移动通信第9章TDSCDMA移动通信系统

1、概述概述9.1TD-SCDMATD-SCDMA空中接口空中接口9.2TD-SCDMATD-SCDMA系统物理层主要工作过程系统物理层主要工作过程9.3教学内容：教学内容：lWCDMA系统的主要特点，网络结构，主系统的主要特点，网络结构，主要网元和接口功能；要网元和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心网结构及接口，的核心网结构及接口，不同版本核心网的特点；不同版本核心网的特点；l空中接口物理层的功能；空中接口物理层的功能；l物理信道、传输信道与逻辑信道功能；物理信道、传输信道与逻辑信道功能； lHSDPA/HSUPA网络的特点及演进。网络的特点及演进。教学要求：教学要求：l了解了解WCD

2、MA系统的主要特点；系统的主要特点；l掌握掌握WCDMA 系统的网络结构，主要网元系统的网络结构，主要网元和接口功能；和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心网结构及接口，的核心网结构及接口，不同版本核心网的特点；不同版本核心网的特点；l掌握掌握WCDMA物理层的功能，物理信道、物理层的功能，物理信道、传输信道与逻辑信道的映射关系；传输信道与逻辑信道的映射关系； l了解了解HSDPA/HSUPA网络的特点及演进。网络的特点及演进。 重点难点：重点难点：l掌握掌握WCDMA 系统的网络结构，主要网元系统的网络结构，主要网元和接口功能；和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心网结构及接

3、口，的核心网结构及接口，不同版本核心网的特点；不同版本核心网的特点；l掌握掌握WCDMA物理层的功能，物理信道、物理层的功能，物理信道、传输信道与逻辑信道的映射关系。传输信道与逻辑信道的映射关系。 TD-SCDMA标准是中国工业和信息标准是中国工业和信息化部电信科学研究院在国家主管部门的化部电信科学研究院在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。一定特色的第三代移动通信系统标准。 TD-SCDMA无线传输方案是无线传输方案是FDMA、TDMA和和CDMA 3种基本多址技术的结合种基本多址技术的结合应用，如图应用，如图9

4、-1（a）所示；图）所示；图9-1（b）为）为WCDMA/CDMA 2000多址方式示意图。多址方式示意图。图图9-1 TD-SCDMA和和WCDMA多址方式多址方式 TD-SCDMA采用采用TDD双工方式。双工方式。 在在TDD模式下，通过周期性地转换模式下，通过周期性地转换传输方向，允许在同一个载波上交替地传输方向，允许在同一个载波上交替地进行上下行链路传输。进行上下行链路传输。 采用采用TDD双工方式，系统收发信使双工方式，系统收发信使用同一频段，上下行链路的无线环境一用同一频段，上下行链路的无线环境一致性好，适合使用智能天线技术；但也致性好，适合使用智能天线技术；但也存在一定的不足，比

5、如要求基站间必须存在一定的不足，比如要求基站间必须同步，需要较大的瞬时发射功率等。同步，需要较大的瞬时发射功率等。 TD-SCDMA的基本物理信道特性由的基本物理信道特性由频率、码和时隙决定。频率、码和时隙决定。 TD-SCDMA支持多种通信接口，与支持多种通信接口，与WCDMA接口接口Iu、Iub、Iur等多种接口等多种接口相同，可以单独组网或作为无线接入网相同，可以单独组网或作为无线接入网和和WCDMA混合组网。混合组网。 TD-SCDMA具有较好的网络兼容性具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式。和灵活的组网方式。 TD-SCDMA具备具备TDD的所有优点，的所有优点，如混合多址方式，上下

6、行链路特性的一如混合多址方式，上下行链路特性的一致，时隙按上下行链路所需数据量进行致，时隙按上下行链路所需数据量进行动态分配等。动态分配等。9.2.1 TD-SCDMA空中接口协议结构空中接口协议结构1TD-SCDMA空中接口的协议结构空中接口的协议结构 TD-SCDMA空中接口协议结构如图空中接口协议结构如图9-2所所示。示。图图9-2 TD-SCDMA空中接口协议结构空中接口协议结构 TD-SCDMA系统的空中接口（系统的空中接口（Uu）的协议结构分为的协议结构分为3层，物理层、数据链路层，物理层、数据链路层和网络层。层和网络层。 信道分成信道分成3类：逻辑信道、传输信道类：逻辑信道、传输

