大話通信之TDSCDMA

1、1、 TD-SCDMA與WCDMA有相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是OVSF碼的變化范圍卻不一樣。WCDMA下行4-512，上行為4-256。而TD-SCDMA因?yàn)樵跁r(shí)間軸上還對(duì)用戶劃分，每個(gè)用戶都是承載在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，自然一個(gè)時(shí)隙就不能承載太多的用戶，也就不需要太多的擴(kuò)頻碼。所以TD-SCDMA下行擴(kuò)頻碼只有兩個(gè)，一個(gè)是1，一個(gè)是16。當(dāng)采用低速率的業(yè)務(wù)時(shí)就使用為16的擴(kuò)頻因子，但需要高速率業(yè)務(wù)時(shí)，就采用為1的擴(kuò)頻因子，只有兩個(gè)擴(kuò)頻碼，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。另外，一個(gè)重要的好處就是終端比較容易判斷其他用戶所采用的擴(kuò)頻碼，自己占用了為1的擴(kuò)頻因子，那本時(shí)隙就沒(méi)有其他用戶了；若自己占用了兩

2、個(gè)SF=16的擴(kuò)頻碼，其他用戶的擴(kuò)頻無(wú)外乎就另外14個(gè)，試兩下就出來(lái)了 。那么這樣做的好處是什么呢？答案就是方便終端進(jìn)行多用戶檢測(cè)，也就是通過(guò)知道所有用戶的擴(kuò)頻碼，可以把所有信號(hào)都解出來(lái)，而不是像以前單用戶監(jiān)測(cè)的時(shí)候把這些當(dāng)做噪聲來(lái)處理。上行的擴(kuò)頻因子可以在1、2、4、8、16之間選擇，這樣上行可以有更多的選擇，、。由于基站子系統(tǒng)是知道小區(qū)下所有終端的擴(kuò)頻碼的，因此多增加一些擴(kuò)頻碼的選擇對(duì)于基站進(jìn)行多用戶檢測(cè)并不是什么麻煩事。2、 TD-SCDMA空口的物理層、MAC層、RLC層、RRC層要完成的工作與WCDMA一樣，其中RRC、RLC、MAC層的工作機(jī)理基本一樣，而物理層則不然。3、 實(shí)際上

3、，三大標(biāo)準(zhǔn)的主要差異也在于空中接口的物理層！多址復(fù)用就是發(fā)生在空中接口的物理層！4、 智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、動(dòng)態(tài)分配信道、軟件無(wú)線電5、 TD-SCDMA空中接口的幀結(jié)構(gòu)，一個(gè)無(wú)線幀下有兩個(gè)一模一樣的無(wú)線子幀。一個(gè)子幀有7個(gè)時(shí)隙。不同的用戶信號(hào)可以在同一個(gè)時(shí)隙里發(fā)射，一個(gè)時(shí)隙可以支持多個(gè)用戶，只要它們采用不同的擴(kuò)頻碼。一個(gè)無(wú)線子幀，除了7個(gè)常規(guī)時(shí)隙外，還有3個(gè)特殊時(shí)隙，“下行同步”、“保護(hù)間隔”、“上行同步”，“保護(hù)間隔”是用來(lái)隔開(kāi)上下行，避免上下行撞到一起。6、 TD作為一個(gè)時(shí)分系統(tǒng)，是非常講究時(shí)間同步的，它要求所有基站之間都必須同步。TD-SCDMA系統(tǒng)是一個(gè)“時(shí)分雙工”的移動(dòng)通信

4、系統(tǒng)，也就是意味著山下行不是通過(guò)采用不同的頻段來(lái)區(qū)隔，而是通過(guò)不同的時(shí)間段來(lái)分別發(fā)射下行和上行信號(hào)來(lái)區(qū)隔?！皶r(shí)分雙工”系統(tǒng)由于基站和手機(jī)采用相同的頻率，就存在一個(gè)隱患，若沒(méi)有精確同步，那么收發(fā)時(shí)隙就可能會(huì)錯(cuò)位。在TD-SCDMA中，失步基站很容易對(duì)附近所有基站造成很大的干擾。GSM和TD雖然都采用了時(shí)分復(fù)用，但是雙工方式不同。7、 時(shí)分雙工的好處：（1） 頻譜的靈活性，不需要成對(duì)的頻譜，節(jié)省頻譜資源。（2） 對(duì)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的支持。對(duì)于時(shí)分雙工而言，上下行工作于同一頻段，只是不同的時(shí)隙，這樣就可以通過(guò)調(diào)整上下行的時(shí)隙數(shù)目來(lái)適應(yīng)上下行的業(yè)務(wù)量。（3） 上下行鏈路的相關(guān)性。由于時(shí)分雙工系統(tǒng)上下行工作于

