移動通信網絡及技術(第二版)課件：TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA系統(tǒng)5.1TD-SCDMA系統(tǒng)概述5.2TD-SCDMA網絡結構和接口5.3TD-SCDMA系統(tǒng)空中接口5.4TD-SCDMA關鍵技術5.1TD-SCDMA系統(tǒng)概述

5.1.1TD-SCDMA系統(tǒng)的發(fā)展

從而使TD-SCDMA與歐洲、日本提出的WCDMA、美國提出的CDMA2000并列為三大主流標準之一。這是百年來中國電信史上的重大突破，標志著我國在移動通信技術方面進入世界先進行列。圖5-1-1所示為TD-SCDMA標準的發(fā)展歷程。圖5-1-1TD-SCDMA標準的發(fā)展歷程

TD-SCDMA被國際電聯(lián)正式接納后，1999年12月在3GPPRAN會議上確定了TD-SCDMA與UTRATDD標準融合的原則，經過一年的工作，2001年3月16日，在美國加利福尼亞州舉行的3GPPTSGRAN第11次全會上，將TD-SCDMA列為3G標準之一，包含在3GPP版本4(Release4)中，這是TD-SCDMA成為全球3G標準的一個重要里程碑，表明該標準已經被世界眾多的移動通信運營商和生產廠家所接受。5.1.2TD-SCDMA系統(tǒng)的主要參數(shù)

(1)不同的Uu接口(無線接口)，尤其Uu物理層是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。

(2)?RAN內部接口(Iub，Iur)有差異。TD-SCDMA無線接入網可接入R4核心網，也可接入R99核心網。

(3)?TD-SCDMA采用不需配對頻率的TDD雙工模式，以及FDMA/TDMA/CDMA相結合的多址接入方式，同時使用1.28Mc/s的低碼片速率，擴頻帶寬為1.6MHz，主要規(guī)格參數(shù)如表5-1-1所示。5.1.3TD-SCDMA系統(tǒng)的特點

1.?TD-SCDMA系統(tǒng)的優(yōu)點

(1)有利于頻譜的有效利用。TDD由于不需要使用成對的頻率，故各種頻率資源在TDD模式下均能夠得到有效的利用，從而可以充分利用不成對的頻段，這樣，分配頻段相對來說也更加簡單一些。

(2)更適合于不對稱業(yè)務。在FDDDS-CDMA系統(tǒng)中，前向業(yè)務信道與反向業(yè)務信道占用的是不同頻段，在前向信道與反向信道之間采用保護頻帶以消除干擾。對于TDDDS-CDMA系統(tǒng)，前向和反向信道工作于同一頻段，前向與反向信道的信息通過時分復用的方式來傳送。TDD特別適用于不對稱的上、下行數(shù)據(jù)傳輸速率，當進行對稱業(yè)務傳輸時，可選用對稱的轉換點位置；當進行非對稱業(yè)務傳輸時，可在非對稱的轉換點位置范圍選擇。

(3)上、下行鏈路中具有對稱信道特性。由于TDD系統(tǒng)中上、下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用智能天線等新技術，達到提高性能、降低成本的目的。上行功率控制中也可充分利用上、下行間信道的對稱電波傳播特性。

(4)設備成本低。由于信道是對稱的，因此可以簡化接收機。如果基站采用前置RAKE技術，則TDD終端的復雜性可大大降低。與FDD相比，無高收/發(fā)隔離的要求，可使用單片IC來實現(xiàn)RF收發(fā)信機，設備費可能比FDD方式降低20%～30%。

2.?TD-SCDMA系統(tǒng)的缺點

(1)移動速度與覆蓋問題。TDD采用多時隙的不連續(xù)傳輸，對抗快衰落、多普勒效應能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD差。目前，ITU-R對TDD系統(tǒng)的要求是達到120km/h；而對FDD系統(tǒng)則要求達到500km/h。

(2)基站的同步問題。對于TDDCDMA系統(tǒng)來說，為減少基站間的干擾，基站間同步是必須的。這可以采用GPS接收機或通過用額外的電纜分布公共時鐘來實現(xiàn)，但這也同時增加了基礎設施的費用。

(3)干擾問題。TDD系統(tǒng)中的干擾不同于FDD系統(tǒng)，因為TDD系統(tǒng)的同步困難以及相關的干擾使之成為TDD系統(tǒng)使用的主要問題。TDD系統(tǒng)包括了多種形式的干擾，如TDD蜂窩內的干擾、TDD蜂窩間的干擾、不同運營商間的干擾、TDD/FDD系統(tǒng)間的干擾、來自功率脈動的干擾等。

