第9章TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)概述9.1TD-SCDMA9.2TD-SCDMA系統(tǒng)物理層主要工作過程9.3教學(xué)內(nèi)容：WCDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；空中接口物理層的功能；物理信道、傳輸信道與邏輯信道功能；

HSDPA/HSUPA網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。教學(xué)要求：了解WCDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)；掌握WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；掌握WCDMA物理層的功能，物理信道、傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系；

了解HSDPA/HSUPA網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。重點(diǎn)難點(diǎn)：掌握WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；掌握WCDMA物理層的功能，物理信道、傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系。9.1概述 TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)工業(yè)和信息化部電信科學(xué)研究院在國(guó)家主管部門的支持下，根據(jù)多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。1．混合多址方式 TD-SCDMA無線傳輸方案是FDMA、TDMA和CDMA3種基本多址技術(shù)的結(jié)合

應(yīng)用，如圖9-1（a）所示；圖9-1（b）為 WCDMA/CDMA2000多址方式示意圖。圖9-1TD-SCDMA和WCDMA多址方式2．TDD雙工方式 TD-SCDMA采用TDD雙工方式。

在TDD模式下，通過周期性地轉(zhuǎn)換傳輸方向，允許在同一個(gè)載波上交替地進(jìn)行上下行鏈路傳輸。

采用TDD雙工方式，系統(tǒng)收發(fā)信使用同一頻段，上下行鏈路的無線環(huán)境一致性好，適合使用智能天線技術(shù)；但也存在一定的不足，比如要求基站間必須同步，需要較大的瞬時(shí)發(fā)射功率等。3．TD-SCDMA的物理信道 TD-SCDMA的基本物理信道特性由頻率、碼和時(shí)隙決定。4．TD-SCDMA核心網(wǎng)絡(luò) TD-SCDMA支持多種通信接口，與WCDMA接口Iu、Iub、Iur等多種接口相同，可以單獨(dú)組網(wǎng)或作為無線接入網(wǎng)和WCDMA混合組網(wǎng)。

TD-SCDMA具有較好的網(wǎng)絡(luò)兼容性和靈活的組網(wǎng)方式。5．TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù) TD-SCDMA具備TDD的所有優(yōu)點(diǎn)，如混合多址方式，上下行鏈路特性的一致，時(shí)隙按上下行鏈路所需數(shù)據(jù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配等。9.2TD-SCDMA空中接口9.2.1TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)1．TD-SCDMA空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu) TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖9-2所示。圖9-2TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu) TD-SCDMA系統(tǒng)的空中接口（Uu）的協(xié)議結(jié)構(gòu)分為3層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。

信道分成3類：邏輯信道、傳輸信道和物理信道。2．TD-SCDMA系統(tǒng)信道介紹

（1）邏輯信道

邏輯信道通常分為兩大類：傳輸控制平面信息的控制信道和傳輸用戶平面信息的業(yè)務(wù)信道。

（2）傳輸信道

傳輸信道可分為兩類：公共傳輸信道和專用傳輸信道。

①公共傳輸信道

公共傳輸信道有7類。廣播信道尋呼信道前向接入信道隨機(jī)接入信道上行共享信道下行共享信道高速下行共享信道

②專用傳輸信道（3）物理信道

物理信道按其承載的不同信息被分成了不同的類別，有用于承載傳輸信道數(shù)據(jù)的物理信道，也有僅用于承載物理層自身信息的物理信道。

物理信道分為兩大類：專用物理信道和公共物理信道。（4）邏輯信道、傳輸信道和物理信道之間的映射關(guān)系圖9-3邏輯信道、傳輸信道與物理信道之間的映射關(guān)系9.2.2TD-SCDMA物理層1．TD-SCDMA物理層的主要功能

（1）傳輸信道錯(cuò)誤檢測(cè)和上報(bào)。

（2）傳輸信道前向糾錯(cuò)（FEC）編碼和解碼。

（3）傳輸信道的復(fù)用和解復(fù)用及傳輸信道和編碼的組合。

（4）傳輸信道到物理信道的映射。

（5）物理信道的調(diào)制/擴(kuò)頻和解調(diào)/解擴(kuò)。

（6）頻率和系統(tǒng)時(shí)鐘（碼片、比特、時(shí)隙和子幀）同步。

（7）功率控制。

（8）物理信道的功率加權(quán)和合并。

（9）射頻處理。

（10）上行同步控制。

（11）速率匹配。

（12）無線特性測(cè)試，包括誤幀率（FER）、信號(hào)干擾噪聲比（SIR）、到達(dá)方向（DOA）等。

（13）智能天線的上行和下行波束賦形。

（14）智能天線的UE定位。2．TD-SCDMA物理信道分層 TD-SCDMA物理信道的（信號(hào)格式）結(jié)構(gòu)分為4層：超幀（系統(tǒng)幀）、無線幀、子幀和時(shí)隙/碼道。圖9-4

TD-SCDMA物理信道的分層結(jié)構(gòu)3．TD-SCDMA物理信道幀結(jié)構(gòu) TD-SCDMA無線子幀結(jié)構(gòu)如圖9-5所示。

圖9-6示意了TD-SCDMA系統(tǒng)通過調(diào)整子幀結(jié)構(gòu)可變轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置來提供對(duì)稱業(yè)務(wù)或非對(duì)稱業(yè)務(wù)。圖9-5

TD-SCDMA無線子幀結(jié)構(gòu)圖9-6

TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)稱/非對(duì)稱業(yè)務(wù)的時(shí)隙分配示意圖

每個(gè)子幀中的3個(gè)特殊時(shí)隙作用如下。

（1）下行導(dǎo)頻時(shí)隙

下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）用于下行鏈路同步和初始小區(qū)搜索。

（2）上行導(dǎo)頻時(shí)隙

上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）主要用于隨機(jī)接入過程中UE與NodeB的初始同步。（3）保護(hù)間隔

