TD-SCDMA基本原理及 关键技术目录TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA 标准的发展历程1995年，以电信科学技术研究院李世鹤博士、陈卫博士、徐 广涵博士等为首的科研人员承担了国家九五重大科技攻关项目 基于 SCDMA 的无线本地环路（WLL，Wireless Local Loop）系统研制，项目于 1997 年底通过国家验收。原邮电部 批准在此基础上按照 ITU 对第三代移动通信系统的要求形成我 国 TD-SCDMA 第三代移动通信系统 RTT(Radio Transmission Technology)标准的初稿，该标准提案在我国原无线通信标准组 （CWTS，Chinese Wireless Telecommunication Standard group）最终修改完成后，于1998 年6月底由电信科学技术研 究院代表我国向国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）正式提交。 TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA 标准的发展历程ITU于1998 年11月召开会议通过 TD-SCDMA 称为 ITU 的 10 个公众陆地第三代移动通信系统候选标准之一.后在信息产业部 领导下，通过电信科学技术研究院/中国移动、中国联通、中国 电信等单位在国际标准会议上的艰苦努力，1999年11月在芬兰 赫尔辛基的 ITU 会议上，TD-SCDMA 写入 ITU-R M.1457 中 ，成为 ITU 认可的第三代移动通信无线传输主流技术之一。并 于 1999 年 12 月开始与 UTRN TDD（也称为宽带TDD或者 HCR, High Chip Rate）在3GPP融合，最终在2000年5月伊斯 坦布尔召开的世界无线电管理大会（WARC，World Administrative Radio Conference）上,TD-SCDMA正式被接 纳为国际第三代移动通信标准。 TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA 标准的发展历程TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA 产业链的形成与发展TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA与GSM系统的比较目前在国内已经广泛使用的第二代 GSM 移动通信系 统基于 TDMA（时分多址）技术，主要提供话音和短信业 务，同时随着 GSM 系统向 GPRS、EDGE 系统的演进， 能够支持更高速率的数据业务。由于 TD-SCDMA 与 GSM 可以共用核心网部分，因此下表主要列出了TD- SCDMA 与GSM 在空中接口的主要区别。TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA与GSM系统的比较TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA频谱划分2002 年 10 月，信息产业部通过【2002】479 号文件 ，公布了第三代公众移动通信系统的工作频段，其中为 TD-SCDMA 标准划分了总计155MHz（18801920MHz 、20102025MHz 及补充频段 23002400MHz 共计 155MHz 频率）的非对称频段。 。TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA频谱划分TD-SCDMA发展概述目录TD-SCDMA发展概述TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA关键技术扩频通信基础通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和 可靠性这两个基本问题展开的。有效性是指通信系统传输信息 效率的高低，即怎样也最合理和最经济的方法传输最大数量得 信息。可靠性是指通信系统可靠的传输信息，即收到的信息最 大限度地与发出的信息相符合。有效性是用传输速率来衡量的 ，可靠性是用信息传输的差错率来描述的，因此传输信息的可 靠性是决定于通信系统的抗干扰能力。扩频通信是扩展频谱通信的简称，具有很强的抗干扰能力。 扩频通信是指将传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数扩 展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输，在接收端再利用 相应的技术和手段将其扩展的频谱压缩，恢复为原来待传输信 息信号的带宽，从而达到传输信息目的的通信系统。TD-SCDMA基本原理扩频通信基础扩频通信系统最大的特点是具有很强的抗人为干扰、 抗窄带干扰、抗多径干扰的能力。扩频通信系统具有抗干 扰能力的理论依据是香农（C.E.Shannon）定理，即C = WLog2(1+S/N)式中：C信道容量，b/sW信道带宽，HzS有用信号功率，WN噪声功率,WTD-SCDMA基本原理扩频通信基础由式中可以看出：为了提高信道容量C，可以从两种途径实现，既加大 带宽B或提高信噪比S/N。换句话说，当信道容量C一定时 ，信号带宽B和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带 宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允 许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹 没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术 来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理 论依据。TD-SCDMA基本原理扩频通信基础扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的 扩频信号，在收信机部分如何解调扩频信号。根据通信系统产 生扩频信号的方式，可以分为：直接序列扩展频谱系统跳频扩频系统跳时扩频系统线性脉冲调频系统混合扩展频谱系统。由于TD-SCDMA系统中采用的是直接序列扩展频谱系统，因 此下面仅对该系统进行简要介绍。TD-SCDMA基本原理扩频通信基础直接序列扩展频谱系统（Direct Seqcuence Spread Spectrdm Communication Systems，DS-SS）通常简称为直接序列系统 或直扩系统，是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调 制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码 序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是 一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪 声码）进行摸二加。