TD-SCDMA基本原理
TD-SCDMA基本原理-41
TR-001-C1 TD-SCDMA基本原理课程目标：●了解TD-SCDMA系统的发展历程●了解TD-SCDMA网络接口●掌握TD-SCDMA系统物理层技术●掌握TD-SCDMA系统物理层过程参考资料：●3GPP R4 TS25.201 V4.3.0●3GPP R4 TS25.221 V4.7.0●3GPP R4 TS25.222 V4.6.0●3GPP R4 TS25.223 V4.5.0●3GPP R4 TS25.224 V4.8.0●《中兴通讯TD-SCDMA基本原理》目录第1章TD-SCDMA发展概述 (1)1.1 移动通信技术发展 (1)1.2 3G无线传输技术RTT标准 (2)1.3 3G标准化格局 (4)1.4 中国3G频谱分配 (5)1.5 TD-SCDMA标准发展历程 (5)1.6 TD-SCDMA优势—中国制造 (6)第2章网络结构和接口 (7)2.1 UTRAN网络结构图 (7)2.2 UTRAN通用协议模型 (8)2.3 空中接口Uu (9)2.4 Iub口 (11)2.5 Iu口 (11)第3章物理层结构和信道映射 (13)3.1 TD-SCDMA概述 (13)3.2 物理信道帧结构 (14)3.3 常规时隙 (15)3.4 下行导频时隙 (16)3.5 上行导频时隙 (17)3.6 三种信道模式 (17)3.7 物理信道及其分类 (17)3.8 传输信道及其分类 (19)3.9 传输信道到物理信道的映射 (20)第4章信道编码与复用 (21)第5章扩频与调制 (25)5.1 扩频与调制过程图 (25)5.2 数据调制 (26)i5.3 扩频调制 (27)5.3.1 概述 (27)5.3.2 正交可变扩频因子(OVSF)码 (28)5.3.3 扩频调制的原理、优点 (29)5.4 码资源-SYNC_DL (30)5.5 码资源-SYNC_UL (30)5.6 码资源-midamble码 (31)5.7 码资源-扰码 (31)5.8 码资源汇总 (31)第6章物理层过程 (33)6.1 小区搜索过程 (33)6.2 上行同步过程 (34)6.3 基站间同步 (35)6.4 随机接入过程 (36)ii第1章TD-SCDMA发展概述知识点●概述1.1 移动通信技术发展图 1.1-1移动通信发展史第一代移动通信系统的典型代表是美国AMPS系统和后来改进型系统TACS，以及NMT和NTT等，AMPS（先进移动电话系统）使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在美洲和部分环太平洋国家广泛使用；TACS（全向入网通信系统）是80年代欧洲的模拟移动通信的制式，也是我国80年代采用的模拟移动通信制式，使用900MHz频带。
TD-SCDMA基本原理和关键技术
CDMA扩频通信
多址技术：区分不同用户
频分多址
时分多址
16
码分多址
CDMA扩频通信
系统结构
信
信源
源
编码
信道 编码
数字 调制
扩频
加扰
脉冲 成型 滤波
D/A 转换
Bit 比特
Symbol 符号
Chip 码片
信
信源
宿
解码
信道 解码
数字 解调
解扩
解扰
噪声
空中信道
脉冲 成型 滤波
A/D 转换
17
CDMA扩频通信
TD-SCDMA系统中的资源单元
一个信道就是载频/时隙/扩频码的组合，也叫一个资源单位(Resource Unit) 。 一个16位扩频码划分的信道是最基本的资源单位，即BRU。 下行信道固定SF = 1，16；上行依据业务不同，SF可取1，2，4，8，16
基本资源单元 BRU＝RUSF16
37
RU速率计算
如果扩频因子为SF=16，采用QPSK调制方式，则每码道承载的毛
速率（即BRU毛速率）为17.6kbit/s。计算公式如下：
38
附-数字调制
QPSK数字调制就是把2个连续的二进制比特映射成一个复数值的数 据符号，映射关系见下图：
39
不同RU速率
考虑到实际中存在冗余，BRU纯速率=17.6/2=8.8kbit/s
TD-SCDMA关键技术
12
TD-SCDMA关键指标
TD-SCDMA与其他两个标准主要技术指标对比
13
TD-SCDMA关键指标
业务容量指标对比
WCDMA (10M频带)
5MHz 上行 5MHz下行
TD-SCDMA 基本原理V2.0
TimeCode
IMT-TD
IMT-SC Single Carrier
IMT-FT Frequen cy Time
CDMA
TDMA
FDMA
内部资料妥善保管▲
3G技术的演进
WCDMA
核心网络：基于MAP
CDMA2000
核心网络：基于ANSI-41
3G 标准
TD-SCDMA
