TD技术原理

常规时隙结构
Data symbols 352 chips Midamble 144 chips 864*Tc Data symbols 352 chips
GP 16 CP
码片号 (CN) 0-351 352-495
பைடு நூலகம்
区域长度 (chip数目) 352 144
区域长度 (符号数目) 与SF有关 9
区域长度 (µ s) 275 112.5
TD-SCDMA技术培训
提

纲
TD-SCDMA概述 TD-SCDMA基本原理


TD-SCDMA关键技术
TD-SCDMA产业化
移动通信技术发展
第一代 80年代 模拟
AMPS TACS NMT 其它
第二代 90年代 数字
第三代 IMT-2000
GSM
数 模 拟 需求驱动 字 技 技 术 术
CDMA IS95 TDMA IS-136 PDC
P-CCPCH1 P-CCPCH2
DwPTS
UpPTS Ts1
Ts6
提

纲
TD-SCDMA概述
TD-SCDMA基本原理

概述


信道映射
复用和信道编码 扩频和调制 物理层过程

TD-SCDMA关键技术

TD-SCDMA产业化
TD-SCDMA数据收发过程
手机数据
编码&复用
调制
扩频
射频发送
物理信道
System Frame Number
Radio frame 10ms
5ms
Sub-frame
转换点
UpPTS TS1 TS2
L1
DwPTS TS0
GP
TS3
TS4
TS5
TS6
Data
Midamble
144chips 675us(864chips)
Data
g
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
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
Group 1
0
0~7 (000~111)
扩频因子（SF）（Q） 1 2 RU名称 RUSF1 RUSF2 突发中每数据块符号数（N） 352 176 每个物理信道总数据率 （Bit/s） 281，600 140，800
4
8 16
RUSF4
RUSF8 RUSF16 基本RU
88
44 22
70，400
35，200 17，600
信道映射
传输信道 DCH 物理信道 专用物理信道(DPCH)
物理信道
上行导频时隙：在随机接入和切换过程中建立UE和基站之间的初始同步
SYNC_UL是一组PN，设计该PN码集用于在接入过程中区分不同的UE 当UE处于空中登记和随机接入状态时，将发射UpPTS TD-SCDMA系统有256个长为128的基本SYNC_UL码，分为32组，每 组8个 码组是由基站确定，对于已下行同步的UE和基站8个SYNC_UL是已知 的
DwPTS (75us) GP(32chips) SYNC_DL(64chips)
下行同步码
标识小区的码称为同步码SYNC_DL，在下行导频时隙(DwPTS)发 射。SYNC_DL用来区分相邻小区以便于进行小区测量。与SYNC_DL 有关的过程是下行同步、码识别和P-CCPCH交织时间的确定。每一 子帧中的DwPTS的设计目的既是为了下行导频，同时也是为了下行同 步，基站将在小区的全方向或在固定波束方向以满功率发送。 整个系统有32组长度为64的基本SYNC_DL码一个SYNC_DL唯一 标识一个基站和一个码组，一个每个码组包含4个特定的扰码，每个 扰码对应一个特定的基本midamble码。 DwPTS是一个QPSK调制信号，所有DwPTS的相位用来指示复帧 中P-CCPCH上的BCH的MIB位置。
5
1390 1395
8
5
20
1910 1930
5
2385 2390
1427 1435 1670 1675
提

