1、現代移動通信網絡技術（現代移動通信網絡技術（7）孫友偉孫友偉 張曉燕張曉燕 暢志賢暢志賢 編著編著7.1概述概述7.2TD-SCDMA系統的無線接口系統的無線接口7.3物理層的主要工作過程物理層的主要工作過程7.4TD-SCDMA系統的關鍵技術系統的關鍵技術第第7章章TD-SCDMA系統組網技術系統組網技術現代移動通信網絡技術現代移動通信網絡技術27.1.1TD-SCDMA提出的背景與演進過程提出的背景與演進過程7.1.2TD-SCDMA系統的特點系統的特點7.1概述概述現代移動通信網絡技術現代移動通信網絡技術3前前 言言TD-SCDMA是世界上第一個采用時分雙工（是世界上第一個采用時分雙工（

2、TDD）方）方式和智能天線技術的公眾陸地移動通信系統，也是唯一采式和智能天線技術的公眾陸地移動通信系統，也是唯一采用同步用同步CDMA（SCDMA）技術和低碼片速率（）技術和低碼片速率（LCR）的）的第三代移動通信系統，同時采用了多用戶檢測、軟件無線第三代移動通信系統，同時采用了多用戶檢測、軟件無線電、接力切換等一系列高新技術。電、接力切換等一系列高新技術。TD-SCDMA標準被標準被3GPP接納，包含在接納，包含在R4版本中。版本中。時分雙工時分雙工公眾陸地移動通信系統空中接口的工作方式有時分雙工公眾陸地移動通信系統空中接口的工作方式有時分雙工TDD和和頻分雙工頻分雙工FDD兩種。兩種。TD

3、D是指上行和下行的傳輸使用同一頻帶的是指上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工方式，上下行需要根據時間進行切換，物理層的時隙被分為雙工方式，上下行需要根據時間進行切換，物理層的時隙被分為發送和接收兩部分。發送和接收兩部分。FDD是指上行和下行的傳輸使用分離的兩個是指上行和下行的傳輸使用分離的兩個對稱的頻帶的雙工方式，系統需根據對稱性頻帶進行劃分。對稱的頻帶的雙工方式，系統需根據對稱性頻帶進行劃分。TDD和和FDD如圖如圖4-11所示。所示。時分雙工時分雙工圖圖4-11 TDD和和FDD時分雙工時分雙工TD-SCDMA系統采用系統采用TDD模式，模式，TDD模式帶來如下優勢：模式帶來如下優勢：頻譜靈

4、活性：不需要成對的頻譜，可以利用頻譜靈活性：不需要成對的頻譜，可以利用FDD無法利用的不無法利用的不對稱頻譜，結合對稱頻譜，結合TD-SCDMA系統的低碼片速率特點，在頻譜利用系統的低碼片速率特點，在頻譜利用上可以作到上可以作到見縫插針見縫插針，只要有一個載波的頻段就可以使用，只要有一個載波的頻段就可以使用，從而能夠靈活有效的利用現有的頻率資源從而能夠靈活有效的利用現有的頻率資源, 目前移動通信系統面臨目前移動通信系統面臨的一個重大的問題就是頻譜資源的極度緊張，在這種條件下，要的一個重大的問題就是頻譜資源的極度緊張，在這種條件下，要找到符合要求的對稱頻段是非常困難的，因此找到符合要求的對稱頻段

5、是非常困難的，因此TDD模式在頻率資模式在頻率資源緊張的今天受到特別的重視；源緊張的今天受到特別的重視；時分雙工時分雙工更高的頻譜利用率：更高的頻譜利用率：TD-SCDMA系統可以在帶寬為系統可以在帶寬為1.6MHz的的單載波上提供高達單載波上提供高達2Mbps的數據業務和的數據業務和48路話音通信，使單一基路話音通信，使單一基站支持的用戶數多，系統建網及服務費用降低；站支持的用戶數多，系統建網及服務費用降低；時分雙工時分雙工支持不對稱數據業務：支持不對稱數據業務：TDD可以根據上下行業務量來自適應調可以根據上下行業務量來自適應調整上下行時隙個數，對于整上下行時隙個數，對于IP型的數據業務比例

6、越來越大的今天特型的數據業務比例越來越大的今天特別重要，而別重要，而FDD系統一建立通信就將分配到一對頻率以分別支持系統一建立通信就將分配到一對頻率以分別支持上下行業務，在不對稱業務中，當上下業務不對稱時存在浪費，上下行業務，在不對稱業務中，當上下業務不對稱時存在浪費，使得使得FDD頻率利用率顯著降低頻率利用率顯著降低,盡管盡管FDD系統也可以用不同寬度的系統也可以用不同寬度的頻段來支持不對稱業務，但一般組網分配時頻段相對固定，不可頻段來支持不對稱業務，但一般組網分配時頻段相對固定，不可能靈活使用（例如下行頻段比上行頻段寬一倍）；能靈活使用（例如下行頻段比上行頻段寬一倍）；時分雙工時分雙工有利