5.2TD-SCDMA網絡結構和接口

5.2.1TD-SCDMA網絡結構

TD-SCDMA網絡結構與標準化組織3GPP制定的通用移動通信系統(tǒng)(UniversalMobileTelecommunicationSystem，UMTS)網絡結構是一樣的。這兩個子網與用戶終端設備(UserEquipment，UE)一起構成了完整的UMTS系統(tǒng)，其結構如圖5-2-1所示，是第四章中介紹的圖4-2-4的簡化表示。圖中，UTRAN執(zhí)行RAN的功能，它與核心網CN之間的接口為Iu，與用戶終端設備UE之間的接口為Uu。圖5-2-1UMTS的系統(tǒng)結構5.2.2TD-SCDMA無線接入網絡

1.?UTRAN結構

UTRAN(無線接入網絡)是3G網絡中的無線接入網部分，其結構如圖5-2-2所示。圖5-2-2UTRAN結構

1)?UTRAN的主要組成部分

(1)無線網絡控制器(RadioNetworkController，RNC)：主要負責接入網無線資源的管理，包括接納控制、功率控制、負載控制、切換和包調度等方面。通過RRC(無線資源管理)協(xié)議執(zhí)行的相應進程來完成這些功能。

(2)節(jié)點B(NodeB)：主要功能是進行空中接口的物理層

處理，如信道交織和編碼、速率匹配和擴頻等。同時它也執(zhí)

行無線資源管理部分的內環(huán)功控。NodeB的邏輯模型如圖

5-2-3所示。

圖5-2-3NodeB的邏輯模型

2)?UTRAN的主要功能

UTRAN的主要功能有：傳輸用戶數(shù)據(jù)；系統(tǒng)消息調度；數(shù)據(jù)的加/解密和信令的完整性保護；切換、SRNS重定位及終端定位等的移動性方面；整個接入網的無線資源管理；網絡同步；廣播/多播的消息調度及流控；業(yè)務量報告。

3)同步技術

同步技術主要涉及以下幾個方面：網絡同步、節(jié)點同步、傳輸信道同步、無線接口同步、定時對齊控制。圖5-2-4說明了涉及到上述概念的一些節(jié)點。圖5-2-4同步模型

2.?UTRAN通用協(xié)議結構模型

UTRAN的協(xié)議結構設計是根據(jù)相同的通用協(xié)議模型進行的，通常的設計思想是要保證各層的幾個平面在邏輯上彼此獨立，這樣便于后續(xù)版本的修改，使其影響最小化。圖5-2-5所示為UTRAN協(xié)議模型的基本結構。圖中，ALCAP(AccessLinkControlApplicationPart)表示傳輸網絡層控制平面相應協(xié)議的集合。圖5-2-5UTRAN地面接口的通用協(xié)議結構模型5.2.3UTRAN接口

1.?Iu接口

1)?Iu結構

圖5-2-6說明了Iu接口的基本結構。圖5-2-6Iu接口結構

2)?Iu功能

從功能上看，Iu接口主要負責傳遞非接入層的控制消息、用戶信息、廣播信息及控制Iu接口上的數(shù)據(jù)傳遞等，其主要功能如下：

(1)?RAB管理功能。

(2)無線資源管理功能。

(3)連接管理功能。

(4)用戶平面管理功能。

(5)移動性管理。

(6)安全功能。

3)?Iu接口的三個域

Iu接口的三個域Iu-CS、Iu-BC、Iu-PC的協(xié)議結構分別用圖5-2-7、圖5-2-8和圖5-2-9來描述。

圖5-2-7Iu-CS的協(xié)議結構圖5-2-8Iu-BS的協(xié)議結構

圖5-2-9Iu-PS的協(xié)議結構

2.?Iub接口

Iub接口是RNC和NodeB之間的接口，用來傳輸RNC和NodeB之間的信令及無線接口數(shù)據(jù)。它的協(xié)議棧是典型的三平面表示法：無線網絡層、傳輸網絡層和物理層。圖5-2-10所示為Iub接口協(xié)議結構。

圖5-2-10Iub接口協(xié)議結構

3.?Iur接口

Iur接口是兩個RNC之間的邏輯接口，用來傳送RNC之間的控制信令和用戶數(shù)據(jù)。同Iu接口一樣，Iur接口是一個開放接口。Iur接口的最初設計是為了支持RNC之間的軟切換，但是后來其他的特性被加了進來。

