对ＬＣＲ　ＴＤＤ与ＨＣＲ　ＴＤＤ通信系统技术的比较研究

1、 对与通信系统技术的比较研究 摘要:第三代移动通信系统(3g)是由国际电信联盟(itu)提出的工作于2000mhz频段的陆地移动通信系统。itu于2000年5月经过严格筛选最终确定了5种3g技术,包括3种主流的cdma标准:wcdma、cdma2000和cdma tdd;以及2种非主流的tdma标准:uwc-136(目前已全面转向gsm edge和wcdma)和dect(因频谱原因而保留的)。其中,cdma tdd又包括由我国提出td-scdma(又称为低码片率tdd,lcr tdd)和欧洲提出的td-cdma(又称为高码片率tdd,hcr tdd)。本文介绍了第三代移动通信系统中基于时分双工

2、技术的两种主要通信制式:低码片率的td-scdma以及高码片率的td-cdma。文章从应用的角度比较了两系统的物理层技术、适用范围等多个方面,为第三代移动通信制式的评估提供了参考依据。 关键词:td-scdma;td-cdma;物理信道;帧结构;组网 td-scdma与td-cdma在umts接口协议栈的结构方面是一致的,其最大差异在于空中接口l1层所采用的具体技术上的不同。td-scdma采用/s低码片速率技术,单载波仅需要的带宽,而td-cdma采用/s的不同于fdd,在3gpp的规范中,lcr tdd与hcr tdd空中接口l1规范在相同的协议中所定义,只是在协议中通过不同的章节以“ o

3、ption”和“ option”加以区分。locALhoSt图2给出了适用于lcr tdd与hcr tdd的3gpp l1规范示意。 一、物理信道结构的差异 1、lcr tdd物理信道结构 lcr tdd系统的物理信道采用四层结构:系统帧号(sfn)、无线帧、子帧、时隙/码。系统使用时隙和扩频码来在时域和码域上区分不同的用户信号。图1给出了lcr tdd系统中物理信道的层次结构。系统定义的一个tdma帧长度为10ms,并将一个无线帧分成两个结构完全相同的子帧,每个子帧的时长为5ms。每一个子帧又分成长度为675us的7个常规时隙(ts0ts6)和3个特殊时隙:dwpts(下行导频时隙)、g(保

4、护间隔)和uppts(上行导频时隙)。 2、hcr tdd物理信道结构 与lcr tdd不同,hcr tdd系统的物理信道采用三层结构:系统帧号、无线帧、时隙/码。所有物理信道的每个时隙需要有一个保护周期(guard period)。系统使用时隙和扩频码来在时域和码域上区分不同的用户信号。每个无线帧长度10ms,它由15个时隙所构成,如图2所示。 二、帧结构的差异 1、lcr tdd帧结构 lcr tdd除dwpts和uppts外,其它所有用于信息传输的突发都具有相同的结构:由两个数据部分、一个训练序列码和一个保护时间片组成(参见图1)。数据部分对称地分布于训练序列的两端,一个突发的持续时间就

5、是一个时隙。突发的训练序列是一个长为144chips的midamble码。lcr tdd每个子帧有两个转换点(ul到dl和dl到ul),第一个转换点固定在ts0结束处,而第二个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。帧结构中共定义了4种类型的时隙,它们分别是dwpts、uppts、gp和ts0ts6。其中dwpts和uppts分别用作上行同步和下行同步,不承载用户数据,gp用作上行同步建立过程中的传播时延保护,ts0ts6用于承载用户数据或控制信息。gp是为避免uppts和dwpts间干扰而设置的,它确保无干扰接收dwpts,半径。 2、hcr tdd帧结构 hcr tdd突发由两个数据部分、一个

6、训练序列和一个保护周期组成,训练序列有两种长度:256chips和512chips。系统有三种突发类型,包括业务型突发、随机接入型突发和同步型突发。随机接入型只用于上行链路,同步型只用于下行链路,业务型则是双向的。hcr tdd可以对一帧之内的15个时隙分别进行上行或下行链路分配。 三、lcr tdd与hcr tdd主要特征比较 lcr tdd与hcr tdd在3gpp范围内进行了融合,最大程度地共享了高层以及网元的重要特性。它们主要区别在于物理层结构和关键特征。为此,lcr tdd在hcr tdd的基础上,对高层和接口上的一些信元、参数进行了增加、修改或扩展以适应物理层上的变化。同时,它们在

7、rf、系统性能和一致性测试等方面也表现出了不同的特点。具体表现如下: hcr tdd的频谱带宽5mhz,而lcr tdd的频谱带宽只需。这样对于某些未获得5mhz带宽的运营商具有优势,utra fdd需上、下行对称的5mhz带宽,utra tdd也至少需要有5mhz的带宽。 lcr tdd的码片率为,而hcr tdd为。虽然lcr tdd的码片率仅有hcr tdd的1/3,但它仍然能够实现imt 2000对于3g的数据速率要求,即:室外步行环境至少384kbps、室内环境至少2mbps。lcr tdd除了采用qpsk调制方式外,对于2mbps时采用8psk调制方式。 与fdd相对比,hcr t

8、dd和lcr tdd均提供了对于不对称信道分配的高频谱使用效率。 hcr tdd与lcr tdd所采用的扰码相同,长度均为16chips。上、下行链路中较fdd更短的扰码使得联合检测的接收复杂度降低。 在物理信道方面,fpach、dwpch、uppch为lcr tdd所专有,sch和pnbsch为hcr tdd所专有。 信道编码和复用方案,fdd与lcr tdd、hcr tdd相差不大。来自mac层和高层的数据流经编码后在空中进行发送,并提供传输业务。数据包以每个tti的间隔提供给信道编码,fdd和utra tdd的tti取值可以是:10、20、40、80ms等四种可能;而lcr tdd系统中,对于rach基于5ms的子帧增加了一种5ms的可能。 cdma tdd是由itu确定的第三代移动通信标准之一,它与另外两种fdd技术(wcdma、cdma2000)共同成为全球三大3g通信体制。cdma tdd又包括lcr tdd和hcr tdd两种可选方案,其中lcr tdd即td-scdma是由我国提出的具有自主知识产权的通信系统,它不但可