移動(dòng)通信第9章TDSCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)

1、概述概述9.1TD-SCDMATD-SCDMA空中接口空中接口9.2TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)物理層主要工作過(guò)程系統(tǒng)物理層主要工作過(guò)程9.3教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：lWCDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；要網(wǎng)元和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；l空中接口物理層的功能；空中接口物理層的功能；l物理信道、傳輸信道與邏輯信道功能；物理信道、傳輸信道與邏輯信道功能； lHSDPA/HSUPA網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。教學(xué)要求：教學(xué)要求：l了解了解WCD

2、MA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)；系統(tǒng)的主要特點(diǎn)；l掌握掌握WCDMA 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；l掌握掌握WCDMA物理層的功能，物理信道、物理層的功能，物理信道、傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系；傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系； l了解了解HSDPA/HSUPA網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及演進(jìn)。 重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：l掌握掌握WCDMA 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元和接口功能；和接口功能；l基于基于R99、R4、R5的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接

3、口，的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口，不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；不同版本核心網(wǎng)的特點(diǎn)；l掌握掌握WCDMA物理層的功能，物理信道、物理層的功能，物理信道、傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系。傳輸信道與邏輯信道的映射關(guān)系。 TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)工業(yè)和信息標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)工業(yè)和信息化部電信科學(xué)研究院在國(guó)家主管部門的化部電信科學(xué)研究院在國(guó)家主管部門的支持下，根據(jù)多年的研究而提出的具有支持下，根據(jù)多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。一定特色的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 TD-SCDMA無(wú)線傳輸方案是無(wú)線傳輸方案是FDMA、TDMA和和CDMA 3種基本多址技術(shù)的結(jié)合種基本多址技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，如圖應(yīng)用，如圖9

4、-1（a）所示；圖）所示；圖9-1（b）為）為WCDMA/CDMA 2000多址方式示意圖。多址方式示意圖。圖圖9-1 TD-SCDMA和和WCDMA多址方式多址方式 TD-SCDMA采用采用TDD雙工方式。雙工方式。 在在TDD模式下，通過(guò)周期性地轉(zhuǎn)換模式下，通過(guò)周期性地轉(zhuǎn)換傳輸方向，允許在同一個(gè)載波上交替地傳輸方向，允許在同一個(gè)載波上交替地進(jìn)行上下行鏈路傳輸。進(jìn)行上下行鏈路傳輸。 采用采用TDD雙工方式，系統(tǒng)收發(fā)信使雙工方式，系統(tǒng)收發(fā)信使用同一頻段，上下行鏈路的無(wú)線環(huán)境一用同一頻段，上下行鏈路的無(wú)線環(huán)境一致性好，適合使用智能天線技術(shù)；但也致性好，適合使用智能天線技術(shù)；但也存在一定的不足，比

5、如要求基站間必須存在一定的不足，比如要求基站間必須同步，需要較大的瞬時(shí)發(fā)射功率等。同步，需要較大的瞬時(shí)發(fā)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頻率、碼和時(shí)隙決定。頻率、碼和時(shí)隙決定。 TD-SCDMA支持多種通信接口，與支持多種通信接口，與WCDMA接口接口Iu、Iub、Iur等多種接口等多種接口相同，可以單獨(dú)組網(wǎng)或作為無(wú)線接入網(wǎng)相同，可以單獨(dú)組網(wǎng)或作為無(wú)線接入網(wǎng)和和WCDMA混合組網(wǎng)?；旌辖M網(wǎng)。 TD-SCDMA具有較好的網(wǎng)絡(luò)兼容性具有較好的網(wǎng)絡(luò)兼容性和靈活的組網(wǎng)方式。和靈活的組網(wǎng)方式。 TD-SCDMA具備具備TDD的所有優(yōu)點(diǎn)，的所有優(yōu)點(diǎn)，如混合多址方式，上下

6、行鏈路特性的一如混合多址方式，上下行鏈路特性的一致，時(shí)隙按上下行鏈路所需數(shù)據(jù)量進(jìn)行致，時(shí)隙按上下行鏈路所需數(shù)據(jù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配等。動(dòng)態(tài)分配等。9.2.1 TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)1TD-SCDMA空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu) TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖9-2所所示。示。圖圖9-2 TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu) TD-SCDMA系統(tǒng)的空中接口（系統(tǒng)的空中接口（Uu）的協(xié)議結(jié)構(gòu)分為的協(xié)議結(jié)構(gòu)分為3層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。層和網(wǎng)絡(luò)層。 信道分成信道分成3類：邏輯信道、傳輸信道類：邏輯信道、傳輸