纲
TD-SCDMA概述
TD-SCDMA基本原理

概述 信道映射 复用及信道编码 扩频和调制 物理层过程

TD-SCDMA关键技术

TD-SCDMA产业化
UTRAN总体结构图
物理信道
下行导频时隙（DwPTS）：用于下行导频和下行同步
SYNC_DL是一组PN码，为了便于小区测量，设计PN码集用于区分 相邻小区 TD-SCDMA系统有32组长度为64chip的基本SYNC_DL码 一个SYNC_DL唯一标识一个基站和一个码组，每个码组包含4个特 定的扰码，每个扰码对应一个基本的Midamble码
DECT TDD
20
20
60
FDD-U
30
SAT
15
TDD
85
NULL
60
FDD-D TDD
FDD-D TDD TDD
中国
30
30
20
20
60
1980
30
15
2010 2025
85
2100
60
2170 2300
100
2400
1755 1785 1850 1880 1900 1920
美国TDD
4
216 220
TD-SCDMA系统中使用Turbo码的传输信道有 DCH、DSCH、FACH、USCH 编码速率为1/3
Turbo码的特点
译码复杂
信道误码率可以达到10－6 非常适合对误码率敏感而对时延 不敏感的非实时分组业务
输入 交织器
卷积编码器1
卷积编码器2
复 用
输出
编码和复用
交织技术
交织的优点 交织技术是改变数据流的传输顺序， 将突发的错误随机化。提高纠错编码 的有效性 提高纠错编码的有效性 交织分类 帧内交织:一个帧内部的数据比特位臵的 变换操作 帧间交织:不同帧之间数据的位臵变换 Turbo编码的内部交织: Turbo编码的内 部交织比较复杂，它不属于上面两种简 单的交织模式，它的算法可以看作是帧 内交织和帧间交织的复杂嵌套。
语 音 需求驱动 业 务
宽
TDSCDMA CDMA 2000 UMTS WCDMA
带
业 务
第三代移动通信标准化格局
ITU
3G无线传输技术RTT标准
优势
3G三种主要技术的比较
WCDMA 载频间隔 码片速率 双工方式 帧长 信道编码 调制方式 功率控制 功率控制速率 基站同步 5M*2 3.84Mc/s FDD 10ms 卷积码、Turbo码 QPSK/BPSK 开环结合快速闭环 1500次/s 同步/异步 TD-SCDMA 1.6M 1.28Mc/s TDD 10ms (子帧5ms) 卷积码、Turbo码 QPSK/8PSK 开环结合闭环 200次/s 同步 CDMA2000 1.25M*2 1.228Mc/s FDD 20ms 卷积码、Turbo码 数据调制：QPSK/BPSK 开环结合快速闭环 800次/s 同步
公共信道映射
BCH/PCH/FACH
Ts0 Code ch 0 Code ch 1 Code ch 2 Code ch 3 Code ch 4 Code ch 5 Code ch 6 Code ch 7 Code ch 8 Code ch 9 Code ch A Code ch B Code ch C Code ch D Code ch E Code ch F
UpPTS （125us）
SYNC_UL(128chips) GP(32 chips)
上行同步码
随机接入的特征信号称为SYNC_UL，在上行导频时隙发射。与 SYNC_UL有关的过程有上行同步的建立和初始波束成形测量。
每一子帧中的UpPTS在随机接入和切换过程中用于建立UE和基站 之间的初始同步，当UE处于空中登记和随机接入状态时，将发射 UpPTS。 整个系统有256个不同的基本SYNC_UL，分成32组，每组8个。 码组是由基站确定，因此，8个SYNC_UL对基站和已下行同步的UE 来 说 都 是 已 知 的 。 当 UE 要 建 立 上 行 同 步 时 ， 将 从 8 个 已 知 的 SYNC_UL中随机选择1个，并根据估计的定时和功率值在UpPTS中 发射。
Input
D
D
D
D
D
D
D
D
Output 0 G0 = 557 (octal)
Output 1 G1 = 663 (octal) Output 2 G2 = 711 (octal)
Rate 1/3 convolutional coder
编码和复用
信道编码：Turbo码 Turbo码的应用
Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码 组合，信息比特在两个编码交织器之间交织， 产生两个相同的信息流，然后这些信息流复用 并有可能打孔
CN Iu SRNS RNC Iub Iub DRNS Iu
Iur
RNC Iub Iub
NodeB
NodeB
NodeB
NodeB
Uu
UE
提

纲
TD-SCDMA概述
TD-SCDMA基本原理

概述


信道映射
复用及信道编码 扩频和调制 物理层过程

TD-SCDMA关键技术

TD-SCDMA产业化
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)
解调 解码解交织
解扩 基站数据
射频接收
信道编码方案
传输信道类型 BCH 编码方式 编码率
卷积编码
1/3
1/3，1/2
PCH RACH DCH, DSCH, FACH, USCH
卷积编码 1/2 Turbo编码 无编码 1/3
编码和复用
信道编码技术 原理和目的
信道编码技术是通过给原数 据添加冗余信息，从而获得 纠错能力 适合纠正非连续的少量错误 目前使用较多的是卷积编码 和Turbo编码（1/2，1/3）
白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
春春眠眠？不觉觉晓晓
白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
编码和复用
信道编码：卷积码 卷积码的应用
TD-SCDMA采用卷积编码的传输 信道：BCH、PCH、RACH，编 码速率为1/2和1/3
卷积码的特点
时延小 信道误码率在 10－3数量级 适合实时业务
BCH
PCH FACH RACH USCH DSCH
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) 上行导频信道 (UpPCH) 寻呼指示信道（PICH） 快速物理接入信道F-PACH
什么是TD-SCDMA
time
energy
最多可达 16个码道
frequency
FDMA、TDMA和CDMA的最优结合
全球3G频谱分配
3G核心频段
NULL
TDD
FDD-U
SAT
TDD
NULL
FDD-D
ITU 欧洲/日本
FDD-U
20
20
60
FDD-U
30
MBB
15
TDD
85
NULL
60
FDD-D
作用和效果
无纠错编码： BER<10-1 ~ 10-2 不能满足通信需要 卷积编码： BER<10-3
满足语音通信需要 Turbo 码： BER<10-6 满足数据通信需要
编码和复用
信道编码技术举例
床前明月光
春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光
床？前前明明月月光光
春春眠眠不不觉觉晓晓
交织的缺点 由于改变了数据流的传输顺序，必须 要等整个数据块接收后才能纠错，加 大了处理延时，因此交织深度应根据 不同的业务要求有不同的选择 特殊情况下，若干个随机独立差错有 可能交织为突发差错
编码和复用
交织技术举例
床前明月光
床床前前明明月月光光 编码 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国 交织
区域内容 数据 Midamble
496-847
848-863
352
16
与SF有关
1
275
12.5
数据
保护间隔
Midamble码
在同一小区同一时隙上的不同用户所采用的midamble码由同一个基本的 midamble码经循环移位后而产生 整个系统有128个长度为128chips的基本midamble码，分成32个码组，每组 4个。 一个小区采用哪组基本midamble码由基站决定，基站决定本小区将采用这4 个基本midamble中的哪一个。 一个载波上的所有业务时隙必须采用相同的基本midamble码。 midamble的发射功率与同一个突发中的数据符号的发射功率相同。