第十一讲TD-SCDMA 移动通信系统
第十 讲一 TD-SCDMA 移动通信系统
TD-SCDMA系统概述 时分同步码分多址(TD-SCDMA)是第三代移动通信系统采用的3大 主流技术标准之一。 %1998年6月，中国信息产业部（现工业信息部）电信科学技术研究 院（现大唐电信科技产业集团）向ITU提出了这项3G标准。 1999年11月，ITU确定了IMT-2000的无线传输技术规范，将TD- SCDMA定为无线接口标准的五种方案之一。 冬TD-SCDMA与NCDMA在核心网方面的标准规范基本相同；而两者 最主要的差别是在无线接入网部分。 。TD-SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先 进的移动通信系统，与NCDMA和CDMA2O00标准比较，TD- SCDMA拥有独特的特点。 Mobile Communication Theory 2
TD-SCDMA系统概述 时分同步码分多址（TD-SCDMA）是第三代移动通信系统采用的 3 大 主流技术标准之一。 1998 年 6月，中国信息产业部（现工业信息部）电信科学技术研究 院（现大唐电信科技产业集团）向ITU提出了这项3G标准。 1999 年11 月，ITU确定了IMT -2000的无线传输技术规范 的无线传输技术规范，将TD - SCDMA定为无线接口标准的五种方案之一。 TD-SCDMA 与WCDMA在核心网方面的标准规范基本相同；而两者 最主要的差别是在无线接入网部分。 TD-SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先 进的移动通信系统 进的移动通信系统，与WCDMA 和CDMA2000标准比较，TD - SCDMA拥有独特的特点。 Mobile Communication Theory 2
TD-SCDMA系统概述 冬1.混合多址方式 TD-SCDMA系统采用混合多址接入方式。TD-SCDMA无线传输方案 是FDMA、TDMA和CDMA三种基本多址技术的结合应用，如图所示 0 鉴于智能天线与联合检测技术相结合应用在TD-SCDMA系统，相当 于引入了空分多址(SDMA)技术。所以也可以认为TD-SCDMA系 统综合运用了TDMA/CDMA/FDMA/SDMA多址接入技术。 码道◆ 时间 码道◆ 时间 频率 频率 (a)TD-SCDMA多址方式 (b)WCDMA/cdma2000多址方式 Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统概述 1.混合多址方式 TD -SCDMA系统采用混合多址接入方式 系统采用混合多址接入方式。TD -SCDMA无线传输方案 是FDMA 、TDMA 和CDMA三种基本多址技术的结合应用，如图所示 。 鉴 智能 线 联合检 技术 结合应 在 鉴 于智能 天 线 与联合检 测技术 相结合应 用 在 TD-SCDMA系统，相当 于引入了空分多址（SDMA）技术。所以也可以认为TD-SCDMA 系 统综合运用了 TDMA/ CDMA/FDMA/SDMA多址接入技术。 （a）TD-SCDMA 多址方式 （b）WCDMA/cdma2000 多址方式 Mobile Communication Theory 3
TD-SCDMA系统概述 2.TD-SCDMA的物理信道 TD-SCDMA的基本物理信道特性由频率、码字和时隙决定。其帧结 构将10ms的无线帧分成两个5ms子帧，每个子帧中有7个常规时隙 和3个特殊时隙。信道的信息速率与符号速率有关，符号速率由 1.28Mcps的码片速率和扩频因子(SF)所决定。 超顿(720ms) 无线帧(10ms) 无线顿#+0 无线顿#+1 无线帧#+7引 子顿5ms(6400chip) 子帧#20 子顿2i+1 1时(0.675ms) 转换点 TSO TSI TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DwPTS 75us(96chip) UpPTS 125us (160chip) 可变转换点 GP 75us (94chip) Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统概述 2. TD-SCDMA的物理信道 TD -SCDMA的基本物理信道特性由频率 的基本物理信道特性由频率 、码字和时隙决定 码字和时隙决定。其帧结 构将10ms的无线帧分成两个5ms子帧，每个子帧中有 7个常规时隙 和 3个特殊时隙。信道的信息速率与符号速率有关，符号速率由 1.28 Mcps的码片速率和扩频因子 的码片速率和扩频因子(SF)所决定。 Mobile Communication Theory 4
