《移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)》課件第1章

第1章TD-SCDMA系統(tǒng)原理1.1TD-SCDMA的概念1.2TD-SCDMA幀、時(shí)隙結(jié)構(gòu)1.3物理信道1.4碼資源1.5TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)1.6TD-SCDMA與其他系統(tǒng)主要技術(shù)區(qū)別

1.1TD-SCDMA的概念

TD-SCDMA的中文含義為時(shí)分復(fù)用同步碼分多址接入，是由中國(guó)第一次提出、在無(wú)線傳輸技術(shù)(RTT)的基礎(chǔ)上完成并已正式成為被ITU接納的國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。這是中國(guó)移動(dòng)通信界的一次創(chuàng)舉和對(duì)國(guó)際移動(dòng)通信行業(yè)的貢獻(xiàn)，也是中國(guó)在移動(dòng)通信領(lǐng)域取得的前所未有的突破。

TD-SCDMA中的TD指時(shí)分復(fù)用，也就是指在TD-SCDMA系統(tǒng)中單用戶在同一時(shí)刻雙向通信(收發(fā))的方式是TDD(時(shí)分雙工)，在相同的頻帶內(nèi)在時(shí)域上劃分不同的時(shí)段(時(shí)隙)給上、下行進(jìn)行雙工通信，可以方便地實(shí)現(xiàn)上、下行鏈路間的靈活切換。例如根據(jù)不同的業(yè)務(wù)對(duì)上、下行資源需求的不同來(lái)確定上、下行鏈路間的時(shí)隙分配轉(zhuǎn)換點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效率地承載所有3G對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。與FDD模式相比，TDD可以運(yùn)行在不成對(duì)的射頻頻譜上，因此在當(dāng)前復(fù)雜的頻譜分配情況下它具有非常大的優(yōu)勢(shì)。TD-SCDMA通過(guò)最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從8kb/s到2Mb/s以及更高速率的語(yǔ)音、視頻電話、互聯(lián)網(wǎng)等各種3G業(yè)務(wù)。

圖1-1是目前兩種雙工方式FDD和TDD示意圖。

圖1-1雙工方式FDD和TDD

從圖1-1可知，F(xiàn)DD雙工方式用戶的收發(fā)信息，是通過(guò)上行和下行的不同頻率信道進(jìn)行傳遞的，從而使用戶能夠同時(shí)進(jìn)行信息的收發(fā)。而TDD雙工方式用戶的收發(fā)信息，是在相同的頻帶內(nèi)在時(shí)域上劃分不同的時(shí)段(時(shí)隙)給上、下行進(jìn)行雙工通信的。

FDD是真正意義上的雙工，TDD是統(tǒng)計(jì)意義上的雙工，是以傳送數(shù)字化的有限容量的信息為前提的。隨著數(shù)字技術(shù)在移動(dòng)通信中的廣泛應(yīng)用，TDD的這種統(tǒng)計(jì)意義也越來(lái)越淡化，顆粒度越來(lái)越小，也就更加接近真正意義的雙工。

TD-SCDMA中的S是同步的含義，指TD-SCDMA系統(tǒng)是同步的CDMA系統(tǒng)，同一時(shí)隙的用戶到達(dá)基站的時(shí)刻需要大致相同，才能保證擴(kuò)頻碼的正交性，降低CDMA系統(tǒng)固有的MAI(多址接入)干擾，以及便于基站采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)同時(shí)處理該時(shí)隙所有用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶聯(lián)合檢測(cè)和識(shí)別。從這個(gè)角度也可看出，TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)于同步，特別是Uu接口的同步要求是較高的，其實(shí)這也與采用了TDD雙工方式有關(guān)，即采用開(kāi)環(huán)同步、閉環(huán)同步等技術(shù)來(lái)保證無(wú)線接口的同步。

TD-SCDMA中的CDMA是指TD-SCDMA系統(tǒng)的多用戶接入方式是CDMA(碼分多址)方式。多址通信是指在一個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)各個(gè)通信臺(tái)、站共用同一個(gè)指定的射頻頻道，進(jìn)行相互間的多邊通信。實(shí)現(xiàn)多址通信的理論基礎(chǔ)是信號(hào)分割技術(shù)。一個(gè)無(wú)線電信號(hào)可以使用若干個(gè)參量來(lái)表征，其中最基本的參量是信號(hào)的射頻頻率、信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間、信號(hào)的碼型、信號(hào)出現(xiàn)的空間等；按照這些參量的分割，可以實(shí)現(xiàn)的多址連接有FDMA、TDMA和CDMA。

