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3. 第三代移动通信TD－SCDMA系统主要设备和技术介绍.1 TD－SCDMA标准的提出与形成.2 TD－SCDMA系统概述.2.1 TD-SCDMA系统主要技术性能概括地讲，TD－SCDMA系统的主要技术性能有：1. 工作频率： 2010～2025MHz2. 载波带宽： 1.6MHz3. 占用带宽： 5MHz (容纳三个载波，即1.6MHz×3)4. 每载波码片速率： 1.28Mcps5. 扩频方式： DS , SF=1/2/4/8/166. 调制方式： QPSK7. 帧结构：超帧720ms, 无线帧10ms8. 子帧： 5ms9. 时隙数： 710. 支持的业务种类：* 高质量的话音通信* 电路交换数据 (与当前GSM网络9.6Kbps兼容)* 分组交换数据（9.6~384Kbps，以后达到2Mbps）* 多媒体业务* 短消息11. 每载波支持对称业务容量：每时隙话音信道数：16 （8Kbps话音，双向信道，同时工作；也可以用两个信道支持13Kbps话音)每载波话音信道数：16×3＝48 （对称业务）频谱利用率： 25Erl./MHz12. 每载波支持非对称业务容量：每时隙总传输速率：281.6Kbps (数据业务)每载波总传输速率：1.971Mbps频谱利用率： 1.232Mbps/MHz13. 基站覆盖范围：在人口密集市区： 3~5Km (根据电波传播环境条件决定)在城市郊区；适当调整时隙结构可达到10～20Km (与FDD制式相同)14. 通信终端移动速度：基于智能天线和联合检测的高性能数字信号处理技术，经过仿真，通信终端的移动速度可以达到250km/h。
15.具有良好的系统兼容性:* 支持与GSM/MAP、CDMA/IS-41核心网的连接* 支持与GSM系统间的切换及漫游* 具有与WCDMA(FDD 或TDD)相同的高层信令及网络结构* 支持核心网向全IP方向发展3.2.2 TD－SCDMA主要技术特点及优势根据ITM－2000的技术规范，为满足ITU规定的第三代移动通信的基本要求我们在TD－SCDMA系统中使用了许多国际上最新的先进技术，达到最大的系统容量、最高的频谱利用率、最强的抗干扰能力和最好的性能价格比，以适应以后发展的非对称数据业务、宽带多媒体和话音业务的需要。
图2-12 UTRA 用户平面和控制平面北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）图2-19 Iu-BC总体协议结构图2-24 数据帧格式① 帧头中包含以下几部分：图2-25 控制帧格式图2-27 用户设备参考结构另一方面，移动终端（Mobile Termination, MT）是用户设备的一部分，它是网络进行无线传输的源对象也是终止对象，并且它具备无线传输的各种能力要求。
从移动系统的角度讲，本身就是实际的终端设备。
移动终端能够在接入网络中改变地址或者用相同的接入技术转移到其它接入网络的覆盖区域中。
UMTS网络系统的业务终端也是移动终端。
的网络终端（Network Termination, NT）功能组是MT的核心网络组成部分。
循非接入层协议来进行移动性管理（MM/GMM）和通信管理（CC/SM）。
所以，从纯粹的核心网络角度看，NT可以视为终端。
的无线终端（Radio Termination, RT）功能组只和无线接入相关。
RT包括的功能是针RT无线接入技术的业务。
RT遵循接入层协议，比如在物理无线连接之上的媒体Media Access Control, MAC），无线链路控制（Radio Link Control, RLCRadio Resource Control, RRC）等协议。
所以从UTRAN的角度来看，图2-28 UE的主要功能实体尽管终端结构和网络端的结构互不相同，但是一些相应的接口都可以在两端被识别。
自然而然两端使用的无线接口Uu是一样的。
参考点（参见图2-29）在移动终端把UTRAN和CN特定部分连接起来，就像网络端的连接一样。
实际上Tu参考点是专有的，它是嵌入在UE硬件中。
相应的图2-29 CN结构域根据各自支持用户业务的方式不同加以区分。
CS务提供电路交换类型连接的所有实体，以及所有支持相关信令的实体。
电路交换型连接在连北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）图2-32 3GPP Release 4 网络体系结构示意图北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）版权所有，翻印必究2-35 3GPP Release 5 网络体系结构示意图Release 5在其他性能方面也较Release 4有了很大的提高，简要归纳如下：）在空中接口上，增加了对TDD基站的分类；增强了）进行了多方面的性能增强，包括对源管理方面的优化，无线链路上的定时调整，资源预留和无线链路激活的分离，。
TD-SCDMA是中国自主研发的3G移动通信标准。
该标准全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），是中国电信行业百年来第一个完整的移动通信技术标准。
TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、可变扩频系统、自适应功率调整等技术，具有系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点。
TD-SCDMA是我国向国际电信联盟提交的第三代移动通信系统标准，并被接纳为国际第三代移动通信三大主流标准之一。
该标准的提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。
TD-SCDMA是我国具有自主知识产权的通信技术标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000并称为3G时代主流的移动通信标准。
目前，TD-SCDMA已经进入了标准成熟后的完善阶段，主要在完善HSD-PA、HSUPA和MBMS 等重要特性的标准化工作。
TD-SCDMA标准的长期演进 （LTE）工作也取得了初步成果，两个候选方案的关键参数已经基本确定，相关性能仿真工作已在全面展开。
TD-SCDMA标准的专利数量和质量在不断提高，联盟产业联盟之链在国际标准推进过程中已全面进入标准演进后的产业化和商业化拓展阶段。
如需了解更多关于中国TD-SCDMA标准的信息，建议查阅相关资料或咨询专业人士。
TD-SCDMA基础介绍内容提要：移动通信的发展TD-SCDMA介绍TD‐SCDMA关键技术介绍TD‐SCDMA网络架构TD‐SCDMA物理层结构1．移动通信的发展第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是谱利用率低，信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。
第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。
目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。
WCDMA全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。
其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。
该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。
这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。
因此W-CDMA具有先天的市场优势。
CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。
TD-SCDMA移动通信系统李立华博士北京邮电大学无线新技术研究所BUPTTD-SCDMA系统基本原理内容无线传播环境CDMA基本原理TD-SCDMA基本参数特点TD-SCDMA关键技术介绍无线移动信道定义动信道无线移动信道分析在移动通信研究中的意义•移动通信系统的信道十分复杂地理环境的复杂性和多样性用户移动的随机性多径传播•移动信道是制约通信质量的主要因素，也是我们研究各种技术的主要推动力。
•移动信道的建模对于整个移动通信系统仿真的正确性和可靠性有着举足轻重的意义。
¾直射:自由空间传播¾反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。
反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。
¾绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，发生绕射。
¾散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。
散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等。
电磁波的基本传播机制2222(4)L ()d f d c π=自由空间电磁波的传播环境－场强测试曲线场强平均值随距离增加而衰减（路径损耗，大尺度衰落）•电磁波在空间传播的损耗场强中值呈慢速变化（慢衰落，阴影衰落，中等尺度衰落）•由地形地貌导致场强瞬时值呈快速变化（快衰落，小尺度衰落）y多径效应——由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落y多普勒效应——由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽大尺度衰落分析——链路预算大尺度衰落：描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变化，用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。
¾预测射频覆盖-生成最大允许的路径损耗-使用传播模型-获取小区覆盖¾确定小区数量-基于为达到射频覆盖区域所需的小区数量¾分析前向和反向链路¾根据每种地形估计小区半径¾CDMA小区半径通常由反向链路分析确定¾接收信号场强中值的变化¾它是由位于电波传播路经上的障碍物的阻挡而产生的损耗；¾它反映了数百波长内接收电平均值的变化趋势；¾经历该信道后信号的均值服从对数正态分布。
