TD-SCDMA基本原理及关键技术-研究所

GP (32chips)
SYNC-DL(64chips) 75 µs
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；
1880-1920MHz 40MHz
扩展频段
2300-2400MHz 100MHz
频点数 9 25 62
* 目前，厂商仅实现了2010～ 2025MHz频段设备，共9个频点。目 前仅T3G有计划开发1880～1920MHz 频段终端芯片（2008年） * 2300～2400MHz频段被军队导航、 雷达等宽频带设备占用；1880～ 1920MHz中1900～1915被PHS占用。
Dmax = Δt×c（光速）= 96/2/(1.28×106）×c = 11.25km
内部材料，注意保密
第11页
常规时隙－普通时隙突发(Burst)结构
Data
Midamble
Data
GP
352chips 144chips 352chips 16
675 µs
每个常规时隙由864 Chips组成，时长675us；
SYNC-UL ID （上行同步码）
Scrambling Code ID
（扰 码）
0~7
0
1
2
3
31
248~255
124
125
126
127
内部材料，注意保密
百度文库
Midamble Code ID
（训练序列）
0 1 2 3
124 125 126 127
第6页
TD系统独特的帧结构
TD-SCDMA帧结构
每帧有两个上/下行转 换点
S（f）
信号
S（f）
f0
f
扩频前的信号频谱
信号
f0
f
扩频后的信号频谱
S（f）
信号
干扰噪声
S（f）
信号
干扰噪声
f0
f
解扩频前的信号频谱
f0
f
解扩频后的信号频谱
信号
脉冲干扰
白噪声
内部材料，注意保密
第24页
扩频过程
数据比特
扩频后码片
OOVVSSFF码码
扰扰码码
▪ 符号速率 × SF = 1.28Mcps。 ▪ TD-SCDMA中：
突发错误
解码
床？？前明明月月光光 春？？眠不不觉觉晓晓 白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国
去交织
床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
内部材料，注意保密
第21页
目录
▪ TD基本原理
频谱资源 空中接口 信道编码 扩频调制
▪ TD关键技术
TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
L1
GP
Data Midamble Data
144chips 675us
内部材料，注意保密
第7页
TD常规时隙配置
D UUUDDD
3 上3下 适合CS业务
D UUDDDD
2 上4 下 适合CS+PS
业务
D UDDDDD
1上5下 适合PS业务， 提供少量CS业务
传送无块线级帧联尺和寸码均块衡分割 第信一道次编交码织
无线无帧线尺帧寸分均段衡 第速一率次匹交配织 无Tr线CH帧复分用段
物理速信率道匹的配分段 第Tr二CH次复交用织
物理子信帧道分的割分段 物第理二信次道交映织射
物理层每子个帧时分隙割可传输 352×物2理＝信70道4码映片射，使 用SF16扩频因子，实际 上704个码片只有44个 符号，QPSK2倍的调 制，所以每个码道可传
TD-SCDMA基本原理及关键技术
中国移动通信集团设计院有限公司 研究所 李楠
第1页
目录
▪ TD基本原理
频率资源 空中接口 信道编码 扩频调制
▪ TD关键技术
内部材料，注意保密
第2页
频率资源
TD-SCDMA网络频率资源
频率范围
带宽
主要频段
2010-2025MHz 15MHz
辅助频段
88bits。
12.2kbps
20ms
244 244 244
d2a4t4aC1R6C 244 16
244 16
16bits CRC
d2a6ta0+C8RC 2d6at0a+d8CaRtC a
d2at6a 0+C8RC
CedBL 26C8e*d3BL*k = 804*k CedBL
卷积码 或 Turbo码,1/3
内部材料，注意保密
第9页
特殊时隙－UpPTS上行导频时隙
SYNC-UL(128chips) GP (32chips) 125 µs
上行导频时隙由160 Chips: 其中128用于SYNC-UL，32用于保护；
▪ 用于建立上行初始同步和随机接入； ▪ 256种不同的SYNC-UL码，分为32个码组,每组8个； ▪ 32个码组对应32个SYNC-DL码,即每一基站对应8个确定的SYNC-
内部材料，注意保密
第22页
扩频技术原理（1）
▪ 扩频通信：将信号的频谱展宽后进行传输的技术。
▪ 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)。
– 以物理带宽换信息带宽
– 以物理带宽换信噪比
慢速信息
宽带信号
慢速信息 被恢复
TX
RX
快速扩频序列
快速扩频序列
内部材料，注意保密
第23页
扩频技术原理（2）
第13页
帧结构－物理层信令TPC/SS/TFCI
TFCI part 1 Data
SS TPC TFCI part 2
Midamble
G Data P
TFCI part 3 SS
Data
Midamble
TPC TFCI part 4
G Data p
Time slot x (864 Chips) Sub-frame 5ms
满足语音通信需要
Turbo 码：BER<10-6
满足数据通信需要
内部材料，注意保密
第20页
信道编码和交织技术的使用
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
编码
数据 冗余
床床前前明明月月光光 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
弱化 数据 关系
床春白红床春白红 前眠发豆前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
需要16个BRU = [(RU SF16 * 8)/ TS] * 2 RU SF2 * 1
D 384 / U 64 K bps
需要48个BRU = [(RU SF16 * 12)/TS ] * 4 RU SF2 * 1
2上4下时隙配置
内部材料，注意保密
第16页
目录
▪ TD基本原理
