第 5 章 TD-SCDMA 移动通信系统

1. 5.1 5.2 5.3 5.4 概述 TD-SCDMA空中接口 TD-SCDMA系统物理层主要工作过程 TD-SCDMA系统关键技术 第5章 TD-SCDMA移动通信系统

2. 时分同步码分多址（Time Division Synchronous CDMA，TD-SCDMA）是第三代移动通信系统采用的3大主流技术标准之一。 • TD-SCDMA核心网与WCDMA核心网基本相同，所不同的地方在于无线接入网络部分。

3. 本章重点介绍与TD-SCDMA系统空中接口相关的技术，主要内容如下：本章重点介绍与TD-SCDMA系统空中接口相关的技术，主要内容如下： • TD-SCDMA系统的主要特点 • TD-SCDMA空中接口协议结构 • TD-SCDMA逻辑信道、传输信道和物理信道相互间映射关系

4. TD-SCDMA物理信道的功能、分层、帧结构和突发结构TD-SCDMA物理信道的功能、分层、帧结构和突发结构 • TD-SCDMA信道编码与复用、扩频、加扰及调制技术 • TD-SCDMA系统的码分配 • TD-SCDMA系统的基本物理过程 • TD-SCDMA系统采用的关键技术

5. 5.1 概述 • TD-SCDMA标准是中国信息产业部电信科学研究院在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。

6. TD-SCDMA于2001年3月被第三代移动通信合作伙伴项目组织（3GPP）列为第三代移动通信采用的5种技术中的3大主流技术标准之一，与UMTS和IMT-2000的建议完全融合，其标准包含在3GPP的R4版本中，成为TD-SCDMA可完全商用版本的标准。

7. TD-SCDMA核心网与WCDMA核心网基本相同，所不同的地方在于无线接入网络部分。

8. TD-SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先进的移动通信系统，与WCDMA和cdma2000标准比较，TD-SCDMA拥有独特的特点。

9. 1．混合多址方式 图5-1 TD-SCDMA和WCDMA/cdma2000多址方式

10. 2．TDD双工方式 • 3．TD-SCDMA的物理信道 • 4．TD-SCDMA核心网络 • 5．TD-SCDMA网络中的关键技术

11. 5.2 TD-SCDMA空中接口 • 5.2.1 TD-SCDMA空中接口协议结构 • 1．TD-SCDMA空中接口的协议结构

12. 图5-2 空中接口协议结构

13. 2．TD-SCDMA系统信道介绍 • （1）逻辑信道 • 逻辑信道是MAC子层向RLC子层提供的数据传输服务，表述承载的任务和类型。逻辑信道根据不同数据传输业务定义逻辑信道的类型。

14. 逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。

15. （2）传输信道 • ① 公共传输信道 • 广播信道（Broadcast Channel，BCH） • 寻呼信道（Paging Channel，PCH） • 前向接入信道（Forward Access Channel，FACH）

16. 随机接入信道（Random Access Channel，RACH） • 上行共享信道（Uplink Share Channel，USCH） • 下行共享信道（Downlink Share Channel，DSCH） • 高速下行共享信道（High Speed Downlink Share Channel，HS-DSCH）

17. ② 专用传输信道 • 仅有一类专用传输信道（Dedicated Channel，DCH），可用于上下行链路和特定UE之间的用户信息或控制信息的承载网络。

18. （3）物理信道 • 物理信道分为两大类：专用物理信道（Dedicated Physical Channel，DPCH）和公共物理信道（CPCH），共有12种不同的物理信道。

19. （4）逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系（4）逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系 图5-3 逻辑信道、传输信道与物理信道之间的映射关系

20. 5.2.2 TD-SCDMA物理层 • 物理层是空中接口的最底层，支持数据流在物理介质上的传输，向高层提供数据传输业务。

21. 每种无线传输技术的基本性能和特点是由其物理层所确定的，3G三大主流技术的主要区别在于物理层的空中接口技术。每种无线传输技术的基本性能和特点是由其物理层所确定的，3G三大主流技术的主要区别在于物理层的空中接口技术。 • 下面将介绍TD-SCDMA物理层的功能、物理信道分层、帧结构和突发结构。