核心网络：基于MAP
CDMA技术是3G的主流技术
目录
概述 网络结构和接口 物理层结构和信道映射 信道编码及复用 扩频与调制 物理层处理
目录
概述
网络结构和接口
物理层结构和信道映射
物理信道帧结构 传输信道到物理信道的映射
信道编码及复用
扩频与调制
物理层处理
物理信道帧结构
TD-SCDMA帧结构 每帧有两个上/下行 转换点 TS0为下行时隙 TS1为上行时隙 三个特殊时隙GP, DwPTS, UpPTS 其余时隙可根据根 据用户需要进行灵 活UL/DL配置
特殊时隙－DwPTS下行导频时隙
内部资料妥善保管▲
GP (32chips)
SYNC-DL(64chips) 75 s
下行导频时隙由96 Chips组成: 32用于保护；64用于导频序列；时长75us
用于下行同步和小区初搜； 32个不同的SYNC-DL码，小区搜索时用于区分不同的基站； 32个不同的SYNC-DL码，严格定义了不同的码组； 为全向或整个扇区发射，不进行波束赋形；
特殊时隙－ GP保护时隙
内部资料妥善保管▲
GP (96chips) 75 s
GP时隙由96 Chips组成，时长75us，用于上下时隙转换点的隔离保护
二章TDSCDMA基本原理
物理层结构
物理信道帧结构
System Frame Number
TD-SCDMA帧结构
每帧有两个上/下行 转换点 TS0为下行时隙 TS1为上行时隙 三个特殊时隙GP, DwPTS, UpPTS 其余时隙可根据用户 需要进行灵活UL/DL 配置
Radio frame 10ms
5ms Sub-frame
每个5ms的子帧有两个转换点（DL到UL和UL到 DL ），第一个转换点固定在TS0结束处，而第二 个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。
物理层结构
常规时隙
Data 352chips
Midamble 144chips
675 s
Data 352chips
GP 16
由864 Chips组成，时长675us；
目标
学习完本课程，您将会：
掌握TD-SCDMA系统的物理层结构 了解TD-SCDMA数据编码复用和发送过程
课程内容
物理层结构
信道结构 信道编码与复用
扩频与调制
物理层结构
什么是TD-SCDMA
5 ms
Power density
3. Carrier (optional) 2. Carrier (optional)
上行同步保持。
传输时Midamble码不进行基带处理和扩频，直接与经
基带处理和扩频的数据一起发送，在信道解码时它被
用作进行信道估计。
物理层结构
常规时隙－物理层信令TPC/SS/TFCI
1 st TPC symbols part of TFCI code word 2nd part of TFCI SS symbols code word Data symbols Midamble Data symbols G P Data symbols Midambl e 3 rd TPC symbols 4th part of TFCI part of TFCI code word SS symbols code word G Data symbols P
TD-SCDMA基本原理资料
Midamble 144chips
675 s
Data 352chips
GP 16
由864 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；
1对信道
带宽 25kHz/每载波
蜂窝的概念
每载波带宽: 25kHz
基本物理层技术
复用方式: FDMA
电路交换 硬切换
890
915 上行
935 下行
960MHz
网络功能
FDMA 频分多址接入
Power Time
FDMA
Frequency
第二代移动通信系统－GSM
蜂窝的概念
第三代移动通信－ TDD (TD-SCDMA)
蜂窝的概念 每载波带宽: 1.6MHz 相邻小区可以使用相同频 率 基本物理层技术 复用方式: TDMA+CDMA+FDMA＋ SDMA 每时隙有16个码道 数字调制 (QPSK) 网络功能 电路，包交换 硬，接力切换
物理信道帧结构
TS0总是固定地用作下行时隙。用来发送系统广播信息等公 共信息。 TS1总是固定地用作上行时隙。 其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上行或下行以实 现不对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点分开,目 前可以根据需要将时隙配置成3：3； 2：4；1：5.