Iur接口的主要功能有以下幾種：支持基本的RNC之間的移動性；支持公共信道業(yè)務；支持專用信道業(yè)務；支持全局管理過程。

同Iub接口類似，Iur協(xié)議棧也是典型的三平面：無線網絡層、傳輸網絡層和物理層。圖5-2-11說明了Iur接口的協(xié)議結構(在Release5)。圖5-2-11Iur接口協(xié)議結構

5.3TD-SCDMA系統(tǒng)空中接口

5.3.1TD-SCDMA系統(tǒng)空中接口概述

第三代移動通信系統(tǒng)的空中接口即UE和網絡之間的Uu接口，由物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和網絡層(L3)組成，如圖5-3-1所示。TD-SCDMA空中接口的協(xié)議結構與之相同。圖5-3-13G空中接口協(xié)議結構

1.物理層

從圖5-3-1可以看出，物理層是空中接口的最底層，支持比特流在物理介質上的傳輸。物理層與L2的MAC子層及L3的RRC子層相連。物理層向MAC層提供不同的傳輸信道，傳輸信道定義了信息是如何在空中接口上傳輸?shù)?。物理信道在物理層定義，物理層受RRC的控制。由于各種第三代移動通信系統(tǒng)的差別主要體現(xiàn)在無線接口的物理層，因此在5.3.2中將較詳細地介紹基于TD-SCDMA技術的無線接口物理層L1。

2.?MAC媒體接入控制協(xié)議

1)?MAC層介紹

媒體接入控制子層MAC位于物理層之上，是L2的子層，主要是在物理層提供的傳輸信道和向RLC層提供服務的邏輯信道之間進行信道映射，同時也為邏輯信道選擇合適的傳輸格式(TF)。關于MAC層邏輯結構參見圖5-3-2。圖5-3-2MAC層的協(xié)議結構圖5-3-2描述了一個MAC層的通用結構模型，包含有三個功能實體：MAC-d、MAC-c/sh、MAC-b。MAC-b主要負責處理小區(qū)廣播消息；MAC-c/sh主要負責處理小區(qū)中的公共信道和共享信道；MAC-d主要負責處理在連接模式下分配給UE的專用信道。它們利用SAP來實現(xiàn)相應的信道映射。這些實體通過控制SAP接收來自于RRC的配置消息，同時向RRC層反饋狀態(tài)測量報告。

這些實體的實現(xiàn)位置上，UE側和UTRAN側有所不同。UE側只有一個MAC-d、MAC-c/sh、一個或多個MAC-b實體。由于它們在同一個設備中，因此彼此之間通過內部接口進行通信。對于UTRAN側，MAC-b位于NodeB中，并且每個CELL中只有一個；MAC-c/sh位于CRNC中；MAC-d位于SRNC中，并且為每個UE提供一個MAC-d實體。

2)信道結構及映射

MAC層通過邏輯信道為高層提供服務。邏輯信道的類型是根據(jù)MAC提供不同類型的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務而定義的。邏輯信道通常劃分為兩類，即用來傳輸控制平面信息的控制信道和用來傳輸用戶平面信息的業(yè)務信道。在無線接口協(xié)議的層次結構中位于MAC層下面的是物理層。物理層通過傳輸信道為MAC層提供數(shù)據(jù)傳輸服務，因此MAC負責邏輯信道和傳輸信道之間的信道映射。圖5-3-3給出了UE側和UTRAN側邏輯信道和傳輸信道之間一般的映射關系，需要提醒的是，圖中僅僅描述了信道間的映射關系，而并沒有給出映射的方向。

圖5-3-3邏輯信道與傳輸信道之間的映射關系

3)?MAC層功能

(1)邏輯信道與傳輸信道之間的信道映射，MAC負責將邏輯信道映射到適當?shù)膫鬏斝诺郎稀?/p>

(2)根據(jù)業(yè)務速率，MAC為每個傳輸信道選擇合適的傳輸格式。

(3)?UE數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級處理。UE各個數(shù)據(jù)流之間優(yōu)先級是由RB的業(yè)務屬性和RLC的buffer狀態(tài)決定的。根據(jù)數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級情況，通過在給定的TFCS中選擇合適的TFC，使得高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流能夠選擇高比特速率的傳輸格式映射到物理層；而低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流能夠選擇低比特速率的傳輸格式映射到物理層。另外，對于傳輸格式的選擇還需要考慮來自于物理層的傳輸功率指示。