FrequencyDivisionMultipleAccess(FDMA)：不同的移動(dòng)臺(tái)占用不同頻率，即每個(gè)移動(dòng)臺(tái)占用一個(gè)信道(頻道)進(jìn)行通話，在這里一個(gè)頻道就是一個(gè)信道。

TimeDivisionMultipleAccess(TDMA)：若干個(gè)移動(dòng)臺(tái)占用同一頻道，但占用時(shí)間不同，即同一頻道可供若干個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)進(jìn)行通話，由于它們占用頻道的時(shí)間不同，所以彼此之間不會(huì)串?dāng)_。

CodeDivisionMultipleAccess(CDMA)：不同的移動(dòng)臺(tái)占用同一頻道，但各移動(dòng)臺(tái)有不同的隨機(jī)碼序，即每一移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)獨(dú)特的隨機(jī)碼序列，與所有別的碼序列不同，而且這些碼序列間是正交的，也就是彼此互不相關(guān)，以示區(qū)分。

多址技術(shù)最直接的體現(xiàn)是對(duì)上行多用戶的區(qū)分，因?yàn)樵谏闲墟溌飞?，所有的信息?duì)于基站來(lái)說(shuō)都是有用的，必須采取一定的方式來(lái)協(xié)調(diào)這些信號(hào)的有序處理，才能達(dá)到區(qū)分多個(gè)用戶信號(hào)的目的。

圖1-2是多址接入概念示意圖，圖1-3是TD-SCDMA系統(tǒng)區(qū)分用戶的方式。

圖1-2多址接入概念示意圖圖1-3TD-SCDMA系統(tǒng)區(qū)分用戶的方式

由圖1-3可知，TD-SCDMA是通過(guò)頻率、時(shí)隙和碼字三維空間來(lái)區(qū)分用戶的，所以說(shuō)TD-SCDMA系統(tǒng)是集FDMA、TDMA、CDMA優(yōu)勢(shì)于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。

1.2TD-SCDMA幀、時(shí)隙結(jié)構(gòu)

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的空中接口即UE和網(wǎng)絡(luò)之間的Uu接口，由物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和網(wǎng)絡(luò)層(L3)組成。所有的物理信道都采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀(0～4095)、無(wú)線幀(10ms)、子幀(5ms)和時(shí)隙/碼。依據(jù)不同的資源分配方案，子幀或時(shí)隙/碼的配置結(jié)構(gòu)可能有所不同。所有物理信道的每個(gè)時(shí)隙間都需要有保護(hù)間隔。在TDMA系統(tǒng)中，使用時(shí)隙在時(shí)域和碼域上區(qū)分不同用戶信號(hào)。

圖1-4給出了物理信道的信號(hào)格式。

圖1-4物理信道信號(hào)格式

圖1-5是TD-SCDMA系統(tǒng)子幀(SubFrame)結(jié)構(gòu)。

圖1-5TD-SCDMA系統(tǒng)子幀結(jié)構(gòu)

TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮了對(duì)智能天線、上行同步等新技術(shù)的支持。一個(gè)TDMA幀的長(zhǎng)度為10ms，分成兩個(gè)5ms子幀，每10ms幀長(zhǎng)內(nèi)的2個(gè)子幀的結(jié)構(gòu)是完全相同的。如圖1-5所示，每一子幀又分成長(zhǎng)度為675μs的7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。這3個(gè)特殊時(shí)隙分別為DwPTS(下行導(dǎo)頻時(shí)隙)、GP(保護(hù)時(shí)隙)和UpPTS(上行導(dǎo)頻時(shí)隙)。在7個(gè)常規(guī)時(shí)隙中，TS0總是分配給下行鏈路(DL)，而TS1總是分配給上行鏈路(UL)。上行鏈路的時(shí)隙和下行鏈路的時(shí)隙之間由一個(gè)切換點(diǎn)(SwitchingPoint)分開(kāi)，在TD-SCDMA系統(tǒng)中的每個(gè)5ms的子幀中，有兩個(gè)切換點(diǎn)(UL到DL和DL到UL)。

應(yīng)用上述幀結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)上行、下行時(shí)隙數(shù)的相應(yīng)設(shè)置，TD-SCDMA可以對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)分配上下行鏈路。圖1-6分別給出了對(duì)稱(chēng)分配和非對(duì)稱(chēng)分配上下行鏈路的例子。