常规时隙
Data 352chips
GP保护时隙
TD-SCDMA基本原理和关键技术
智能天线
TDD双工
TDD双工方式： 上下行信道使用相同频率，利于智能天线的实现 便于提供非对称业务 不需要对称的频率资源
D U U U D D D
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
TD-SCDMA技术特点
TD-SCDMA技术特点
智能天线
TDD双工
5ms子帧
联合检测
联合检测： 有效降低多用户干扰 和智能天线联合使用，大大提升了系统容量
Power
联合检测计算量随用户数量成非线性迅速增长
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
44
Subframe #1
Subframe #2
Subframe #1
Subframe #2
Radio frame #i
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
Radio frame #i+1
扩频与调制
OVSF码 经过信道 编码和交 织的数据 流 扰码
(864Chips)
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
物理层时隙结构（1）
GP (32chips)
SYNC_DL(64chips)
75 s 96chips
DwPTS
用于下行同步和小区初搜； 32个不同的SYNC_DL码，每个小区用1个SYNC_DL码，由网络规划确定； 对SYNC_DL码（DwPCH）不进行扩频、加扰操作；
在TD-SCDMA系统中，TS0可认为是特殊时隙 P-CCPCH（BCH）必须分配在TS0； 对TS0上的信道不进行功率控制； TS0上的信道进行全小区覆盖，除了FACH信道外不进行波束赋形。
TDSCDMA无线接入网原理
TD-SCDMA无线接入网原理简介TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）是中国自主研发的移动通信技术标准，属于第三代移动通信系统（3G）。
TD-SCDMA无线接入网是3G网络中负责将移动用户与核心网进行连接的部分。
本文将介绍TD-SCDMA无线接入网的原理和实现。
TD-SCDMA系统结构TD-SCDMA系统由无线接入网（UTRAN）、核心网和用户终端组成。
其中，UTRAN是负责将用户终端与核心网进行连接的关键部分。
UTRAN主要包括以下几个关键组件： - NodeB：负责无线信号的接收和发送，以及对用户终端进行切换和连接管理。
- RNC（Radio Network Controller）：负责针对多个NodeB进行协调和控制，包括资源分配、移动性管理等。
- CN（Core Network）：提供核心网络功能，包括用户鉴权、计费、切换等。
TD-SCDMA无线接入网原理频率分离多址技术TD-SCDMA无线接入网采用了频率分离多址（FDMA）技术，将可用频率资源分配给不同的用户。
在一个时隙中，用户终端根据自身需求分配到一定的频率资源，从而实现多用户同时传输数据。
时分多址技术除了频率分离多址技术外，TD-SCDMA还采用了时分多址（TDD）技术。
TDD技术允许上行和下行数据在同一频率上进行传输，通过在不同的时间段分配上行和下行数据传输，实现上下行数据的分离传输。
扩频技术在数据传输过程中，TD-SCDMA使用了扩频技术对数据进行编码和解码。
通过将数据编码成宽带信号，通过将信息分散到宽带信号中的不同频率上，增加传输数据的容量和抗干扰能力。
功控技术TD-SCDMA无线接入网还采用了功控（Power Control）技术，通过动态调整用户终端的发送功率，使得不同距离的用户可以保持相同的信号质量。
功控技术可以提高系统容量和覆盖范围。
TD-SCDMA 基本原理-TD关键技术
TD-SCDMA关键技术课程目标：●掌握TD-SCDMA各种关键技术●了解各关键技术对TD-SCDMA系统的影响参考资料：●《中兴通讯TD-SCDMA技术基础介绍》目录第1章TDD技术 (1)第2章智能天线技术 (3)2.1 智能天线的作用 (3)2.2 智能天线的原理 (4)2.3 智能天线的分类 (5)2.4 天馈系统实物图 (5)2.5 智能天线实现示意图 (6)2.6 智能天线算法原理 (7)2.7 智能天线优势 (8)第3章联合检测技术 (11)3.1 联合检测的介绍 (11)3.2 联合检测的作用 (11)3.3 联合检测的原理 (12)3.4 TD-SCDMA如何实现联合检测 (12)3.5 联合检测算法 (13)3.6 联合检测回顾 (13)3.6.1 联合检测+智能天线（1） (13)3.7 关键技术论证—智能天线+联合检测 (15)第4章动态信道分配技术 (17)4.1 动态信道分配方法 (17)4.2 动态信道分配分类 (18)4.3 慢速DCA (18)4.4 快速DCA之码资源分配 (19)4.5 OVSF码树 (19)4.6 信道化码的特点 (19)4.7 信道化码分配策略 (20)4.8 信道化码分配示例 (21)i4.9 训练序列码分配 (21)4.10 训练序列码的分配原则 (21)4.11 信道调整和整合 (22)4.12 DCA优势 (22)4.13 DCA对TD-SCDMA的重要性 (22)4.14 TD-SCDMA对DCA的考虑 (23)第5章接力切换技术 (25)5.1 切换方式 (25)5.2 接力切换过程 (27)5.3 接力切换优点 (31)第6章功率控制 (33)6.1 功率控制的作用 (33)6.2 功率控制分类 (33)6.2.1 功率控制—开环 (33)6.2.2 功率控制—内环（闭环） (34)6.2.3 功率控制—内环（外环） (34)6.3 功率控制参数 (34)ii第1章TDD技术知识点●TDD技术作用对于数字移动通信而言，双向通信可以以频率或时间分开，前者称为FDD（频分双工），后者称为TDD（时分双工）。
