第2章-TD-SCDMA技術(shù)基礎(chǔ)

第2章TD-SCDMA技術(shù)基礎(chǔ)

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較2.2TD-SCDMA發(fā)展歷程2.3

小結(jié)

2.6TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)2.4TD-SCDMA主要特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)2.5

本章內(nèi)容第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較TD-SCDMA發(fā)展歷程TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)TD-SCDMA主要特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

本章重點(diǎn)TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)TD-SCDMA主要特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

學(xué)習(xí)本章目的和要求了解第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)了解TD-SCDMA發(fā)展歷程熟悉TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)掌握TD-SCDMA主要特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)2.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第三代移動(dòng)通信，即國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義的IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000），簡(jiǎn)稱3G（TheThirdGenerationMobileSystem）。

當(dāng)前，3G存在三大主流標(biāo)準(zhǔn)。一是WCDMA標(biāo)準(zhǔn)，英文名稱是WidebandCDMA，中文譯名為“寬帶碼分多址接入”，支持者主要以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商。

二是CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)，亦稱CDMAMulti-Carrier（多載波碼分多址接入），由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、朗訊和后來(lái)加入的韓國(guó)三星都有參與，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。

三是TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，中文含義為“時(shí)分同步碼分多址接入”，是由我國(guó)獨(dú)自制定的3G標(biāo)準(zhǔn)，它是由中國(guó)原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信）于1999年6月29日向ITU提出的，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持、頻率靈活性及成本等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。2.2第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)比較

ITU針對(duì)3G規(guī)定了五種陸地?zé)o線技術(shù)，其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是三種主流技術(shù)。

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性在標(biāo)準(zhǔn)的完整性方面，三種技術(shù)在無(wú)線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案，在核心網(wǎng)技術(shù)方面，都有向分組化演進(jìn)的路線，但3GPP在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)等相關(guān)規(guī)范方面，3GPP的定義更嚴(yán)謹(jǐn)、更完善。

2.2.2系統(tǒng)性能

系統(tǒng)性能主要表現(xiàn)為系統(tǒng)容量和覆蓋。WCDMA和CDMA2000同為FDD的CDMA技術(shù)，技術(shù)上沒(méi)有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當(dāng)。TD-SCDMA與其他兩種技術(shù)有較大差別，要做更多的仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證其性能。

2.2.3業(yè)務(wù)提供能力3GPP和3GPP2都對(duì)業(yè)務(wù)分類和業(yè)務(wù)生成機(jī)制進(jìn)行了規(guī)范，在業(yè)務(wù)種類方面二者基本相同，包括基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)以及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

3GPP組織在業(yè)務(wù)規(guī)范上更完善，目前除了基于CAMEL的智能網(wǎng)業(yè)務(wù)以外，其他業(yè)務(wù)方式還未得到廣泛應(yīng)用，但它們?yōu)閷?lái)的業(yè)務(wù)開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2.4設(shè)備成熟度

設(shè)備成熟度是運(yùn)營(yíng)商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)要考慮的一個(gè)重要因素，它關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。

目前，不論在系統(tǒng)還是終端方面，TD-SCDMA的產(chǎn)品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000，尚無(wú)商用網(wǎng)絡(luò)開通，還缺少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測(cè)試的工具。

2.2.5知識(shí)產(chǎn)權(quán)的影響由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)設(shè)備廠商的生產(chǎn)成本有一定影響，所以也會(huì)影響到運(yùn)營(yíng)商的建網(wǎng)成本。知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題十分復(fù)雜，這里只作簡(jiǎn)單分析。

WCDMA主要的專利技術(shù)分布在多個(gè)專利擁有者手中，從以上分析可以看出，三種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，并沒(méi)有一個(gè)單一的完美方案。

另外，以上分析都基于現(xiàn)階段的情況，有些因素會(huì)隨時(shí)間推移而改變，尤其是設(shè)備的成熟度問(wèn)題，所以新運(yùn)營(yíng)商應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始的時(shí)間綜合考慮各種影響因素來(lái)選擇具體技術(shù)。2.3TD-SCDMA發(fā)展歷程

2.3.1TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的誕生TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，時(shí)分同步的碼分多址技術(shù)）作為中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

自1998年正式向ITU（國(guó)際電聯(lián)）提交以來(lái)，已經(jīng)歷經(jīng)7年多的時(shí)間，完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評(píng)估、ITU認(rèn)可并發(fā)布、與3GPP體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。

從而使TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國(guó)提出的、以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

從而使TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國(guó)提出的、以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

在3GPP的體系框架下，經(jīng)過(guò)融合完善后，由于雙工方式的差別，TD-SCDMA的所有技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)得以在空中接口的物理層體現(xiàn)。物理層技術(shù)的差別，也就是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。

2.3.3TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)發(fā)展TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展前途。

在R4之后的3GPP版本發(fā)布中，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也不同程度地引入了新的技術(shù)特性，用以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，其中主要包括下列幾個(gè)方面。

（1）通過(guò)空中接口實(shí)現(xiàn)基站之間的同步，作為基站同步的另一個(gè)備用方案，尤其適用于緊急情況下對(duì)于通信網(wǎng)可靠性的保證；（2）終端定位功能，可以通過(guò)智能天線，利用信號(hào)到達(dá)角對(duì)終端用戶位置定位，以便更好地提供基于位置的服務(wù)；

