TD-SCDMA发展路线及传输原理

描述

TD-SCDMA,英文全称为Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,即时分同步的码分多址技术。这是中国电信行业百年来第一个完整的移动通信技术标准,也是中国具有自主知识产权的通信技术标准。TD-SCDMA被国际电信联盟ITU正式列为第三代移动通信空口技术规范之一,与欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA2000标准并称为3G时代主流的移动通信标准。

TD-SCDMA采用了多种技术,如智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等。它集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体,具有系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强等特点。

TD-SCDMA以TDD模式运作,即上行和下行的传输使用同一频带的双工模式,根据时间来区分上下行并进行切换。这种模式的频谱利用率高而且成本低廉,但也有一些缺点,如基站发射峰值功率与平均功率的比值较高,导致基站功耗较大,覆盖半径较小,抗衰落和抗多普勒频移的性能较差,当手机处于高速移动的状态下通信能力较差。因此,TD-SCDMA主要适用于时速120公里左右的移动终端,对于高速公路及铁路等高速移动的环境可能不太适合。

TD-SCDMA在2001年3月正式写入3GPP的R4版本,并在3GP开展实质性标准化工作;在3GPPR5中引入HSDPA,R7中引入AHSUPA和MBMS等增强性技术; 3GFPR8中引入LTE技术的同时,也延续进行HSPA+标准的研究工作。

由图1可以看到,TD-SCDMA技术在不断发展演进,由最初的R4阶段单终端速率394kbits,到3G增强型技术HSDPAHSUPA,单终端速率(单载波)为2.82.2Mits,以及采用HSPA+等高阶调制技术使得速率达到4.2Mbit/s。

CDMA

图1 TD-SCDMA技术发展路线

TD-SCDMA需要基站间的严格同步,以降低基站间的干扰。它支持同频切换和异频切换,可以灵活地提供高速数据业务。

TD-SCDMA物理信道用4层结构:超帧、无线帧、子帧和时隙码。一个超帧长720ms,由72个无线帧组成,每个无线帧长10ms。TD-SCDMA将每个无线帧分为两个5ms的子帧,每个子帧由长度675us的7个主时隙和3个特殊时隙组成。3个特殊时隙分别是下行导频时隙(DwPTS,75us)、上行导频时隙(UpPTS,125us)和保护时隙(G,75us)构成。

在这7个主时隙中,TsO总是分配给下行链路,而Ts1总是分配给上行链路,其他时隙可作为上行链路的时隙,也可以作为下行链路的时隙。上行链路的时隙和下行链的时隙之间由一个转换点分开,在TD-SCDMA系统的每个5ms的子帧中,有两个转换点(UL到DL和DL到UL),转换点的位置取决于小区上、下行时隙的配置,这种灵活的配置方案,特别适合不对称业务的传输。

一个突发的持续时间就是一个时隙,主时隙突发结构由两个数据符号域、一个144chips的midamble码、L1控制信息和16chips的保护域组成,总共长864chios。数据区共704码片长,数据域中每个比特用QPSK调制,扩频系数为1至16。midamble码是作为训练序列,供多用户检测(联合检测或千扰抵消)时信道估计使用。

下行导频时隙(OwPTS)由64比特正交码组成,它是无线基站(小区)的导频信号,也是下行同步的信号。而上行导频时隙(UpPTS)由128比特正交码组成,它是用户终端(小区)的导频信号,主要用做上行同步。保护时隙(G)用于保护和区分上、下行时隙,使距离较远的终端能实现上行同步,在TD-SCDMA系统中,此时隙的宽度保证了小区的最大半径可能达到10km以上。

审核编辑:黄飞

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