TD-SCDMA基本原理
Associated Codes
Scrambling Code ID Midamble Code ID
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)
UE标准示意
TS0
Dw
GP
Up
TS1 UL
TS2 UL
d (km)
扩频与调制
TD-SCDMA系统码组
小区码组配置是指小区特有的码组，不同的邻近的小区将配置不 同的码组。小区码组配置有：
（1） 下行同步码SYNC_DL （2） 上行同步码SYNC_UL （3） 基本Midamble码，共128个 （4） 小区扰码（Scrambling Code），共128个 ；
帧（5ms）发射一次。这也意味着TD的功控频率是每秒200次。
每次调整步长为1，2，3dB.
SS（Synchronization Shift）是TD-SCDMA系统中所特有的，用于实
现上行同步，他也是每隔一个子帧进行一次调整。
物理层结构
下行导频时隙DwPTS
GP (32chips)
SYNC-DL(64chips) 75 s
物理层过程
同步技术－－基站间同步
TD-SCDMA系统的TDD模式要求基站 之间必须同步 同步目的：避免相邻基站的收发时 隙交叉，减小干扰 基站间同步: 系统内各基站的运行 采用相同的帧同步定时 同步精度要求：几微秒 同步方法：
GPS： 网络主从同步 空中主从同步
TD-SCDMA工作原理(BUPT)
– 适合于大区制的全国系统 – 适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等
• TDD（TD-SCDMA）
– 尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖 – 适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别
是互联网方式的业务 – 能提供成本低廉的设备 • 预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称 业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端 实现漫游
• 采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续 传输的 FDD方式差，ITU仅要求TDD系统支持终端移动速度为 120km/h。但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下，可高 于该值。
11/16/2019
TD－SCDMA/3G
10
TDD和FDD
BUPT
• 在第三代移动通信中必要的两种双工方式
– 因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高，TD-SCDMA 使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，固仍然可能使用低发射功 率达到较远通信距离
• 通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TDSCDMA系统，典型小区半径设置在11公里。如果允许引入部分干扰， 小区半径可达到40-50公里。
11/16/2019
TD－SCDMA/3G
17
灵活的上下行区域容量配置 BUPT
f1
3:3
f1
2:4
f1 1:5
•特别适合不对称数据业务，快速满足业务的动态发展需求。 •提升网络资源利用率，节约运营费用。
11/16/2019
TD－SCDMA/3G
18
Байду номын сангаасUPT
TD-SCDMA基本原理
3G标准的发展 标准的发展
2000年5月，经ITU认可的3G无线传输技术主流标准共3种， 分为是： WCDMA、TD-SCDMA、CDMA 2000
OFDU双工方式
2007年，Wimax成为第4个3G标准。
Xi'an Huichen wireless network career training centre
第1章 TD-SCDMA概述 TD-SCDMA概述 第2章 空中接口 章 第3章 系统模型 章 第4章 关键技术 章 第5章 总结 章
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Xi'an Huichen wireless network career training centre
3G标准的发展 标准的发展
3G在1985年由ITU提出，当时称为未来 公众陆地移动通信系统（FPLMTS） 1992年ITU召开世界无线电行政大会， 对FPLMTS频谱进行了规划，分配1885 ～2025MHZ ，2110～2200MHZ共 230MHZ的频段 1996年更名为IMT-2000