7、信道和物理信道。和物理信道。 逻辑信道通常分为两大类：传输控逻辑信道通常分为两大类：传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。信息的业务信道。 传输信道可分为两类：公共传输信传输信道可分为两类：公共传输信道道和和专用传输信道。专用传输信道。 公共传输信道公共传输信道 公共传输信道有公共传输信道有7类。类。l广播信道广播信道l寻呼信道寻呼信道l前向接入信道前向接入信道l随机接入信道随机接入信道l上行共享信道上行共享信道l下行共享信道下行共享信道l高速下行共享信道高速下行共享信道 专用传输信道专用传输信道 物理信道按其承载的不同信息被分物理信道按其承

8、载的不同信息被分成了不同的类别，有用于承载传输信道成了不同的类别，有用于承载传输信道数据的物理信道，也有仅用于承载物理数据的物理信道，也有仅用于承载物理层自身信息的物理信道。层自身信息的物理信道。 物理信道分为两大类：专用物理信物理信道分为两大类：专用物理信道和公共物理信道。道和公共物理信道。图图9-3 逻辑信道、传输信道与物理信道逻辑信道、传输信道与物理信道之间的映射关系之间的映射关系1TD-SCDMA物理层的主要功能物理层的主要功能 （1）传输信道错误检测和上报。）传输信道错误检测和上报。 （2）传输信道前向纠错（）传输信道前向纠错（FEC）编码和解）编码和解码。码。 （3）传输信道的复用

9、和解复用及传输信道）传输信道的复用和解复用及传输信道和编码的组合。和编码的组合。 （4）传输信道到物理信道的映射。）传输信道到物理信道的映射。 （5）物理信道的调制）物理信道的调制/扩频和解调扩频和解调/解扩。解扩。 （6）频率和系统时钟（码片、比特、时）频率和系统时钟（码片、比特、时隙和子帧）同步。隙和子帧）同步。 （7）功率控制。）功率控制。 （8）物理信道的功率加权和合并。）物理信道的功率加权和合并。 （9）射频处理。）射频处理。 （10）上行同步控制。）上行同步控制。 （11）速率匹配。）速率匹配。 （12）无线特性测试，包括误帧率（）无线特性测试，包括误帧率（FER）、）、信号干扰噪

10、声比（信号干扰噪声比（SIR）、到达方向（）、到达方向（DOA）等。等。 （13）智能天线的上行和下行波束赋形。）智能天线的上行和下行波束赋形。 （14）智能天线的）智能天线的UE定位。定位。 TD-SCDMA物理信道的（信号格式）结物理信道的（信号格式）结构分为构分为4层：超帧（系统帧）、无线帧、子层：超帧（系统帧）、无线帧、子帧和时隙帧和时隙/码道。码道。图图9-4 TD-SCDMA物理信道的分层结构物理信道的分层结构 TD-SCDMA无线子帧结构如图无线子帧结构如图9-5所所示。示。 图图9-6示意了示意了TD-SCDMA系统通过系统通过调整子帧结构可变转换点的位置来提供调整子帧结构可变

11、转换点的位置来提供对称业务或非对称业务。对称业务或非对称业务。图图9-5 TD-SCDMA无线子帧结构无线子帧结构图图9-6 TD-SCDMA系统对称系统对称/非对称业非对称业务的时隙分配示意图务的时隙分配示意图 每个子帧中的每个子帧中的3个特殊时隙作用如下。个特殊时隙作用如下。 下行导频时隙（下行导频时隙（DwPTS）用于下行链）用于下行链路同步和初始小区搜索。路同步和初始小区搜索。 上行导频时隙（上行导频时隙（UpPTS）主要用于随机）主要用于随机接入过程中接入过程中UE与与Node B的初始同步。的初始同步。 保护间隔（保护间隔（GP）的设计决定了）的设计决定了TD-SCDMA系统小区的

12、覆盖范围。系统小区的覆盖范围。 在在TDMA信道上一个时隙中的信息信道上一个时隙中的信息格式称为突发（格式称为突发（Burst）。）。 TD-SCDMA系统采用的突发结构如系统采用的突发结构如图图9-9所示。所示。图图9-9 TD-SCDMA系统的突发结构系统的突发结构扩扩 频频 因因 子子每个数据块符号数（每个数据块符号数（N）135221704888441622表表9-1突发中每个数据块包含的符号数突发中每个数据块包含的符号数 TD-SCDMA系统的数据块用于承载系统的数据块用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信来自传输信道的用户数据或高层控制信息，也提供了传送控制平面上物理层控息，也