(4)?UE之間的優(yōu)先級處理。為了使突發(fā)傳輸情況有效地利用頻譜資源，MAC層可以使用動態(tài)調度功能。MAC層在公共共享信道上實現(xiàn)了優(yōu)先級調度處理。但對于專用信道，等效的動態(tài)調度功能是在RRC層功能的重新配置中。

(5)在公共信道上的UE標識。當公共信道承載的是專用邏輯信道的數(shù)據(jù)時，需要在MACPDU的頭部添加一個標識來區(qū)別各個不同的UE。根據(jù)UE標識的使用范圍來劃分用于小區(qū)范圍的UE標識—CRNTI(16bit)和UTRAN范圍的UE標識—URNTI(32bit)。

(6)在公共信道上將高層PDU復用到傳輸塊中，然后傳遞到物理層；并在公共信道上將接收來自于物理層的PDU解復用成高層PDU。

(7)在專用信道上將高層PDU復用到傳輸塊中，然后傳遞到物理層；并在專用信道上將接收來自于物理層的PDU解復用成高層PDU。

(8)業(yè)務量測量。高層通過發(fā)送“測量控制消息”或者“系統(tǒng)消息”來要求MAC執(zhí)行業(yè)務量測量。在這些消息中包含有與測量有關的相應信息，如測量對象、測量內容、測量量、測量準則、測量周期、測量反饋報告等。MAC根據(jù)這些信息的指示執(zhí)行測量。MAC搜集RLC和buffer占用的情況，計算出當前的業(yè)務量情況，然后與RRC設定的門限比較。如果滿足設定的測量報告條件，則MAC將業(yè)務量測量結果報告給高層。高層進而根據(jù)這些報告對無線承載/傳輸信道參數(shù)重新配置。

(9)動態(tài)傳輸信道類型切換。根據(jù)RRC的命令，執(zhí)行公共傳輸信道和專用傳輸信道之間的切換。

(10)加密。主要為避免數(shù)據(jù)的非授權獲取，只有在TM下才由MAC對數(shù)據(jù)進行加密；在UM/AM模式下的加密在RLC層進行，具體請參考后續(xù)相關章節(jié)有關內容。

(11)?RACH接入的ASC選擇。為了提供不同的RACH使用優(yōu)先級，RACH的物理資源被劃分為不同的接入服務等級(ASC)。

1)?RLC層的結構及業(yè)務

從圖5-3-4能夠看出，對于透明模式和非確認模式，RLC實體是單向的，各自擁有一個發(fā)送實體和一個接收實體，獨立地完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；而對于確認模式，RLC實體是雙向的。雖然僅有一個實體，卻被劃分為接收側和發(fā)送側來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收的功能，并且它們彼此是能夠互相溝通的。圖5-3-4RLC層模型

RLC三種模式的實際操作如下：

(1)透明模式。發(fā)送實體在高層數(shù)據(jù)上不添加任何額外控制協(xié)議開銷，僅僅根據(jù)業(yè)務類型決定是否進行分段操作。如果接收實體接收到的PDU出現(xiàn)錯誤，則根據(jù)配置在錯誤標記后遞交或者直接丟棄并向高層報告。實時語音業(yè)務通常采用RLC透明模式。

(2)非確認模式。發(fā)送實體在高層PDU上添加必要的控制協(xié)議開銷，然后進行傳送，但并不保證傳遞到對等實體，且沒有使用重傳協(xié)議。接收實體對所接收到的錯誤數(shù)據(jù)標記為錯誤后遞交，或者直接丟棄并向高層報告。由于RLCPDU包含有順序號，因此能夠檢測高層PDU的完整性。UM模式的業(yè)務有小區(qū)廣播和IP電話。

(3)確認模式。發(fā)送側在高層數(shù)據(jù)上添加必要的控制協(xié)議開銷后進行傳送，并保證傳遞到對等實體。因為具有ARQ能力，如果RLC接收到錯誤的RLCPDU，就通知發(fā)送方的RLC重傳這個PDU。由于RLCPDU中包含有順序號信息，因此支持數(shù)據(jù)向高層的順序/亂序遞交。AM模式是分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴誓Ｊ?，比如WWW和電子郵件下載。