阴影衰落的速度与地形地貌、用户移动的速度有关,阴影衰落的深度却是与载波频率相关的。
()⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=2222exp 21)(σπσm r r p 随频率、天线高度和环境而变化，在市郊最大，在开阔地区最小，其值通常在5~12dB 。
σ阴影衰落——链路预算小尺度衰落——发送/接收设备小尺度衰落是指无线信号经过短时间或短矩传播后其幅度的快速衰落，无线信道的多径，移动性等导致了小尺度衰落效应的产生。
¾分析链路性能-获取处理增益-计算接收机灵敏度¾研究发送和接收设备性能-提高接收机灵敏度¾小尺度多径传播的影响-多径效应——时延扩展，频率选择性衰落-多普勒效应——衰落速度内容无线传播环境CDMA基本原理TD-SCDMA基本参数特点TD-SCDMA关键技术介绍CDMA是一种扩频技术扩展频谱通信系统的概念：简称扩谱或扩频，是指需要传输信号的频谱用某个特定的扩频函数扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输；接收时，再利用一定技术将其还原，从而获取高质量传输信号的通信系统。
扩展频谱系统必须满足以下两条准则：传输带宽远远大于被传送的原始信息的带宽；传输带宽主要由扩频函数决定，扩频函数常用伪随机编码信号。
工作方式直接序列扩频（DS-SS）跳频扩频（FH-SS）跳时扩频（TH-SS）脉冲线性扩频（Chirp-SS）混合扩频（如FH/DS，DS/TH）扩频通信特点抗干扰性强信息保密性好可实现码分多址抗多径干扰CDMA扩频原理扩频原理：以频带换取信噪比(1+S/N)香农理论：C=Bw log2CDMA系统的优点：抗干扰能力强，可抗白噪声、人为干扰、多径干扰等保密性好。
扩频信号频谱近似白噪声，若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好。
扩频信号近似白噪声，难以检测，宽带扩频信号功率谱密度很低，难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术，如RAKE接收、智能天线等直接序列扩展频谱（DS-SS）功率谱密度fff干扰信号发送信号噪声f干扰信号发送信号噪声1-1-11-1-1111-1-1011110001-1-11-1-1111-110-2-20-2-2001-1-1-1-1-1-1111102202200时域波形扩频传输解扩~0~11 BBwBwBCDMA是一种多址技术Frequenc FDMAyFrequencyFDMA/TDMAFrequencyCDMATime频分多址（FDMA ）时分多址（TDMA ）码分多址（CDMA ）空分多址（SDMA ）Frequency DomainUser #3User #2User #1Synch PagingPilot 1.2288 MHzfreq0123456789324063User 1User 3User 2Walsh CodePilot PagingSynch IS-95系统：信号在频域和码域上的分布情况CDMA多址码码分：用户、信道和基站均依靠多址码识别针对不同的多址码需求，分别使用不同类型的码组基站的识别信道的识别用户的识别扩频因子与数据速率数据符号速率=码片速率/扩频因子OVSF CODEOVSF Code ：H 1= 0H 2= 0001H 4=0000010100110110H 2N =H NH N H NH NHadamard矩阵法=040负逻辑(电路实现)：0 --+11 ---1OVSF 码的特性当两个不同二进制序列的模二加之和等于“零”,则这两个二进制序列是正交的(ORTHOGONAL).OVSF便是这样的序列：Cch.SF.i•Cch.SF.j= “0”i ≠j两个不同的OVSF序列的模二加之和等于“0”Cch.SF.i•Cch.SF.j= 1 i = j两个相同的OVSF序列的模二加之和等于1 (归一化值)注: 同步的状态下才满足这种正交特性OVSF CODE在UMTS网络中的应用：OVSF CODE在UMTS系统中用来区分同一个扇区的不同用户（信道）假设：某扇区有三个用户（信道）通话：s1(t),s2(t),s3(t)每个用户各分配一个OVSF序列：Cch.SF.i，Cch.SF.j，Cch.SF.k那么，空中信号Ｓ为：Ｓ＝s1(t) Cch.SF.i＋s2(t) Cch.SF.j＋s3(t) Cch.SF.k问题：如何将所需的信号提取出来呢？OVSF CODE在UMTS网络中的应用OVSF CODE在UMTS网络中的应用：依据OVSF的正交特性，选取相应的OVSF，即可解调出所需信号假设：想提取s1(t)，则应选s1(t)所对应的OVSF序列Cch.SF.i依据OVSF的正交特性Cch.SF.i•Ｓ＝[s1(t) Cch.SF.i＋s2(t) Cch.SF.j＋s3(t)Cch.SF.k]•Cch.SF.i= S1(t)SCRAMBLING CODE问题：实际蜂窝系统中，信道复用被广泛应用．在不同载频和扇区之间必需复用OVSF．