5、同一個(gè)頻率，所以上下行的傳播特性比較相近。（4） 設(shè)備成本較低。由于上下行工作于相同的頻段，其發(fā)射機(jī)和接收機(jī)就比較簡(jiǎn)單，從而可以使設(shè)備的成本比頻分雙工要低20%-40%。8、 說(shuō)到時(shí)鐘同步，目前在現(xiàn)網(wǎng)里廣泛應(yīng)用的一種方式就是通過(guò)GPS來(lái)校準(zhǔn)時(shí)鐘?，F(xiàn)在的TD-SCDMA都支持GPS/北斗系統(tǒng)雙模同步方式，減少對(duì)美國(guó)的依賴。9、 為何需要上行同步：所謂上行同步，指的是同一時(shí)隙內(nèi)的不同用戶的信號(hào)同步到達(dá)基站接收機(jī)。TD-SCDMA，同一個(gè)時(shí)隙里有多個(gè)用戶同時(shí)接入，區(qū)分同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的不同用戶，是靠那些用戶采用了不同的擴(kuò)頻碼。假如兩個(gè)用戶的信號(hào)同時(shí)到達(dá)基站，則擴(kuò)頻碼運(yùn)算為0，那么對(duì)于其中一個(gè)信號(hào)，基站可

6、以用另一個(gè)信號(hào)的擴(kuò)頻碼對(duì)其進(jìn)行解擴(kuò)濾除。如果這些用戶的信號(hào)都同時(shí)到達(dá)，那么由于擴(kuò)頻碼的正交性，一個(gè)簡(jiǎn)單的解擴(kuò)動(dòng)作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他用戶信號(hào)的完美濾除，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)分不同用戶的目的。如果不能同時(shí)到達(dá)，導(dǎo)致擴(kuò)頻碼就不正交了，則無(wú)法濾除，會(huì)產(chǎn)生干擾。（我們?yōu)槭裁凑f(shuō)WCDMA、CDMA2000系統(tǒng)的上行都干擾受限，那是因?yàn)楦鱾€(gè)用戶上行信號(hào)不同步，從而影響了擴(kuò)頻碼之間的正交性，抬升了底噪，進(jìn)而最終影響了系統(tǒng)的容量）。10、 如何進(jìn)行上行同步：最初手機(jī)都必須監(jiān)聽(tīng)0號(hào)時(shí)隙的系統(tǒng)信息，得知網(wǎng)絡(luò)的種種信息（這與GSM網(wǎng)絡(luò)并無(wú)二致），然后手機(jī)和基站要進(jìn)行一個(gè)下行信息的同步，這就是“下行同步時(shí)隙”的工作。手機(jī)在間隔一段

7、時(shí)間后，會(huì)在“上行同步”這個(gè)特殊的時(shí)隙發(fā)射一串特殊的固定內(nèi)容的碼字，也叫做上行同步序列?；臼盏竭@串序列后，就會(huì)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)碼延遲的位置和功率減少的多少來(lái)決定手機(jī)接下來(lái)的發(fā)射功率和時(shí)間調(diào)整值，并通知手機(jī)。手機(jī)得知了應(yīng)該在什么時(shí)間發(fā)射之后，就會(huì)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，然后發(fā)起接入網(wǎng)絡(luò)的隨即接入消息。注意：上行同步的過(guò)程并不是一開(kāi)始同步后就一勞永逸了，因?yàn)槭謾C(jī)是移動(dòng)的，它到基站的距離是在不斷變化的，因此手機(jī)發(fā)射話音和數(shù)據(jù)的同步時(shí)，還會(huì)摻雜一段“訓(xùn)練”序列，這個(gè)序列跟“上行同步序列”的功能是一樣的，都是一段標(biāo)準(zhǔn)的碼字，基站根據(jù)這段碼字進(jìn)行對(duì)比，來(lái)判斷手機(jī)此時(shí)此刻的位置，從而不斷修正“時(shí)間提前量”，從而保證手