频谱资源 空中接口 信道编码 扩频调制
内部材料，注意保密
第15页
不同承载类型的无线资源分配
承载业务类型
下行
上行
D 12.2 / U 12.2 K bps
（语音业务）
需要2个BRU = RU SF16 * 2
RU SF8 * 1
D 64 / U 64 K bps
需要8个BRU = RU SF16 * 8
RU SF2 * 1
D 128 / U 64 K bps
▪ 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；
内部材料，注意保密
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帧结构－训练序列 (Midamble)
Midamble 144chips
112.5 µs
三个特殊时隙 DwPTS，GP，UpPTS
七个常规时隙 TS0永为下行时隙 TS1永为上行时隙 TS2-TS6可根据根据用 户需要进行灵活UL/DL 配置
System Frame Number Radio frame
10ms
5ms
Sub-frame DwPTS GP UpPTS
Time
TS0
slot
Time slot x (864 Chips) Sub-frame 5ms
Radio Frame 10ms
▪ 位置：位于Midamble的两侧 ▪ TPC：调整步长是1, 2或3dB ▪ SS：最小精度是1/8个chip ▪ TFCI：分四个部分位于相邻的两个子帧内，用于指示传输信道组合
内部材料，注意保密
5 ms
DL
0
TS0
TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
DL
UL UL UL DL DL DL
GP
DwPTS UpPTS
内部材料，注意保密
Frequency
1.6 MHz
Time 第5页
TD系统码组
Code Group （码组）
组1
…… 组32
SYNC-DL ID (下行同步码)
0
TD 系统码组
804*k
DTX=0
Data afteDarta1bsetfoirne 1tset irnlteerlaeavviengd 804*k
402
402
402
交织器列数:1,2,4或8 无线帧数目:1,2,4 或 8
Rate matched data 402*(1-1/3)=268
2.4kbps
60bits/10ms
UL码；
内部材料，注意保密
第10页
特殊时隙－ GP保护时隙
GP (96chips) 75 µs
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
▪ 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； ▪ 确定基本的基站覆盖半径：
– 上行信道码的SF为：1、2、4、8、16； – 下行信道码的SF为：1、16。
内部材料，注意保密
第25页
调制方式及影响
▪ TD-SCDMA系统采用QPSK、8PSK甚至16QAM等非恒包 络调制技术；
▪ 因此，TD系统的峰均比（PAR）较大，可达12dB； ▪ PAR较大将对功放线性度要求较高，导致功放效率降低； ▪ 导致TD系统的功放输出功率不可能过大； ▪ 间接导致TD系统的功放单元“体积大，重量重”等问题。
内部材料，注意保密
第26页
目录
TD关键技术
TDD双工技术 智能天线技术 联合检测技术 上行同步技术 接力切换技术 动态信道分配 N频点技术 Up Shifting技术
*终端邻区异频检测能力有限
内部材料，注意保密
第3页
目录
▪ TD基本原理
频谱资源 空中接口 信道编码 扩频调制
▪ TD关键技术
内部材料，注意保密
第4页
TD空中接口时隙帧结构
Power density
15
(CDMA CODES) :
3. Carrier (optional) 2. Carrier (optional)
长144Chips：由长度为128的基本训练序列生成，基本训练序列共128个
▪ 128个基本训练序列分成32组，以对应32个SYNC-DL码； ▪ 每组为4个不同的基本训练序列，基本训练序列和扰码一一对应; ▪ 训练序列的作用：
– 上下行信道估计； – 功率测量； – 上行同步保持。
内部材料，注意保密
▪ TD关键技术
内部材料，注意保密
第17页
TD数据简要发送过程
数数据据
编编码码交交织织
扩扩频频
加加扰扰
调调制制 射射频频发发送送
数数据据
解解码码解解交交织织
解解扩扩
解解扰扰
内部材料，注意保密
射射频频接接收收 解解调调
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12.2K语音信息编码和复用过程
CRC校验
传送块级联和码块分割 C信R道C编校码验
内部材料，注意保密 物理信道映射
每时隙每个SF16码道88bits，因此需要2个码道 第19页
信道编码目的
▪ 编码目的：
– 在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和 纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据 传输速率。
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
TrCH-1 CTCrCTH-r2CH 328 TrCH-I
Ph-1
Ph-2
Ph-P
DataDaatfatbeerfor2e s2tst iinntetreleravleedaved
10ms时间内 10ms时间内
data1 TFCI 训练序列 SS TPC data2 GP 每10ms：328+16+4+4 =352，故 每个子帧176bits
第14页
TD 信道单元
▪ 一个信道就是载波/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
……
SF15
SF 0
基本资源单元 BRU＝RUSF16
▪ TS0永为下行时隙，用作公共控制信道传输； ▪ TS1永为上行时隙；第一个时隙转换点在TS0和TS1之间； ▪ TS1到TS6之间有5个点，均可以作为第二个时隙转换点； ▪ 实际应用中，由于下行数据量大于上行，因此采用3:3，2:4，
1:5；
内部材料，注意保密
第8页
特殊时隙－DwPTS下行导频时隙