td系统基本知识培训

2023/12/171主要内容

TD-SCDMA概述

TD-SCDMA原理

TD-SCDMA关键技术2023/12/172WCDMATD-SCDMACDMA20002001年3月，TD-SCDMA被纳入3GPPR4规范（LCRTDD）；由中国提出的第一个完整的通信技术标准，适合于独立组网及混合组网；TD-SCDMA系统频谱利用率高、抗干扰能力强，集多种多址技术于一体：CDMATDMAFDMASDMA采用了智能天线、联合检测、接力切换、上行同步、动态信道分配、软件无线电等先进技术；国内企业拥有TD-SCDMA核心知识产权（IPR）

，尤其在最能体现TD-SCDMA特征的物理层上。3G2023/12/173中国3G频谱划分60MHz30

MHzFDDTDD100

MHz15

MHz40

MHz178518501755188019201980201020252110217022002400

SatelliteEmpty

Satellite2300155MHz2023/12/174TD-SCDMA标准概况多址接入方式：DS-CDMA/TDMA码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)双工方式：TDD载频宽度：1.6MHz扩频技术：OVSF调制方式：QPSK,8PSK编码方式：1/2~1/3的卷积编码，Turbo编码2023/12/175主要内容TD-SCDMA概述

TD-SCDMA原理

√多址方式

√双工方式

√物理层

TD-SCDMA关键技术

TD-SCDMA优势

TD-SCDMA产品

TD-SCDMA方案建议2023/12/176TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess(时分双工的同步码分多址)什么是TD-SCDMA？2023/12/177TD-SCDMA多址方式

每个用户通过临时分配到的CDMA码来被识别下行下行下行上行timeenergyfrequencySDMA

1.6MHz最多可达16个码道TD-SCDMA

：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA的最优结合

时隙2023/12/178TD-SCDMA的多址方式频分多址

—TDD模式反映在频率上，是上行下行共用一个频点，节省了带宽。在频率轴上，不同频点的载波可以共存。时分多址

—在时间轴上，上行和下行分开，实现了TDD模式。码分多址

—能量轴上，每个频点的每个时隙可以容纳16个码道。空分多址

—通过使用智能天线技术，针对不同的用户使用不同的赋形波束覆盖，有效的降低干扰，提高系统的容量。2023/12/179主要内容TD-SCDMA概述

TD-SCDMA原理

√多址方式

√双工方式

√物理层

TD-SCDMA关键技术2023/12/1710时分双工（TDD）

频分双工（FDD）：上下行采用分开的对称的频段

时分双工（TDD）：上下行采用相同的频段WCDMATD-SCDMA2023/12/1711时分双工特点上行下行TDDFDD频谱分配灵活高效支持非对称业务有利于先进技术应用不需射频双工器，降低成本2023/12/1712时分双工特点--频率灵活分配上行下行频率保护间隔TDDFDDTD-SCDMA：频宽1.6MHz

基于TDD工作方式频带较窄双工间隔较窄已分配未分配TD-SCDMA频率利用率高，无需对称频段，可见缝插针利用零散频段，易获频率资源可变切换点技术灵活支持数据业务，提高频谱利用率2023/12/1713时分双工特点--高效支持非对称业务上行下行数据下载数据上传灵活分配上/下行时隙比例，高效支持非对称业务入城出城入城出城早上上班下午下班资源浪费2023/12/1714时分双工特点--有利于先进技术应用上/下行工作于同一频点，信道环境具有互易性，有利于智能天线等先进技术的应用双向行使单向行使?2023/12/1715TD-SCDMA的双工方式优点TDD的优点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应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本时分双工(TD-SCDMA):

上行频带和下行频带相同

DUDDDDDD频分双工(FDD):

上行频带和下行频带分离

DDDDDDDUU上行D下行未使用

2023/12/1716主要内容TD-SCDMA概述

TD-SCDMA原理

√多址方式

√双工方式

√物理层

TD-SCDMA关键技术·时隙结构

·码字

·信道2023/12/1717+TD-SCDMA帧结构下行时隙上行时隙上/下行时隙保护间隔3个特殊时隙（GP,DwPTS,UpPTS）7个常规时隙（TS0-TS6）

