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1、第五章 TD-SCDMA移动 通信系统,5.1 TD-SCDMA标准,5.2 TD-SCDMA的物理层,5.3 TD-SCDMA的信道,5.4 TD-SCDMA的关键技术,1995年11月，CATT（电信科学技术研究院）和美国Cwill公司合资成立信威公司，开发SCDMA（大灵通）无线通信系统 1998年6月，CATT代表中国向国际电联（ITU）提交TD-SCDMA技术提案 1999年10月，CATT和西门子公司组建联合团队，合作开发TD-SCDMA系统 1999年11月5日，TD-SCDMA写入ITU-R M.1457规范 2001年3月16日，TD-SCDMA 写入3GPP R4 系列规范
2、，成为了真正意义上的可商用国际标准 2002年10月，中国为TDD分配155MHz频率资源,5.1 TD-SCDMA标准,TD-SCDMA 的发展历程,第三代公众移动通信系统的工作频段： （一）主要工作频段： 频分双工 (FDD) 方式： 1920-1980MHz / 2110-2170MHz 时分双工 (TDD) 方式： 1880-1920MHz、2010-2025MHz （二）补充工作频率： 频分双工 (FDD) 方式： 1755-1785MHz / 1850-1880MHz 时分双工 (TDD) 方式：2300-2400MHz （三）卫星移动通信系统工作频段： 1980-2010MHz
3、/ 2170-2200MHz,中国3G频谱分配,2002年10月30日，TD-SCDMA 产业联盟正式成立,TD-SCDMA发展历程 (续),2003年8月29日，华为和西门子成立了合资公司：鼎桥 (TD-TECH)，研发TD-SCDMA技术 2004 年12月8 日，芯原、凯明、中芯国际三方合力推出国产3G手机芯片 2004 年12 月9 日，温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个TD-SCDMA 商用手机国际长途电话 2005 年3 月，TD-SCDMA 试验网在北京建成 2006年1月20日信息产业部正式颁布，3G三大国际标准之一的“中国标准” TD-SCDMA为我国通信行业标准 2
4、007年4月，中国移动TD-SCDMA网络建设揭开序幕,TD-SCDMA发展历程 (续),Node B,RNC,CN,华为 西门子 中兴 诺基亚 贝尔阿尔卡特 所有符合UMTS标准的核心网供应商,测试仪器,华为 大唐 中兴 普天,华为 大唐 中兴 普天,泰克 安捷伦 罗德-施瓦茨 ,TD-SCDMA系统产业链,TD-SCDMA终端,终端芯片及解决方案 展讯，大唐/ADI ， T3G，凯明 手机 展讯方案：海信，厦新，联想，迪比特，英华达 大唐：手机，数据卡，测试手机 ADI方案：华立 重邮信科：重邮信科 T3G方案：三星 凯明方案：波导，迪比特，联想，LG,TD-SCDMA与其他3G制式技术比
5、较,TDD与FDD双工方式对比,TDD的优势： 易于使用非对称频段, 无需具有特定双工间隔的成对频段 适合传输上下行不对称的数据业务 上行和下行使用相同频率载频，有利于智能天线技术的实现,FDD,TDD,上行 5MHz,下行 5MHz,5M5M10M带宽,1.6M带宽,0,上行+下行 频点 F1,Dw pts,GP,Up pts,1,2,3,4,5,6,上行：F1TS1C8.8,下行：F1TS6C16.1&2,TD-SCDMA系统中用到的多址接入技术 FDMATDMACDMASDMA,TD-SCDMA的优势,频谱利用率高 不需成对的频谱，能够满足未来扩展需求，为频谱分配带来极大的灵活性 相对于
6、FDD 运营商，TDD 运营商频谱获取成本低，同时在业务方面，提高语音和非对称数据应用的频谱效率 TD 系统分配非对称上下行传输，经济高效地支持互联网接入业务 结合智能天线技术，可以提供快速精确定位业务 (LCS),5.2 TD-SCDMA的物理层,明确以下问题： 1、 TD-SCDMA的物理层的位置 2、 TD的帧结构 3、TD的最大传播距离如何确定,物 理 层 的 位 置,无线资源控制,媒介接入控制,物理层,逻辑信道,传输信道,层3,层1,层2,空中接口协议结构,物理信道,无线帧 10ms,子帧,5ms,GP,DwPTS,UpPTS,TD-SCDMA帧结构：73,7个常规时隙（TS0TS6
7、）3个辅助时隙 DwPTS：下行导频时隙，用于下行同步 UpPTS：上行导频时隙，用于上行同步 GP：上行、下行同步间的保护时隙,频 谱 仪 上 看 到 的 时 隙 结 构,DwPTS：下行导频时隙,用于下行同步和小区初搜 由96 Chips组成：32chips用于保护；64chips用于下行同步码 (SYNC-DL) SYNC-DL码共有32种，用于区分相邻小区 SYNC-DL不扩频、不加扰 该时隙全向或扇区传输，不进行波束赋形,GP (32chips),SYNC-DL (64chips),75 s,UpPTS：上行导频时隙,用于上行初始同步和随机接入，以及切换时邻近小区测量 由160 Ch
8、ips组成：32chips用于保护；128chips用于上行同步码 (SYNC-UL) SYNC-UL码共有256种，分为32个码组（每组8个SYNC-UL码），对应32个SYNC-DL码 SYNC-UL不扩频、不加扰 NodeB通过检测终端发送的SYNC-UL获得初始波束赋形参数,GP (32chips),SYNC-UL (128chips),125 s,GP：保护时隙,用于下行到上行转换的保护 在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作 在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作 GP决定了TD-SCDMA系统基站最大覆盖距离,75us,TD-SCDMA 系统覆