7、于采用新技術：上下行鏈路用相同的頻率，其傳播特性相有利于采用新技術：上下行鏈路用相同的頻率，其傳播特性相同，功率控制要求降低，利于采用智能天線、預同，功率控制要求降低，利于采用智能天線、預RAKE等新技術等新技術；成本低：無收發隔離的要求，可以使用單片成本低：無收發隔離的要求，可以使用單片IC來實現來實現RF收發收發信機。信機。時分雙工時分雙工當然，當然，TDD模式也有一些缺點。一方面，模式也有一些缺點。一方面，TDD方式對定時和同方式對定時和同步要求很嚴格，上下行之間需要保護時隙，同時對高速移動環境步要求很嚴格，上下行之間需要保護時隙，同時對高速移動環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信號為脈沖突發形式，信號為脈沖突發形式，采用不連續發射（采用不連續發射（DTX），因此發射信號的峰），因此發射信號的峰-均功率比值較大，均功率比值較大，導致帶外輻射較大，對導致帶外輻射較大，對RF實現提出了較高要求。實現提出了較高要求。TD-SCDMA系系統中采用智能天線技術的解決方案，這些問題基本得到可以克服統中采用智能天線技術的解決方案，這些問題基本得到可以克服。可以說，。可以說，TDD模式適合使用智能天線技術，智能天線技術又克模式適合使用智能天線技術，智能天線技術又克服了服了TDD模式的缺點，兩者是珠聯璧合、相得益彰。模式的缺點，兩者是珠聯璧合、相得益彰。7

9、.1.1TD-SCDMA提出的背景與演進過程提出的背景與演進過程u自主的知識產權，可以避免西方國家的技術壁壘自主的知識產權，可以避免西方國家的技術壁壘uTD-SCDMA的發展，可以拉動上下游經濟的發展，可以拉動上下游經濟uTD-SCDMA可以保障國家的通信安全可以保障國家的通信安全uTD-SCDMA可以保證技術的可持續性發展可以保證技術的可持續性發展12ITU3G標準化組織標準化組織 日本 韓國 中國 美國 歐洲 美國WCDMATD-SCDMACDMA2000TD-SCDMA標準發展歷程標準發展歷程1998年6月30日TD-SCDMA提交到ITU1999年12月TD-SCDMA開始與UTRA

10、TDD在3GPP融合2001年3月TD-SCDMA寫入3GPP R4系列規范2002年10月中國為TDD分配155MHz頻率 1999年11月TD-SCDMA寫入ITU-R M.14572000年5月被WARC正式采納郵電部批準中國提交TD-SCDMA標準1998年1月 TD-SCDMA TD-SCDMA發展歷程發展歷程到目前為止，到目前為止，TD-SCDMA的發展歷程大致可以分為如下五個的發展歷程大致可以分為如下五個階段：階段： （1）準備階段：從）準備階段：從1995年到年到1998年年6月。該階段開始于月。該階段開始于1995年年以電信科學技術研究院李世鶴博士等為首的一批科研人員承擔了以

11、電信科學技術研究院李世鶴博士等為首的一批科研人員承擔了國家九五重大科技攻關項目基于國家九五重大科技攻關項目基于SCDMA的無線本地環路（的無線本地環路（WLL）系統研制，項目于）系統研制，項目于1997年底通過國家驗收，后獲國家科技進步年底通過國家驗收，后獲國家科技進步一等獎。一等獎。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程原郵電部批準在此基礎上按照原郵電部批準在此基礎上按照ITU對第三代移動通信系統的要對第三代移動通信系統的要求形成我國求形成我國TD-SCDMA第三代移動通信系統第三代移動通信系統RTT標準的初稿，標準的初稿，1998年年6月底由電信科學技術研究院（月底由電信科學技術

12、研究院（CATT）代表我國向）代表我國向ITU正正式提交了式提交了TD-SCDMA標準草案。標準草案。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程（2）標準確立階段：）標準確立階段：1998年年6月到月到2006年年1月。月。該階段從該階段從TD-SCDMA第三代移動通信系統第三代移動通信系統RTT標準的初稿提標準的初稿提交開始，交開始，ITU于于1998年年11月通過月通過TD-SCDMA成為成為ITU的的10個公眾個公眾陸地第三代移動通信系統候選標準之一；陸地第三代移動通信系統候選標準之一；1999年年11月，在芬蘭赫爾辛基的國際電信聯盟會議上，寫入月，在芬蘭赫爾辛基的國際電信聯盟會議

13、上，寫入ITU建議建議ITU-R M.1457中；中；TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程2000年年5月伊斯坦布爾月伊斯坦布爾WARC會議上會議上TD-SCDMA正式成為國際第三代正式成為國際第三代移動通信系統；移動通信系統；2001年年3月寫入月寫入3GPP R4中；由于中；由于TD-SCDMA的獨特技術特點的獨特技術特點和優勢，與歐洲、日本提出的和優勢，與歐洲、日本提出的WCDMA、美國提出的、美國提出的CDMA2000并列為國際公認的第三代移動通信系統并列為國際公認的第三代移動通信系統3大主流標準之一。大主流標準之一。2006年年1月，月，MII頒布頒布TD-SCDMA為我

14、國通信行業標準。為我國通信行業標準。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程（3）技術驗證與測試階段：）技術驗證與測試階段：2002年年5月到月到2005年年6月。月。2002年年5月，月，TD-SCDMA通過通過Mnet第一階段測試；第一階段測試；2003年年7月，世界首次月，世界首次TD-SCDMA手持電話演示；手持電話演示；2004年年5月，月，TD-SCDMA Mnet外場外場測試進入第二階段，測試進入第二階段，11月順利通過試驗；月順利通過試驗；2005年年6月，月，TD-SCDMA產業化專項測試結束。產業化專項測試結束。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程（4）

