TD-SCDMA基本原理.doc

1、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i目 录第 1 章 TD-SCDMA 发展概述 .11.1 移动通信技术发展 .11.2 3G 无线传

2、输技术 RTT 标准 .21.3 3G 标准化格局 .41.4 中国 3G 频谱分配 .51.5 TD-SCDMA 标准发展历程 .51.6 TD-SCDMA 优势 中国制造 .6第 2 章 网络结构和接口 .72.1 UTRAN 网络结构图 .72.2 UTRAN 通用协议模型 .82.3 空中接口 Uu.92.4 Iub 口 .112.5 Iu 口 .11第 3 章 物理层结构和信道映射 .133.1 TD-SCDMA 概述 .133.2 物理信道帧结构 .143.3 常规时隙 .153.4 下行导频时隙 .163.5 上行导频时隙 .163.6 三种信道模式 .173.7 物理信道及其分

3、类 .173.8 传输信道及其分类 .193.9 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 .255.1 扩频与调制过程图 .255.2 数据调制 .26ii5.3 扩频调制 .275.3.1 概述 .275.3.2 正交可变扩频因子(OVSF)码 .285.3.3 扩频调制的原理、优点 .295.4 码资源-SYNC_DL .305.5 码资源-SYNC_UL .305.6 码资源-midamble 码 .315.7 码资源-扰码 .315.8 码资源汇总 .31第 6 章 物理层过程 .336.1 小区搜索过程 .336.2 上行同步过程 .

4、346.3 基站间同步 .356.4 随机接入过程 .361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。而北欧也于瑞典开通了 NMT（Nordic 移动电话）系统，德国开通 C450 系统等。

5、 第一代移动通信系统为模拟制式，以 FDMA 技术为基础。第二代移动通信系统（2nd Generation，2G）是以传送语音和数据为主的数字通信系统，典型的系统有 GSM（采用 TDMA 方式） 、DAMPS 、IS-95 CDMA 和日本的 JDC（现在改名为 PDC）等数字移动通信系统。2G 除提供语音通信服务之外，也可提供低速数据服务和短消息服务。第三代移动通信系统（3rd Generation，3G） ，国际电联也称 IMT-2000（International Mobile Telecommunications in the year 2000） ，欧洲的电信业巨头们则称其为 UM

6、TS（通用移动通信系统） ，包括 WCDMA、TD-SCDMA 和TR-001-C1 TD-SCDMA 基本原理2CDMA2000 三大标准。它能够将语音通信和多媒体通信相结合，其可能的增值服务将包括图像、音乐、网页浏览、视频会议以及其他一些信息服务。3G 意味着全球适用的标准、新型业务、更大的覆盖面以及更多的频谱资源，以支持更多用户。3G 系统与现有的 2G 系统有根本的不同。3G 系统采用 CDMA 技术和分组交换技术，而不是 2G 系统通常采用的 TDMA 技术和电路交换技术。在电路交换的传输模式下，无论通话双方是否说话，线路在接通期间保持开通，并占用带宽。与现在的 2G 系统相比， 3

7、G 将支持更多的用户，实现更高的传输速率。1.2 3G 无线传输技术 RTT 标准图 1.2-1 IMT2000RTT 标准3G 的无线传输技术（RTT）有以下需求：信息传输速率： 144 kbps 高速运动384 kbps 步行运动2 Mbps 室内运动根据带宽需求实现的可变比特速率信息传递；一个连接中可以同时支持具有不同 QoS 要求的业务；满足不同业务的延时要求（从实时要求的语音业务到尽力而为的数据业务） 。1999 年 11 月召开的国际电联芬兰会议确定了第三代移动通信无线接口技术标准，并于 2000 年 5 月举行的 ITU-R 2000 年全会上最终批准通过，此标准包括码分多址（C

8、DMA ）和时分多址（ TDMA）两大类五种技术。它们分别是：WCDMA、CDMA2000 、CDMA TDD、UWC-136 和 EP-DECT。其中，前三种基第 1 章 TD-SCDMA 发展概述3于 CDMA 技术的为目前所公认的主流技术，它又分成频分双工（FDD）和时分双工（TDD ）两种方式。 TD-SCDMA 属 CDMA TDD 技术。WCDMA 最早由欧洲和日本提出，其核心网基于演进的 GSM/GPRS 网络技术，空中接口采用直接序列扩频的宽带 CDMA。目前，这种方式得到欧洲、北美、亚太地区各 GSM 运营商和日本、韩国多数运营商的广泛支持，是第三代移动通信中最具竞争力的技术

9、之一。3GPP WCDMA 技术的标准化工作十分规范，目前全球 3GPP R99 标准的商用化程度最高，全球绝大多数 3G 试验系统和设备研发都基于该技术标准规范。今后 3GPP R99 的发展方向将是基于全 IP 方式的的网络架构，并将演进为 R4、R5 两个阶段的序列标准。2001 年 3 月的第一个 R4 版本初步确定了未来发展的框架，部分功能进一步增强，并启动部分全 IP 演进内容。R5 为全 IP 方式的第一个版本，其核心网的传输、控制和业务分离，IP 化将从核心网（CN）逐步延伸到无线接入部分（RAN）和终端（UE） 。CDMA2000 由北美最早提出，其核心网采用演进的 IS-9