7、信道和物理信道。和物理信道。 邏輯信道通常分為兩大類：傳輸控邏輯信道通常分為兩大類：傳輸控制平面信息的控制信道和傳輸用戶平面制平面信息的控制信道和傳輸用戶平面信息的業(yè)務(wù)信道。信息的業(yè)務(wù)信道。 傳輸信道可分為兩類：公共傳輸信傳輸信道可分為兩類：公共傳輸信道道和和專用傳輸信道。專用傳輸信道。 公共傳輸信道公共傳輸信道 公共傳輸信道有公共傳輸信道有7類。類。l廣播信道廣播信道l尋呼信道尋呼信道l前向接入信道前向接入信道l隨機(jī)接入信道隨機(jī)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 專用傳輸信道專用傳輸信道 物理信道按其承載的不同信息被分物理信道按其承

8、載的不同信息被分成了不同的類別，有用于承載傳輸信道成了不同的類別，有用于承載傳輸信道數(shù)據(jù)的物理信道，也有僅用于承載物理數(shù)據(jù)的物理信道，也有僅用于承載物理層自身信息的物理信道。層自身信息的物理信道。 物理信道分為兩大類：專用物理信物理信道分為兩大類：專用物理信道和公共物理信道。道和公共物理信道。圖圖9-3 邏輯信道、傳輸信道與物理信道邏輯信道、傳輸信道與物理信道之間的映射關(guān)系之間的映射關(guān)系1TD-SCDMA物理層的主要功能物理層的主要功能 （1）傳輸信道錯(cuò)誤檢測(cè)和上報(bào)。）傳輸信道錯(cuò)誤檢測(cè)和上報(bào)。 （2）傳輸信道前向糾錯(cuò)（）傳輸信道前向糾錯(cuò)（FEC）編碼和解）編碼和解碼。碼。 （3）傳輸信道的復(fù)用

9、和解復(fù)用及傳輸信道）傳輸信道的復(fù)用和解復(fù)用及傳輸信道和編碼的組合。和編碼的組合。 （4）傳輸信道到物理信道的映射。）傳輸信道到物理信道的映射。 （5）物理信道的調(diào)制）物理信道的調(diào)制/擴(kuò)頻和解調(diào)擴(kuò)頻和解調(diào)/解擴(kuò)。解擴(kuò)。 （6）頻率和系統(tǒng)時(shí)鐘（碼片、比特、時(shí)）頻率和系統(tǒng)時(shí)鐘（碼片、比特、時(shí)隙和子幀）同步。隙和子幀）同步。 （7）功率控制。）功率控制。 （8）物理信道的功率加權(quán)和合并。）物理信道的功率加權(quán)和合并。 （9）射頻處理。）射頻處理。 （10）上行同步控制。）上行同步控制。 （11）速率匹配。）速率匹配。 （12）無(wú)線特性測(cè)試，包括誤幀率（）無(wú)線特性測(cè)試，包括誤幀率（FER）、）、信號(hào)干擾噪

10、聲比（信號(hào)干擾噪聲比（SIR）、到達(dá)方向（）、到達(dá)方向（DOA）等。等。 （13）智能天線的上行和下行波束賦形。）智能天線的上行和下行波束賦形。 （14）智能天線的）智能天線的UE定位。定位。 TD-SCDMA物理信道的（信號(hào)格式）結(jié)物理信道的（信號(hào)格式）結(jié)構(gòu)分為構(gòu)分為4層：超幀（系統(tǒng)幀）、無(wú)線幀、子層：超幀（系統(tǒng)幀）、無(wú)線幀、子幀和時(shí)隙幀和時(shí)隙/碼道。碼道。圖圖9-4 TD-SCDMA物理信道的分層結(jié)構(gòu)物理信道的分層結(jié)構(gòu) TD-SCDMA無(wú)線子幀結(jié)構(gòu)如圖無(wú)線子幀結(jié)構(gòu)如圖9-5所所示。示。 圖圖9-6示意了示意了TD-SCDMA系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整子幀結(jié)構(gòu)可變轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置來(lái)提供調(diào)整子幀結(jié)構(gòu)可變

