第三代移動(dòng)通信講義-第5章TDSCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)

PAGEPAGE1第5章TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)主要內(nèi)容如下：TD-SCDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)；TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)；TD-SCDMA邏輯信道、傳輸信道和物理信道的作用及相互間映射關(guān)系；TD-SCDMA物理信道的功能、物理信道分層、幀結(jié)構(gòu)和突發(fā)結(jié)構(gòu)；TD-SCDMA信道編碼與復(fù)用、擴(kuò)頻、加擾及調(diào)制技術(shù)；TD-SCDMA系統(tǒng)的碼分配；TD-SCDMA系統(tǒng)的基本物理過程；TD-SCDMA系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)。5.1概述TD-SCDMA擁有獨(dú)特的特點(diǎn)。1.混合多址方式TD-SCDMA系統(tǒng)采用混合多址接入方式。2.TDD雙工方式3.TD-SCDMA的物理信道TD-SCDMA的基本物理信道特性由頻率、碼和時(shí)隙決定。其幀結(jié)構(gòu)將10ms的無線幀分成兩個(gè)5ms子幀，每個(gè)子幀中有7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。信道的信息速率與符號(hào)速率有關(guān)，符號(hào)速率由1.28Mcps的碼片速率和擴(kuò)頻因子(SF)所決定。4.TD-SCDMA核心網(wǎng)絡(luò)TD-SCDMA核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與它們的兼容性，5.TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)TD-SCDMA獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu)保證它可以采用一些先進(jìn)的物理層技術(shù)，主要有智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、上行同步、接力切換和動(dòng)態(tài)信道分配等，從而提高系統(tǒng)的性能。這些關(guān)鍵技術(shù)也是TD-SCDMA和其它3G標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。5.2TD-SCDMA空中接口5.2.1TD-SCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)1.TD-SCDMA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5-2所示。圖5-2空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)與WCDMA的空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)一樣，TD-SCDMA系統(tǒng)的空中接口(Uu)的協(xié)議結(jié)構(gòu)分為三層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，其中數(shù)據(jù)鏈路層由媒體接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制子層（RLC）、分組數(shù)據(jù)協(xié)議匯聚子層（PDCP）和廣播/多播控制子層（BMC）組成。從不同協(xié)議層如何承載用戶各種業(yè)務(wù)的角度將信道分成3類：邏輯信道、傳輸信道和物理信道。2.TD-SCDMA系統(tǒng)信道介紹（1）邏輯信道邏輯信道通常分為兩大類：用來傳輸控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。控制信道包括廣播控制信道(BCCH)、尋呼控制信道(PCCH)、公共控制信道(CCCH)、專用控制信道(DCCH)和共享控制信道(SHCCH)。