9、盖范围,定时时间提前量TA (Time Advanced)2 t TA最大值：GP (96chips) 基站最大覆盖距离（96chip/1.28Mcps光速）/ 211.25公里,TD-SCDMA常规时隙（TS0TS6）结构,Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于联合检测和智能天线算法 物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步调整等）的控制信号,TD-SCDMA物理层 控制信息,TPC：Transmission Power Control，传输功率控制 用于内环快速功率控制 每个子帧 SS：Synchronization Shift，同步偏移 控制UE的上行传输
10、时延 保证上行同步,TD-SCDMA物理层控制信息 (续),TFCI：Transmission Format Control Identification，传输格式控制指示，指示时隙内数据的传输格式（数据块位置、大小等）,业务数据,Midamble,业务数据,TPC,时隙 n (864 Chips),SS,GP,TFCI的第1部分,业务数据,Midamble,业务数据,无线帧 10ms,子帧 5ms,-,子帧 5ms,TFCI的第2部分,TPC,SS,TFCI的第3部分,TFCI的第4部分,GP,时隙 n (864 Chips),TD-SCDMA系统中的Midamble码,Midamble：中
11、间码，或称为训练序列；主要作用为： 测量：信号强度和信号质量（BER），用于功率控制、切换等算法 上行同步保持：Midamble码的时延做为SS调整的依据 信道估计：利用Midamble码接收信号，评估无线传播过程中的多址干扰（MAI）和多径干扰（ISI）情况，评估结果用于联合检测,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,TD-SCDMA系统扩频码、扰码的区别,区别1：作用不同 扩频码用于区分
12、同一个小区相同时隙内的不同用户 扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码 区别2：对码序列的相关性的要求不同 扩频码只需要关注码间互相关特性 扰码不但关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性,码序列的自相关和互相关,互相关函数 V() = 互相关特性决定了多址干扰特性 互相关特性理想的码序列很多，比如：OVSF码 自相关函数 R() = 自相关特性决定了多径干扰特性 自相关特性理想的码序列非常难找！,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列） 0和1个数各一半 1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8， m序列 由移位寄存器生成，是最大
13、长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度） 其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为 -1/(2n-1)，单值性,m序列的生成,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,TD-SCDMA使用的扰码序列：Gold序列,Gold序列：由m序列的不同相位异或而成 比m序列数量多： 2n-1个（n为移位寄存器长度） 码间干扰比m序列稍大（大10左右） TD-SCDMA的扰码长度固定为16chips，共有128个,5.3 TD-SCDMA的信道,通过本节的学习掌握如下内容： 1、TD中出
14、现的三种信道 2、三种信道之间的映射关系,TD-SCDMA 系 统 中 用 到 的 信道,逻辑信道：直接承载用户业务 根据承载内容的不同，分为控制信道和业务信道 传输信道：描述信息如何在无线接口上传输 根据传输的信息属性，分为专用信道和公共信道 物理信道：各种信息在无线接口传输时的物理通道（频率、时隙、码）,各种物资 以何种运输方式送往灾区？ 需要送多少？ 比例如何分配？,专用业务信道 （DTCH） 公共业务信道 （CTCH）,广播控制信道 （BCCH） 寻呼控制信道 （PCCH） 专用控制信道 （DCCH） 公共控制信道 （CCCH）,逻辑业务信道,逻辑控制信道,逻辑信道分类,广播信道 BC
15、H 寻呼信道 PCH 前向接入信道 FACH 反向（随机）接入信道 RACH,专用信道 DCH 上行或下行,公共传输信道,专用传输信道,传输信道分类,物理信道的分类与功能,基站 NodeB,用户终端UE,业务连接,小区搜索与小区选择,寻呼,随机接入,TD-SCDMA物理层过程小区搜索,小区初搜 (DwPTS),基本Midamble码和扰码识别 (PCCPCH),系统消息识别 (PCCPCH),UE搜索一个小区的DwPTS，识别该小区使用的SYNC-DL,UE根据TD-SCDMA系统码表，通过多次试探，识别该小区的基本midamble码和扰码,UE搜索到P-CCPCH里BCH的控制复帧后，读取BCH承载的系统消息,5ms,DwPTS可能的位置,由特征窗确定DwPCH,利用相关法确定本小区所用的 SYNC_DL码及SYNC_DL码的位置,TD-SCDMA系统小区初搜,主公共控制物理信道P-CCPCH,承载传输信道BCH，用于发送系统消息 (System Information) SF16；固定配置在TS0的前两个码道： Cch 16, 0和Cch 16, 1 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送,寻呼指示信道PICH,用于发送寻呼