TD-SCDMA系统概述 %3.TDD双工方式 TD-SCDMA采用TDD双工方式。在TDD模式下，通过周期性地转换 传输方向，允许在同一个载波上交替地进行上下行链路传输。 TDD方案的优势在于可以改变上下行链路间转换点的位置。当进行 对称业务时，选择对称的转换点位置：当进行非对称业务时，可在一 个适当的范围内选择转换点位置。这样，对于对称和非对称两种业务 ，TDD模式都可提供最佳的频谱利用率和最佳的业务容量，特别适合 移动Internet.业务。 子顿5ms(6400chip) 675μs 转换点 1.28 4 Mchip/s TSI TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DwPTS GP UpPTS 可变转换点 (96chip)(94chip)(160chip) 75μ5 75μs 125us Mobile Communication Theory 5
TD-SCDMA系统概述 3.TDD双工方式 TD -SCDMA采用TDD双工方式。在TDD模式下，通过周期性地转换 通过周期性地转换 传输方向，允许在同一个载波上交替地进行上下行链路传输。 TDD方案的优势在于可以改变上下行链路间转换点的位置。当进行 对称业务时，选择对称的转换点位置；当进行非对称业务时，可在一 个适当的范围内选择转换点位置。这样，对于对称和非对称两种业务 ，TDD模式都可提供最佳的频谱利用率和最佳的业务容量，特别适合 移动Internet业务。 Mobile Communication Theory 5
TD-SCDMA系统的空中接口 4.TD-SCDMA核心网络 冬TD-SCDMA核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与它们的 兼容性，TD-SCDMA支持多种通信接口，与VCDMA的Iu、Iub、 Iur等多种接口相同，可以单独组网或作为无线接入网和WCDMA混 合组网。 具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式，支持2G向3G演进和平滑 过渡。 Uu 无线网络子系统(RNS) 电路交换域(S》 Node B RNC MSC/VLR GMSC PI.MN、PSTN USIM ISDN等 Node B -Cu OMC HLR ME Node B RNC SGSN GGSN Internet Node B RNS 分组交换域(PS) 用户设备(UE) 通用陆地无线接入网(UTRAN) 外部设备(EN) 核心网(CN) Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统的空中接口 4. TD-SCDMA核心网络 TD -SCDMA核心网络基于GSM/GPRS GSM/GPRS网络的演进，并保持与它们的 并保持与它们的 兼容性，TD-SCDMA支持多种通信接口，与WCDMA 的Iu 、Iub 、 Iur等多种接口相同，可以单独组网或作为无线接入网和WCDMA 混 合组网。 具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式，支持2G 向3G演进和平滑 过渡。 Mobile Communication Theory 6
TD-SCDMA关键技术 5.TD-SCDMA网络中的关键技术 TD-SCDMA作为CDMA TDD的一种，具备TDD的所有优点，如混 合多址方式，上下行链路特性的一致，时隙按上下行链路所需数据量 进行动态分配等。 冬TD-SCDMA独特的帧结构保证它可以采用一些先进的物理层技术， 主要有智能天线技术、联合检测技术、接力切换和动态信道分配等， 从而提高系统的性能。这些关键技术也是TD-SCDMA和其它3G标准 竞争的核心竞争力。 Mobile Communication Theory 7
TD-SCDMA关键技术 5. TD-SCDMA网络中的关键技术 TD -SCDMA作为CDMA TDD的 种一 种，具备TDD的所有优点，如混 合多址方式，上下行链路特性的一致，时隙按上下行链路所需数据量 进行动态分配等。 TD-SCDMA独特的帧结构保证它可以采用一些先进的物理层技术， 主要有智能天线技术 、联合检测技术 、接力切换 和动态信道分配等， 从而提高系统的性能 从而提高系统的性能。这些关键技术也是 这些关键技术也是TD -SCDMA和其它 3 G标准 竞争的核心竞争力。 Mobile Communication Theory 7