2)?RLC的功能

RLC主要執(zhí)行的功能如下：

(1)分段/重組。分段/重組就是將長度不同的高層PDU分組進行分段重組為較小的RLC負荷單元(PU)。

(2)級聯(lián)。當一個RLCSDU的內容不能填滿一個完整的RLCPDU時，可以將下一個RLCSDU的第一段也放在這個PU中，與前一個RLCSDU的最后一段級聯(lián)在一起。

(3)填充。當RLCSDU的內容不能填滿一個完整的RLCPDU且無法進行級聯(lián)時，可以將剩余的空間用填充比特來填滿。

(4)錯誤糾正。在確認模式下通過重傳來糾正錯誤。

(5)高層PDU的順序發(fā)送。RLC按照高層PDU遞交下來的順序進行發(fā)送，主要用于AM模式。

(6)流量控制。由RLC接收端對另一側RLC發(fā)送端的發(fā)送速率進行控制。

(7)復制檢查。檢查所接收到RLCPDU，并保證向高層只遞交一次。

(8)順序號檢查。在UM模式下，該功能保證PDU的完整性，并且在RLCPDU被重組為RLCSDU時，通過檢查RLCPDU的順序號提供一個檢測惡化的RLCSDU的方法。

(9)協(xié)議錯誤檢測與恢復。檢測RLC協(xié)議的錯誤并進行恢復。

(10)加密。在UM/AM模式下，對數(shù)據(jù)進行加密。具體請參考后續(xù)相關章節(jié)內容。

(11)暫停/繼續(xù)功能。暫?；蛘呃^續(xù)進行數(shù)據(jù)傳輸。它們都是屬于本地操作，由RRC通過控制接口進行控制。

4.?RRC層

1)?RRC與低層的交互

RRC下層的一些測量報告可以為RRC分配無線資源提供參考。控制操作和測量報告將通過RRC與低層的接入點進行交互。詳細如圖5-3-5所示。

2)?RRC的結構

下面我們以如圖5-3-6所示的UE側RRC模型為例進行簡單的說明。

圖5-3-5RRC與低層的交互動作圖5-3-6UE側RRC模型從圖5-3-6可以看出，RRC層主要有六個功能實體。

(1)路由功能實體(RFE)：處理高層消息到不同的移動管理/連接管理實體(UE側)或不同的核心網絡域(UTRAN側)的路由選擇。

(2)廣播控制功能實體(BCFE)：處理廣播功能。該實體用于發(fā)送一般控制接入點(GC-SAP)所需要的RRC業(yè)務。BCFE能使用低層透明模式接入點(Tr--SAP)和非確認模式接入點(UM-SAP)提供的服務。

(3)尋呼及通告功能實體(PNFE)：控制尋呼沒有RRC連接的UE。該實體用于發(fā)送通告接入點(Nt-SAP)所需要的RRC業(yè)務。能使用低層Tr--SAP和UM-SAP提供的服務。

(4)專用控制功能實體(DCFE)：處理特定的某個UE的所有功能。該實體用于發(fā)送專用控制(DC-SAP)所需要的RRC業(yè)務。根據(jù)發(fā)送的消息和當前UE服務狀態(tài)，DCFE可使用低層Tr--SAP和UM/AM-SAP提供的服務。

(5)共享控制功能實體(SCFE)：控制PDSCH和PUSCH的分配。該實體使用低層Tr--SAP和UM-SAP提供的服務。在TDD模式下，SCFE還用于協(xié)助專用控制功能實體。

(6)傳輸模式實體(TME)：處理RRC層內不同實體和RLC提供的接入點之間的映射。

在RRC子層功能實體內也存在邏輯信息的交換。

RRC層向上層提供信令連接以支持與上層之間的信息流交換。信令連接是在UE和核心網之間傳輸高層信息。對每個核心網域，最多只能同時存在一個信令連接；對于一個UE而言，同時最多也只能存在一個RRC連接。

5.?PDCP分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議

1)?PDCP結構

圖5-3-7顯示了PDCP的協(xié)議模型。每個PDCP-SAP使用一個PDCP實體，每一個PDCP實體可以使用零種、一種或多種頭部壓縮協(xié)議；多個PDCP實體可能使用相同的協(xié)議，協(xié)議類型及其參數(shù)由高層協(xié)商并通過PDCP-C-SAP來告知PDCP實體通常情況下，每一個RB(無線承載)連到一個PDCP實體，每一個PDCP實體都對應于一個RLC實體。PDCP提供無線承載復用的功能，這種復用是通過使用確認模式的RLC的一個PDCP實體所提供的兩個PDCP業(yè)務接入點(PDCPSAP)來實現(xiàn)的。圖中，中部的PDCP實體就是這種情況。圖5-3-7只是代表了一種可能的PDCP結構，并不涉及具體實現(xiàn)。