TDD模式下的物理信道是一個(gè)突發(fā)，在分配到的無(wú)線幀中的特定時(shí)隙發(fā)射。無(wú)線幀的分配可以是連續(xù)的，即每一幀的時(shí)隙都可以分配給物理信道；也可以是不連續(xù)的，即僅有部分無(wú)線幀中的時(shí)隙分配給物理信道。一個(gè)常規(guī)時(shí)隙的突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、midamble部分和一個(gè)保護(hù)時(shí)隙組成。一個(gè)突發(fā)的持續(xù)時(shí)間就是一個(gè)時(shí)隙。一個(gè)發(fā)射機(jī)可以同時(shí)發(fā)射幾個(gè)突發(fā)，在這種情況下，幾個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF的信道碼，但應(yīng)使用相同的擾碼。midamble碼部分必須使用同一個(gè)基本midamble碼，但可使用不同的midamble碼偏移。

圖1-6上下行時(shí)隙對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)分配

突發(fā)的數(shù)據(jù)部分由信道碼和擾碼共同擴(kuò)頻。信道碼是一個(gè)OVSF碼，擴(kuò)頻因子可以取1、2、4、8或16，物理信道的數(shù)據(jù)速率取決于所用的OVSF碼所采用的擴(kuò)頻因子。突發(fā)的midamble部分是一個(gè)長(zhǎng)為144chips的midamble碼。因此，一個(gè)物理信道是由頻率、時(shí)隙、信道碼和無(wú)線幀分配來(lái)定義的。建立一個(gè)物理信道的同時(shí)，也就給出了它的初始結(jié)構(gòu)。物理信道的持續(xù)時(shí)間可以無(wú)限長(zhǎng)，也可以是分配所定義的持續(xù)時(shí)間。

下面分別表示常規(guī)時(shí)隙和特殊時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)。

1．常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。

圖1-7常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

midamble碼：也稱(chēng)訓(xùn)練序列域(TrainingSequence)，在信道解碼時(shí)被用來(lái)作為信道估計(jì)，不攜帶用戶信息。該碼的作用如下：①上、下行信道估計(jì)；②功率測(cè)量；③上行同步保持。midamble碼的碼長(zhǎng)為144chips，112.5μs(若太短，不利于JD；若太長(zhǎng)，不利于高傳輸率)；由長(zhǎng)度為128chips的基本midamble碼生成；傳輸時(shí)不進(jìn)行基帶處理和擴(kuò)頻，直接與經(jīng)基帶處理和擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)一起發(fā)送。

基本midamble碼由網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分配。整個(gè)系統(tǒng)共有128個(gè)不同的基本midamble碼。128個(gè)基本midamble碼分成32組，以對(duì)應(yīng)32個(gè)SYNC_DL碼；每組包含4個(gè)不同的基本midamble碼，但一般僅使用其中的一個(gè)，其余3個(gè)留給不同的運(yùn)營(yíng)商使用。同一時(shí)隙不同信道所使用的midamble碼都由這個(gè)基本碼經(jīng)循環(huán)移位而產(chǎn)生。系統(tǒng)定義的128個(gè)基本midamble碼可在3GPPTS25.221查到(見(jiàn)參考文獻(xiàn))?；緈idamble碼與擾碼一一對(duì)應(yīng)；相同小區(qū)、相同時(shí)隙內(nèi)的用戶，采用相同的基本midamble碼，每個(gè)基本midamble碼對(duì)應(yīng)16個(gè)不同的(位移)midamble碼，即1個(gè)時(shí)隙內(nèi)最多可有16個(gè)用戶。

2．帶TFCI常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，常規(guī)時(shí)隙給上、下行傳送TFCI(TransportFormatCombinationIndicator，傳輸格式組合指示)提供了可能。

TFCI的發(fā)送可以在已建立起的呼叫過(guò)程中進(jìn)行，也可以在呼叫過(guò)程中重新進(jìn)行。對(duì)每一個(gè)CCTrCH，高層信令將指示所使用的TFCI格式。除此之外，對(duì)每一個(gè)所分配的時(shí)隙是否承載TFCI信息也由高層分別告知。如果一個(gè)時(shí)隙包含TFCI信息，它總是按高層分配信息的順序采用該時(shí)隙的第一個(gè)信道碼進(jìn)行擴(kuò)頻。

