第2章-TD-SCDMA技术基础.

第2章TD-SCDMA技术基础第三代移动通信系统简介2.1第三代移动通信主流技术标准比较2.2TD-SCDMA发展历程2.3小结2.6TD-SCDMA系统帧结构2.4TD-SCDMA主要特点及关键技术2.5本章内容第三代移动通信系统简介第三代移动通信主流技术标准比较TD-SCDMA发展历程TD-SCDMA系统帧结构TD-SCDMA主要特点及关键技术本章重点TD-SCDMA系统帧结构TD-SCDMA主要特点及关键技术学习本章目的和要求了解第三代移动通信系统了解TD-SCDMA发展历程熟悉TD-SCDMA系统帧结构掌握TD-SCDMA主要特点及关键技术2.1第三代移动通信系统简介第三代移动通信，即国际电信联盟（ITU）定义的IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000），简称3G（TheThirdGenerationMobileSystem）。当前，3G存在三大主流标准。一是WCDMA标准，英文名称是WidebandCDMA，中文译名为“宽带码分多址接入”，支持者主要以GSM系统为主的欧洲厂商。二是CDMA2000标准，亦称CDMAMulti-Carrier（多载波码分多址接入），由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。三是TD-SCDMA标准，中文含义为“时分同步码分多址接入”，是由我国独自制定的3G标准，它是由中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）于1999年6月29日向ITU提出的，在频谱利用率、对业务支持、频率灵活性及成本等方面具有独特优势。2.2第三代移动通信主流技术标准比较ITU针对3G规定了五种陆地无线技术，其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是三种主流技术。2.2.1标准稳定性在标准的完整性方面，三种技术在无线接入技术方面都有完整的定义和提高速率的方案，在核心网技术方面，都有向分组化演进的路线，但3GPP在标准规范方面的思路更清晰。在业务、网管、计费等相关规范方面，3GPP的定义更严谨、更完善。2.2.2系统性能系统性能主要表现为系统容量和覆盖。WCDMA和CDMA2000同为FDD的CDMA技术，技术上没有本质差别，许多仿真和现场试验结果反映系统性能基本相当。TD-SCDMA与其他两种技术有较大差别，要做更多的仿真和试验验证其性能。2.2.3业务提供能力3GPP和3GPP2都对业务分类和业务生成机制进行了规范，在业务种类方面二者基本相同，包括基本语音业务、补充业务以及多种数据业务。3GPP组织在业务规范上更完善，目前除了基于CAMEL的智能网业务以外，其他业务方式还未得到广泛应用，但它们为将来的业务开发奠定了良好的基础。2.2.4设备成熟度设备成熟度是运营商建设网络要考虑的一个重要因素，它关系到网络运行的稳定性、可靠性。目前，不论在系统还是终端方面，TD-SCDMA的产品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000，尚无商用网络开通，还缺少网络规划和测试的工具。2.2.5知识产权的影响由于知识产权对设备厂商的生产成本有一定影响，所以也会影响到运营商的建网成本。知识产权问题十分复杂，这里只作简单分析。WCDMA主要的专利技术分布在多个专利拥有者手中，从以上分析可以看出，三种技术各有优缺点，并没有一个单一的完美方案。另外，以上分析都基于现阶段的情况，有些因素会随时间推移而改变，尤其是设备的成熟度问题，所以新运营商应根据网络建设开始的时间综合考虑各种影响因素来选择具体技术。2.3TD-SCDMA发展历程2.3.1TD-SCDMA标准的诞生TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，时分同步的码分多址技术）作为中国提出的第三代移动通信标准。自1998年正式向ITU（国际电联）提交以来，已经历经7年多的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP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。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。在3GPP的体系框架下，经过融合完善后，由于双工方式的差别，TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别，也就是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。