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Xi'an Huichen wireless network career training centre
帧结构-GP保护时隙 帧结构 保护时隙
Xi'an Huichen wireless network career training centre
TD空中接口时隙帧结构 空中接口时隙帧结构
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Xi'an Huichen wireless network career training centre
TD系统独特的帧结构 系统独特的帧结构
Xi'an Huichen wireless network career training centre
TD-SCDMA基本原理
可以得到BLER稳定 的业务数据
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
TDD技术 技术
– 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
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－ 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－ 闭环－外环 测量误帧率（误块率），调整目标信噪比
频域 DCA
频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道) 在给定频谱范围内，与 5 MHz 的带宽相比， TD-SCDMA 的1.6 MHz 带宽 使其具有3倍以上的无线信道数(频道数)
时域 DCA
在一个TD-SCDMA 载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活 状态的用户数量 每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户
同步的保持
在每一上行时隙检测Midamble，估计UE的发射功率和发射时间偏移 在下一个下行时隙发送SS命令和TPC命令进行闭环控制
上行同步过程，通常用于系统的随机接入， 上行同步过程，通常用于系统的随机接入，也可以用于当系统失 去上行同步时的再同步
TD-SCDMA基本原理
TD-SCDMA基本原理课程目标：●了解TD－SCDMA系统的基本原理●了解TD－SCDMA系统物理层结构及其实现●了解TD－SCDMA系统物理层过程参考资料：●谢显中《TD-SCDMA第三代移动通信系统技术与实现》●李世鹤《TD-SCDMA第三代移动通信系统标准》思考题：●见每章后面目录第1章TD-SCDMA概述 (1)第2章TD-SCDMA系统网络结构与接口 (3)2.1 概述 (3)2.2 UTRAN结构及各部分功能 (3)2.2.1 UTRAN基本结构 (3)2.2.2 UTRAN RNC和NODEB功能 (4)2.3 UTRAN通用协议模型 (5)2.4 TD-SCDMA系统网络接口 (7)2.4.1 空中接口 (7)2.4.2 Iub接口 (8)2.4.3 Iur接口 (9)2.4.4 Iu接口 (9)第3章TD-SCDMA物理层结构和信道映射 (10)3.1 概述 (10)3.2 物理信道分析 (10)3.2.1 帧结构分析 (11)3.2.2 时隙结构 (12)3.3 传输信道到物理信道的映射 (15)3.3.1 物理信道的分类 (15)3.3.2 传输信道 (15)3.3.3 传输信道对物理信道的映射关系 (17)第4章TD-SCDMA信道编码及复用 (19)第5章TD-SCDMA扩频与调制 (23)5.1 数据调制 (23)5.1.1 符号速率与符号周期............................................................. 错误！未定义书签。
5.1.2 几种数据调制的方式............................................................. 错误！未定义书签。
5.2 扩频调制......................................................................................... 错误！未定义书签。
TD-SCDMA移动通信技术原理
图2 不成对频段与成对频段
3.集成TDMA/TDD和CDMA的操作 除了TDMA/TDD规格，TD-SCDMA使用CDMA（码分多址）来进一步增加 无线界面的容量。根据CDMA，用户的信息码通过由CDMA的扩展码产生的 随机码（来自芯片）来增加用户数据的方式铺在更宽广的带宽上。在每 个时隙中，可传输最高达16个数字的CDMA码（CDMA的最大加载代理）。 使用1.28Mc/s的芯片率，允许1.6MHz的带宽。根据其操作许可证，网络 运营商配置多TD-SCDMA1.6MHz的载波带宽。每个无线电资源设备因此被 特殊的时隙和特殊载波频率上的特别码所确认。为了达到高符码率， TDMA/TDD支持变量扩展代理和多码连接（见图3）。
