模块TTRXIQ交换板TCCBIub接口RF接口TBPA板基带处理的位置基带处理的位置Lets 3G with ZTE ! 53基带处理的任务基带处理的任务(1/2)1.Uu口帧结构形成口帧结构形成2.传输信道编译码传输信道编译码

41、3.传输信道复用传输信道复用/解复用解复用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5.物理信道处理物理信道处理6.测量报告测量报告7.功率控制功率控制8.同步控制同步控制9.波束赋形波束赋形10. 信令处理信令处理11. RF通道校正通道校正Lets 3G with ZTE ! 54基带处理的任务基带处理的任务(2/2)传输信道编码传输信道复用映射到物理信道下行物理信道处理Uu口帧结构上行物理信道处理传输信道解复用传输信道译码同步跟踪同步建立功率控制波束赋形通道校正FP帧&NBAP接口信令处理(输出参数供各功能块使用)测量报告To Iub口RFRFGP时隙Lets 3G w

42、ith ZTE ! 55 为了保证高层的信息数据在无线信道上可靠地传输，需要对来自MAC和高层的数据流（传输块传输块集）进行编码复用后在无线链路上发送，并且将无线链路上接收到的数据进行解码解复用再送给MAC和高层。 到达编码/复用单元的数据以传送块集的形式，在每个传送时间间隔传输一次。传送时间间隔从集合10 ms, 20 ms, 40 ms, 80 ms中取值。 信道编码的过程和WCDMA编码过程是相同的。 信道编码与复用信道编码与复用Lets 3G with ZTE ! 56对于每个传输块，需要进行的基带处理步骤包括： 给每个传输块添加CRC校验比特； 传输块的级联和码块分割； 信道编码；

43、无线帧尺寸均衡； 交织（分两步）； 无线帧分割； 速率匹配； 传输信道的复用； 比特加扰； 物理信道的分割； 子帧分段； 对物理信道的映射。 信道编码与复用信道编码与复用Lets 3G with ZTE ! 57加加CRCCRC传输块级联传输块级联/ /码块分割码块分割信道编码信道编码无线帧均衡无线帧均衡第一次交织第一次交织无线帧分割无线帧分割速率匹配速率匹配传输信道复接传输信道复接比特加扰比特加扰物理信道分割物理信道分割第二次交织第二次交织子帧分割子帧分割物理信道映射物理信道映射信道编码与复用信道编码与复用Lets 3G with ZTE ! 58传输信道类型传输信道类型编码方式编码方式编码

44、率编码率BCHBCH卷积编码1/3PCHRACH卷积编码1/3，1/2DCH, DSCH, FACH, USCH 1/2Turbo编码1/3无编码信道编码方案信道编码方案Lets 3G with ZTE ! 59床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？前明明月月光光春？眠不不觉觉晓晓白？发三三千千丈丈红？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误编码、交织示例编码、交织

45、示例Lets 3G with ZTE ! 60n 复用到一个CCTrCH上的不同传输信道应具有协同时间，以使来自高层的传输块（其属于不同的传输信道也可能属于不同的传输时间间隔）可以按照规定的时刻进行发送。例如：隔10S、20S、40S发送。 n 不同CCTrCHs不能被映射到相同的物理信道；n 一个CCTrCH可以被映射到一个或者几个物理信道；n 专用传输信道和公共传输信道不能被复用到相同的CCTrCH上；n 对于公共传输信道，仅FACH和PCH可以处于相同的CCTrCH中；n 每一承载BCH的CCTrCH仅可传输一个BCH，且不可传输任何其它的传输信道；n 每一承载RACH的 CCTrCH仅

46、可传输一个RACH，且不可传输任何其它传输信道。编码复合传输信道编码复合传输信道CCTrCHLets 3G with ZTE ! 61目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 62 在TD-SCDMA系统中，经过物理信道映射后的比特流还要进行数据调制和扩频调制。n 数据调制就是把2个（QPSK调制）或3个（8PSK调制）连续的二进制比特映射成一个复数值的数据符号。n 扩频调制主要分为扩频和加扰两步。 所谓扩频就是用高于数据

47、比特速率的数字序列与信道数据相乘，相乘的结果扩展了信号的带宽，将比特速率的数据流转换成了具有码片速率的数据流。 扰码与扩频类似，也是用一个数字序列与扩频处理后的数据相乘。与扩频不同的是，扰码用的数字序列与扩频后的信号序列具有相同的码片速率，所作的乘法运算是一种逐码片相乘的运算。扰码的目的是为了标识数据的小区属性。 扩频与调制扩频与调制Lets 3G with ZTE ! 63目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制 数据调制数据调制 扩频调制扩频调制n 物理层处理物理层处理Lets

48、 3G with ZTE ! 64码速率1.28Mcps载波间隔1.6MHz数据调制方式QPSK 或 8PSK(可选项)码片调制 根升余弦滚降系数 = 0.22扩频特性正交Q码片/符号,其中 Q = 2p, 0 = p = 4基本调制参数基本调制参数Lets 3G with ZTE ! 65连续二进制比特连续二进制比特复数符号复数符号0000+j01+110-111-j连续二进制比特连续二进制比特复数符号复数符号000000Cos(11pi/8)+ j sin(11pi/8)001Cos(9pi/8)+ j sin(9pi/8)010Cos(5pi/8)+ j sin(5pi/8)011Cos

49、(7pi/8)+ j sin(7pi/8)100Cos(13pi/8)+ j sin(13pi/8)101Cos(15pi/8)+ j sin(15pi/8)110Cos(3pi/8)+ j sin(3pi/8)111Cos(pi/8)+ j sin(pi/8)所谓数据调制就是把2个（QPSK调制）或3个（8PSK调制）连续的二进制比特映射成一个复数值的数据符号。 数据调制数据调制Lets 3G with ZTE ! 66目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制 数据调制数据调制