每个无线子帧有两个上/下行转换点+TS0TS1TS6TS5TS4TS3TS2DwPTSGPUpPTS无线帧无线子帧无线子帧5ms5ms10ms2023/12/1718TD-SCDMA时隙转换点↓↓↓↓↑↑2:4↓↓↓↑↑↑3:3↓↓↓↓↓↑1:5

上行时隙：下行时隙TS1TS6TS2TS3TS4TS52023/12/1719TD-SCDMA特殊时隙DwPTS：下行同步与小区搜索，75μsMainGP：上/下行保护间隔，75μsUpPTS：上行同步、随机接入，125μs下行上行保护间隔DwPTSMainGPUpPTSGPSYNC_DLGPSYNC_UL96chips96chips160chips32chips32chips64chips128chipsTS0TS1TS6TS5TS4TS3TS22023/12/1720特殊时隙DwPTS:用于下行同步和小区初搜：32Chips用于保护；64Chips用于导频序列；时长75us32个不同的SYNC-DL码，用于区分不同的基站；UpPTS:

用于建立上行初始同步和随机接入；160Chips:其中128Chips用于SYNC-UL，32Chips用于保护G96Chips保护时隙，时长75us用于下行到上行转换的保护SYNC64cSYNC1128cGP32cGP32cGTS0TS12023/12/1721TD-SCDMA常规时隙每时隙由864Chips组成，时长675us；业务和信令由两个数据块组成，每个数据块分别由352Chips组成；16Chips为保护；TS0为下行广播时隙；TS1为上行时隙。每时隙可同时承载16个SF=16的码道TS0TS1TS6TS5TS4TS3TS2Data1Data2MidambleG352chips352chips144chips16chips864chips0.675ms2023/12/1722在TD-SCDMA系统中，P-CCPCH（BCH）必须分配在TS0；P-CCPCH必须使用全向波束，覆盖整个小区/扇区；因此，P-CCPCH不能采用波束赋型；TS0的突发结构同业务时隙（TrafficTimeslot）。GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6业务时隙TS02023/12/1723业务时隙TS1-TS6GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6业务时隙可以安排：公共信道（包括共享信道）；专用信道；需要进行扩频、加扰操作；可以波束赋型，对用户定向发射／接收；需要功率控制；可以携带L1层的控制命令（TFCI、TPC、SSSymbol）；2023/12/1724DataMidambleDataTFCI1SSTPCTFCI2DataMidambleDataTFCI3SSTPCTFCI4时隙i时隙i5ms无线子帧5ms无线子帧10ms无线帧352chips352chips144chips352chips352chips144chipsGP(16chips)GP(16chips)Data： 数据部分，用于承载用户/信令数据Midamble： 训练序列，用于信道估计、功率电平测量TFCI： 传输格式组合指示，指示传输格式组合方式SS： 同步偏移，同步调整指令TPC： 发射功率控制，发射功率调整指令GP： 保护间隔，发射机关闭时延保护业务时隙结构2023/12/1725训练序列码Midamble训练序列的作用：上下行信道估计：用于联合检测功率测量：用于在下行发送TPC调整指令上行同步保持:用于在下行发送SS调整指令用来区分相同小区、相同时隙内的不同用户的训练序列的构成：整个系统有128个长度为128chips的基本midamble码，分成32个码组，每组4个。一个小区采用哪组基本midamble码由基站决定，基站决定本小区将采用这4个基本midamble中的哪一个在同一小区的同一时隙内用户具有相同的基本Midamble码序列，不同用户的Midamble序列只是基本训练序列的时间移位由144Chips组成；