最小频谱 1.6MHz
双工型式 TDD
多址方式 TDMA，CDMA，FDMA
码块速率 1.28Mc/s
调制
QPSK 8-PSK
最大蜂窝 40km 范围
最大音频
容量
EF论最大
数据率／ 325kb/s/MHz/cell
用户
系统对称 1:6-6:1 性(DL:UP)
一、TD-SCDMA技术概述 TD-SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求。它采用不需配对频率 的TDD双工模式，以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式，同时使 用1.28Mc/s的低码片率，扩频带宽为1.6MHz（表1）。
表1 TD-SCDMA主要参数
载波带宽 1.6MHz
图1 TDMA/TDD
2.不成对频段与成对频段 在单一不成对的频段里数据加载的自适应上行／下行对称性的这一 能力，优化了空中接口的容量，因此能更有效地使用频谱。相反， FDD（频分双工）方案——使用于传统的CDMA3G标准，使用一对频段分 别上行或下行。作为对称加载，部分频谱被占用但没用于数据传输，这 些闲置的资源也不能为其他业务使用，导致了频谱的非有效利用。未来 的移动应用将要求所提供频谱的有效利用，以及具有控制极端非对称数 据流量的能力。TD-SCDMA十分适合这些要求，被视为3G业务理想技术 （见图2）。
TD-SCDMA_基础原理简介
TD-SCDMA通信模型
信源 编码
Interleaving
信道 编码 交织
时隙 突发 脉冲
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
时隙 去交织 deinterleaving 信息 信道 提取 解码
解扩
解扰
解调
射频 接收
常用术语
Bit（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据 Symbol（符号）：经过信道编码、交织后的数据 Chip（码片）：经过最终扩频得到的数据
3G手
3G网络下
机视 频 WAP 门户 展现
增加热门推荐， 包括视频内容推 荐和文字信息推 荐
21
手机视频节 目播放流畅， 过渡至2G 网络视频质 量自动调整 为2G网络 下的视频质
无线音乐用户新体验
全曲下载和在线视听是无线音乐业务中用户体验提升明显的业务亮点，是3G粘性的重要体现
速度：大幅提升下载速率，缩短下载时间，一首大小为1MB的全曲文件，下 载时间将从现2G网平均130秒左右减少到3G网的10秒左右。 音乐随身听客户端：充分体现3G的带宽优势，针对3G手机推出专用新版客户 端。
2002年10月，中国为TDD分配155MHz频率资源
中国3G频谱分配
第三代公众移动通信系统的工作频段：
2010
（一）主要工作频段：
F1
F2 2015 F3
2011
2012.6 2014.2
频分双工 (FDD) 方式： 1920-1980MHz / 2110-2170MHz
时分双工 (TDD) 方式： 1880-1920MHz、2010-2025MHz
TD-SCDMA基本原理及技术发展趋势
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
智能天线的优势
减少小区间干扰 降低多径干扰 基于每一用户的信噪比得以
增加 降低发射功率 提高接收灵敏度 增加了容量及小区覆盖半径
(仅供参考)
联合检测 (JD)
联合检测作用
避免多址干扰 检测动态范围急剧增大，无需软切换 小区内干扰最小化
移动速度为最高240km/h时，数据速率为 8 ... 64/144 kbit/s 手持机环境(速度30km/h),数据速率为 8 ... 384 kbit/s 室内环境(速度3 km/h)，数据速率可达2Mbit/s
(仅供参考)
TDD小区搜索和接入问题
小区搜索基本要求
以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站 在短时间内完成母网搜索
频域 DCA
频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道) 在给定频谱范围内，与 5 MHz 的带宽相比， TD-SCDMA 的1.6 MHz 带宽使 其具有3倍以上的无线信道数(频道数)
时域 DCA
在一个TD-SCDMA 载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状 态的用户数量 每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户
射功率达到较远通信距离 总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通
信距离比WCDMA要大
通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMA系 统，典型小区半径设置在11公里，这主要出于人口密集地区设置考虑。 如果允许牺牲15%的容量，小区半径可达到40-50公里。
(仅供参考)
随机接入过程
UE 终端选择SYNC1,以估 算的时间和功率发送
3G移动通信理论及应用 第6章
资源分配的持续时间。物理信道结构如图6-1所示。