50、扩频调制扩频调制n 物理层处理物理层处理Lets 3G with ZTE ! 67 符号速率符号速率 SF = 1.28Mcps SF = 1.28McpsTD-SCDMA中，上行信道码的SF为：1、2、4、8、16 下行信道码的SF为：1、16OVSF码扰码数据比特扩频后码片OVSF:OVSF:正交可变扩频因子正交可变扩频因子Lets 3G with ZTE ! 68扩频的基本方式扩频的基本方式抗干扰抗噪音抗多径衰落功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率优点优点信息的频谱扩展后形成宽带传输相关处理后恢复成窄带信息数据fS（f）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号扩频调制

51、扩频调制Lets 3G with ZTE ! 69扩频解扩 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1码片信息数据信息数据扩频码扩频码扩频数据扩频数据扩频码扩频码还原信息还原信息扩频调制扩频调制Lets 3G with ZTE ! 70Qk = 1Qk = 2Qk = 4)1()1(1kQa)1 , 1()1(2kQa)1, 1()2(2-kQa)1 , 1 , 1 , 1()1(4kQa)1, 1, 1 , 1()2(4-kQa)1 ,1 , 1, 1()3(4-kQa)1 , 1, 1, 1()4(4-kQaTDSCDMA技术所采用的扩频码是一种OVSF码，这可以保证在同一个时隙上不同扩频因子

52、的扩频码是正交的。扩频码的作用是用来区分同一时隙中的不同用户。 扩频码扩频码OVSFLets 3G with ZTE ! 71 128个扰码分成32组，每组4个 扰码码组由基站使用的SYNC_DL序列确定 扰码长度为16扰码扰码Lets 3G with ZTE ! 72 标识小区的码称为同步码SYNC_DL，在下行导频时隙(DwPTS)发射。SYNC_DL用来区分相邻小区以便于进行小区测量。与SYNC_DL有关的过程是下行同步、码识别和P-CCPCH交织时间的确定。每一子帧中的DwPTS的设计目的既是为了下行导频，同时也是为了下行同步，基站将在小区的全方向或在固定波束方向以满功率发送。 整个系

53、统有32组长度为64的基本SYNC_DL码一个SYNC_DL唯一标识一个基站和一个码组，一个每个码组包含4个特定的扰码，每个扰码对应一个特定的基本midamble码。 DwPTS是一个QPSK调制信号，所有DwPTS的相位用来指示复帧中P-CCPCH上的BCH的MIB位置。 下行同步码下行同步码Lets 3G with ZTE ! 73 随机接入的特征信号称为SYNC_UL，在上行导频时隙发射。与SYNC_UL有关的过程有上行同步的建立和初始波束成形测量。 每一子帧中的UpPTS在随机接入和切换过程中用于建立UE和基站之间的初始同步，当UE处于空中登记和随机接入状态时，将发射UpPTS。 整个

54、系统有256个不同的基本SYNC_UL，分成32组，每组8个。码组是由基站确定，因此，8个SYNC_UL对基站和已下行同步的UE来说都是已知的。当UE要建立上行同步时，将从8个已知的SYNC_UL中随机选择1个，并根据估计的定时和功率值在UpPTS中发射。上行同步码上行同步码Lets 3G with ZTE ! 74Code GroupAssociated CodesSYNC-DL IDSYNC-UL ID Scrambling Code IDMidamble Code IDGroup 1007(000111)0 (00)0 (00)1 (01)1 (01)2 (10)2 (10)3 (11)

55、3 (11).Group 3231248255(000111)124 (00)124 (00)125 (01)125 (01)126 (10)126 (10)127 (11)127 (11)码分配码分配Lets 3G with ZTE ! 75目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理 功率控制功率控制 上行同步上行同步 小区搜索小区搜索 随机接入随机接入Lets 3G with ZTE ! 76 克服远近效应和补偿衰落 降低小区内和小区间干扰，保证网络容量

56、降低UE功耗下行功率控制小区发射功率上报功率控制比特手机发射信号功率控制命令上行功率控制Lets 3G with ZTE ! 77开环开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率闭环内环闭环内环测量信噪比和目标信躁比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率若测定SIR目标SIR， 降低移动台发射功率若测定SIR目标SIR， 增加移动台发射功率闭环外环闭环外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比Lets 3G with ZTE ! 78功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控

57、制环路闭环闭环-内环功控内环功控Lets 3G with ZTE ! 79NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz闭环闭环-外环功控外环功控Lets 3G with ZTE ! 80 上行链路上行链路下行链路下行链路功率控制速率功率控制速率可变闭环： 0-200 次/秒。开环： (约200us 3575us 的延迟) Variable闭环：0-200 次/秒。步长步长 1,2,3 dB (闭环) 1,2,3 dB (闭环)备注备注所有数值不包括

58、处理和测量时间。开环功率控制：开环功率控制：UpPTSUpPTS、PRACHPRACH闭环功率控制：闭环功率控制：DPCHDPCHLets 3G with ZTE ! 81目录目录n 概述概述 n 网络结构和接口网络结构和接口n 物理层结构和信道映射物理层结构和信道映射n 信道编码及复用信道编码及复用n 扩频与调制扩频与调制n 物理层处理物理层处理 功率控制功率控制 上行同步上行同步 小区搜索小区搜索 随机接入随机接入Lets 3G with ZTE ! 82p 定义：上行链路各终端信号在上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。基站解调器完全同步。p 目的： CDMACDMA码道正交；码道正交； 降低码道间干扰；降低码道间干扰； 提高提高CDMACDMA容量；容量； 简化硬件、降低成本。简化硬件、降低成本。t基站解调器码道1码道2码道NLets 3G