業(yè)務(wù)信道包括公共業(yè)務(wù)信道(CTCHl)和專用業(yè)務(wù)信道(DTCHl)。（2）傳輸信道①公共傳輸信道考慮到TD增強(qiáng)技術(shù)，公共傳輸信道有7類：廣播信道尋呼信道前向接入信道隨機(jī)接入信道上行共享信道下行共享信道高速下行共享信道②專用傳輸信道僅有一類專用傳輸信道(DCH，DedicatedChannel)，可用于上下行鏈路作為承載網(wǎng)絡(luò)和特定UE之間的用戶信息或控制信息。（3）物理信道TD-SCDMA系統(tǒng)中，物理信道是由頻率、時(shí)隙、碼字共同定義的，建立一個(gè)物理信道的同時(shí)，也就給出了它的初始結(jié)構(gòu)。按其承載的不同信息被分成了不同的類別，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層自身信息的物理信道。（4）邏輯信道、傳輸信道和物理信道之間的映射關(guān)系圖5-3邏輯信道、傳輸信道與物理信道之間的映射關(guān)系5.2.2TD-SCDMA物理層1.TD-SCDMA物理層的主要功能TD-SCDMA物理層的主要功能如下：傳輸信道錯(cuò)誤檢測(cè)和上報(bào)；傳輸信道前向糾錯(cuò)(FEC)編碼和解碼；傳輸信道的復(fù)用和解復(fù)用及傳輸信道和編碼的組合；傳輸信道到物理信道的映射；物理信道的調(diào)制/擴(kuò)頻和解調(diào)/解擴(kuò)；頻率和系統(tǒng)時(shí)鐘(碼片、比特、時(shí)隙和子幀)同步；功率控制；物理信道的功率加權(quán)和合并；射頻處理；上行同步控制；速率匹配；無線特性測(cè)試，包括誤幀率(FER)、信號(hào)干擾噪聲比(SIR)、到達(dá)方向(DOA)等；智能天線的上行和下行波束賦形；智能天線的UE定位。2.TD-SCDMA物理信道分層TD-SCDMA物理信道的（信號(hào)格式）結(jié)構(gòu)分為四層：超幀(系統(tǒng)幀)、無線幀、子幀和時(shí)隙/碼道。一個(gè)超幀長(zhǎng)720ms，由72個(gè)無線幀組成，每個(gè)無線幀長(zhǎng)10ms，TD-SCDMA將每個(gè)無線幀分為兩個(gè)相同的5ms子幀，2個(gè)子幀的結(jié)構(gòu)完全相同，子幀是系統(tǒng)無線發(fā)送的最小單位。3.TD-SCDMA物理信道幀結(jié)構(gòu)圖5-5TD-SCDMA無線子幀結(jié)構(gòu)每個(gè)子幀由7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙組成，3個(gè)特殊時(shí)隙分別是下行導(dǎo)頻時(shí)隙(DwPTS，DownlinkPilotTimeSlot)、上行導(dǎo)頻時(shí)隙(UpPTS，UplinkPilotTimeSlot)和保護(hù)間隔(GP)。時(shí)隙用于在時(shí)域上區(qū)分不同用戶信號(hào)，具有TDMA的特性，每個(gè)物理信道都有其特有的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。在TD-SCDMA中，不管時(shí)隙的非對(duì)稱性如何，每一子幀中只能有2個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)。3個(gè)特殊時(shí)隙DwPTS、GP和UpPTS總是處于時(shí)隙TS0和TSl之間，每個(gè)子幀中的3個(gè)特殊時(shí)隙作用如下。(1)下行導(dǎo)頻時(shí)隙(DwPTS)下行導(dǎo)頻時(shí)隙(DwPTS)用于下行鏈路同步和初始小區(qū)搜索。DwPTS由長(zhǎng)為64chip的下行同步碼(SYNC-DL)和長(zhǎng)為32chip的保護(hù)間隔(GP)組成，其時(shí)隙結(jié)構(gòu)見圖5-7。SYNC-DL是一組PN碼，用于區(qū)分不同的相鄰小區(qū)，系統(tǒng)中定義了32個(gè)碼組，每組對(duì)應(yīng)一個(gè)SYNC-DL序列，為64位長(zhǎng)的基本二進(jìn)制序列，在規(guī)范中可查到。SYNC-DLPN碼集在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以復(fù)用。DwPTS的發(fā)射必須要滿足覆蓋整個(gè)區(qū)域的要求，因此不采用智能天線賦形技術(shù)。