Midamble的发射功率与同一个突发中的数据符号的发射功率相同对Midamble不进行扩频和加扰的操作2023/12/1726TD-SCDMA码字导频码

SYNC_DLID（DwPTS）

SYNC_DLID（UpPTS）扩频码

Midamble码扰码2023/12/1727扰码用于区分小区128个扰码分成32组，每组4个扰码码组由基站使用的SYNC_DL序列确定扰码长度为162023/12/1728SYNC_DL、SYNC_UL和MidambleSYNC_DL：用于区分小区SYNC_UL：用于区分上行接入时的ueMidamble：用于区分同一时隙的不同用户2023/12/1729TD-SCDMA码字码组TD-SCDMA码字SYNC_DLIDSYNC_ULID扰码ID基本Midamble码ID100...700112233218...1544556677…3231248...2551241241251251261261271272023/12/1730TD-SCDMA信道传输信道物理信道DCHDedicatedPhysicalChannel(DPCH)BCHPrimaryCommonControlPhysicalChannels(P-CCPCH)PCHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)FACHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)PageIndicatorChannel(PICH)RACHPhysicalRandomAccessChannel(PRACH)USCHPhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH)DSCHPhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)DownlinkPilotChannel(DwPCH)UplinkPilotChannel(UpPCH)FastPhysicalAccessChannel(FPACH)HS-DSCHHighSpeedPhysicalDownlinkSharedChannel(HS-PDSCH)SharedControlChannelforHS-DSCH(HS-SCCH)SharedInformationChannelforHS-DSCH(HS-SICH)2023/12/1731TD-SCDMA与WCDMA物理信道传输信道

TD-SCDMA物理信道

WCDMA物理信道DCHDPCHDPCHBCHP-CCPCHP-CCPCHPCHS-CCPCHS-CCPCHFACHS-CCPCHS-CCPCHRACHPRACHPRACHDSCHPDSCHPDSCHDwPCH、UpPCH、PUSCH、FPACH、PICHSCH、CPICH、PICH、PCPCH、AICH、AP-AICH、CD/CA-ICH、CSICHHS-DSCHHS-PDSCHHS-DSCHHS-SCCHHS-SCCHHS-SICHHS-DPCCH2023/12/1732TD-SCDMA单小区的最大容量TD-SCDMA单小区的最大用户数是24个：每个BRU（BasicResourceUnit）传输的速率：{352（一个数据块chip数）*2（一个时隙两个数据块）/16（扩频因子）}/5ms（一个子帧长度）＝8.8kbps每个时隙支持最大16个信道码，共有6*16＝96BRU/子帧假定传输的为12.2kbps的语音信号，则需要2个BRU来承载上下行共需要4个BRU因此，可以容纳的最大用户数为：96/4＝24个用户但是：时隙还需要配置RACH、上行共享信道等公共信道，根据配置不同，需要占用2BRU，因此小区实际容量为23个12.2k语音用户。2023/12/1733TD-SCDMA小区半径的计算Case

Max.cellradiusnoUpPTS–DwPTSinterferenceallowed11.25kmUpPTS–DwPTSinterferenceallowed,butnointerferencetoTS0allowed22.5kmnoTS1–DwPTSinterferenceallowed,otherinterferenceallowed30kmTS1–DwPTSinterferenceallowed,butnointerferencetoTS0allowed41.25km2023/12/1734小区最大覆盖距离计算

小区覆盖半径dmax依赖与保护时隙tgap，其关系式为：

dmax=c

tgap

/2[C为信号空中传播的速度，约300m/us]GP和小区半径的关系2023/12/1735主要内容TD-SCDMA概述

TD-SCDMA原理

TD-SCDMA关键技术2023/12/1736

智能天线（SmartAntenna）上行同步（UplinkSynchronization）联合检测（JointDetection）接力切换（Conventionalhandover）动态信道分配（DynamicChannelAllocation）TD-SCDMA关键技术(..)5421362023/12/1737智能天线的引入目标将目标用户的能量最大化将其他用户的干扰最小化思想发展空分技术静态的固定扇区-动态的天线波束2023/12/1738智能天线优势：用户跟随能量集中干扰抑制

智能天线：多根天线阵元组成的天线阵列智能天线进行下行波束赋形，形成方向性波束，跟踪用户2023/12/1739TDD方式更能够体现智能天线的优势智能天线是TDD的优势FDD方式：由于上、下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不相同，所以根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路TDD方式：上、下行链路使用相同频率传输信号，且间隔时间短，链路无线传播环境差异不大，可以使用相同权值