TD-SCDMA的空中接口 1.TD-SCDMA空中接口的协议结构 与NCDMA一样，TD-SCDMA系统的空中接口协议结构分为三层， 物理层、数据链路层和网络层，其中数据链路层由MAC、RLC、 PDCP和BMC组成。从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将 信道分成3类：逻辑信道、传输信道和物理信道。 拉制平而 H户平面 RRC 无线承授 2/PDCI RLC RLC RLO RLCRLC RIC LZRLC RIC 逻辑信道 LZMAC 专输信道 Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的空中接口 1.TD-SCDMA空中接口的协议结构 与WCDMA 一 样，TD -SCDMA系统的空中接口协议结构分为三层 系统的空中接口协议结构分为三层， 物理层 、数据链路层 和网络层，其中数据链路层由MAC 、RLC 、 PDCP 和BMC组成。从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将 信道分成 3 类：逻辑信道 、传输信道 和物理信道。 Mobile Communication Theory 8
TD-SCDMA的空中接口 必 2.TD-SCDMA系统信道介绍 (1)逻辑信道 。逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输 用户平面信息的业务信道。 (2)传输信道 传输信道可分为两类：某一时刻信道上的信息是发送给所有用户或一 组用户的公共传输信道，信道上的信息在某一时刻只发送给单一用户 的专用传输信道。 (3)物理信道 冬物理信道是由频率、码字和时隙共同定义的，建立一个物理信道的同 时，也就给出了它的初始结构。 按其承载的不同信息被分成了不同的类别，有用于承载传输信道数据 的物理信道，也有仅用于承载物理层自身信息的物理信道。 物理信道分为两大类：专用物理信道和公共物理信道。 Mobile Communication Theory 9
TD-SCDMA的空中接口 2. TD-SCDMA系统信道介绍 （ 1 ）逻辑信道 逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输 用户平面信息的业务信道。 （ 2）传输信道 传输信道可分为两类：某一时刻信道上的信息是发送给所有用户或一 组用户的公共传输信道，信道上的信息在某 信道上的信息在某 时刻只发送给单 用户 一时刻只发送给单 一用户 的专用传输信道。 （ 3）物理信道 物理信道是由频率 、码字 和时隙共同定义的，建立一个物理信道的同 时，也就给出了它的初始结构。 按其承载的不同信息被分成了不同的类别，有用于承载传输信道数据 的物理信道，也有仅用于承载物理层自身信息的物理信道。 物理信道分为两大类：专用物理信道 和公共物理信道。 Mobile Communication Theory 9
TD-SCDMA的空中接▣ (4)逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系 。逻辑信道与传输信道的映射可以为一对一的映射关系，也可以为一对 多或多对一的映射关系。 传输信道的数据通过物理信道来承载，除前向接入信道(FACH)和 寻呼信道(PCH)为两传输信道映射到同一物理信道，即辅助公共控 制物理信道(S-CCPCH)外，其他传输信道到物理信道的映射都为 一对一的映射关系，而部分物理信道与传输信道并没有映射关系，这 些物理信道仅传输物理层自身的信息。 BCCH PCCH SHCCH CTCH CCCH DTCH DCCH 逻排信道 BCH PCH USCH (RACH FACH DSCH DCH 传输信道 物理信道 P-CCPCH S-CCPCH PUSCII X PRACH X PICI MICII PLCCII XPDSCII X UPPCH DPCII Mobile Communication Theory 10
TD-SCDMA的空中接口 （ 4）逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系 逻辑信道 与传输信道的映射可以为 对 的映射关系 一 对 一的映射关系，也可以为 对一 对 多或多对一的映射关系。 传输信道的数据通过物理信道来承载，除前向接入信道（FACH）和 寻呼信道 （PCH ）为两传输信道映射到同 物理信道 为两传输信道映射到同 一物理信道，即辅助公共控 制物理信道（S-CCPCH）外，其他传输信道到物理信道的映射都为 一对一的映射关系，而部分物理信道与传输信道并没有映射关系，这 些物 信道仅传输物 层自身的信息 些物 理信道仅传输物 理层自身的信息。 Mobile Communication Theory 10