TD-SCDMA系統(tǒng)中使用獨(dú)立的DwPTS的原因是解決在蜂窩和移動(dòng)環(huán)境下，TDD系統(tǒng)的小區(qū)搜索問題，將DwPTS放在單獨(dú)的時(shí)隙，便于下行同步的迅速獲取，還可以減小對(duì)其他下行信號(hào)的干擾。(2)上行導(dǎo)頻時(shí)隙(UpPTS)上行導(dǎo)頻時(shí)隙(UpPTS)主要用于隨機(jī)接入過程中UE與NodeB的初始同步，即建立上行同步。當(dāng)UE處于空中登記和隨機(jī)接入狀態(tài)時(shí)，將首先發(fā)射UpPTS，當(dāng)?shù)玫骄W(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答后，才發(fā)送隨機(jī)接入信道（RACH）信息。UpPTS由長(zhǎng)為128chip的上行同步碼(SYNC-UL)和32chip的保護(hù)間隔（GP）組成，其時(shí)隙結(jié)構(gòu)見圖5-8。SYNC-UL是一組PN碼，用于在接入過程中區(qū)分不同的UE。TD-SCDMA系統(tǒng)中使用獨(dú)立的UpPTS的原因是用戶終端在隨機(jī)接入時(shí)還沒達(dá)到上行同步。如果此時(shí)接入信號(hào)和正在工作的碼道混在一起，勢(shì)必對(duì)工作中的碼道帶來較大干擾，NodeB也較難識(shí)別此接入請(qǐng)求。如果采用獨(dú)立的UpPTS可以避免干擾，較好地解決隨機(jī)上行同步和識(shí)別的問題。(3)保護(hù)間隔(GP)保護(hù)間隔(GP)是在NodeB側(cè)，由發(fā)射向接收轉(zhuǎn)換的保護(hù)間隔，GP的設(shè)計(jì)決定了TD-SCDMA系統(tǒng)小區(qū)的覆蓋范圍。較大的保護(hù)間隔可以防止UpPTS和DwPTS信號(hào)相互干擾，還可以允許UE在發(fā)出上行同步信號(hào)時(shí)進(jìn)行一些時(shí)間提前。GP時(shí)長(zhǎng)為75us(96chip)，可確保小區(qū)覆蓋半徑為11.25km。4.TD-SCDMA突發(fā)結(jié)構(gòu)在TDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)(Burst)。TD-SCDMA系統(tǒng)采用的突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖5-9所示。圖5-9TD-SCDMA系統(tǒng)的突發(fā)結(jié)構(gòu)（1）數(shù)據(jù)塊 TD-SCDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊用于承載來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制信令的功能。物理層控制平面的控制信令的結(jié)構(gòu)如圖5-10和圖5-11所示。圖5-10不發(fā)送SS和TPC時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu)圖5-11發(fā)送SS和TPC時(shí)的物理層控制信令結(jié)構(gòu) （2）中間碼突發(fā)結(jié)構(gòu)中的中間碼用來作為訓(xùn)練序列，在接收端進(jìn)行信道解碼時(shí)用于信道估計(jì)、測(cè)量，如上行同步的保持以及功率測(cè)量等，不攜帶用戶信息。5.2.3TD-SCDMA物理信道1.專用物理信道(DPCH)2.公共物理信道(CPCH)(1)主公共控制物理信道(P-CCPCH)(2)輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)(3)物理隨機(jī)接入信道(PRACH)(4)快速物理接入信道(FPACH)(5)物理上行共享信道(PUSCH)(6)物理下行共享信道(PDSCH)(7)尋呼指示信道(PICH)5.2.4傳輸信道編碼和復(fù)用編碼/復(fù)用要經(jīng)過以下步驟：給每個(gè)傳送塊加CRC效驗(yàn)位、傳送塊級(jí)聯(lián)/編碼塊分割、信道編碼、無線幀尺寸均衡、第一次交織、無線幀分割、速率匹配、傳輸信道的復(fù)用、比特加擾、物理信道的分割、第二次交織、無線子幀分割、最后完成到物理信道的映射。