10、5 CDMA 核心网（ANSI-41） ，能与现有的 IS-95 CDMA 向后兼容。CDMA 技术得到 IS-95 CDMA 运营商的支持，主要分布在北美和亚太地区。其无线单载波 CDMA2000 1x 采用与 IS-95 相同的带宽，容量提高了一倍，第一阶段支持 144kbps 业务速率，第二阶段支持 614kbps，3GPP2 已完成这部分的标准化工作。目前增强型单载波CDMA2000 1x EV 在技术发展中较受重视，极具商用潜力。CDMA TDD 包括欧洲的 UTRAN TDD 和我国提出的 TD-SCDMA 技术。在IMT2000 中，TDD 拥有自己独立的频谱（ 17851805

11、MHz） ，并部分采用了智能天线或上行同步技术，适合高密度低速接入、小范围覆盖、不对称数据传输。2001 年 3 月，3GPP 通过 R4 版本，由我国大唐电信提出的 TD-SCDMA 被接纳为正式标准。我国提出的 TD-SCDMA 标准在技术上有着巨大的优势，这些优势简单说就是，第一，TD-SCDMA 有最高的频谱利用率。因为我国标准是一种时分双工（TDD ）的移动通信系统，只用一段频率就可完成通信的收信和发信，而WCDMA 和 cdma2000 采用的都是频分双工（ FDD）的移动通信系统，需要两段不同的频率才能完成通信的收信和发信。第二，TD-SCDMA 采用了世界领先的智能天线技术。基

12、站天线可以自动追踪用户手机的方向，使通信效率更高，干扰更少，设备成本更低。另一方面，我国政府和运营商给予我国提出的 3G 标准以巨大的支持，同时，大唐集团也采取了广泛的联合策略，他们与西门子公司结成战略联盟，发挥双方各自的技术优势，使这一起步较晚的标准得到了广泛的支持。同时，为了与世界融合，大唐集团也在标准上做出了一定的让步，如修改了一些技术参数等等。TR-001-C1 TD-SCDMA 基本原理41.3 3G 标准化格局图 1.3-1 3G 组织IMT-2000 标准化的研究工作由 ITU 负责和领导。其中，ITU-R 的 SG8-TG8/1 工作组负责制定 RTT 部分的标准，ITU-T

13、的 SG11 WP3 工作组负责制定网络部分的标准。此外，ITU 还专门成立了中间协调组（ICG ） ，在 ITU-R 与 ITU-T 之间协调它们的研究工作内容。由于 ITU 要求第三代移动通信的实现应易于从第二代系统逐步演进，而第二代系统又存在两大互不兼容的通信体制：GSM 和 CDMA，所以 IMT-2000 的标准化研究实际上出现了两种不同的主流演进趋势。一种是以由欧洲 ETSI、日本ARIB/TTC、美国 T1、韩国 TTA 和中国 CWTS 为核心发起成立的 3GPP 组织，专门研究如何从 GSM 系统向 IMT-2000 演进；另一种是以美国 TIA、日本ARIB/TTC、韩国

14、TTA 和中国 CWTS 为首成立的 3GPP2 组织，专门研究如何从CDMA 系统向 IMT-2000 演进。自从 3GPP 和 3GPP2 成立之后，IMT-2000 的标准化研究工作就主要由这两个组织承担，而 ITU 则负责标准的正式制定和发布方面的管理工作。第 1 章 TD-SCDMA 发展概述51.4 中国 3G 频谱分配图 1.4-1 中国 3G 频谱分配2002 年 10 月，国家信息产业部下发文件关于第三代公众移动通信系统频率规划问题的通知 （信部无2002479 号）中规定：主要工作频段（ FDD 方式：19201980MHz/21102170MHz；TDD 方式：18801

15、920MHz、20102025MHz） 。补充工作频段（FDD 方式：17551785MHz/18501880MHz ；TDD 方式：23002400MHz，与无线电定位业务共用） 。从中可以看到 TDD 得到了 155MHz的频段，而 FDD（包括 WCDMA FDD 和 CDMA2000）共得到了 290MHz 的频段。1.5 TD-SCDMA 标准发展历程图 1.5-1 TD-SCDMA 发展历程TR-001-C1 TD-SCDMA 基本原理61998 年 11 月 国际电联第八组织在伦敦召开第 15 次会议，确定要在日韩美欧中等 10 项方案中淘汰若干项。当时国际电联内代表美国利益的

16、CDMA2000 和代表欧洲利益的 WCDMA 正斗得激烈，对来自中国的 TDS 也是排斥有加。原邮电部科技司司长周寰向信产部领导求助，然后，中国信息产业部致函各外企驻中国机构，提醒他们注意“对 TDS 封杀可能造成的后果” 。在巨大的中国市场诱惑下，最年轻，实力最弱的 TDS 得以保留。1999 年 2 月 中国的 TD-SCDMA 在 3GPP 中标准化2000 年 5 月 在土耳其国际电联全会上，中国大唐集团(即前信产部科技研究院，周寰任董事长)的 TDS 系统被投票采纳为国际三大 3G 标准之一，与欧洲的WCDMA 和美国的 CDMA2000 并列。2001 年 3 月 3GPP 第

17、11 次全会正式接纳由中国提出的 TD-SCDMA 第三代移动通信标准全部技术方案。被 3GPP 接纳，就标志着 TD-SCDMA 已被全球电信运营商和设备制造商所接受。2002 年 10 月 信息产业部通过【2002】479 号文件公布 TD-SCDMA 频谱规划，为 TD-SCDMA 标准划分了总计 155MHz（1880-1920MHz、2010-2025MHz 及补充频段 2300-2400MHz 共计 155MHz 频率）的非对称频段。1.6 TD-SCDMA 优势中国制造 自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒 TD-SCDMA 的发展，可以拉动上下游经济 TD-SCDMA 可以保障国家的通信安全 TD-SCDMA 可以保证技术的可持续性发展