圖5-3-7PDCP的結構

2)?PDCP的功能

(1)數(shù)據(jù)包頭壓縮。在發(fā)送與接收實體中分別執(zhí)行IP數(shù)據(jù)流的頭部壓縮與解壓縮(如TCP/IP和RTP/UDP/IP頭部)。頭部壓縮的方法特定于具體的網絡層協(xié)議。在PDCP上下文激活時，網絡協(xié)議類型被指定，每個PDCP實體使用的頭部壓縮協(xié)議及參數(shù)由高層配置并通過PDCP-C-SAP告知PDCP實體。

(2)用戶數(shù)據(jù)傳輸。用戶數(shù)據(jù)傳輸主要是將非接入層送來的PDCP-SDU轉發(fā)到RLC層，反之亦然。

當收到PDCP_DATA_REQ原語時，如果協(xié)商使用頭部壓縮，PDCP實體應當執(zhí)行這一操作，然后遞交到RLC。當對等的PDCP實體收到PDCP-PDU時，執(zhí)行解壓縮操作。數(shù)據(jù)的傳遞可以使用RLC的任何一種操作模式。

(3)支持無損SRNC重定位。無損的SRNS重定位只適用于RLC順序傳送和確認模式的RLC實體。PDCP僅在有能力支持時才支持無丟失SRNS重定位。PDCP能否支持無損的SRNS重定位，則由高層來指示。

對于一個無線承載，在SRNS重定位期間，所有壓縮實體進行復位操作。重定位期間仍然可能進行頭部壓縮，復位時協(xié)商的參數(shù)仍然有效。

6.?BMC廣播/多播控制協(xié)議

1)?BMC的結構

一個支持小區(qū)廣播業(yè)務的UE可以在空閑模式下接收BMC消息，也可以在連接模式的CELL_PCH和URA_PCHRRC狀態(tài)下接收BMC消息。

圖5-3-8顯示了L2/BMC子層在無線接口協(xié)議結構中的模型。圖5-3-8BMC協(xié)議模型

2)?BMC的功能

BMC實體主要完成以下功能：

(1)小區(qū)廣播消息的存儲。BMC存儲CBC-RNC接口上接收的小區(qū)廣播消息，以便發(fā)送調度。

(2)業(yè)務量監(jiān)測和為CBS請求無線資源。在UTRAN側，BMC根據(jù)CBC-RNC接口上接收的小區(qū)廣播消息計算小區(qū)廣播業(yè)務的傳輸速率，并向RRC請求合適的CTCH/FACH資源。當?shù)谝淮伟l(fā)送SMSCB消息時，小區(qū)必須分配適當?shù)娜萘?，配置的CTCH通過系統(tǒng)消息廣播到小區(qū)內的每個UE。業(yè)務量測量會根據(jù)業(yè)務傳輸速率向RRC進行報告，以便更新配置，有效地利用空中接口資源。

(3)?BMC消息的調度。BMC在CBC-RNC接口上接收調度信息和每條小區(qū)廣播消息。

(4)向UE發(fā)送BMC消息。根據(jù)調度發(fā)送BMC消息(調度信息和小區(qū)廣播消息)。

(5)向高層(NAS)傳遞小區(qū)廣播消息。向UE的高層傳遞收到的小區(qū)廣播消息。5.3.2TD-SCDMA系統(tǒng)傳輸信道

1.專用傳輸信道

專用信道(DCH)是一個用于在UTRAN和UE之間承載用戶信息或控制信息的上/下行傳輸信道。

2.公共傳輸信道

(1)廣播信道(BCH)。該信道是一個下行傳輸信道，用于廣播系統(tǒng)和小區(qū)的特有信息。

(2)尋呼信道(PCH)。該信道是一個下行傳輸信道，用于當系統(tǒng)不知道移動臺所在的小區(qū)位置時，承載發(fā)向移動臺的控制信息。

(3)前向接入信道(FACH)。該信道是一個下行傳輸信道，用于當系統(tǒng)知道移動臺所在的小區(qū)位置時，承載發(fā)向移動臺的控制信息。FACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。

(4)隨機接入信道(RACH)。該信道是一個上行傳輸信道，用于承載來自移動臺的控制信息。RACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。