經(jīng)過上述過程的單個(gè)數(shù)據(jù)流形成的傳輸信道可以映射到一個(gè)或多個(gè)物理信道。也可以多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流以復(fù)用形式組成編碼復(fù)合傳輸信道CCTrCH。與WCDMA系統(tǒng)一樣，CCTrCH只是在MAC層向物理層映射時(shí)出現(xiàn)的一個(gè)邏輯概念。CCTrCH同樣可以映射到一個(gè)或多個(gè)物理信道。而對(duì)于一個(gè)物理信道，只能對(duì)應(yīng)同一個(gè)CCTrCH。不同傳輸信道可以按一定的規(guī)則被編碼和復(fù)用到一個(gè)CCTrCH中。5.2.5擴(kuò)頻與調(diào)制圖5-13所示為TD-SCDMA系統(tǒng)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制方式的示意圖，圖中不包括正交的射頻調(diào)制部分。與WCDMA系統(tǒng)不同的是增加了子幀形成部分。TD-SCDMA系統(tǒng)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制由串并變換和數(shù)據(jù)映射、OVSF碼擴(kuò)頻、加擾和子幀形成四部分組成。圖5-13TD-SCDMA系統(tǒng)QPSK數(shù)據(jù)擴(kuò)頻調(diào)制示意圖1.串并變換和數(shù)據(jù)映射2.OVSF碼擴(kuò)頻3.加擾4.子幀形成5.2.6TD-SCDMA系統(tǒng)的碼分配標(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（DwPTS）發(fā)射?；緦⒃谛^(qū)的全方向或在固定波束方向發(fā)送DwPTS，同時(shí)起到導(dǎo)頻和下行同步的作用。在整個(gè)系統(tǒng)中，共有32個(gè)長(zhǎng)度為64chip的SYNC-DL碼。隨機(jī)接入的特征信號(hào)為上行同步碼（SYNC-UL），在上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）發(fā)射。隨機(jī)接入和切換過程中需要上行同步，當(dāng)UE準(zhǔn)備進(jìn)行空中登記和隨機(jī)接入時(shí)將發(fā)射UpPTS。在整個(gè)系統(tǒng)中，共有256個(gè)長(zhǎng)度為128chip的SYNC-UL碼。中間碼、SYNC-DL、SYNC-UL都是直接以碼片速率的形式給出，不需要擴(kuò)頻，也不需要進(jìn)行加擾處理。在3GPP規(guī)范中，以實(shí)數(shù)值的形式給出，不需要任何生成過程。每個(gè)碼組與基本中間碼、擾碼、SYNC-UL碼、SYNC-DL碼之間有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表5-2所示。表5-2基本中間碼、擾碼、SYNC-UL碼、SYNC-DL碼與碼組之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系碼組關(guān)聯(lián)碼SYNC-DL碼編號(hào)SYNC-UL碼編號(hào)擾碼編號(hào)基本中間碼編號(hào)碼組00…700112233碼組18…1544556677┆┆┆┆┆碼組31248…2551241241251251261261271275.2.7N頻點(diǎn)技術(shù)TD-SCDMA系統(tǒng)中，多載頻系統(tǒng)是指一個(gè)小區(qū)可以配置多于一個(gè)載波頻段的系統(tǒng)，并稱這樣的小區(qū)為多載頻小區(qū)。通常多載頻系統(tǒng)將相同地理覆蓋區(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，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N頻點(diǎn)技術(shù)。通過使用N頻點(diǎn)技術(shù)，依靠增加系統(tǒng)的載頻數(shù)量可以解決單個(gè)TD-SCDMA載頻所能提供的用戶數(shù)量有限的問題，進(jìn)而提高熱點(diǎn)地區(qū)的系統(tǒng)容量覆蓋。5.3TD-SCDMA系統(tǒng)物理層主要工作過程5.3.1小區(qū)搜索TD-SCDMA系統(tǒng)初始小區(qū)選擇或搜索利用下行導(dǎo)頻物理信道(DwPTS)和廣播傳輸信道(BCH)進(jìn)行，采用了獨(dú)特的四步搜索過程。