13、提供了传送控制平面上物理层控制信令的功能。制信令的功能。图图9-10 不发送不发送SS和和TPC时的物理层控时的物理层控制信令结构制信令结构图图9-11 发送发送SS和和TPC时的物理层控制信令结构时的物理层控制信令结构1专用物理信道专用物理信道2公共物理信道公共物理信道图图9-12 传输信道编码传输信道编码/复用复用 图图9-13所示为所示为TD-SCDMA系统数据系统数据扩频调制方式的示意图。扩频调制方式的示意图。 1串并变换和数据映射串并变换和数据映射2OVSF码扩频码扩频3加扰加扰4子帧形成子帧形成图图9-13 TD-SCDMA系统系统QPSK数据扩数据扩频调制示意图频调制示意图码码

14、组组关关 联联 码码SYNC-DL码编号码编号SYNC-UL码编号码编号扰码编号扰码编号基本中间码编号基本中间码编号码组码组00，700112233码组码组18，1544556677码组码组31248，255124124125125126126127127 表表9-2基本中间码、扰码、基本中间码、扰码、SYNC-UL码、码、SYNC-DL码与码组之间的对应关系码与码组之间的对应关系 I、Q支路数据输出后，将通过滚降系支路数据输出后，将通过滚降系数为数为0.22的升余弦滚降滤波器脉冲成型，然的升余弦滚降滤波器脉冲成型，然后分别用正交的载波进行射频调制后，合路后分别用正交的载波进行射频调制后，合路

15、发出。发出。 TD-SCDMA系统对系统对10.2kbit/s、64kbit/s、144kbit/s、384kbit/s的上行和下行业务均采的上行和下行业务均采用用QPSK调制方式；当提供调制方式；当提供2Mbit/s业务时采业务时采用用8PSK调制方式。调制方式。 对对HSDPA业务采用业务采用16QAM甚至甚至64QAM调制方式。调制方式。 码片速率保持码片速率保持1.28Mchip/s不变，扩频增不变，扩频增益的范围为益的范围为116。 标识小区的码称为下行同步码（标识小区的码称为下行同步码（SYNC-DL）序列，在下行导频时隙（）序列，在下行导频时隙（DwPTS）发）发射。射。 基站将

16、在小区的全方向或在固定波束方基站将在小区的全方向或在固定波束方向发送向发送DwPTS，同时起到导频和下行同步的，同时起到导频和下行同步的作用。作用。 在整个系统中，共有在整个系统中，共有32个长度为个长度为64chip的的SYNC-DL码。码。 相同地理覆盖区域的多个小区（假相同地理覆盖区域的多个小区（假设每个载频为一个小区）合并到一起，设每个载频为一个小区）合并到一起，共享同一套公共信道资源，从而构成一共享同一套公共信道资源，从而构成一个多载频小区，称这种技术为个多载频小区，称这种技术为N 频点技频点技术。术。图图9-14 N频点原理示意图频点原理示意图 移动终端（移动终端（UE）从开机开始

17、，到发）从开机开始，到发出第一个随机接入请求为止，需要经历出第一个随机接入请求为止，需要经历小区搜索、上行同步、随机接入小区搜索、上行同步、随机接入3个基本个基本过程。过程。 独特的独特的4步搜索过程。步搜索过程。第第1步：搜索步：搜索DwPTS。第第2步：识别扰码和基本中间码。步：识别扰码和基本中间码。第第3步：控制复帧同步。步：控制复帧同步。第第4步：读步：读BCH信息。信息。1上行同步的建立上行同步的建立2上行同步的保持上行同步的保持1随机接入准备随机接入准备2随机接入过程随机接入过程 随机接入过程的示意图如图随机接入过程的示意图如图9-15所示。所示。3随机接入冲突处理随机接入冲突处理

18、图图9-15 TD-SCDMA系统随机接入过程示意图系统随机接入过程示意图9.4.1 TD-HSDPA1TD-HSDPA新引入的信道新引入的信道 高速下行共享信道（高速下行共享信道（HS-DSCH）是）是下行传输信道，它映射到的物理信道为高下行传输信道，它映射到的物理信道为高速下行共享物理信道（速下行共享物理信道（HS-PDSCH）。）。 HS-DSCH信道的编码过程信道的编码过程 HS-DSCH信道的特征信道的特征 HS-DSCH物理层模型物理层模型 HS-DSCH信道的属性信道的属性 图图9-16 HS-DSCH信道的编码过程信道的编码过程 高速共享下行控制信道（高速共享下行控制信道（HS-SCCH）是是TD-HSDPA专用的下行物理信道，用于专用的下行物理信道，用于承载所有相关底层控制信息。承载所有相关底层控制信息。 高速上行共享信息信道（高速上行共享信息信道（HS-SICH）是是TD-HSDPA共享的上行物理信道，用于共享的上