15、產業化階段：）產業化階段：2000年年12月至月至2005年年4月。月。2000年年12月月TD-SCDMA技術論壇成立；技術論壇成立；2002年年10月，國家公布月，國家公布3G頻譜方案，頻譜方案，TD-SCDMA獲強力支持，獲得獲強力支持，獲得155MHz頻譜；頻譜；2002年年10月，月，TD-SCDMA產業聯盟成立；產業聯盟成立；2003年年6月，月，TD-SCDMA論壇加入論壇加入3GPP，TD-SCDMA國際論壇在北京成立；國際論壇在北京成立；2003年年9月，國家啟動了共月，國家啟動了共7億人民幣的億人民幣的TD-SCDMA研發經費，這是僅次于航天工程的專項科研發經費，這是僅次于

16、航天工程的專項科研經費，再一次體現了國家對研經費，再一次體現了國家對TD-SCDMA的堅定支持；的堅定支持；2005年年4月，月，TD-SCDMA國際峰會成功舉行。國際峰會成功舉行。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程（5）商用進程階段：）商用進程階段：2004年年3月至今。月至今。2004年年3月，大唐移動推出全球第一款月，大唐移動推出全球第一款TD-SCDMA LCR手機，手機，長期制約長期制約TD-SCDMA商用進程的終端瓶頸被打破；商用進程的終端瓶頸被打破；2004年年8月，天碁科技、展迅通訊、凱明、重郵等相繼推出月，天碁科技、展迅通訊、凱明、重郵等相繼推出TD-SCDMA

17、終端芯片，終端芯片，TD-SCDMA商用終端開發獲得歷史性進展；商用終端開發獲得歷史性進展；2004年年11月，成功打通全網絡電話；月，成功打通全網絡電話；2005年年1月，大唐移動月，大唐移動TD-SCDMA數據卡率先實現數據卡率先實現384kbit/s數據業務演示；數據業務演示；TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程2005年年4月，天碁科技率先發布了支持月，天碁科技率先發布了支持384kbit/s數據傳輸的數據傳輸的TD-SCDMA和和GSM雙模終端的商用芯片組；雙模終端的商用芯片組；2006年年3月至月至12月，北京、上海、青島、保定、廈門建設月，北京、上海、青島、保定、廈門

18、建設TD-SCDMA規模試驗網；規模試驗網；2006年年12月至今，后續試驗網擴容和放號等相關工作正按部委月至今，后續試驗網擴容和放號等相關工作正按部委統一規劃有序進行，全國統一規劃有序進行，全國10大城市建設了大城市建設了TD-SCDMA試商用網。試商用網。TD-SCDMATD-SCDMA發展歷程發展歷程另外，另外，TD-SCDMA又可以分為兩個發展階段：又可以分為兩個發展階段：TSM（TD-SCDMA Over GSM）階段，此時）階段，此時TD-SCDMA是基于是基于GSM核心網核心網的；的；LCR（Low Chip Rate）階段，此時）階段，此時TD-SCDMA是基于是基于WCDMA

19、核心網的。核心網的。185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000IMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSS中國移動1920 MHzTDD中國三大運營商獲得的中國三大運營商獲得的3G頻譜（頻譜（2009年年01月）月）TDDFDD1935 MHzFDD2125 MHzFDDFDD2130 MHz2145 MHz1940 MHz1955 MHz中國電信中國聯通LTE V12008.

20、12UTRAN Long-Term Evolution (LTE) (2004.11)IMT-Advanced?2010.10Release 99/4 Release 5/6/7 LTE TDDTD-SCDMA的未來演進7.1.2TD-SCDMA系統的特點系統的特點 TD-SCDMA TD-SCDMA Time Division- Time Division-Synchronization Code Synchronization Code Division Multiple Division Multiple Access:Access:時分同步碼分時分同步碼分多址。多址。26什么是TD-S

21、CDMA ?TD-SCDMATD-SCDMA基本參數基本參數TD-SCDMA基本參數基本參數-28-TD:時分雙工；S：軟件無線電；同步；智能天線；CDMA：碼分多址多址方式多址方式：時分多址、碼分多址、頻分多址、空分多址頻段：18801920MHz ，20102025MHz ，23002400MHz載頻間隔：1.6MHz碼片速率：1.28Mchip/s7.1.2TD-SCDMA系統的特點系統的特點7.1.2TD-SCDMA系統的特點系統的特點（1）頻譜靈活性和支持蜂窩網的能力）頻譜靈活性和支持蜂窩網的能力（2）高頻譜利用率）高頻譜利用率n適用于人口密集的大、中城市傳輸對稱與非對稱業務，適用于

22、人口密集的大、中城市傳輸對稱與非對稱業務，尤其適合于移動尤其適合于移動Internet業務。業務。（3）適用于多種使用環境）適用于多種使用環境nTD-SCDMA系統全面滿足系統全面滿足ITU的要求，適用于多種環境。的要求，適用于多種環境。（4）設備成本低）設備成本低n具有我國自主的知識產權，在網絡規劃、系統設計、工具有我國自主的知識產權，在網絡規劃、系統設計、工程建設以及為國內運營商提供長期技術支持和技術服務程建設以及為國內運營商提供長期技術支持和技術服務等方面帶來方便，可大大節省系統建設投資和運營的成等方面帶來方便，可大大節省系統建設投資和運營的成本。本。293種主流種主流TD-SCDMA系

23、統的特點系統的特點30 標準性能WCDMATD-SCDMACDMA2000載波間隔5MHz1.6MHz1.25MHz碼片速率3.84Mc/s1.28Mc/s1.2288Mc/s幀長10ms10ms（兩個子幀）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、快速功控下行發射分集支持支持支持頻率間切換支持，可用壓縮模式進行測量支持，可用空閑時隙進行測量支持檢測方式相干解調聯合檢測相干解調信道估計公共導頻DwPCH UpPCHMidamble前向、反向導頻編碼方式卷積碼Turbo碼卷積碼Turbo碼卷積碼Turbo碼TD