第一步：搜索DwPTSUE利用DwPTS中下行同步碼序列（SYNC-DL）與某一小區(qū)的DwPTS建立下行同步。SYNC-DL是TD-SCDMA系統(tǒng)預(yù)定的64位PN序列，最多可以有32種可能的選擇，UE必須要識(shí)別出在該小區(qū)可能要使用的32個(gè)SYNC-DL中的哪一個(gè)SYNC-DL被使用。這一步通常是通過一個(gè)或多個(gè)匹配濾波器(或類似的裝置)與接收到的SYNC-DL進(jìn)行匹配來實(shí)現(xiàn)，得到最大相關(guān)峰值的碼被確認(rèn)為當(dāng)前小區(qū)使用的SYNC-DL，根據(jù)相關(guān)峰值的位置可以初步認(rèn)定系統(tǒng)下行鏈路的定時(shí)信息。第二步：識(shí)別擾碼和基本中間碼UE需要確認(rèn)小區(qū)主公共控制信道（P-CCPCH）上的中間碼和對(duì)應(yīng)的擾碼。DwPTS緊隨TS0的P-CCPCH之后，DwPTS中有SYNC-DL。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，共有128個(gè)互不重疊的中間碼。基本中間碼的序號(hào)除以4就是SYNC-DL的碼號(hào)，每個(gè)SYNC-DL對(duì)應(yīng)一組4個(gè)不同的基本中間碼，32個(gè)SYNC-DL和32個(gè)中間碼組一一對(duì)應(yīng)。也就是說，一旦SYNC-DL確定之后，UE也就知道了該小區(qū)采用了哪4個(gè)中間碼，這時(shí)UE可以采用試探法和錯(cuò)誤排除法確定P-CCPCH到底采用了哪個(gè)中間碼。在一幀中使用的基本中間碼均是由相同的中間碼經(jīng)過循環(huán)移位生成。由于每個(gè)基本中間碼與擾碼是相對(duì)應(yīng)的，知道了基本中間碼也就知道了擾碼。根據(jù)確認(rèn)的結(jié)果，UE可以進(jìn)行下一步或返回到第一步。第三步：控制復(fù)幀同步UE搜索在P-CCPCH中BCH的復(fù)幀主指示塊(MIB，MasterIndicationBlock)的位置。為了準(zhǔn)確讀出BCH中的信息，UE需要知道每一幀的系統(tǒng)幀號(hào)。系統(tǒng)幀號(hào)出現(xiàn)在物理信道QPSK調(diào)制時(shí)相位變化的排列圖案中，它是由經(jīng)過QPSK調(diào)制的DwPTS的相位序列(相對(duì)于在時(shí)隙TS0上的P-CCPCH的中間碼)來標(biāo)示。通過對(duì)n個(gè)連續(xù)的DwPTS時(shí)隙進(jìn)行檢測(cè)可以取得復(fù)幀同步，確定MIB在控制復(fù)幀中的位置，也即確定了BCH信息在P-CCPCH幀結(jié)構(gòu)中的位置。根據(jù)復(fù)幀同步的結(jié)果，UE可以決定是否執(zhí)行下一步或回到第二步。第四步：讀BCH信息UE利用前幾步已經(jīng)識(shí)別出的擾碼、中間碼、復(fù)幀讀取搜索到小區(qū)的一個(gè)或多個(gè)廣播信道（BCH）上的廣播信息，進(jìn)而得到小區(qū)的配置等公共信息。根據(jù)解碼BCH讀取結(jié)果的成敗，UE決定是完成小區(qū)搜索還是返回以上幾步。5.3.2上行同步UE開機(jī)之后，它必須首先與小區(qū)建立下行同步。只有建立了下行同步，UE才能開始建立上行同步。1.上行同步的建立在下行鏈路上，UE可以從NodeB接收到下行同步信號(hào)，但是UE到NodeB的距離還是無法確定，可能會(huì)導(dǎo)致UE的上行發(fā)射信號(hào)不能同步到達(dá)NodeB。為了減小對(duì)常規(guī)時(shí)隙的干擾，上行信道首先在UpPTS這個(gè)特殊時(shí)隙發(fā)射SYNC-UL序列，SYNC-UL突發(fā)的發(fā)射時(shí)刻可通過對(duì)接收到的DwPTS或P-CCPCH的功率估計(jì)來確定。UpPTS時(shí)隙專門用作UE與系統(tǒng)建立上行同步，不包含用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中每個(gè)DwPTS序列號(hào)對(duì)應(yīng)8個(gè)SYNC-UL碼字，UE根據(jù)收到的DwPTS信息，確定將使用的SYNC-ＵL序列。