2.3.3TD-SCDMA标准的后续发展TD-SCDMA标准的技术有相当的发展前途。在R4之后的3GPP版本发布中，TD-SCDMA标准也不同程度地引入了新的技术特性，用以进一步提高系统的性能，其中主要包括下列几个方面。（1）通过空中接口实现基站之间的同步，作为基站同步的另一个备用方案，尤其适用于紧急情况下对于通信网可靠性的保证；（2）终端定位功能，可以通过智能天线，利用信号到达角对终端用户位置定位，以便更好地提供基于位置的服务；（3）高速下行分组接入，采用混合自动重传、自适应调制编码，实现高速率下行分组业务支持；（4）多天线输入输出技术（MIMO），采用基站和终端多天线技术和信号处理，提高无线系统性能；（5）上行增强技术，采用自适应调制和编码、混合ARQ技术、对专用/共享资源的快速分配以及相应的物理层和高层信令支持的机制，增强上行信道和业务能力。在政府和运营商的全力支持下，TD-SCDMA产业联盟和产业链已基本建立起来，产品的开发也得到进一步的推动，越来越多的设备制造商纷纷投入到TD-SCDMA产品的开发阵营中来。随着设备开发、现场试验的大规模开展，TD-SCDMA标准也必将得到进一步的验证和加强。2.4TD-SCDMA系统帧结构2.4.1概述一个TD-SCDMA帧的长度为10ms，分成两个5ms子帧，每一个子帧又分成长度为675s的7个常规时隙和3个特殊时隙，即DwPTS（下行导频时隙）、G（保护间隔）和UpPTS（上行导频时隙）。图2-1TD-SCDMA子帧结构图2-2TD-SCDMA帧结构示意图2.4.2特殊时隙1．下行导频时隙（DwPTS）2．上行导频时隙（UpPTS）3．保护间隔周期（G）图2-3DwPTS的突发结构2.5TD-SCDMA主要特点及关键技术TD-SCDMA作为TDD模式技术，比FDD更适用于上下行不对称的业务环境，是多时隙TDMA与直扩CDMA、同步CDMA技术合成的新技术。2.5.1系统码道TD-SCDMA系统将工作于ITU划定的频段内，每一载波带宽为1.6MHz，扩频后码片速率大约为l.3542Mchip/s，预留200kHz作为频率合成器的步长。每个射频码道包括10个时隙，去除保护时隙后的时隙平均长度为478s，而每一时隙又包含了16个Walsh区分的码道，这些时隙和码道通过使用直接扩谱技术来共享同一射频信道。2.5.2同步码分多址技术这是TD-SCDMA技术中非常重要的一种技术，采用这一技术意味着所有用户的伪随机码在到达基站时都是同步的。由于伪随机码之间的同步正交性，这一系统可以有效地消除码间干扰，扩大系统容量。就目前来看，TD-SCDMA将来的同类系统容量至少会是其他两种CDMA标准的四倍。2.5.3智能天线技术TD-SCDMA智能天线技术的测试早已完成，而在通信系统建议中也是采用这一无线技术。智能天线由一个环形的天线阵列和相应的发送接收单元组成，并由相应的算法来控制。2.5.4接力切换TD-SCDMA采用了一种全新的切换技术，并将其命名为“接力切换”。接力切换是基于同步码分多址和智能天线结合的技术。2.5.5软件无线电在TD-SCDMA系统中，DSP（数字信号处理技术）将取代常规模式，完成众多原本通过RF、基带模拟电路和ASIC实现的无线传输功能。这些功能主要包括智能RF波束赋形、板内RF校正、载波恢复以及定时调整等。采用软件无线电技术的主要优势在于，通过软件的方式可灵活地完成原本由硬件完成的功能，减轻网络负担；在重复性和精确性方面具有优势，错误率较小、容错性高；不像硬件方式那样容易老化和对于环境具有较大的敏感性；可以较少的软件成本实现复杂的硬件功能，减少总投资。2.5.6频谱利用率频谱利用率是ITU对于3G系统的主要要求之一，在当前的2G系统中，CDMAIS-95技术具有最高的频谱利用率。作为容量最大的3G网络系统，TD-SCDMA系统的容量为GSM的20倍、其他3G标准的4倍。由于采用了码分多址技术，TD-SCDMA系统部署不需要频率规划。同时，由于采用TDD工作方式，TD-SCDMA不像基于FDD的第三代移动通信系统那样需要成对的频率源，因而在频率的利用方面更具有灵活性。2.5.7多媒体业务TD-SCDMA标准下的通信系统，除了能提供基本的语音通信业务外，还将提供数字与分组视频业务。小结本章主要介绍了第三代移动通信系统主流技术标准比较和TD-SCDMA系统帧结构及其主要特点及关键技术。本章首先对第三代移动通信系统主流技术标准进行了比较，然后对我国自主知识产权的TD-SCDMA系统的标准形成进行了介绍，接着介绍了它的帧结构及其主要特点及关键技术，说明了TD-SCDMA系统的优越性。