保護(hù)間隔（GP）的設(shè)計(jì)決定了TD-SCDMA系統(tǒng)小區(qū)的覆蓋范圍。4．TD-SCDMA突發(fā)結(jié)構(gòu)

在TDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)（Burst）。 TD-SCDMA系統(tǒng)采用的突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖9-9所示。圖9-9

TD-SCDMA系統(tǒng)的突發(fā)結(jié)構(gòu)擴(kuò)頻因子每個(gè)數(shù)據(jù)塊符號(hào)數(shù)（N）135221704888441622表9-1 突發(fā)中每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含的符號(hào)數(shù)

（1）數(shù)據(jù)塊 TD-SCDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊用于承載來自傳輸信道的用戶數(shù)據(jù)或高層控制信息，也提供了傳送控制平面上物理層控制信令的功能。

（2）中間碼圖9-10不發(fā)送SS和TPC時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)圖9-11發(fā)送SS和TPC時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)9.2.3TD-SCDMA物理信道1．專用物理信道2．公共物理信道（1）主公共控制物理信道（2）輔助公共控制物理信道（3）物理隨機(jī)接入信道（4）快速物理接入信道（5）物理上行共享信道（6）物理下行共享信道（7）尋呼指示信道9.2.4傳輸信道編碼和復(fù)用圖9-12傳輸信道編碼/復(fù)用9.2.5擴(kuò)頻與調(diào)制

圖9-13所示為TD-SCDMA系統(tǒng)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制方式的示意圖。

1．串并變換和數(shù)據(jù)映射2．OVSF碼擴(kuò)頻3．加擾4．子幀形成圖9-13

TD-SCDMA系統(tǒng)QPSK數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制示意圖碼組關(guān)聯(lián)碼SYNC-DL碼編號(hào)SYNC-UL碼編號(hào)擾碼編號(hào)基本中間碼編號(hào)碼組00，…，700112233碼組18，…，1544556677碼組31248，…，255124124125125126126127127表9-2 基本中間碼、擾碼、SYNC-UL碼、SYNC-DL碼與碼組之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 I、Q支路數(shù)據(jù)輸出后，將通過滾降系數(shù)為0.22的升余弦滾降濾波器脈沖成型，然后分別用正交的載波進(jìn)行射頻調(diào)制后，合路發(fā)出。 TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)10.2kbit/s、64kbit/s、144kbit/s、384kbit/s的上行和下行業(yè)務(wù)均采

用QPSK調(diào)制方式；當(dāng)提供2Mbit/s業(yè)務(wù)時(shí)采用8PSK調(diào)制方式。

對(duì)HSDPA業(yè)務(wù)采用16QAM甚至64QAM調(diào)制方式。

碼片速率保持1.28Mchip/s不變，擴(kuò)頻增益的范圍為1～16。9.2.6TD-SCDMA系統(tǒng)的碼分配

標(biāo)識(shí)小區(qū)的碼稱為下行同步碼（SYNC-DL）序列，在下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）發(fā)射。

基站將在小區(qū)的全方向或在固定波束方向發(fā)送DwPTS，同時(shí)起到導(dǎo)頻和下行同步的作用。

在整個(gè)系統(tǒng)中，共有32個(gè)長(zhǎng)度為64chip的SYNC-DL碼。9.2.7N頻點(diǎn)技術(shù)

相同地理覆蓋區(qū)域的多個(gè)小區(qū)（假設(shè)每個(gè)載頻為一個(gè)小區(qū)）合并到一起，共享同一套公共信道資源，從而構(gòu)成一個(gè)多載頻小區(qū)，稱這種技術(shù)為N

頻點(diǎn)技術(shù)。圖9-14N頻點(diǎn)原理示意圖9.3TD-SCDMA系統(tǒng)物理層主要工作過程

移動(dòng)終端（UE）從開機(jī)開始，到發(fā)出第一個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求為止，需要經(jīng)歷小區(qū)搜索、上行同步、隨機(jī)接入3個(gè)基本過程。9.3.1小區(qū)搜索

獨(dú)特的4步搜索過程。第1步：搜索DwPTS。第2步：識(shí)別擾碼和基本中間碼。第3步：控制復(fù)幀同步。第4步：讀BCH信息。9.3.2上行同步1．上行同步的建立2．上行同步的保持9.3.3隨機(jī)接入過程1．隨機(jī)接入準(zhǔn)備2．隨機(jī)接入過程

隨機(jī)接入過程的示意圖如圖9-15所示。3．隨機(jī)接入沖突處理圖9-15

TD-SCDMA系統(tǒng)隨機(jī)接入過程示意圖9.4TD-SCDMA系統(tǒng)中的HSPA技術(shù)9.4.1TD-HSDPA1．TD-HSDPA新引入的信道

（1）高速下行共享信道

高速下行共享信道（HS-DSCH）是下行傳輸信道，它映射到的物理信道為高速下行共享物理信道（HS-PDSCH）。①HS-DSCH信道的編碼過程②HS-DSCH信道的特征③HS-DSCH物理層模型④HS-DSCH信道的屬性

圖9-16HS-DSCH信道的編碼過程（2）高速共享下行控制信道

高速共享下行控制信道（HS-SCCH）是TD-HSDPA專用的下行物理信道，用于承載所有相關(guān)底層控制信息。

（3）高速上行共享信息信道

高速上行共享信息信道（HS-SICH）是TD-HSDPA共享的上行物理信道，用于反饋相關(guān)的上行信息，主要包括HARQACK/NACK信息和信道質(zhì)量指示。2．多載波TD-HSDP