NodeB采用相關(guān)運(yùn)算的方法，在搜索窗內(nèi)通過對(duì)SYNC-ＵL序列的檢測(cè)，NodeB可估計(jì)出接收功率和時(shí)間，然后通過快速物理接入信道(F-PACＨ)向UE發(fā)送反饋信息，調(diào)整下次發(fā)射的發(fā)射功率和發(fā)射時(shí)間，以便建立上行同步。如果UE在4個(gè)子幀內(nèi)沒有收到來自NodeB的應(yīng)答，則認(rèn)為上行同步請(qǐng)求失敗，UE將會(huì)隨機(jī)延遲一段時(shí)間，重新開始嘗試上行同步過程。2.上行同步的保持由于UE的移動(dòng)，它到NodeB的距離總是在變化，所以整個(gè)通信過程中需要保持上行同步。TD-SCDMA系統(tǒng)中上行同步的保持是根據(jù)接收到的下行鏈路的定時(shí)信息，發(fā)送下行鏈路的定時(shí)提前量來實(shí)現(xiàn)的，可以利用每一個(gè)上行突發(fā)中的中間碼來保持上行同步。在每一個(gè)上行時(shí)隙中，各個(gè)UE的中間碼不相同。NodeB可以在同一個(gè)時(shí)隙通過測(cè)量每個(gè)UE的中間碼來估計(jì)不同UE的信道沖激響應(yīng)，接著估計(jì)每一個(gè)UE的發(fā)射功率和發(fā)射時(shí)間偏移，然后在下一個(gè)可用的下行時(shí)隙中發(fā)射同步偏移（SS，SynchronizationShift）命令和功率控制(PC,PowerControl)命令，以使UE可以根據(jù)這些命令分別適當(dāng)調(diào)整它的發(fā)送時(shí)間和發(fā)射功率。上行同步的更新有三種可能情況：增加一個(gè)步長(zhǎng)、減少一個(gè)步長(zhǎng)或保持不變。上行同步的調(diào)整步長(zhǎng)是可配置和再設(shè)置的，取范圍為1/8至1碼片持續(xù)時(shí)間。同步檢測(cè)和控制是每個(gè)子幀（5ms）進(jìn)行一次。5.3.3隨機(jī)接入過程當(dāng)高層需要在RACH上傳送消息的時(shí)候，物理層的隨機(jī)接入過程就將啟動(dòng)。TD-SCDMA系統(tǒng)的隨機(jī)接入過程與WCDMA有很大的不同，UE必須首先完成上行同步過程。1.隨機(jī)接入準(zhǔn)備當(dāng)UE處于空閑模式下，它將維持下行同步并讀取小區(qū)廣播信息。從該小區(qū)所用到的DwPTS，UE可以得到為隨機(jī)接入而分配給UpPTS物理信道的8個(gè)上行同步碼（SYNC-UL）碼。2.隨機(jī)接入過程隨機(jī)接入過程的示意圖如圖5-15所示。第(1)、(2)步即為建立上行同步的過程，后續(xù)的進(jìn)程為資源請(qǐng)求過程。圖5-15TD-SCDMA系統(tǒng)隨機(jī)接入過程示意圖（1）UE從它要接入的小區(qū)所采用的8個(gè)可能的SYNC-UL碼中隨機(jī)選擇一個(gè)，并在UpPTS物理信道上將它發(fā)送到NodeB。（2）NodeB檢測(cè)來自UE的UpPTS信息。NodeB根據(jù)收到的到達(dá)的時(shí)間和接收功率確定發(fā)射功率更新和定時(shí)調(diào)整的指令，并在接收到UpPTS信息后的4個(gè)子幀內(nèi)通過FRACH將它發(fā)送給UE。FPACH中包含用于UE進(jìn)行交叉檢測(cè)的簽名碼信息和相對(duì)幀號(hào)，即接收到被確認(rèn)的簽名碼之后的幀號(hào)。（3）UE收到FPACH(與所選簽名碼對(duì)應(yīng)的FPACH)控制信息時(shí)，表明NodeB已經(jīng)收到了UpPTS序列。UE按照NodeB指令調(diào)整發(fā)射時(shí)間和功率，并確保在接下來的兩幀后，在對(duì)應(yīng)于FPACH的PRACH信道上發(fā)送RRC接入請(qǐng)求消息。（4）基站將會(huì)在對(duì)應(yīng)于PRACH的CCPCH信道上發(fā)送來自網(wǎng)絡(luò)的RRC連接建立響應(yīng)消息。該消息指示UE發(fā)出的隨機(jī)接入是否被接受，如果被接受，將在網(wǎng)絡(luò)分配的上行和下行鏈路專用信道上通過FACH建立起上、下行鏈路。（5）UE收到來自網(wǎng)絡(luò)的RRC連接建立響應(yīng)消息后，在DCCH信道上向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送證實(shí)消息。