TD-SCDMA基本原理与关键技术简介
大唐移动通信设备有限公司 2007年1月
提 纲
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TD-SCDMA基本原理与关键技术 TD-SCDMA运营优势 TD-SCDMA技术标准后续演进
TD-SCDMA与WCDMA标准关系
3GPP
TDD 物理层
TD-SCDMA
CN 核心网
Node B
RNC
FDD 物理层
WCDMA
TD-SCDMA基本原理
码片速率：1.28 Mcps 频宽： 1.6 MHz 调制方式：QPSK/8PSK/16QAM 双工方式：TDD 多址方式：CDMA/TDMA/FDMA/SDMA
Downlink Downlink
up to 16 code channels
Downlink
Uplink
Downlink
1.6 M
Hz
e tim t slo
TD-SCDMA系统 物理资源元素： - 频域 - 时域 - 码域 - 空域
TD-SCDMA无线帧结构
10ms 无线帧 5ms 无线子帧 DwPTS TS0 GP 5ms 无线子帧 UpPTS TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
352 chips Data 1
144 chips Midamble
352 chips Data 2 G
16 chips
第一转换点位于GP，第二转换点位于TSi结束点，i>=1
下行 上行 上/下行 保护间隔
TD-SCDMA特殊时隙
DwPTS 96 chips
32 chips 64 chips
Main GP 96 chips
UpPTS 160 chips
128 chips 32 chips
GP SYNC_DL
SYNC_UL
GP
DwPTS： 下行同步与小区搜索，75μs Main GP：上/下行保护间隔， 75μs UpPTS： 上行同步、随机接入，125μs
下行 上行 保护间隔
TD-SCDMA常规时隙
TFCI 1 Data 352 chips TFCI 2 GP(16 chips) Midamble 144 chips SS 时隙i 5ms无线子帧 10ms无线帧 Data 352 chips TPC TFCI 3 Data 352 chips TFCI 4 GP(16 chips) Midamble 144 chips SS 时隙i 5ms无线子帧 Data 352 chips TPC
Data： Midamble： TFCI： SS： TPC： GP：
数据部分，用于承载用户/信令数据 训练序列，用于信道估计、功率电平测量 传输格式组合指示，指示传输格式组合方式 码道 同步偏移，同步调整指令 的 6 1 F= S 发射功率控制，发射功率调整指令 16个 载 保护间隔，发射机关闭时延保护 时承
同 隙可 时 每
TD-SCDMA码字
码组 TD-SCDMA码字
SYNC_DL ID SYNC_UL ID 扰码ID 0 1 0 0...7 1 2 3 4 2 1 8...15 5 6 7 … 124 32 31 248...255 125 126 127 124 125 126 127 基本Midamble码 ID 0 1 2 3 4 5 6 7
TD-SCDMA系统信道化码
W2 N ?W N =? ?W N WN ? WN ? ?
c4,1 = (1,1,1,1) c2,1 = (1,1) c4,2 = (1,1,-1,-1) c1,1 = (1) c4,3 = (1,-1,1,-1) c2,2 = (1,-1) c4,4 = (1,-1,-1,1) SF = 1 SF = 2 SF = 4 C8,1 C8,2 C8,3 C8,4
OVSF Code Tree
TD-SCDMA系统物理信道定义(1/2)
System Frame Number
Radio frame 10ms 5ms Sub-frame
DwPTS TS0
G
UpPTS TS1 TS2 TS3
L1
TS4
TS5
TS6
g
Data
Data
Midamble
144chips 675us
TD-SCDMA系统物理信道定义(2/2) 以DPCH(专用物理信道)为例说明：
Data 352chips Midamble 144chips 675 μs
? 每时隙由848 Chips组成，时长675us； ? 业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 Chips组 成； ? 训练序列(Midamble)由144 Chips组成； ? 16 Chips为保护； ? 可以进行波束赋形；
Data 352chips
GP 16
无线接口协议层与信道概念
R R C R R C
配置原语 配置原语
R L C
逻 辑 信 道
R L C
逻 辑 信 道
配置原语
M A C
传 输 信 道
M A C
传 输 信 道 物理信道
L 1 R N C
L 1 U E
传输信道与逻辑信道定义
? 传输信道 – 传输信道用来描述怎样传输数据以及数据的特征是什么 – 传输信道与物理信道之间存在映射关系 传输信道分类 – – ? 公共信道; BCH ，PCH ，FACH， DSCH, RACH ，USCH 专用信道: DCH
?
逻辑信道 - 用来描述传输的数据类型是什么 - 逻辑信道与传输信道之间存在映射关系
?
逻辑信道分类 – – 控制信道： BCCH，PCCH， CCCH， DCCH， SHCCH 业务信道: DTCH， CTCH
传输信道到物理信道的映射
Uplink
RACH RACH USCH USCH PCH PCH
Downlink
FACH FACH BCH BCH DSCH DSCH DCH DCH
Transport channels
PRACH PRACH
PUSCH PUSCH
SCCPCH SCCPCH
PCCPCH PCCPCH
Physical channels
UpPCH UpPCH PICH PICH DwPCH DwPCH FPACH FPACH PDSCH PDSCH
DPCH DPCH
逻辑信道到传输信道的映射
Uplink
SHCC SHCC H H CCCH CCCH DCCH DCCH DTCH DTCH PCCH PCCH BCCH BCCH
Downlink
CCCH CCCH CTCH CTCH SHCCH SHCCH DCCH DCCH DTCH DTCH
Logical channels
USCH USCH
RACH RACH
DCH DCH
Transport channels
PCH PCH
BCH BCH
FACH FACH
DSCH DSCH
DCH DCH
TD-SCDMA关键技术
∫Σ(..)
1 2 3 4 5 6
? ? ? ? ? ? ?
时分双工 TDD 智能天线 Smart Antenna 联合检测 Joint Detection 上行同步 Uplink Synchronization 动态信道分配 Dynamic Channel Allocation 接力切换 Baton Handover ...
时分双工
TDD
?
TDD优势
易于使用非对称频段, 无需具有 特定双工间隔的成对频段 适应用户业务需求，灵活配置时 隙，优化频谱效率 上行和下行使用同个载频，故无 线传播是对称的，有利于智能天 线技术的实现 无需笨重的射频双工器，小巧的 基站，降低成本
DUDDDDDD
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FDD D DDDDDD
?
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U Resource U UL D DL Unused
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智能天线基本概念
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智能天线是由多根天线阵 元组成天线阵列 智能天线的原理是通过调 节各阵元信号的加权幅度 和相位来改变阵列天线的 方向图，从而抑制干扰， 提高信干比。 能实现天线和传播环境与 用户和基站之间的最佳匹 配。
TD-SCDMA智能天线数学原理
功率叠加
无波束赋形
S(t) = AejφΣejkΔφ
Δ d
波束赋形
Δd = a*cosθ Δφ= 2πΔd/λ 对每个天线阵元信号相位加权， 对第k根阵元加权相位e-jkΔφ S(t) = K*Aejφ
幅度叠加
θ
a
智能天线的优势
使用智能天线 正在通信的移动终端在整个小 区处于受跟踪状态
智能天线的优势
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不使用智能天线 全向发射，全向接收
?
减少小区间和小区内干扰 降低多径干扰 等效发射功率提高 提高接收灵敏度 改进了小区覆盖（合成波 束） 增加了容量及小区覆盖半 径 降低发射功率，基站成本 降低