11、轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置來(lái)提供對(duì)稱業(yè)務(wù)或非對(duì)稱業(yè)務(wù)。對(duì)稱業(yè)務(wù)或非對(duì)稱業(yè)務(wù)。圖圖9-5 TD-SCDMA無(wú)線子幀結(jié)構(gòu)無(wú)線子幀結(jié)構(gòu)圖圖9-6 TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)稱系統(tǒng)對(duì)稱/非對(duì)稱業(yè)非對(duì)稱業(yè)務(wù)的時(shí)隙分配示意圖務(wù)的時(shí)隙分配示意圖 每個(gè)子幀中的每個(gè)子幀中的3個(gè)特殊時(shí)隙作用如下。個(gè)特殊時(shí)隙作用如下。 下行導(dǎo)頻時(shí)隙（下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）用于下行鏈）用于下行鏈路同步和初始小區(qū)搜索。路同步和初始小區(qū)搜索。 上行導(dǎo)頻時(shí)隙（上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）主要用于隨機(jī)）主要用于隨機(jī)接入過(guò)程中接入過(guò)程中UE與與Node B的初始同步。的初始同步。 保護(hù)間隔（保護(hù)間隔（GP）的設(shè)計(jì)決定了）的設(shè)計(jì)決定了TD-SCDMA系統(tǒng)小區(qū)的

12、覆蓋范圍。系統(tǒng)小區(qū)的覆蓋范圍。 在在TDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)（格式稱為突發(fā)（Burst）。）。 TD-SCDMA系統(tǒng)采用的突發(fā)結(jié)構(gòu)如系統(tǒng)采用的突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖圖9-9所示。所示。圖圖9-9 TD-SCDMA系統(tǒng)的突發(fā)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的突發(fā)結(jié)構(gòu)擴(kuò)擴(kuò) 頻頻 因因 子子每個(gè)數(shù)據(jù)塊符號(hào)數(shù)（每個(gè)數(shù)據(jù)塊符號(hào)數(shù)（N）135221704888441622表表9-1突發(fā)中每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含的符號(hào)數(shù)突發(fā)中每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含的符號(hào)數(shù) TD-SCDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊用于承載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊用于承載來(lái)自傳輸信道的用戶數(shù)據(jù)或高層控制信來(lái)自傳輸信道的用戶數(shù)據(jù)或高層控制信息，也提供了傳送控制平面上物理層控息，也

13、提供了傳送控制平面上物理層控制信令的功能。制信令的功能。圖圖9-10 不發(fā)送不發(fā)送SS和和TPC時(shí)的物理層控時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)制信令結(jié)構(gòu)圖圖9-11 發(fā)送發(fā)送SS和和TPC時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)1專用物理信道專用物理信道2公共物理信道公共物理信道圖圖9-12 傳輸信道編碼傳輸信道編碼/復(fù)用復(fù)用 圖圖9-13所示為所示為TD-SCDMA系統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制方式的示意圖。擴(kuò)頻調(diào)制方式的示意圖。 1串并變換和數(shù)據(jù)映射串并變換和數(shù)據(jù)映射2OVSF碼擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻3加擾加擾4子幀形成子幀形成圖圖9-13 TD-SCDMA系統(tǒng)系統(tǒng)QPSK數(shù)據(jù)擴(kuò)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制示意圖頻調(diào)制示意圖碼碼

14、組組關(guān)關(guān) 聯(lián)聯(lián) 碼碼SYNC-DL碼編號(hào)碼編號(hào)SYNC-UL碼編號(hào)碼編號(hào)擾碼編號(hào)擾碼編號(hào)基本中間碼編號(hào)基本中間碼編號(hào)碼組碼組00，700112233碼組碼組18，1544556677碼組碼組31248，255124124125125126126127127 表表9-2基本中間碼、擾碼、基本中間碼、擾碼、SYNC-UL碼、碼、SYNC-DL碼與碼組之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系碼與碼組之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 I、Q支路數(shù)據(jù)輸出后，將通過(guò)滾降系支路數(shù)據(jù)輸出后，將通過(guò)滾降系數(shù)為數(shù)為0.22的升余弦滾降濾波器脈沖成型，然的升余弦滾降濾波器脈沖成型，然后分別用正交的載波進(jìn)行射頻調(diào)制后，合路后分別用正交的載波進(jìn)行射頻調(diào)制后，合路