24、-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點由于由于TD-SCDMA的獨特技術特點和優勢，才使得它成為第三的獨特技術特點和優勢，才使得它成為第三代移動通信系統的主流標準。下面分析這些特點和優勢。代移動通信系統的主流標準。下面分析這些特點和優勢。1）TDD模式模式上下行無需成對的有雙工間隙的頻段，可用于不成對的零碎頻上下行無需成對的有雙工間隙的頻段，可用于不成對的零碎頻段；可變切換點技術提供業務和無線資源的最佳適配，頻譜效率段；可變切換點技術提供業務和無線資源的最佳適配，頻譜效率得到了提高；上下行使用相同的載頻，無線傳播是對稱的，最適得到了提高；上下行使用相同的載頻，無線傳播是對稱的，最適合于智

25、能天線技術的實現。合于智能天線技術的實現。TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點2）低碼片速率）低碼片速率TD-SCDMA系統的碼片速率為系統的碼片速率為1.28Mcps，僅為高碼片速率，僅為高碼片速率3.84Mcps的的1/3，接收機接收信號采樣后的數字信號處理量大大降，接收機接收信號采樣后的數字信號處理量大大降低，從而降低系統設備成本，適合采用軟件無線電技術，還可以低，從而降低系統設備成本，適合采用軟件無線電技術，還可以在目前在目前DSP的處理能力允許和成本可接受的條件下用智能天線、的處理能力允許和成本可接受的條件下用智能天線、多用戶檢測、多用戶檢測、MIMO等新技術來降低干擾、

26、提高容量。另外，低等新技術來降低干擾、提高容量。另外，低碼片速率也提高了頻譜利用率、使頻率使用靈活。碼片速率也提高了頻譜利用率、使頻率使用靈活。TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點3）采用了智能天線、上行同步、聯合檢測等新技術）采用了智能天線、上行同步、聯合檢測等新技術因為因為TD-SCDMA系統的系統的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，即基站對上行信道估計的信道參數可以用于智能（或互惠）性，即基站對上行信道估計的信道參數可以用于智能天線的下行波束成型，這樣相對于天線的下行波束成型，這樣相對于FDD模式的系統，智能天線技模式的系統，智能天線

27、技術比較容易實現。術比較容易實現。TD-SCDMA系統的低碼片速率使得基帶信號處理量比系統的低碼片速率使得基帶信號處理量比WCDMA系統大大降低，這樣目前的系統大大降低，這樣目前的DSP技術可以較好的支持在技術可以較好的支持在TD-SCDMA系統中采用智能天線技術。系統中采用智能天線技術。TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點由于由于TD-SCDMA系統中采用智能天線技術，使得系統中采用智能天線技術，使得TDD模式的模式的缺點，比如接收靈敏度低、主要適合于低速移動環境、僅支持半缺點，比如接收靈敏度低、主要適合于低速移動環境、僅支持半徑較小的小區等可以克服。徑較小的小區等可以克服。采用

28、智能天線后可以讓采用智能天線后可以讓TD-SCDMA系統的所有碼道同時利用系統的所有碼道同時利用，這樣克服了低碼片速率支持的信息傳輸速率較低的問題。采用，這樣克服了低碼片速率支持的信息傳輸速率較低的問題。采用智能天線后可以實現單基站對移動臺準確定位，從而接力切換可智能天線后可以實現單基站對移動臺準確定位，從而接力切換可以實現。以實現。TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點TD-SCDMA系統的幀結構中專門設置了一個特殊時隙系統的幀結構中專門設置了一個特殊時隙UpPTS，這樣保證了上行同步的很好實現，由于系統上行同步，大大降，這樣保證了上行同步的很好實現，由于系統上行同步，大大降低了系

29、統的干擾，解決了低了系統的干擾，解決了CDMA系統上行容量受限的難題。系統上行容量受限的難題。采用智能天線技術仍然在多徑高速移動環境下的性能方面不太采用智能天線技術仍然在多徑高速移動環境下的性能方面不太理想，結合聯合檢測技術的智能天線使理想，結合聯合檢測技術的智能天線使TD-SCDMA系統在快衰落系統在快衰落情況下的性能進一步得到改善，從而使情況下的性能進一步得到改善，從而使TD-SCDMA系統成為目前系統成為目前頻譜效率最高的公眾陸地移動通信系統。可以說頻譜效率最高的公眾陸地移動通信系統。可以說TD-SCDMA系統系統是一個以智能天線為中心的第三代移動通信系統。是一個以智能天線為中心的第三代

30、移動通信系統。TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點4）適合軟件無線電的應用）適合軟件無線電的應用由于由于TD-SCDMA系統的系統的TDD模式和低碼片速率的特點，使得模式和低碼片速率的特點，使得數字信號處理量大大降低，適合采用軟件無線電技術。所謂軟件數字信號處理量大大降低，適合采用軟件無線電技術。所謂軟件無線電技術就是在通用芯片上用軟件實現專用芯片的功能。軟件無線電技術就是在通用芯片上用軟件實現專用芯片的功能。軟件無線電的優勢主要有：無線電的優勢主要有：可克服微電子技術的不足，通過軟件方式，靈活完成硬件可克服微電子技術的不足，通過軟件方式，靈活完成硬件/專專用用ASIC的功能，在同