TDD方式FDD方式2023/12/1740智能天线

广播波束

业务波束

智能天线在使用中有两种工作模式：

智能天线在使用前需要校准

智能天线在广播信道和业务信道分别工作于两种模式，工作在业务信道上时波束较窄，增益较大，这样一方面可以节省移动台和基站发射功率，另一方面可以减小干扰。

智能天线产品分类：线阵、圆阵2023/12/1741智能天线优势--干扰抑制上行:基站接收信号有方向性，对接收方向以外干扰有很强的抑制作用下行:波束赋形后低旁瓣泄漏大大减小对小区内/小区间其他用户信号的干扰2023/12/1742

智能天线（SmartAntenna）上行同步（UplinkSynchronization）

联合检测（JointDetection）接力切换（Conventionalhandover）动态信道分配（DynamicChannelAllocation）TD-SCDMA关键技术(..)5421362023/12/1743码道非正交多址干扰扩频码到达基站接收机时间不同步CODE1CODE2CODEN上行同步2023/12/1744上行同步：每个移动终端发射的码道信号到达基站的时间相同。使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰。避免码道非正交所带来的干扰，大大提高CDMA的系统容量，提高频谱利用率。tCODE1CODE2CODENTD-SCDMA最大限度的克服MAI（多址干扰）上行同步2023/12/1745上行同步同步的建立(开环同步)在随机接入时建立依靠NodeB接收到的SYNC_UL立即在对应的FPACH（下行物理信道）进行控制同步的保持(闭环同步)在每一上行帧检测Midamble立即在下一个下行帧进行闭环控制出现失步后重新建立同步（外环同步)UENodeBUpPTSFPACH2023/12/1746

智能天线（SmartAntenna）

上行同步（UplinkSynchronization）联合检测（JointDetection）接力切换（Conventionalhandover）动态信道分配（DynamicChannelAllocation）TD-SCDMA关键技术(..)5421362023/12/1747联合检测ISI（符号间干扰）接收信号能量MAIISI接收信号能量MAIISI热噪声热噪声MAI（多址干扰）CDMA系统中存在干扰传统接收机2023/12/1748联合检测联合检测

优势：抑制ISI（符号间干扰）与MAI（多址干扰）抑制远近效应，降低功率控制要求接收信号能量MAIISI接收信号能量MAIISI接收信号能量热噪声热噪声热噪声WCDMATD-SCDMA

联合检测：通过数据符号间、码间的相关性在多个用户中检测，提取出所需的信号。2023/12/1749联合检测优势--抗远近效应接收信号能量MAI接收信号能量MAI接收信号能量热噪声热噪声热噪声传统接收机联合检测传统接收机：小信号被淹没联合检测：小信号依然能够解调2023/12/1750联合检测的优缺点联合检测的优点：降低干扰扩大容量降低功控要求，削弱远近效应联合检测的缺点：增加系统复杂度(矩阵求逆)系统处理时延需要要消耗一定的资源2023/12/1751

智能天线（SmartAntenna）

上行同步（UplinkSynchronization）

联合检测（JointDetection）

接力切换（Conventionalhandover）动态信道分配（DynamicChannelAllocation）TD-SCDMA关键技术(..)5421362023/12/1752接力切换定义：利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。如果UE进入切换区，则RNC通知该基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。优点：接力切换通过与智能天线和上行同步等技术有机结合，巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合起来，是一种具有较好系统性能的优化的切换方法，同时测量对象数目的减少使得终端的功耗降低。2023/12/1753三种切换软切换硬切换接力切换TD-SCDMAWCDMA2023/12/1754三种切换技术比较(切换前)接力切换硬切换软切换基站A基站B基站A基站B基站A基站B2023/12/1755三种切换技术比较(切换中)接力切换硬切换软切换（长期保持）基站A基站B基站A基站B基站A基站B软切换浪费资源！硬切换容易掉话！2023/12/1756三种切换技术比较(切换后)接力切换硬切换软切换基站A基站B基站A基站B基站A基站B2023/12/1757接力切换过程2023/12/1758接力切换与软/硬切换的比较