当空中出现多个相同的Cch.SF.i时,如何将所需的信号提取出来？先区分扇区，再区分不同的用户（信道）．引入扰码（SCRAMBLING CODE）扰码主要用于区分不同的扇区以及MS的上行信道TD-SCDMA系统扰码长16码片扰码和扩频码的应用举例假设:两个扇区,扰码分别为: Cs.i(t);Cs.j(t)每个扇区各有两个信道通话: s1a(t),s1b(t);s2a(t),s2b(t)每个信道各分配一个OVSF CODE:Cch.m(t), Cch.n(t); Cch.m(t), Cch.n(t)则空中的合成信号S为:S= s1a(t) Cch.m(t) Cs.i(t)+ s1b(t) Cch.n(t) Cs.i(t)+s2a(t) Cch.m(t) Cs.j(t)+ s2b(t) Cch.n(t) Cs.j(t)问题: 如何将s1a(t) 从S中提取出来呢?扰码和扩频码的应用举例首先区分扇区,用Cs.i(t)来提取该扇区信号:Cs.i(t) S= Cs.i(t) Cs.i(t) [s1a(t) Cch.m(t) + s1b(t) Cch.n(t)] + Cs.i(t) Cs.j(t) [s2a(t) Cch.m(t) + s2b(t) Cch.n(t) ]≈s1a(t) Cch.m(t) + s1b(t) Cch.n(t)(因为:Cs.i(t) Cs.i(t) =1; Cs.i(t) Cs.j(t) <<1)然后利用OVSF CODE 的正交特性提出s1a(t): Cch.m(t) Cs.i(t) S= Cch.m(t) Cch.m(t) s1a(t) +Cch.m(t) Cch.n(t) s1b(t)= s1a(t)(因为: Cch.m(t) Cch.m(t) =1; Cch.m(t) Cch.n(t) =0)RAKE接收机技术抗多径影响—RAKE接收机多径分离与合并原因：无线传输信道是一个多径信道目标：分离＋合并多径，信号矢量和⇒标量和增强信号，减少干扰，减轻衰落方法：分离---特征码扩频/解扩合并---RAKE接收技术功率控制技术意义：减小干扰，增加系统容量，CDMA系统是个干扰受限系统减小远近效应，提高QoS对抗阴影效应，消除慢衰落提高电池使用寿命准则：信噪比平衡、功率平衡等上行功率控制下行功率控制的切换CDMA硬切换移动台在不同频率或不同系统之间的切换软切换移动台在同一频率下的不同基站之间的切换更软切换移动台在同一基站的不同扇区之间的切换内容无线传播环境CDMA基本原理TD-SCDMA基本参数特点TD-SCDMA关键技术介绍多址特点：TDMA, CDMA双工方式：TDDTDD 的特点TDD系统不需要成对的频率，有利于频谱的有效利用；TDD支持不对称的上下行数据传输，特别适用于IP型的数据业务；TDD系统上下行工作在同一频段，对称的电波传输特性使之能便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的；TDD系统为了降低干扰，要求基站间必须同步，这必然会增加实现的复杂度；TDD系统中，功率集中到部分时隙发射，因此可能会导致脉冲功率干扰，需要较大的瞬时发射功率；网络结构和接口空中接口，即UE 和网络（UTRAN ）之间的Uu 接口。
空中接口包含三层第一层，即物理层，是基于TD-SCDMA 技术的。
第二层和第三层与UTRA TDD 相同。
终端无线接入网UTRAN 核心网CNUu IuPLMN PSTN ISDNTD-SCDMA技术的主要特点TDD双工方式，上下行链路使用相同的无线频率，无需成对的频率资源采用DS-CDMA技术，采用TDMA和CDMA多址方式低码片速率为1.28Mchip/s （单载波带宽1.6MHz）适于不对称的上下行数据传输抗干扰性强联合检测，智能天线，上行同步等新技术适合软件无线电的应用设备成本较低基本参数载波间隔/码片速率：1.6MHz/1.28Mc/s小区重用模式：c=3 (c=1 with smart antenna)要求的最小带宽：5MHz（支持3个载波间隔）操作模式：TDD帧长度/时隙数：10ms(2个5ms子帧)/14时隙(每个子帧7个时隙)扩频因子：1/2/4/8/16射频调制方式：QPSK, 8PSK, 16QAM (滚降因子0.22)数据速率：8kbps…384kbps…2048kbps对称和非对称数据业务模式电路与分组交换联合检测、智能天线、基于用户定位的Baton切换多基站同步、多模的软件无线电TD-SCDMA的关键－物理层低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)适合智能天线和同步CDMA的帧结构，以及相应的过程用智能天线+多用户检测联合算法达到全部资源同时工作的效果采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技术提供不对称上下行业务功率控制和上行同步控制:¾控制频率:0-200次/秒¾功率控制步长:1-3dB¾同步控制精度:1/8码片宽度¾开环和闭环控制TD-SCDMA中的帧结构四层：系统帧，无线帧，子帧，时隙/码道子帧的结构DwPTS (96chips)UpPTS(160chip) GP(96chip)四种时隙结构：TS0~TS6：常规业务时隙，864 chips。