15、發(fā)出。發(fā)出。 TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)對(duì)10.2kbit/s、64kbit/s、144kbit/s、384kbit/s的上行和下行業(yè)務(wù)均采的上行和下行業(yè)務(wù)均采用用QPSK調(diào)制方式；當(dāng)提供調(diào)制方式；當(dāng)提供2Mbit/s業(yè)務(wù)時(shí)采業(yè)務(wù)時(shí)采用用8PSK調(diào)制方式。調(diào)制方式。 對(duì)對(duì)HSDPA業(yè)務(wù)采用業(yè)務(wù)采用16QAM甚至甚至64QAM調(diào)制方式。調(diào)制方式。 碼片速率保持碼片速率保持1.28Mchip/s不變，擴(kuò)頻增不變，擴(kuò)頻增益的范圍為益的范圍為116。 標(biāo)識(shí)小區(qū)的碼稱為下行同步碼（標(biāo)識(shí)小區(qū)的碼稱為下行同步碼（SYNC-DL）序列，在下行導(dǎo)頻時(shí)隙（）序列，在下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）發(fā)）發(fā)射。射。 基站將

16、在小區(qū)的全方向或在固定波束方基站將在小區(qū)的全方向或在固定波束方向發(fā)送向發(fā)送DwPTS，同時(shí)起到導(dǎo)頻和下行同步的，同時(shí)起到導(dǎo)頻和下行同步的作用。作用。 在整個(gè)系統(tǒng)中，共有在整個(gè)系統(tǒng)中，共有32個(gè)長(zhǎng)度為個(gè)長(zhǎng)度為64chip的的SYNC-DL碼。碼。 相同地理覆蓋區(qū)域的多個(gè)小區(qū)（假相同地理覆蓋區(qū)域的多個(gè)小區(qū)（假設(shè)每個(gè)載頻為一個(gè)小區(qū)）合并到一起，設(shè)每個(gè)載頻為一個(gè)小區(qū)）合并到一起，共享同一套公共信道資源，從而構(gòu)成一共享同一套公共信道資源，從而構(gòu)成一個(gè)多載頻小區(qū)，稱這種技術(shù)為個(gè)多載頻小區(qū)，稱這種技術(shù)為N 頻點(diǎn)技頻點(diǎn)技術(shù)。術(shù)。圖圖9-14 N頻點(diǎn)原理示意圖頻點(diǎn)原理示意圖 移動(dòng)終端（移動(dòng)終端（UE）從開(kāi)機(jī)開(kāi)始

17、，到發(fā)）從開(kāi)機(jī)開(kāi)始，到發(fā)出第一個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求為止，需要經(jīng)歷出第一個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求為止，需要經(jīng)歷小區(qū)搜索、上行同步、隨機(jī)接入小區(qū)搜索、上行同步、隨機(jī)接入3個(gè)基本個(gè)基本過(guò)程。過(guò)程。 獨(dú)特的獨(dú)特的4步搜索過(guò)程。步搜索過(guò)程。第第1步：搜索步：搜索DwPTS。第第2步：識(shí)別擾碼和基本中間碼。步：識(shí)別擾碼和基本中間碼。第第3步：控制復(fù)幀同步。步：控制復(fù)幀同步。第第4步：讀步：讀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隨機(jī)接入準(zhǔn)備隨機(jī)接入準(zhǔn)備2隨機(jī)接入過(guò)程隨機(jī)接入過(guò)程 隨機(jī)接入過(guò)程的示意圖如圖隨機(jī)接入過(guò)程的示意圖如圖9-15所示。所示。3隨機(jī)接入沖突處理隨機(jī)接入沖突處理

18、圖圖9-15 TD-SCDMA系統(tǒng)隨機(jī)接入過(guò)程示意圖系統(tǒng)隨機(jī)接入過(guò)程示意圖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）是下行傳輸信道，它映射到的物理信道為高下行傳輸信道，它映射到的物理信道為高速下行共享物理信道（速下行共享物理信道（HS-PDSCH）。）。 HS-DSCH信道的編碼過(guò)程信道的編碼過(guò)程 HS-DSCH信道的特征信道的特征 HS-DSCH物理層模型物理層模型 HS-DSCH信道的屬性信道的屬性 圖圖9-16 HS-DSCH信道的編碼過(guò)程信道的編碼過(guò)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專用的下行物理信道，用于專用的下行物理信道，用于承載所有相關(guān)底層控制信息。承載所有相關(guān)底層控制信息。 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