8、機(jī)與基站始終能夠時(shí)鐘同步。11、 智能天線普通天線的電磁波是向四面八方傳播的，而只能天線卻可以將電磁波聚焦于某些方位，隨著用戶的變化來(lái)改變自己的傳播方式。所謂“智能”，第一它可以跟蹤用戶的終端的位置，第二它可以根據(jù)用戶的位置來(lái)定向的向用戶發(fā)射電磁波。智能天線比普通天線寬的多，是因?yàn)樗怯啥喔√炀€共同組成的天線陣列，外面罩個(gè)殼子，就成了智能天線現(xiàn)在的樣子。由于智能天線能夠定向地跟蹤手機(jī)，只需要向某個(gè)區(qū)域發(fā)射電磁波，其基站的輻射相對(duì)GSM基站而言其實(shí)要低得多。波的干涉是智能天線得以實(shí)現(xiàn)的最根本的原理。物理知識(shí)告我們，頻率相同的兩列波疊加，會(huì)使某些區(qū)域的振動(dòng)增強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的

9、區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開(kāi)，此謂波的干涉。智能天線中的陣元所發(fā)出的電磁波信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的調(diào)節(jié)，發(fā)生了干涉現(xiàn)象，所以會(huì)增強(qiáng)在特定方向上的傳播，同時(shí)其他無(wú)關(guān)方向上的電磁波則會(huì)相應(yīng)地被削弱，故而就可以產(chǎn)生定向的電磁波了。好處：（1） 提高基站的接收靈敏度，基站所接受的信號(hào)應(yīng)該為各天線單元之和。（2） 應(yīng)用智能天線可以有效降低干擾。無(wú)論是上行還是下行。在上行方向，基站可以判斷手機(jī)的位置，從而對(duì)其他方向發(fā)來(lái)的干擾信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。在下行方向，由于發(fā)送的信號(hào)具有一定的方向性，可以將主瓣指向期望用戶方向，旁瓣指望其它信號(hào)，因此能大大減小對(duì)小區(qū)內(nèi)/小區(qū)間其它用戶的干擾。12、 接力切換技術(shù)TD-SCDMA

10、需要通過(guò)上行同步技術(shù)來(lái)降低干擾，所以就無(wú)法和多個(gè)基站同時(shí)保持連接了。因?yàn)槭謾C(jī)到不同基站的距離不相等，則無(wú)法確定跟哪個(gè)基站保持上行同步。接力切換的基本思想是利用智能天線和上行同步等技術(shù)，在對(duì)手機(jī)的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)手機(jī)的方位和距離信息的變化來(lái)判斷目前手機(jī)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站的鄰近區(qū)域，如果手機(jī)進(jìn)入切換區(qū)域，RNC則通知下一個(gè)基站做好切換的準(zhǔn)備，從而達(dá)到快速、可靠切換的目的。上述過(guò)程是上下行分別進(jìn)行切換的，切換時(shí)手機(jī)的上行信道與目標(biāo)小區(qū)進(jìn)行上行預(yù)同步，而下行信道先不切換過(guò)來(lái)，等上行信道先完成同步后，下行信道再切換過(guò)來(lái)。如果上行切換不成功，手機(jī)還可以將上行專用信道切換回原小

11、區(qū)，保證用戶不掉話。13、 聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)之前一直在說(shuō)，在CDMA系統(tǒng)中，不用的用戶之間是不會(huì)產(chǎn)生干擾的，因?yàn)樗鼈儾捎昧瞬煌臄U(kuò)頻碼。實(shí)際上，由于多徑效應(yīng)，終端發(fā)出的信號(hào)無(wú)法精確地同步到達(dá)接收機(jī)，另外由于遠(yuǎn)近效應(yīng)也會(huì)使接收機(jī)收到的各信號(hào)強(qiáng)度不同，這兩種情況都可能造成碼字之間的正交性被削弱。當(dāng)不同擴(kuò)頻碼之間不再能夠保證正交時(shí)，不同的用戶之間實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生干擾，這就是多址干擾MAI存在的根源所在。傳統(tǒng)的CDMA信號(hào)檢測(cè)方法，總是把來(lái)自其它用戶的干擾（即MAI）看做是一種噪聲來(lái)處理。即不管三七二十一基站和終端對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行分離和解析的過(guò)程都是獨(dú)立的，至于摻雜在其中的其它信號(hào)，我們通通當(dāng)做事不關(guān)己的噪聲來(lái)處理。這是單用戶檢測(cè)（SUD）。隨著用戶數(shù)的進(jìn)一步增加或信號(hào)功率的增大，再把MAI當(dāng)做熱噪聲一樣的干擾，那就會(huì)導(dǎo)致信噪比嚴(yán)重惡化，從而使系統(tǒng)容量大幅下降。14、 動(dòng)態(tài)分配信道慢速DCA（動(dòng)態(tài)分配信道）：TD-SCDMA共有7個(gè)業(yè)務(wù)信道，