TFCI是在各自物理信道的數(shù)據(jù)部分發(fā)送的，這就是說(shuō)TFCI和數(shù)據(jù)比特具有相同的擴(kuò)頻過(guò)程。編碼后的TFCI符號(hào)在子幀內(nèi)和數(shù)據(jù)塊內(nèi)都是均勻分布的，因此midamble碼部分的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度不變。

已編碼的TFCI符號(hào)平均地分配到兩個(gè)子幀中相應(yīng)的數(shù)據(jù)部分。帶TFCI常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。

圖1-8帶TFCI常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

3．帶TFCI、TPC和SS命令字常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

帶TFCI、TPC和SS常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-9所示。

圖1-9帶TFCI、TPC和SS常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，常規(guī)時(shí)隙給上、下行傳送TPC(TransmitPowerControl，傳輸功率控制)提供了可能。

TPC的傳輸是在業(yè)務(wù)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行的，因此midamble的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度是不變的。TPC直接在SS后發(fā)送，而SS(SynchronizationShift，同步偏移控制符號(hào))是在midamble后發(fā)送的。對(duì)每一個(gè)用戶，TPC信息在每一個(gè)5ms子幀里發(fā)送一次，這使得TD-SCDMA系統(tǒng)可以進(jìn)行快速功率控制。TPC將根據(jù)高層分配信息的順序，使用分配到的第一個(gè)信

道碼并在分配到的第一個(gè)時(shí)隙的業(yè)務(wù)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分發(fā)送，其擴(kuò)頻因子和擴(kuò)頻碼與各自的物理信道的數(shù)據(jù)部分相同。TPC的分配也可以采用其他方式，如一個(gè)子幀可包含多個(gè)TPC。

ULSC(上行同步命令)的傳輸是在業(yè)務(wù)時(shí)隙的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行的。因此midamble的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度是不變的。ULSC信息直接在midamble之后發(fā)送。對(duì)每一個(gè)用戶而言，ULSC信息應(yīng)該至少在每個(gè)子幀里被發(fā)送一次。SS命令使用與相應(yīng)物理信道的數(shù)據(jù)部分相同的擴(kuò)頻因子(SF)和擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻。

SS用于命令每M幀進(jìn)行一次時(shí)序調(diào)整，調(diào)整步長(zhǎng)為(k/8)Tc，其中Tc為碼片周期，缺省時(shí)的M值和k值由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，并在小區(qū)中進(jìn)行廣播。下行中的SS信息直接在midamble之后進(jìn)行發(fā)送，作為L(zhǎng)1的一個(gè)信號(hào)，SS在每一個(gè)5ms子幀里發(fā)送一次。

M(取值范圍1～8)和k(取值范圍1～8)可以在已建立呼叫過(guò)程調(diào)整，也可以在呼叫過(guò)程中重新調(diào)整。

注意：由UTRAN信令調(diào)整的SS最小步長(zhǎng)是1/8個(gè)碼片周期。因?yàn)閁E的性能與UE的SS調(diào)整有關(guān)，所以建議設(shè)置命令執(zhí)行的允許偏差為[1/9；1/7]碼片周期。上行SS符號(hào)要保留下來(lái)，為以后使用。這就保證了上、下行時(shí)隙有相同的結(jié)構(gòu)。

4．特殊時(shí)隙DwPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)

DwPTS時(shí)隙用來(lái)發(fā)送下行同步碼(SYNC_DL)，其時(shí)隙長(zhǎng)度為96chips，其中同步碼長(zhǎng)為64chips，前面有32chips用做TS0時(shí)隙的拖尾保護(hù)。特殊時(shí)隙DwPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。

圖1-10特殊時(shí)隙DwPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)

SYNC_DL是一組PN碼，用于區(qū)分相鄰小區(qū)，系統(tǒng)中定義了32個(gè)碼組，每組對(duì)應(yīng)一個(gè)SYNC_DL序列，SYNC_DLPN碼集在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以復(fù)用。有關(guān)碼組的內(nèi)容將在后文介紹。

DwPTS的發(fā)射要滿足覆蓋整個(gè)區(qū)域的要求，因此不采用智能天線賦形。將DwPTS放在單的時(shí)隙，一是便于下行同步的迅速獲取，再者，也可以減小對(duì)其他下行信號(hào)的