(5)上行共享信道(USCH)。該信道是一種被幾個UE共享的上行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務數(shù)據(jù)。

(6)下行共享信道(DSCH)。該信道是一種被幾個UE共享的下行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務數(shù)據(jù)。5.3.3TD-SCDMA系統(tǒng)物理層

1.物理信道結構

TD-SCDMA系統(tǒng)的物理信道采用了四層結構：系統(tǒng)幀號、無線幀、子幀、時隙/碼。系統(tǒng)使用時隙和擴頻碼在時域和碼域上區(qū)分不同的用戶信號。

圖5-3-9給出了物理信道的層次結構。

圖5-3-9TD-SCDMA的物理信道結構

1)幀結構

TD-SCDMA系統(tǒng)為了實現(xiàn)快速功率控制和定時提前校準以及對一些新技術的支持(如智能天線、上行同步等)，將一個10ms的幀分成兩個結構完全相同的子幀，每個子幀的時長為

5ms。每一個子幀又分成長度為675μs的7個常規(guī)時隙(TS0～TS6)和3個特殊時隙，即DwPTS(下行導頻時隙)、G(保護間隔)和UpPTS(上行導頻時隙)。系統(tǒng)的子幀結構如圖5-3-10所示。

圖5-3-10TD-SCDMA幀結構

2)時隙結構

(1)下行導頻時隙(DwPTS)。每個子幀中的DwPTS由NodeB以最大功率在全方向或在某一扇區(qū)上發(fā)射。DwPTS通常是由長為64?chip的SYNC_DL和32?chip的保護碼間隔組成的，其結構如圖5-3-11所示。

圖5-3-11DwPTS時隙結構

(2)上行導頻時隙(UpPTS)。每個子幀中的UpPTS是為上行同步而設計的，當UE處于空中登記和隨機接入狀態(tài)時，它將首先發(fā)射UpPTS，當?shù)玫骄W絡的應答后，發(fā)送RACH。UpPTS通常由長為128chip的SYNC_UL和32chip的保護間隔組成，其結構如圖5-3-12所示。

圖5-3-12UpPTS時隙結構

(3)常規(guī)時隙。TS0～TS6共7個常規(guī)時隙被用作用戶數(shù)據(jù)或控制信息的傳輸，它們具有完全相同的時隙結構(見圖5-3-13)。每個時隙被分成了4個域：兩個數(shù)據(jù)域、一個訓練序列域(midamble)和一個用作時隙保護的空域(GP)。midamble碼長144chip，傳輸時不進行基帶處理和擴頻，直接與經基帶處理和擴頻的數(shù)據(jù)一起發(fā)送，在信道解碼時被用作進行信道估計。

圖5-3-13常規(guī)時隙結構在TD-SCDMA系統(tǒng)中，存在著三種類型的物理層信令：TFCI、TPC和SS。TFCI(TransportFormatCombinationIndicator)用于指示傳輸?shù)母袷?，TPC(TransmitPowerControl)用于功率控制，SS(SynchronizationShift)是TD-SCDMA系統(tǒng)中所特有的，用于實現(xiàn)上行同步，該控制信號每個子幀(5ms)發(fā)射一次。在一個常規(guī)時隙的突發(fā)中，如果物理層信令存在，則它們的位置被安排在緊靠midamble序列，如圖5-3-14所示。

圖5-3-14TD-SCDMA物理層信令結構

2.物理信道分類

1)基本公共控制物理信道(P-CCPCH)

傳輸信道BCH在物理層映射到P-CCPCH。在TD-SCDMA中，P-CCPCH的位置(時隙/碼)是固定的(TS0)。P-CCPCH采用固定擴頻因子SF=16，總是采用TS0的信道化碼和。P-CCPCH需要覆蓋整個區(qū)域，不進行波束賦形。

2)輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)

PCH和FACH可以映射到一個或多個輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)，這種方法使PCH和FACH的數(shù)量可以滿足不同的需要。S-CCPCH采用固定擴頻因子SF?=?16，S-CCPCH的配置即所使用的碼和時隙在小區(qū)系統(tǒng)信息中廣播。S-CCPCH可以支持采用TFCI，在一個小區(qū)內可以使用一對以上的S-CCPCH。

3)物理隨機接入信道(PRACH)

RACH映射到一個或多個物理隨機接入信道，可以根據(jù)運營者的需要靈活確定RACH容量。PRACH可以采用擴頻因子SF?=?16、SF?=?8或SF?=?4，其配置(使用的時隙和碼道)通過小區(qū)系統(tǒng)信息廣播。