31、一硬件平臺上利用軟件處理基帶信號，通過的功能，在同一硬件平臺上利用軟件處理基帶信號，通過加載不同的軟件，可實現不同的業務性能；加載不同的軟件，可實現不同的業務性能；TD-SCDMATD-SCDMA主要特點主要特點系統增加功能通過軟件升級來實現，具有良好的靈活性及可編系統增加功能通過軟件升級來實現，具有良好的靈活性及可編程性，對環境的適應性好，不會老化；程性，對環境的適應性好，不會老化；可代替昂貴的硬件電路，實現復雜的功能，減少用戶設備費用可代替昂貴的硬件電路，實現復雜的功能，減少用戶設備費用支出。支出。正是因為軟件無線電的優勢，使得正是因為軟件無線電的優勢，使得TD-SCDMA系統在發展相系統

32、在發展相對對WCDMA和和CDMA2000滯后的情況下，采用軟件無線電技術，滯后的情況下，采用軟件無線電技術，成功完成了試驗樣機和初步商用產品的開發，給成功完成了試驗樣機和初步商用產品的開發，給TD-SCDMA的發的發展贏得了時間空間。展贏得了時間空間。7.2.1概述概述7.2.2TD-SCDMA系統的多址技術系統的多址技術7.2.3物理信道物理信道7.2.4傳輸信道到物理信道的映射傳輸信道到物理信道的映射7.2.5傳輸信道編碼與復用傳輸信道編碼與復用7.2TD-SCDMA系統的無線接口系統的無線接口現代移動通信網絡技術現代移動通信網絡技術387.2.1概述概述u空中接口是指終端（空中接口是指

33、終端（UE）和接入網）和接入網（UTRAN）之間的接口，簡稱）之間的接口，簡稱Uu接口，接口，通常我們也稱之為無線接口。通常我們也稱之為無線接口。u無線接口協議主要是用來建立、重配置無線接口協議主要是用來建立、重配置和釋放各種和釋放各種3G無線承載業務的，不同的無線承載業務的，不同的空中接口協議使用各自的無線傳輸技術空中接口協議使用各自的無線傳輸技術（RTT）。）。u由于由于TS-SCDMA標準源于標準源于3GPP標準，標準，其高層結構及功能與其高層結構及功能與WCDMA相同，包相同，包括核心網絡結構及括核心網絡結構及Iu、Iub、Iur等多種等多種接口。而空中接口物理層不一致接口。而空中接口

34、物理層不一致.39空中接口協議結構空中接口協議結構在在TD-SCDMA系統中，系統中，Uu接口的第二和第三層是接口的第二和第三層是3GPP和和CWTS融合后的標準，它既支持融合后的標準，它既支持3GPP的的FDD和和TDD系統，也能支系統，也能支持持TD-SCDMA系統。系統。1）空中接口協議結構）空中接口協議結構Uu空中接口包括：空中接口包括：L1（物理層），（物理層），L2（鏈路層）和（鏈路層）和L3（網絡（網絡層），如圖層），如圖4-1所示。所示。空中接口協議結構空中接口協議結構圖圖4-1 空中接口協議結構空中接口協議結構TD-SCDMA網絡結構圖網絡結構圖RNSRNSNodeBNode

35、BNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUu7.2.2TD-SCDMA系統的多址技術系統的多址技術u多址方式：時分多址、碼分多址、頻分多址、多址方式：時分多址、碼分多址、頻分多址、空分多址空分多址u采用不需配對頻率的采用不需配對頻率的TDD（時分雙工）工作方（時分雙工）工作方式頻段：式頻段：18801920MHz ，20102025MHz ，23002400MHzn下行（前向鏈路）和上行（反向鏈路）信息下行（前向鏈路）和上行（反向鏈路）信息是在同一載頻的不同時隙上進行傳送的。是在同一載頻的不同時隙上進行傳送的。u載頻間隔：載頻間隔：1.6MHzu碼片

36、速率：碼片速率：1.28Mchip/s43n 頻分雙工（FDD）：上行頻段和下行頻段分開TDD時分雙工技術時分雙工技術n 時分雙工（TDD）：上行頻段和下行頻段一樣 優點優點n 無需成對的頻率無需成對的頻率n 無需雙工器，簡單的射頻前無需雙工器，簡單的射頻前端端n 有利于非對稱業務傳輸有利于非對稱業務傳輸n 便于實現智能天線便于實現智能天線缺點缺點n 峰均比高峰均比高n 傳輸距離受到時隙限制傳輸距離受到時隙限制n 終端移動速度受限終端移動速度受限-45-7.2.2TD-SCDMA系統的多址技術系統的多址技術7.2.3物理信道物理信道1物理信道分層物理信道分層uTD-SCDMA的物理信道采用的物

37、理信道采用4層結構，層結構，包括超幀（系統幀）、無線幀、子幀和包括超幀（系統幀）、無線幀、子幀和時隙時隙/碼。碼。u時隙用于在時域和碼域上區分不同的用時隙用于在時域和碼域上區分不同的用戶信號，具有戶信號，具有TDMA的特性。的特性。u一個超幀長一個超幀長720ms，由，由72個無線幀組成，個無線幀組成，每個無線幀長每個無線幀長10ms；uTD-SCDMA的幀結構將的幀結構將10ms的無線幀的無線幀分成分成2個個5ms子幀，每個子幀中有子幀，每個子幀中有7個常個常規時隙和規時隙和3個特殊時隙。個特殊時隙。467.2.3物理信道物理信道1物理信道分層物理信道分層47Data352chipsMida

