TD-SCDMA物理层及关键技术

采用不同双工模式的无线通信系统的特点和通信效率是不同 的。TDD模式中由于上下行信道采用同样的频率，因此上 下行信道之间具有互惠性，这给TDD模式的无线通信系统 带来许多优势。比如，智能天线技术在TD-SCDMA系统中 的成功应用。 另外，由于TDD 模式下上下行信道采用相同的频率，不需要 为其分配成对频率，在无线频谱越来越宝贵的今天，相比 于FDD 系统具有更加明显的优势。
时分双工 (TDD): 易于使用非对称频段, 无需具 上行频带和下行频带相同
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
DUDDDDDD
上行和下行使用同个载频， 频分双工 (FDD): 故无线传播是对称的,有利于 上行频带和下行频带分离 智能天线技术的实现 D DDDDDD 无需笨重的射频双工器，小 U 巧的基站，降低成本
汇报提纲
TD-SCDMA物理层
信道映射 时隙 扩频和调制 物理层过程
基本调制参数
码速率
载波间隔 数据调制方式 码片调制 扩频特性
1.28Mcps
1.6MHz QPSK 或 8PSK(可选项) 根升余弦 滚降系数 = 0.22 正交 Q码片/符号, 其中 Q = 2p, 0 <= p <= 4
Qk = 1
Qk = 2
Qk = 4
扩频码区分不同用户
扩频通信常用术语
扩频码的种类
扩频码
扰码
128个扰码分成32组，每组4个 扰码码组由基站使用的SYNC_DL序列确定 扰码长度为16

码分配
Code Group
Associated Codes
SYNC-DL ID SYNC-UL ID Scrambling Code ID Midamble Code ID
汇报提纲
TD-SCDMA物理层
信道映射 时隙 扩频和调制 物理层过程
TD-SCDMA帧结构
所有的物理信道都采用四层结构：超帧（系统帧）、无线帧、子帧和时隙/码； 一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的；
常规时隙结构
TD-SCDMA特殊时隙
1、每个子帧中的DwPTS(SYNC_DL)是为下行导频和同步而设计的，由Node B以最 大功率在全方向或在某一扇区上发射。由长为64chips的SYNC_DL和32chips的保护 码间隔组成 2、每个子帧中的UpPTS（SYNC_UL）是为上行导频和同步而设计的，当UE处于空 中登记和随机接入状态时，它将首先发射UpPTS，当得到网络的应答后，发送 RACH。这个时隙通常由长为128chips的SYNC_UL和32chips的保护间隔组成
智能天线
智能天线
智能天线通常包括多波束智能天线和自适应 智能天线。
多波束智能天线采取准动态预多波束切换方式， 利用多个不同固定指向的波束覆盖整个用户区， 随着用户在小区中的移动，基站选择其中最合适 的波束，从而增强接收信号的强度。 自适应智能天线采取全自适应阵列自动跟踪方式， 通过不同自适应调整各个天线单元的加权值，达 到形成若干自适应波束，同时自动跟踪若干个用 户的目的，能够对当前的传输环境进行最大可能 匹配。
Group 1
0
0~7 (000~111)
0 (00) 1 (01) 2 (10) 3 (11)
0 (00) 1 (01) 2 (10) 3 (11)
.
Group 32
31
248~255 (000~111)
124 (00) 125 (01) 126 (10) 127 (11)
124 (00) 125 (01) 126 (10) 127 (11)
智能天线——天线阵
智能天线（S.A.）
不使用智能天线：

能量分布于整个小区内
所有小区内的移动终端均相互干 扰，此干扰是CDMA容量限制的 主要原因
使用智能天线：

能量仅指向小区内处于激活状 态的移动终端
正在通信的移动终端在整个小 区内处于受跟踪状态

智能天线（S.A.）
提高了基站接收机的灵 敏度 增加了CDMA系统的容量
U 上行 D 下行 未使用
时分双工（Time Division Duplex）
时分双工（Time Division Duplex）是一种通信系统的双工方 式，在无线通信系统中用于分离接收和传送信道或者上行 和下行链路。 采用TDD 模式的无线通信系统中接收和传送是在同一频率信 道（载频）的不同时隙，用保护时间间隔来分离上下行链 路；而采用FDD模式的无线通信系统的接收和传送是在分 离的两个对称频率信道上，用保护频率间隔来分离上下行 链路。
扩频及加扰
汇报提纲
TD-SCDMA物理层
信道映射 时隙 扩频和调制 物理层过程
基站间同步
同步的目的：相邻基站的收发时隙不能交 叉，否则，将出现严重干扰。TDD系统各 基站之间必须实现同步 同步精度要求：几微秒 BS2
同步方法：
GPS：简单 基站同步通过空中接口中的特定突发时 隙，即网络同步突发来实现 基站通过接收其他小区的下行导频 DwPTS来实现同步 RNC通过Iub接口向基站发布同步信息 BS1
正交可变扩频因子(OVSF)码
( 1 a Qk 4 ) (1,1,1,1) ( a Qk 42 ) (1,1, 1, 1) ( a Qk 43 ) (1, 1,1 ,1) ( a Qk 44 ) (1, 1, 1,1)
( 1 a Qk 2 ) (1,1) ( a Qk11) (1) ( a Qk 22 ) (1, 1)
测量接收信号 SIR并比较
外环
设置BLERtar
设置SIRtar
10-100Hz
内环
下发TPC
RNC
NodeB
UE
功率控制的好处
汇报提纲
TD-SCDMA概述 TD-SCDMA物理层 TD-SCDMA关键技术
TDD技术
智能天线 联合检测
接力切换
动态信道分配 同步CDMA
TDD技术
闭环-内环功控
测量接收信号 SIR并比较 1500Hz
内环 下发TPC 设置SIRtar
NodeB
功率控制的目的：使基站处接 收到的每个UE信号的bit能量相 等
UE
每一个UE都有一个 自己的控制环路
闭环-外环功控
测量传输信道上 的BLER 测量接收数据 BLER并比较
可以得到BLER稳 定的业务数据
BS0
G
BS0 BS1 BS2
BTS Tx
Rx
功率控制目的
下行功率控制
小区发射功率
上行功率控制
手机发射信号
上报功率控制比特
功率控制命令
• 克服远近效应和补偿衰落 • 降低小区内和小区间干扰，保证网络容量 • 降低UE功耗
功率控制分类
开环 从信道中测量干扰条件，并调整发射功率
闭环－内环 测量信噪比和目标信躁比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功 率 若测定SIR>目标SIR， 降低移动台发射功率 若测定SIR<目标SIR， 增加移动台发射功率 闭环－外环 测量误帧率（误块率），调整目标信噪比
提高了基站发射机 的等效发射功率
优势
改进了小区的覆盖
降低了系统的干扰
降低了无线基站的成本
汇报提纲
TD-SCDMA概述 TD-SCDMA物理层 TD-SCDMA关键技术
TDD技术
智能天线 联合检测
接力切换
动态信道分配 同步CDMA
什么是智能天线？
智能天线（Smart Antenna，SA）利用信号 传输的空间特性和数字信号处理技术，通 过先进的算法处理，对基站的接收和发射 波束进行波束形成和赋形，从而达到降低 干扰、增加容量、扩大覆盖、改善通信质 量、降低发射功率和提高无线数据传输速 率的目的。