4)快速物理接入信道(FPACH)

這個物理信道是TD-SCDMA系統(tǒng)所獨有的，它作為對UE發(fā)出的UpPTS信號的應答，用于支持建立上行同步。NodeB使用FPACH傳送對檢測到的UE的上行同步信號的應答。FPACH上的內容包括定時調整、功率調整等，是一個單突發(fā)信息。FPACH使用擴頻因子SF=16，其配置(使用的時隙和碼道)通過小區(qū)系統(tǒng)信息廣播。FPACH突發(fā)攜帶的信息為

32bit。FPACH沒有對應的傳輸信道。

5)物理上行共享信道(PUSCH)

USCH映射到物理上行共享信道。PUSCH支持傳送TFCI信息。UE使用PUSCH進行發(fā)送是由高層信令選擇的。

6)物理下行共享信道(PDSCH)

對于用戶在DSCH上有需要解碼的數(shù)據(jù)可以用三種方法來指示：

(1)使用相關信道或PDSCH上的TFCI信息；

(2)使用在DSCH上的用戶特有的midamble碼，它可從該小區(qū)所用的midamble碼集中導出來；

(3)使用高層信令。

7)尋呼指示信道(PICH)

尋呼指示信道用來承載尋呼指示信息。PICH的SF?=?16，PICH的配置在小區(qū)系統(tǒng)信息中廣播。

3.傳輸信道到物理信道的映射關系

傳輸信道到物理信道的映射方式如表5-3-1所示。

4.復用、信道編碼和交織

圖5-3-15給出了傳輸信道編碼及復用的總體概念。到達

編碼/復用單元的數(shù)據(jù)以傳送塊集的形式，在每個傳送時間間隔傳輸一次。傳送時間間隔從集合{10ms、20ms、40ms、

80ms}中取值。

圖5-3-15用于上行及下行鏈路的傳送信道復用結構5.4TD-SCDMA關鍵技術

1.智能天線

(1)提高了基站接收機的靈敏度。

(2)提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率。

(3)降低了系統(tǒng)的干擾。

(4)增加了CDMA系統(tǒng)的容量。

(5)改進了小區(qū)的覆蓋。

(6)降低了無線基站的成本。

2.聯(lián)合檢測

一個CDMA系統(tǒng)的離散模型可以用下式來表示：

e=A·d+n

其中，d是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列，e是接收的數(shù)據(jù)序列，n是噪聲，A是與擴頻碼c和信道脈沖響應h有關的矩陣。圖5-5-1為聯(lián)合檢測原理示意圖。只要接收端知道A(擴頻碼c和信道脈沖響應h)，就可以估計出符號序列。其中擴頻碼

c已知，信道脈沖響應h可以利用突發(fā)結構中的訓練序列midamble求解出。

圖5-5-1聯(lián)合檢測原理示意圖當信號在移動信道中傳輸時，會發(fā)生信號幅度的衰落和信號相位的畸變。移動信道中某個用戶k的等效基帶信道沖激響應可以表示為(5-3-1)其中：L為信道的多徑數(shù)；ak，l為瑞利分布的幅度衰落，它對于每條路徑來說都是獨立分布的；

k，l(t)表示信道的相位畸變，服從?[0，2

]?間的均勻分布；Tc為擴頻碼的碼片寬度。圖5-5-2所示為midamble的發(fā)送模型。其中：Mk(n)(n?=?1，2，…，N)表示用戶k使用的midamble碼，長度為N；h(t)表示等效基帶信道沖激響應；n(t)表示系統(tǒng)中引入的多址干擾和熱噪聲；S(t)為發(fā)送信號；s(t)為經過信道傳播后的接收端信號。圖5-5-2midamble的發(fā)送模型相干信道估計是指用序列相干解調的方法來估計信道響應，如圖5-5-3所示。也就是說，在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時發(fā)送一個事先設定的輔助序列。當在接收端收到數(shù)據(jù)的同時，也收到了經過相同信道衰落的輔助序列(訓練序列)。于是，可以根據(jù)已知的發(fā)送輔助序列和接收輔助序列估測出信道的幅度和相位的變化，從而利用它來解調接收數(shù)據(jù)并抵消信道中產生的畸變。圖5-5-3相干解調示意圖假設接收到的訓練序列為Mk(n)，本地訓練序列為Mk0(