（3）高速下行分組接入，采用混合自動(dòng)重傳、自適應(yīng)調(diào)制編碼，實(shí)現(xiàn)高速率下行分組業(yè)務(wù)支持；（4）多天線輸入輸出技術(shù)（MIMO），采用基站和終端多天線技術(shù)和信號(hào)處理，提高無(wú)線系統(tǒng)性能；

（5）上行增強(qiáng)技術(shù)，采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼、混合ARQ技術(shù)、對(duì)專用/共享資源的快速分配以及相應(yīng)的物理層和高層信令支持的機(jī)制，增強(qiáng)上行信道和業(yè)務(wù)能力。

在政府和運(yùn)營(yíng)商的全力支持下，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)鏈已基本建立起來(lái)，產(chǎn)品的開發(fā)也得到進(jìn)一步的推動(dòng)，越來(lái)越多的設(shè)備制造商紛紛投入到TD-SCDMA產(chǎn)品的開發(fā)陣營(yíng)中來(lái)。

隨著設(shè)備開發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的大規(guī)模開展，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也必將得到進(jìn)一步的驗(yàn)證和加強(qiáng)。2.4TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)2.4.1概述一個(gè)TD-SCDMA幀的長(zhǎng)度為10ms，分成兩個(gè)5ms子幀，每一個(gè)子幀又分成長(zhǎng)度為675s的7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙，即DwPTS（下行導(dǎo)頻時(shí)隙）、G（保護(hù)間隔）和UpPTS（上行導(dǎo)頻時(shí)隙）。

圖2-1TD-SCDMA子幀結(jié)構(gòu)

圖2-2TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖

2.4.2特殊時(shí)隙1．下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）2．上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）3．保護(hù)間隔周期（G）

圖2-3DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu)2.5TD-SCDMA主要特點(diǎn)

及關(guān)鍵技術(shù)

TD-SCDMA作為TDD模式技術(shù)，比FDD更適用于上下行不對(duì)稱的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時(shí)隙TDMA與直擴(kuò)CDMA、同步CDMA技術(shù)合成的新技術(shù)。

2.5.1系統(tǒng)碼道TD-SCDMA系統(tǒng)將工作于ITU劃定的頻段內(nèi)，每一載波帶寬為1.6MHz，擴(kuò)頻后碼片速率大約為l.3542Mchip/s，預(yù)留200kHz作為頻率合成器的步長(zhǎng)。

每個(gè)射頻碼道包括10個(gè)時(shí)隙，去除保護(hù)時(shí)隙后的時(shí)隙平均長(zhǎng)度為478s，而每一時(shí)隙又包含了16個(gè)Walsh區(qū)分的碼道，這些時(shí)隙和碼道通過(guò)使用直接擴(kuò)譜技術(shù)來(lái)共享同一射頻信道。

2.5.2同步碼分多址技術(shù)這是TD-SCDMA技術(shù)中非常重要的一種技術(shù)，采用這一技術(shù)意味著所有用戶的偽隨機(jī)碼在到達(dá)基站時(shí)都是同步的。

由于偽隨機(jī)碼之間的同步正交性，這一系統(tǒng)可以有效地消除碼間干擾，擴(kuò)大系統(tǒng)容量。就目前來(lái)看，TD-SCDMA將來(lái)的同類系統(tǒng)容量至少會(huì)是其他兩種CDMA標(biāo)準(zhǔn)的四倍。

2.5.3智能天線技術(shù)

TD-SCDMA智能天線技術(shù)的測(cè)試早已完成，而在通信系統(tǒng)建議中也是采用這一無(wú)線技術(shù)。智能天線由一個(gè)環(huán)形的天線陣列和相應(yīng)的發(fā)送接收單元組成，并由相應(yīng)的算法來(lái)控制。

2.5.4接力切換

TD-SCDMA采用了一種全新的切換技術(shù)，并將其命名為“接力切換”。接力切換是基于同步碼分多址和智能天線結(jié)合的技術(shù)。

2.5.5軟件無(wú)線電

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，DSP（數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)）將取代常規(guī)模式，完成眾多原本通過(guò)RF、基帶模擬電路和ASIC實(shí)現(xiàn)的無(wú)線傳輸功能。

這些功能主要包括智能RF波束賦形、板內(nèi)RF校正、載波恢復(fù)以及定時(shí)調(diào)整等。

采用軟件無(wú)線電技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于，通過(guò)軟件的方式可靈活地完成原本由硬件完成的功能，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)；在重復(fù)性和精確性方面具有優(yōu)勢(shì)，錯(cuò)誤率較小、容錯(cuò)性高；不像硬件方式那樣容易老化和對(duì)于環(huán)境具有較大的敏感性；可以較少的軟件成本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的硬件功能，減少總投資。

2.5.6頻譜利用率頻譜利用率是ITU對(duì)于3G系統(tǒng)的主要要求之一，在當(dāng)前的2G系統(tǒng)中，CDMAIS-95技術(shù)具有最高的頻譜利用率。

作為容量最大的3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，TD-SCDMA系統(tǒng)的容量為GSM的20倍、其他3G標(biāo)準(zhǔn)的4倍。由于采用了碼分多址技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)部署不需要頻率規(guī)劃。

同時(shí)，由于采用TDD工作方式，TD-SCDMA不像基于FDD的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)那樣需要成對(duì)的頻率源，因而在頻率的利用方面更具有靈活性。

2.5.7