38、mble144chipsGP16Data352chips675 s常規時隙普通時隙突發常規時隙普通時隙突發(Burst)結構結構u 業務和信令數據由兩塊組成，每個數據塊分別由業務和信令數據由兩塊組成，每個數據塊分別由352 Chips352 Chips組成；組成；u 訓練序列訓練序列(Midamble)(Midamble)由由144 Chips144 Chips組成；組成；u 16 Chips16 Chips為保護；為保護；u 可以進行波束賦形；可以進行波束賦形；每個常規時隙由每個常規時隙由864 Chips組成，時長組成，時長675us；幀結構訓練序列幀結構訓練序列 (Midamble)Mi

39、damble144chips112.5 su128128個基本訓練序列分成個基本訓練序列分成3232組，以對應組，以對應3232個個SYNC-DLSYNC-DL碼；碼；u每組為每組為4 4個不同的基本訓練序列，基本訓練序列和擾碼一一對應個不同的基本訓練序列，基本訓練序列和擾碼一一對應; ;u訓練序列的作用：訓練序列的作用： 上下行信道估計；上下行信道估計； 功率測量；功率測量； 上行同步保持。上行同步保持。長長144Chips：由長度為：由長度為128的基本訓練序列生成，基本訓練序列共的基本訓練序列生成，基本訓練序列共128個個TD-SCDMATD-SCDMA物理信道幀結構物理信道幀結構TDD

40、模式下的物理信道是一個突發信道，在分配到的無線幀中模式下的物理信道是一個突發信道，在分配到的無線幀中的特定時隙發射。的特定時隙發射。無線幀的分配可以是連續的，即每一幀的相應時隙都可以分配無線幀的分配可以是連續的，即每一幀的相應時隙都可以分配給某物理信道，也可以是不連續的分配，即僅有部分無線幀中的給某物理信道，也可以是不連續的分配，即僅有部分無線幀中的相應時隙分配給該物理信道。一個突發由數據部分、相應時隙分配給該物理信道。一個突發由數據部分、midamble部部分和一個保護時隙組成。一個突發的持續時間就是一個時隙。分和一個保護時隙組成。一個突發的持續時間就是一個時隙。TD-SCDMATD-SCD

41、MA物理信道幀結構物理信道幀結構一個發射機可以同時發射幾個突發，在這種情況下，幾個突發一個發射機可以同時發射幾個突發，在這種情況下，幾個突發的數據部分必須使用不同的數據部分必須使用不同OVSF的信道碼，但應使用相同的擾碼。的信道碼，但應使用相同的擾碼。一個突發包括兩個長度為一個突發包括兩個長度為352chips數據塊、一個長為數據塊、一個長為144chips的的midamble碼塊和一個長為碼塊和一個長為16chips的保護碼塊間隔，數據塊的總長的保護碼塊間隔，數據塊的總長度為度為704chips。midamble碼部分必須使用同一個基本碼部分必須使用同一個基本midamble碼，但可使用碼，

42、但可使用不同的不同的midamble碼。整個系統有碼。整個系統有128個長度為個長度為128chips的基本的基本midamble碼，分成碼，分成32個碼組，每組個碼組，每組4個。個。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道幀結構物理信道幀結構一個小區采用哪組基本一個小區采用哪組基本midamble碼由基站決定，因此碼由基站決定，因此4個基本個基本midamble碼基站是知道的，并且當建立起下行同步之后，移動臺碼基站是知道的，并且當建立起下行同步之后，移動臺也是知道所使用的基本也是知道所使用的基本midamble碼組。碼組。Node B決定本小區將采用決定本小區將采用這這4個基本個基本mida

43、mble中的哪一個。中的哪一個。一個載波上的所有業務時隙必須采用相同的基本一個載波上的所有業務時隙必須采用相同的基本midamble碼碼。在同一小區同一時隙上的不同用戶所采用的。在同一小區同一時隙上的不同用戶所采用的midamble碼由同一碼由同一個基本的個基本的midamble碼經循環移位后而產生。原則上，碼經循環移位后而產生。原則上，midamble的的發射功率與同一個突發中的數據符號的發射功率相同。發射功率與同一個突發中的數據符號的發射功率相同。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道幀結構物理信道幀結構突發的數據部分由信道碼和擾碼共同擴頻。信道碼是一個突發的數據部分由信道碼和擾碼共同擴

44、頻。信道碼是一個OVSF碼，擴頻因子可以取碼，擴頻因子可以取1，2，4，8或或16，物理信道的數據速率，物理信道的數據速率取決于所用的取決于所用的OVSF碼所采用的擴頻因子。碼所采用的擴頻因子。突發的突發的midamble部分是一個長為部分是一個長為144chips的的midamble碼。碼。TD-SCDMATD-SCDMA系統中的碼序列系統中的碼序列除了除了OVSF擴頻碼外，擴頻碼外，TD-SCDMA系統需要用到的碼序列還有系統需要用到的碼序列還有SYNC-DL、SYNC-UL、基本、基本Midamble碼和擾碼等。碼和擾碼等。SYNC-DL、SYNC-UL和和Midamble碼都是直接以碼

45、片速率的形式給出的，不碼都是直接以碼片速率的形式給出的，不需要進行擴頻。需要進行擴頻。此外，這幾種碼在不同的小區有不同的配置，因此也不需要進此外，這幾種碼在不同的小區有不同的配置，因此也不需要進行加擾處理。行加擾處理。TD-SCDMATD-SCDMA系統中的碼序列系統中的碼序列 下行同步碼（下行同步碼（SYNC-DL）在下行導頻時隙（在下行導頻時隙（DwPTS）發送出去，長度為）發送出去，長度為64Chips，在整，在整個系統中一共有個系統中一共有32個。個。 上行同步碼（上行同步碼（SYNC-UL） 在上行導頻時隙（在上行導頻時隙（UpPTS）中發送，長度為）中發送，長度為128Chips，