图6-1 TD-SCDMA 物理信道结构
6.1.1 物理信道帧结构
TD SCDMA 系统的物理信道采用四层结构:系统帧、无线 帧、子帧、时隙/码。时隙用于在时域上区分不同的用户信号, 具有 TDMA 的特性。图6-2所示为 TD SCDMA 的物理信道帧 结构。 3GPP定义的一个 TDMA 帧的长度为10ms。TD-SCDMA 系统为了实现快速功率控制和定时提前校准以及对一些新技 术的支持(如智能天线、上行同步等),将一个10ms的帧分成两 个结构完全相同的子帧,每个子帧的时长为5ms。每一个子帧 又分成长度为675μs的7个常规时隙(TS0~TS6)和3个特殊时隙 (DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护间隔)和
3.保护时隙
保护时隙(GP,GuardPeriod)是在 NodeB侧,由发射向接收 转换的保护间隔,时长为75μs(96chip)。它主要用于下行到上 行转换的保护:在小区搜索时,确保DwPTS可靠接收,防止干扰 UL工作;在随机接入时,确保 UpPTS可以提前发射,防止干扰 DL工作。另外,它从理论上确定了基本的基站覆盖半径。 96chip对应的距离变化是:L=(c×96/1.28M)km,c代表光 速,c≈3×108 m/s,基站覆盖半径即L/2=11.25km。
第6章 TD SCDMA基本原理
6.1 物理层结构 6.2 传输信道和物理信道
6.3 信道编码与复用
6.4 扩频与调制
6.5 物理层处理过程
6.1 物 理 层 结 构
TD－SCDMA 的物理信道由频率、时隙、信道码和无
线帧分配定义。建立一个物理信道的同时,就给出了它的起 始帧号。物理信道的持续时间既可以无限长,又可以是定义
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什么是TD-SCDMA
Time Division Duplex Synchronization Code Division Multiple Access
TD-SCDMA系统 指的是时分双工、同步码分多址系统 是中国电信行业第一个完整的移动通信 技术标准 是我国具有自主知识产权的通信技术标准
什么是CDMA?
Internet
网络结构
UTRAN RNS
Universal Terrestrial Radio Access Network Radio Network Subsystem
RNC
Radio Network Controller
目录
概述 什么是TD-SCDMA 网络结构 物理层结构 信道映射 扩频与调制
SYNC-UL(128chips) 125 s
GP (32chips)
用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻 近小区测量
160 Chips: 其中128用于SYNC-UL，32用于保护
SYNC-UL有256种不同的码，可分为32个码组，以对应 32个SYNC-DL码，每组有8个不同的SYNC-UL码，即每 一个基站对应于8个确定的SYNC-UL码
SS
时隙i 5ms无线子帧
TPC
SS
时隙i 5ms无线子帧 10ms无线帧
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 同步偏移，同步调整指令 发射功率控制，发射功率调整指令 保护间隔
Sub-frame
DwPTS TS0
GP
UpPTS TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
L1
g
Data
Data
Midamble
144chips
675us(864chips)
所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码
子帧结构
Subframe 5ms (6400chip) 转换点 1.28Mcps
DwPTS (96chips)
UL : DL 2:4 DL
UpPTS GP (96chips) (160chips)
转换点
Traffic TS 864chips
UL : DL 1:5 DL UL DL DL DL DL DL
UL UL DL DL DL DL
常规时隙
Data 352chips Midamble 144chips 675 s Data 352chips GP 16
传输信道到物理信道的映射
传输信道
DCH BCH PCH FACH RACH USCH DSCH 专用物理信道(DPCH) 主公共控制物理信道(P-CCPCH) 辅助公共控制物理信道(S-CCPCH) 辅助公共控制物理信道(S-CCPCH) 物理随机接入信道(PRACH) 物理上行共享信道 (PUSCH) 物理下行共享信道 (PDSCH) 下行导频信道 (DwPCH)
FPACH
PICH 2 PICH 1 SCCPCH SCCPCH
SCCPCH
SCCPCH
PCCPCH PCCPCH
PRACH
目录
概述 什么是TD-SCDMA 网络结构 物理层结构 信道映射 扩频与调制
数据简要发送过程
数据 编码交织 扩频 加扰 调制
射频发送
射频接收
TD-SCDMA
5 ms
Power density
3. Carrier (optional) 2. Carrier (optional)
15
DL