例如说在发射端将“1“用11000100110，而 将“0“用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接 收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成“1“是 00110010110就恢复成“0“，这就是解扩。这样信源速率就被提 高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高 了整机倍噪比TD-SCDMA基本原理扩频通信基础TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA是Time Division Duplex Synchronous Code Division Multiplex Access的简写，即时分双工同步码分多址。TD- SCDMA的物理层结构可以用下图来表示：TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA物理信道帧结构TD-SCDMA物理信道是通过系统帧、无线帧、子帧和时 隙/码来定义的。无线帧以及时隙都可以灵活组合。同一 载波不同用户的信号是通过码域（CDMA）及时域（ TDMA）来区分。多个载波可以承载不同的用户或业务。 单个载波的物理信道信号格式如图所示。TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构TD系统规定，TS0为下行时隙，TS1为上行 时隙， GP、DwPTS、UpPTS 是三个特殊时隙 ，TS0TS6是常规时隙，时隙可根据用户需要 进行灵活UL/DL配置。上下行时隙比例可以为1:5 、2:4、3:3，目前中国移动统一配置为2:4。这样 在每个子帧中就有两个上下行转换点。TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构各时隙长度如下： 3GPP定义的一个TDMA帧长度为10ms。一个10ms的帧 分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。 这是考虑到了智能天线技术的运用，智能天线每隔5ms进 行一次波束的赋形。 子帧分成7个常规时隙（TS0 TS6），每个时隙长度为 864chips，占675us； DwPTS，下行导频时隙，长度为96chips，占75us； GP（保护间隔，长度96chips，75us； UpPTS（上行导频时隙，长度160chips，125us； 子帧总长度为6400chips，占5ms，得到码片速率为 1.28Mchips。TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA物理层结构 由864 Chips组成，时长675us； 业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 Chips组成； 训练序列由Midamble码、TFCI（传输格式指示）、TPC（功率控制 ）、SS（同步偏移）组成，其作用为上下行信道估计、功率测量、 上行同步保持；其中TFCI、SS信息将在每10ms无线帧里发送一次； 16 Chips的GP为保护；TD-SCDMA基本原理常规时隙结构TD-SCDMA物理层结构 用于下行同步和小区搜索； 该时隙由96 Chips组成: 32用于保护；64用于导频序列；时长75us 32个不同的SYNC-DL码，用于区分不同的基站； 为全向或扇区传输，不进行波束赋形。TD-SCDMA基本原理下行导频时隙DwPTSTD-SCDMA物理层结构 用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻近小区测量 其中128用于SYNC-UL，32用于保护 SYNC-UL有256种不同的码，可分为32个码组，以对应32个SYNC- DL码，每组有8个不同的SYNC-UL码，即每一个基站对应于8个确定 的SYNC-UL码TD-SCDMA基本原理上行导频时隙UpPTSTD-SCDMA物理层结构 96 Chips保护时隙，时长75us； 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； 确定基本的基站覆盖半径。TD-SCDMA基本原理保护时隙GP TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA系统中分四种码组，分别为： 下行同步码SYNC_DL，共32个； 上行同步码SYNC_UL，共256个； 基本Midamble码，共128个 小区扰码（Scrambling Code），共128个 ；在使用时，这些码组又分为32个组，每组对应关系如下表：TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA系统码组 TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA基本原理TD-SCDMA系统码组 TD-SCDMA物理层过程TD-SCDMA基本原理小区搜索过程 TD-SCDMA物理层过程（1）搜索DwPTSUE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一 步通常是通过一个或多个匹配滤波器（或类似的装置）与接收到的从 PN序列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用 一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识 别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被 使用。 ：TD-SCDMA基本原理小区搜索步骤 TD-SCDMA物理层过程2）扰码和基本训练序列码识别UE接收到P-CCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之 后。每个DwPTS对应一组4个不同的基本midamble码，因此共有128 个互不相同的基本midamble码。基本midamble码的序号除以4就是 SYNC_DL码的序号。因此，32个SYNC_ DL和P-CCPCH 的32个 midamble码组一一对应，这时UE可以采用试探法和错误排除法确定 P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本 midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了 midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果，UE可以进行下一步 或返回到第一步。TD-SCDMA基本原理小区搜索步骤 TD-SCDMA物理层过程