课程报告
设计课题: 通信系统仿真-TD-SCDMA的调制解调姓名:
专业: 通信工程
学号:
指导教师:
国立华侨大学信息科学与工程学院
通信系统仿真—TD-SCDMA的调制与
解调
§1 TD-SCDMA概述
§1.1.简介
TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access（时分同步码分多址）的简称，是一种第三代无线通信的技术标准，也是ITU批准的三个3G标准中的一个，相对于另两个主要3G标准（CDMA2000）或（WCDMA）它的起步较晚。
TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，自1998年正式向ITU(国际电联)提交以来，已经历十多年的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TD－SCDMA标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。(注:3G共有4个国际标准,另外3个是美国主导的CDMA2000、WiMASX和欧洲主导的WCDMA.)
§1.2 技术概要
时分-同步码分多址存取（英文：Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access，缩写为：TD-SCDMA），是ITU批准的三个3G标准中的一个，相对于另两个主要3G标准（CDMA2000和WCDMA）它的起步较晚。
该标准是中国制定的3G标准。原标准研究方为西门子。为了独立出WCDMA，西门子将其核心专利卖给了大唐电信。之后在加入3G标准时，信息产业部（现工业信息部）官员以爱立信，诺基亚等电信设备制造厂商在中国的市场为条件，要求他们给予支持。1998年6月29日，原中国邮电部电信科学技术研究院（现大唐电信科技产业集团）向ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电（SDR）等技术融于其中。另外，由于中国庞大的通信市场，该标准受到各大主要电信设备制造厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以生产支持TD-SCDMA标准的电信设备。
TD-SCDMA在频谱利用率、频率灵活性、对业务支持具有多样性及成本等方面有独特优势。
TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外，TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。
TD-SCDMA还具有TDMA的优点，可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例，特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。
但是这种上行下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。
TD-SCDMA 是时分双工，不需要成对的频带。因此，和另外两种频分双工的3G 标准相比，在频率资源的划分上更加灵活。
一般认为，TD-SCDMA 由于智能天线和同步CDMA 技术的采用，可以大大简化系统的复杂性，适合采用软件无线电技术，因此，设备造价可望更低。
但是，由于时分双工体制自身的缺点，TD-SCDMA 被认为在终端允许移动速度和小区覆盖半径等方面落后于频分双工体制。
同时，TD 只可以同时在线500人，是个问题。
§1.3关键技术
1、TD-SCDMA 空中接口采用了四种多址技术： TDMA,CDMA,FDMA,SDMA （智能天线）。
2、灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话，上网浏览、下载文件、视频业务等的需求，保证您清晰、畅通享受3G 业务。
3、克服呼吸效应。
4、拥有智能天线。
5、可以实现动态信道分配。
§2 TD-SCDMA 系统基本原理
§2.1 扩频通信基本概念
扩频通信，即扩展频谱通信技术（Spread Spectrum Communication Technoligy ）,它的基本特点是采用大大宽于信息带宽的频带进行信息的传输。在扩频通信中，带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数，又称扩频码序列）,即对被传信息进行调制实现的；在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。扩频函数或扩频码序列仅仅骑到扩展频谱的作用，与被传信息无关。脉冲信号宽度与频谱带宽近似成反比，脉冲宽度越窄，则其频谱就越宽。所以，相对于信息码元宽度扩频码脉冲序列很窄，响应地，扩频信号的频带宽度将远远大于信息带宽。设W 代表系统所占带宽，B 代表原始信息带宽，一般认为：W /B =1~2，为窄带通信；W /B >=50,为宽带通信；W /B >=100，为扩频通信。
理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展比例有关。一般把扩频信号带宽W 与信息带宽B 之比称为处理增益P G ，即：
B W G P /= （4.1-1）
它表明了扩频系统信噪比改善的程度。除此之外，扩频系统的其他一些性能也大都与G P 有关。因此，处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。
通信系统要正常工作，必须保证在输出端有一定的信噪比，并且还需要扣除系统内部的损耗。干扰容限是在保证系统正常工作的条件下，接收机输入端能承受的干扰信号与有用信号的比值，一般用分贝表示。干扰容限直接反映了扩频通信心痛接收机允许的极限干扰强度。
扩频系统的抗干扰容限定义如下：
])/([O U T sys P N S L G M +-= (4.1-2)
式中，L sys 为系统的损耗，（N S /）OUT 为输出端要求的信噪比。
由此可见，抗干扰容限M 与扩频处理增益G P 成正比，扩频处理增益提高后，抗干扰容限将大大提高，甚至信号在一定的噪声淹没下也能正常通信。通常的扩频设备可将用户信息的带宽扩展到数十至上千倍，以尽可能地提高处理增益。
扩频通信通过扩展带宽对干扰进行抑制，并带来一系列的优点：（1）抗干扰能力强；（2）保密性好；（3）抗多径干扰；（4）可实现码分多址；（5）能精确地定时和测距。
§2.2 可变扩频比正交码（OVSF 码）
在TD-SCDMA 中，扩频码为OVSF 码，采用短的复扰码对数据符号进行加扰处理，扰码序列的长度固定为16。复扰码是由一个长度为16的二进制实数扰码序列产生的，TD-SCDMA
系统共定义了128个这样的实数序列。本节我们将重点阐述OVSF 码。
可变扩频比正交码（OVSF 码）用于区分不同类型速率的业务，其特色就是在相同或不同长度的码字之间相互正交，码长Q （也是扩频因子）是2的整数次幂，即Q =2n 。OVSF 码一般采用树形结构来描述。用
2,n j
c ∈{+1，-1}（j=0,1，…,2n-1）表示OVSF 码,它的两个下
标集代表码字的长度和序号。
OVSF 码的特色就是在相同或不同长度的码字之间相互正交。那么不同长度的码字的相关运算是什么概念呢？考虑两个不同长度的OVSF 码2,n i
c ，
2,n j
c ，首先利用长度较短的码构造
一个新的序列c =（
2,n i
c ，
2,n j
c ），显然，这个新序列的码长等于
12,n j
c +的码长，这样，我们
就可以对新序列与12,n j
c +进行相关运算了。
例如，对
2,0
c 和
4,3
c 进行相关运算，有：
2,0
c ，
4,3
c =
2,0c )1(4,3c )1(+
2,0c )2(4,3c )2(+
2,0c )1(4,3c )3(+
2,0c )2(4,3c )
4(
=1*1+1*（-1）+1*（-1）+1*1=0 可见，2,0
c 和
4,3
c 是正交的。
再对
2,1
c 和
4,2
c 进行相关运算，有：
2,1
c ，
4,2
c =1*1+（-1）*（-1）+1*1+（-1）*（-1）=4 可见，
2,1
c 和
4,2
c 是相关的。
实际上，当位于不同阶的码字之间存在直通路径时，码字之间可能具有相关性；当位于不同
阶的码字间不存在直通路径时，码字之间仍是正交关系。如
2,n i
c 和
12,2n i
c +，
22,4n i
c +（i =0,1，…,2n-1）均存在直通路径，则有：
12,2n i
c +=（
2,n i
c ，
2,n i
c ），
2
2,4n i
c +=（
12,2n i
c +，
12,2n i
c +）=（
2,n i
c ，
2,n i
c ，
2,n i c ,
2,n i
c ）