22. 1．TD-SCDMA物理层的主要功能 • TD-SCDMA物理层的主要功能如下： • （1）传输信道错误检测和上报； • （2）传输信道前向纠错（FEC）编码和解码； • （3）传输信道的复用和解复用及传输信道和编码的组合；

23. （4）传输信道到物理信道的映射； • （5）物理信道的调制/扩频和解调/解扩； • （6）频率和系统时钟（码片、比特、时隙和子帧）同步； • （7）功率控制；

24. （8）物理信道的功率加权和合并； • （9）射频处理； • （10）上行同步控制； • （11）速率匹配；

25. （12）无线特性测试，包括误帧率（FER）、信号干扰噪声比（SIR）、到达方向（DOA）等；（12）无线特性测试，包括误帧率（FER）、信号干扰噪声比（SIR）、到达方向（DOA）等； • （13）智能天线的上行和下行波束赋形； • （14）智能天线的UE定位。

26. 2．TD-SCDMA物理信道分层 图5-4 TD-SCDMA物理信道的分层结构

27. 3．TD-SCDMA物理信道帧结构 图5-5 TD-SCDMA无线子帧结构

28. 图5-6 TD-SCDMA系统对称/非对称业务的时隙分配示意图

29. （1）下行导频时隙（DwPTS） • （2）上行导频时隙（UpPTS） • （3）保护间隔（GP）

30. 图5-7 DwPTS的时隙结构

31. 图5-8 UpPTS的时隙结构

32. 4．TD-SCDMA突发结构 图5-9 TD-SCDMA系统的突发结构

33. 表5-1 突发中每个数据块包含的符号数

34. （1）数据块 • TD-SCDMA系统的数据块用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息，也提供了传送控制平面上物理层控制信令的功能。

35. 图5-10 不发送SS和TPC时的物理层控制信令结构

36. 图5-11 发送SS和TPC时的物理层控制信令结构

37. （2）中间码 • 突发结构中的中间码用来作为训练序列，在接收端进行信道解码时用于信道估计、测量，如上行同步的保持以及功率测量等，不携带用户信息。

38. 5.2.3 TD-SCDMA物理信道 • TDD模式下的物理信道是把一个突发信息在所分配的无线帧的特定时隙中发射。

39. 无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都分配给某物理信道。无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都分配给某物理信道。 • 无线帧的分配也可以是不连续的，即将部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。

40. TD-SCDMA系统的物理信道分为专用物理信道和公共物理信道。 • 下面介绍主要的物理信道。

41. 1．专用物理信道（DPCH） • 专用传输信道（Dedicated Channel，DCH）映射到专用物理信道（DPCH）。

42. 2．公共物理信道（CPCH） • （1）主公共控制物理信道（P-CCPCH） • （2）辅助公共控制物理信道（S-CCPCH） • （3）物理随机接入信道（PRACH）

43. （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）寻呼指示信道（PICH）

44. 5.2.4 传输信道编码和复用 图5-12 传输信道编码/复用

45. 5.2.5 扩频与调制 图5-13 TD-SCDMA系统QPSK数据扩频调制示意图

46. 1．串并变换和数据映射 • 2．OVSF码扩频 • 3．加扰

47. 表5-2 基本中间码、扰码、SYNC-UL码、SYNC-DL码与码组之间的对应关系

48. 4．子帧形成 • 在加扰后的数据流形成无线子帧的成帧过程中，需要插入训练序列码，即中间码（Midamble）。 • 中间码用于进行信道估计、功率控制测量、波束赋形和频率校正等。

49. 5.2.6 TD-SCDMA系统的码分配 • 标识小区的码称为下行同步码（SYNC-DL）序列，在下行导频时隙（DwPTS）发射。 • 基站将在小区的全方向或在固定波束方向发送DwPTS，同时起到导频和下行同步的作用。

50. 在整个系统中，共有32个长度为64chip的SYNC-DL码。在整个系统中，共有32个长度为64chip的SYNC-DL码。 • 随机接入的特征信号为上行同步码（SYNC-UL），在上行导频时隙（UpPTS）发射。