干擾。

按物理信道來(lái)劃分，發(fā)送下行同步碼的信道也叫做下行同步信道DwPCH。

在DwPTS時(shí)隙沒(méi)有碼分復(fù)用，也就是說(shuō)，該時(shí)隙僅有一個(gè)物理信道DwPCH。

5．特殊時(shí)隙GP突發(fā)結(jié)構(gòu)

特殊時(shí)隙GP突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。

圖1-11特殊時(shí)隙GP突發(fā)結(jié)構(gòu)

GP的時(shí)長(zhǎng)為75μs，對(duì)應(yīng)96chips保護(hù)時(shí)隙，主要用于下行時(shí)隙到上行時(shí)隙轉(zhuǎn)換時(shí)的保護(hù)。

在小區(qū)搜索時(shí)，GP確保DwPTS可靠接收，防止干擾UL工作。在隨機(jī)接入時(shí)，GP確保UpPTS可以提前發(fā)射，防止干擾DL工作。

6.特殊時(shí)隙UpPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)

特殊時(shí)隙UpPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。圖1-12特殊時(shí)隙UpPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)

每個(gè)子幀中的UpPTS是為建立上行同步而設(shè)計(jì)的，當(dāng)UE處于空中登記和隨機(jī)接入狀態(tài)時(shí)，它將首先發(fā)射UpPTS，待得到網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答后，發(fā)送RACH。

UpPTS時(shí)隙長(zhǎng)度為160chips，其中同步碼長(zhǎng)為128chips，另有32chips用做拖尾保護(hù)。多個(gè)UE可以在同一時(shí)刻發(fā)起上行同步建立。

256個(gè)上行同步碼分成32組，每組有8個(gè)不同的SYNC_UL碼，即每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)8個(gè)固定的SYNC_UL。

NodeB可以在同一子幀的UpPTS時(shí)隙識(shí)別多達(dá)8個(gè)不同的上行同步碼。在由網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分配到一個(gè)唯一的SYNC_DL碼后，就確定了要分配的8個(gè)SYNC_UL碼。

按物理信道劃分，用于上行同步建立的信道也叫做上行同步信道UpPCH。一個(gè)小區(qū)中最多可有8個(gè)UpPCH同時(shí)存在。

TS25.221、TS25.223中給出了全部的SYNC_DL和SYNC_UL碼。

1.3物理信道

圖1-13列出了TD-SCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口傳輸信道和物理信道映射關(guān)系，方框部分為物理信道。圖1-13TD-SCDMA常用傳輸信道和物理信道映射關(guān)系

1．主公共控制物理信道(P-CCPCH)

傳輸信道BCH在物理層映射到P-CCPCH。在TD-SCDMA中，P-CCPCH的位置(時(shí)隙/碼)是固定的(TS0)。P-CCPCH采用固定擴(kuò)頻因子SF=16，總是采用TS0的信道化碼CQ=16(k=1)和CQ=16(k=2)。P-CCPCH信道在子幀中的位置如圖1-14所示。

圖1-14P-CCPCH信道在子幀中的位置

訓(xùn)練序列m(1)和m(2)預(yù)留給P-CCPCH，以支持空碼傳輸分集(SpaceCodeTransmitDiversity，SCTD)和信標(biāo)功能。訓(xùn)練序列的具體使用依賴于P-CCPCH是否采用SCTD分集方式：如果P-CCPCH沒(méi)有采用SCTD天線分集，m(1)使用，m(2)保留未用；如果P-CCPCH采用SCTD天線分集，天線1使用m(1)，天線2使用m(2)。

P-CCPCH需要覆蓋整個(gè)區(qū)域，不進(jìn)行波束賦形，以一恒定功率進(jìn)行發(fā)送，P-CCPCH采用常規(guī)突發(fā)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有TFCI、TPC和SS命令字?；驹谠撔诺腊l(fā)送系統(tǒng)信息，UE上電后將搜索并解碼該信道上的數(shù)據(jù)以獲取小區(qū)系統(tǒng)信息。

在TD-SCDMA覆蓋分析過(guò)程中，UE測(cè)得的TS0時(shí)隙P-CCPCH兩碼道功率作為下行覆蓋質(zhì)量電平評(píng)估。

2．輔公共控制物理信道(S-CCPCH)

S-CCPCH用于承載來(lái)自傳輸信道FACH和PCH的數(shù)據(jù)。PCH和FACH可以映射到一個(gè)或多個(gè)輔公共控制物理信道(S-CCPCH)，這種方法使PCH和FACH的數(shù)量可以滿足不同的需要。