46、在整，在整個系統中一共有個系統中一共有256個。個。TD-SCDMATD-SCDMA系統中的碼序列系統中的碼序列 基本基本midamble碼碼用于信道估計、功率控制測量、上行同步維持、波束賦形和頻用于信道估計、功率控制測量、上行同步維持、波束賦形和頻率校正。系統共有率校正。系統共有128個長度為個長度為144Chips的基本訓練序列。的基本訓練序列。 擾碼擾碼擾碼和基本擾碼和基本midamble碼一一對應。碼一一對應。TD-SCDMA的碼序列及對應關系如表的碼序列及對應關系如表4-2所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA系統中的碼序列系統中的碼序列表表4-2 TD-SCDMA的碼序列及對

47、應關系的碼序列及對應關系TD-SCDMATD-SCDMA系統中的碼序列系統中的碼序列在在TD-SCDMA系統中，一共定義了系統中，一共定義了32個下行同步碼（或稱下個下行同步碼（或稱下行導頻碼）、行導頻碼）、256個上行同步碼（或稱上行導頻碼）、個上行同步碼（或稱上行導頻碼）、128個基本個基本midamble碼和碼和128個擾碼。所有這些碼被分成個擾碼。所有這些碼被分成32個碼組，每個碼個碼組，每個碼組由組由1個下行同步碼、個下行同步碼、8個上行同步碼、個上行同步碼、4個基本個基本midamble碼和碼和4個個擾碼組成。不同的鄰近小區將使用不同的碼組。對擾碼組成。不同的鄰近小區將使用不同的碼

48、組。對UE來說，只要來說，只要確定了小區使用的下行同步碼，就能找到訓練序列和擾碼；而上確定了小區使用的下行同步碼，就能找到訓練序列和擾碼；而上行同步碼是在該小區所用的行同步碼是在該小區所用的8個上行同步碼中隨機選擇一個來發送個上行同步碼中隨機選擇一個來發送。7.2.3物理信道物理信道2幀結構幀結構59TD-SCDMATD-SCDMA幀結構幀結構每幀有兩個上每幀有兩個上/ /下行轉下行轉換點換點三個特殊時隙三個特殊時隙DwPTSDwPTS，GPGP，UpPTSUpPTS七個常規時隙七個常規時隙TS0TS0永為下行時隙永為下行時隙TS1TS1永為上行時隙永為上行時隙TS2-TS6TS2-TS6可根

49、據根據用戶可根據根據用戶需要進行靈活需要進行靈活UL/DLUL/DL配配置置System Frame Number 5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usGPL1144chipsSub-frameRadio frame10msTime slotTD-SCDMA常規時隙配置常規時隙配置u TS0TS0永為下行時隙，用作公共控制信道傳輸；永為下行時隙，用作公共控制信道傳輸；u TS1TS1永為上行時隙；第一個時隙轉換點在永為上行時隙；第一個時隙轉換點在TS0TS0和和TS1TS1之間；之間；u TS1TS1到到TS6TS6

50、之間有之間有5 5個點，均可以作為第二個時隙轉換點；個點，均可以作為第二個時隙轉換點；u 實際應用中，由于下行數據量大于上行，因此采用實際應用中，由于下行數據量大于上行，因此采用3:33:3，2:42:4，1:51:5；2 上 4 下適合CS+PS業務1上5下適合PS業務，提供少量CS業務DDDDUUUDDDDD3 上3下適合CS業務DDDUUUDDDGP (32chips)SYNC-DL(64chips)75 s特殊時隙特殊時隙DwPTS下行導頻時隙下行導頻時隙u 用于下行同步和小區初搜；用于下行同步和小區初搜；u 3232個不同的個不同的SYNC-DLSYNC-DL碼，小區搜索時用于區分不

51、同的基站；碼，小區搜索時用于區分不同的基站；u 3232個不同的個不同的SYNC-DLSYNC-DL碼，嚴格定義了不同的碼組；碼，嚴格定義了不同的碼組；u 為全向或整個扇區發射，不進行波束賦形；為全向或整個扇區發射，不進行波束賦形；下行導頻時隙由下行導頻時隙由96 Chips組成組成: 32用于保護；用于保護；64用于導頻序列；時長用于導頻序列；時長75usGP (32chips)SYNC-UL(128chips)125 s特殊時隙特殊時隙UpPTS上行導頻時隙上行導頻時隙u 用于建立上行初始同步和隨機接入；用于建立上行初始同步和隨機接入；u 256256種不同的種不同的SYNC-ULSYNC

52、-UL碼，分為碼，分為3232個碼組個碼組, ,每組每組8 8個；個；u 3232個碼組對應個碼組對應3232個個SYNC-DLSYNC-DL碼碼, ,即每一基站對應即每一基站對應8 8個確定的個確定的SYNC-ULSYNC-UL碼；碼；上行導頻時隙由上行導頻時隙由160 Chips: 其中其中128用于用于SYNC-UL，32用于保護；用于保護；特殊時隙特殊時隙 GP保護時隙保護時隙GP時隙由時隙由96 Chips組成，時長組成，時長75us，用于上下時隙轉換點的隔離保護，用于上下時隙轉換點的隔離保護GP (96chips)75 su在小區搜索時，確保在小區搜索時，確保DwPTSDwPTS可