Frequency
(CDMA codes)
: 1.6 MHz
0 TS0
DL
GP
TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 UL UL UL DL DL DL
由864 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；
常规时隙
TFCI 1 Data 352 chips TFCI 2 GP(16 chips) Midamble 144 chips Data 352 chips TFCI 3 Data 352 chips TFCI 4 GP(16 chips) Midamble 144 chips Data 352 chips
WCDMA
IMT-2000 制定的目标
全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖
高效的频谱效率 高服务质量、高保密性能 提供多媒体业务
车速环境：144kbps
步行环境：384kbps
室内环境：2048kbps
国际电联认可的三种3G标准
WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access ） 宽带码分多址 CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000) 码分多址2000
TD-SCDMA基本原理
2009年3月
G3，引领3G生活 充分融入中国移动的三大品牌 意在“带您进入高效的，精彩的3G新生活”
“G”为水墨丹青笔触 “3”则颇像一轮东升红 日 G字以水墨形式出现， 突出了民族文化，同时 也暗示了移动3G的民族 标准
目录
概述 什么是TD-SCDMA 网络结构 物理层结构 信道映射 扩频与调制
NodeB从终端上行信号中获得初始波束赋形参数
GP保护时隙
DwPTS 96 chips
32 chips 64 chips
GP 96 chips
UpPTS 160 chips
128 chips 32 chips
GP
SYNC_DL
SYNC_UL
GP
96 Chips保护时隙，时长75us 用于下行到上行转换的保护 确定基本的基站覆盖半径
下行导频时隙DwPTS
GP (32chips) SYNC-DL(64chips) 75 s
用于下行同步和小区搜索； 该时隙由96 Chips组成: 32用于保护；64用于导频序列；
32个不同的SYNC-DL码，用于区分不同的基站；
为全向或扇区传输，不进行波束赋形。
上行导频时隙UpPTS
Uu
NodeB
Iub
A
Um
RNC Iub BTS
Iur IuCS IuPS
IuPS
SS7 Network
Billing System SGSN CG Corporate Router Server
GPRS/3G backbone network
Other PLMN
GGSN BG LIG Firewall
物理信道
上行导频信道 (UpPCH)
寻呼指示信道（PICH） 快速物理接入信道F-PACH
频谱分配
物理信道
物理信道缩写 公共物理信道 PCCPCH
SCCPCH
英文解释
Primary Common Control Physical Channel Secondary Common Control Physical Channel 下行 下行
目录
概述 什么是TD-SCDMA 网络结构 物理层结构 信道映射 扩频与调制
Uu接口协议结构
控制平面
用户平面
3种信道模式
逻辑信道 直接承载用户业务 根据承载内容不同，分为控制信道和业务信道 传输信道 描述信息如何在空中接口上传输 根据传输的信息属性，分为专用信道和公共信道 物理信道 信息在空中接口传输时的物理通道 频率、时隙、码
上行
下行 上行 下行 下行 下行 上行 下行、上行
物理信道的分类与功能
小区搜索与小区选择 DwPCH -下行导频信道（DwPTS） PCCPCH -主公共控制物理信道 寻呼 PICH -寻呼指示信道 SCCPCH -从公共控制物理信道 随机接入 UpPCH -上行导频信道（UpPTS） FRACH -快速物理接入信道 PRACH -物理随机接入信道 SCCPCH -从公共控制物理信道 业务连接 DPCH –专用物理信道
1.6MHz /每载波
TD-SCDMA双工方 式 TDD TD-SCDMA多址方 式 TDMA CDMA FDMA SDMA
下行
t
上行
f
目录
概述 什么是TD-SCDMA 网络结构 物理层结构 信道映射 扩频与调制
网络接口
RNC MGW IuCS MSC PSTN Network HLR/AuC EIR
Time
DwPTS UpPTS
Time Division Duplex — Synchronous Code Division Multiplex Access
物理信道帧结构
System Frame Number
TD-SCDMA帧结构
Radio frame 10ms 5ms
TS0为下行时隙 三个特殊时隙GP, DwPTS, UpPTS TS1为上行时隙 其余时隙可根据根据用户需 要进行灵活UL/DL配置
t Power
MS 1 MS 2 MS 3
FDMA Frequency Division Multiple Access 频分多址
t
MS1 MS 2 MS 3