至此，隨機(jī)接入過程就完成了。3.隨機(jī)接入沖突處理5.4TD-SCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)5.4.1智能天線技術(shù)1.智能天線的基本概念智能天線（SmartAntenna）是基于自適應(yīng)天線陣原理，利用天線陣的波束賦形產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，并自適應(yīng)地調(diào)整波束方向來跟蹤每一個(gè)用戶，減小甚至抵消干擾信號(hào)，達(dá)到提高信號(hào)干擾噪聲比（信干比），增加系統(tǒng)容量、頻譜利用率和降低發(fā)射信號(hào)功率的目的。智能天線技術(shù)是TD-SCDMA系統(tǒng)采用的核心技術(shù)之一，TD-SCDMA系統(tǒng)也是一個(gè)以智能天線為中心的3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2.智能天線的基本原理智能天線的物理結(jié)構(gòu)是一種由多個(gè)天線陣元組成的按一定配置排列的陣列天線。它通過調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位來改變陣列的天線方向圖，利用數(shù)字信號(hào)處理方法使天線主瓣自適應(yīng)的指向移動(dòng)臺(tái)方向，從而達(dá)到提高信號(hào)載干比，降低發(fā)射功率的目的。典型的智能天線工作流程為：天線陣列接收到的信號(hào)經(jīng)過下變頻到基帶，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。陣列加權(quán)處理過程在基帶，通過數(shù)字信號(hào)處理完成。（1）智能天線陣列智能天線陣列本身由M個(gè)空間分布的天線陣元組成。到達(dá)天線陣的信號(hào)完全相關(guān)，每個(gè)陣元上的信號(hào)以相同的方式衰落。根據(jù)天線陣列的幾何形狀，一般有等距離線陣、均勻園陣、平面格狀陣列和立體格狀陣列等，陣元間距為小于或等于1/2波長(zhǎng)。TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線如圖5-16所示，使用一個(gè)環(huán)形天線陣列，由8個(gè)完全相同的天線陣元均勻地分布在一個(gè)半徑為R的圓上所組成，各陣元間距(為載波波長(zhǎng))，每個(gè)扇區(qū)有一個(gè)天線陣元，負(fù)責(zé)收發(fā)信號(hào)。智能天線的功能是由天線陣列及與其相連接的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分共同完成的。圖5-16TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線（2）智能天線的波束賦形技術(shù) ①第一類是基于參考信號(hào)的波束賦形技術(shù)。②第二類是基于DOA的波束賦形技術(shù)。（3）智能天線的工作方式①預(yù)多波束切換系統(tǒng)②自適應(yīng)陣列系統(tǒng)5.4.2聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)1.聯(lián)合檢測(cè)基本概念由于無線信道的時(shí)變性以及多徑效應(yīng)等，對(duì)于CDMA系統(tǒng)，碼字不可能理想正交，系統(tǒng)中必然存在多址干擾（MAI，MultipleAccessInterference）和碼間干擾（ISI，InterSymbolInterference）。隨著用戶數(shù)的增多或者某些用戶功率的增強(qiáng)，MAI成為影響系統(tǒng)容量和性能的主要原因，CDMA系統(tǒng)是干擾受限的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的CDMA檢測(cè)算法，即RAKE接收，把MAI當(dāng)作噪聲來處理，分離地檢測(cè)各個(gè)用戶的信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)容量的下降。但MAI里有許多先驗(yàn)信息，如確知的用戶擴(kuò)譜序列等等。如果能利用MAI，把所有用戶