53、靠接收，防止干擾可靠接收，防止干擾ULUL工作；工作；u在隨機接入時，確保在隨機接入時，確保UpPTSUpPTS可以提前發射，防止干擾可以提前發射，防止干擾DLDL工作；工作；u確定基本的基站覆蓋半徑：確定基本的基站覆蓋半徑：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個物理信道是由頻率、時隙、信道碼和無線幀分配來定義的一個物理信道是由頻率、時隙、信道碼和無線幀分配來定義的。建立一個物理信道的同時，也就給出了它的初始結構。物理信。

54、建立一個物理信道的同時，也就給出了它的初始結構。物理信道的持續時間可以無限長，也可以是分配所定義的持續時間。道的持續時間可以無限長，也可以是分配所定義的持續時間。物理信道包括：下行導頻時隙（物理信道包括：下行導頻時隙（DwPTS）、上行導頻時隙（）、上行導頻時隙（UpPTS）、專用物理信道（）、專用物理信道（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）下行導頻時隙（）下行導頻時隙（DwPTS）每個子幀中的每個子幀中的DwPTS（SYNC_DL）是為下行導頻和同步而設）是為下行導頻和同步而設計的，由計的，由Node B以最大功率在全方向或在某

55、一扇區上發射。這個以最大功率在全方向或在某一扇區上發射。這個時隙通常是由長為時隙通常是由長為64chips的的SYNC_DL和和32chips的保護碼間隔組的保護碼間隔組成，其結構如圖成，其結構如圖4-3所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道圖圖4-3 DwPTS的突發結構的突發結構TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道SYNC_DL是一組是一組PN碼，為了方便小區測量的目的，設計的碼，為了方便小區測量的目的，設計的PN碼集用于區分相鄰小區，該碼集用于區分相鄰小區，該PN碼集在蜂窩網絡中可以重復使用碼集在蜂窩網絡中可以重復使用。在在TDSCDMA系統中使用獨立系

56、統中使用獨立DwPTS的原因是：在蜂窩和的原因是：在蜂窩和移動通信環境中解決移動通信環境中解決TD系統的小區搜索問題。當鄰近小區使用相系統的小區搜索問題。當鄰近小區使用相同載頻，用戶終端在小區交匯區域內開機時，同載頻，用戶終端在小區交匯區域內開機時，DwPTS的特殊設計的特殊設計，使其存在于一個沒有干擾的單獨時隙，因而能夠保證用戶終端，使其存在于一個沒有干擾的單獨時隙，因而能夠保證用戶終端快速捕獲下行導頻信號，完成小區搜索過程。快速捕獲下行導頻信號，完成小區搜索過程。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道（2）上行導頻時隙（）上行導頻時隙（UpPTS）每個子幀中的每個子幀中的UpPT

57、S（SYNC_UL）是為上行導頻和同步而設）是為上行導頻和同步而設計的，當計的，當UE處于空中登記和隨機接入狀態時，它將首先發射處于空中登記和隨機接入狀態時，它將首先發射UpPTS，當得到網絡的應答后，發射，當得到網絡的應答后，發射RACH。這個時隙通常由長。這個時隙通常由長為為128chips的的SYNC_UL和和32chips的保護周期間隔組成，其結構如的保護周期間隔組成，其結構如圖圖4-4所示。所示。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道圖圖4-4 UpPTS的突發結構的突發結構TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道SYNC_UL的內容是一組的內容是一組PN碼集，設計

58、該碼集，設計該PN碼是用于在接入碼是用于在接入過程中區分不同的過程中區分不同的UE。在在TDSCDMA系統中，系統中，UpPTS處于單獨時隙的原因是：當用處于單獨時隙的原因是：當用戶終端在初始發射信號時，其初始發射功率是開環功控確定的，戶終端在初始發射信號時，其初始發射功率是開環功控確定的，而且初始發射時間是估算的，因而同步和功控都比較粗略。如果而且初始發射時間是估算的，因而同步和功控都比較粗略。如果此接入信號和其他業務碼道混在一起，會對工作中的業務碼道帶此接入信號和其他業務碼道混在一起，會對工作中的業務碼道帶來較大干擾。同時由于來較大干擾。同時由于UpPTS的使用，基站通過檢測到的的使用，基

59、站通過檢測到的UpPTS，可以給出定時提前和功率調整的反饋信息。，可以給出定時提前和功率調整的反饋信息。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道（3）專用物理信道（）專用物理信道（DPCH）DCH或在或在ODMA網絡中的網絡中的ODCH映射到專用物理信道映射到專用物理信道DPCH。對物理信道數據部分的擴頻包括兩步操作，一是信道碼擴頻，即對物理信道數據部分的擴頻包括兩步操作，一是信道碼擴頻，即將每一個數據符號轉換成一些碼片，因而增加了信號的帶寬，一將每一個數據符號轉換成一些碼片，因而增加了信號的帶寬，一個符號包含的碼片數稱之為擴頻因子（個符號包含的碼片數稱之為擴頻因子（SF）。第二步是加

60、擾處理）。第二步是加擾處理，即將擾碼加到已被擴頻的信號。，即將擾碼加到已被擴頻的信號。DCH下行通常采用智能天線進下行通常采用智能天線進行波束賦形。行波束賦形。TD-SCDMATD-SCDMA物理信道物理信道下行物理信道采用的擴頻因子為下行物理信道采用的擴頻因子為16，多個并行的物理信道可用，多個并行的物理信道可用于支持更高的數據速率，這些并行的物理信道可以采用不同的信于支持更高的數據速率，這些并行的物理信道可以采用不同的信道碼同時發射。下行物理信道在提供道碼同時發射。下行物理信道在提供2Mbps的高速業務時也可以的高速業務時也可以采用采用SF=1的單碼道傳輸。的單碼道傳輸。上行物理信道的擴頻