S-CCPCH固定使用SF=16的擴(kuò)頻因子，其突發(fā)結(jié)構(gòu)是常規(guī)突發(fā)結(jié)構(gòu)，不使用物理層信令SS和TPC，但可以使用TFCI，具體的信道參數(shù)由系統(tǒng)信息在BCH廣播，信道的編碼及交織周期為20ms。S-CCPCH可以使用5個(gè)碼分信道，也可以使用2個(gè)碼分信道來(lái)構(gòu)成一個(gè)S-CCPCH信道對(duì)。該信道可位于任一個(gè)下行時(shí)隙，使用時(shí)隙中的任意一對(duì)碼分信道和midamble移位序列。在TS0時(shí)隙，主、輔公共控制信道還可以時(shí)分復(fù)用同一套信道

參數(shù)。

UE通過(guò)S-CCPCH信道來(lái)分時(shí)接收PCH數(shù)據(jù)或FACH數(shù)據(jù)。

3．下行同步信道(DwPCH)

按物理信道來(lái)劃分，發(fā)送下行同步碼的信道也叫做下行同步信道(DwPCH)。

在DwPTS時(shí)隙沒(méi)有碼分復(fù)用，也就是說(shuō)，該時(shí)隙僅有一個(gè)物理信道DwPCH。

DwPCH需要覆蓋整個(gè)區(qū)域，不進(jìn)行波束賦形，以一恒定功率進(jìn)行發(fā)送。

UE開(kāi)機(jī)時(shí)通過(guò)特征窗搜索法找到DwPTS位置，由此確定本小區(qū)的SYNC_DL碼和無(wú)線子幀的位置。找到DwPTS位置后將以此作為發(fā)送上行信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)，故也稱(chēng)為下行同步信道。其突發(fā)有自己特殊的結(jié)構(gòu)。

4．上行同步信道(UpPCH)

按物理信道劃分，用于上行同步建立的信道也叫做上行同步信道(UpPCH)。

UE開(kāi)機(jī)時(shí)通過(guò)小區(qū)搜索找到DwPTS位置，并由此確定本小區(qū)的SYNC_DL碼，由TD-SCDMA系統(tǒng)碼組規(guī)劃對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可知一個(gè)小區(qū)相對(duì)應(yīng)的SYNC_UL碼，一個(gè)小區(qū)中最多可有8個(gè)SYNC_UL碼，即8個(gè)UpPCH同時(shí)存在。

UE通過(guò)UpPCH信道發(fā)送SYNC_UL與基站保持上行同步，其發(fā)送功率和同步采用開(kāi)環(huán)功率和開(kāi)環(huán)同步方式，其突發(fā)采用自己特殊的結(jié)構(gòu)。

5．快速物理接入信道(FPACH)

FPAH不承載傳輸信道信息，因而與傳輸信道不存在映射關(guān)系。NodeB使用FPACH來(lái)響應(yīng)在UpPTS時(shí)隙收到的UE接入請(qǐng)求，調(diào)整UE的發(fā)送功率和同步偏移。FPACH的擴(kuò)頻因子SF固定為16，單子幀交織，信道的持續(xù)時(shí)間為5ms，數(shù)據(jù)域內(nèi)不包含SS和TPC控制符號(hào)。因?yàn)镕PACH不承載來(lái)自傳輸信道的數(shù)據(jù)，也就不需要使用TFCI。

小區(qū)中配置的FPACH數(shù)目及其他信道參數(shù)如時(shí)隙、信道化碼、midamble碼位移等信息由系統(tǒng)信息廣播。

表1-1是FPACH信道中Physicalinformation32bit內(nèi)容。

表1-1FPACH信道上包含的信息

注：目前一般把FPACH配置在TS0時(shí)隙，占用一個(gè)SF=16的碼道。

6．物理隨機(jī)接入信道(PRACH)

PRACH用于承載來(lái)自傳輸信道RACH的數(shù)據(jù)。作為上行信道，PRACH可以使用的擴(kuò)頻因子為16、8、4。受信道容量限制，對(duì)不同的擴(kuò)頻因子，信道的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)也相應(yīng)發(fā)生變化。

PRACH信道可位于任一上行時(shí)隙，使用任意允許的信道化碼和midamble位移序列。小區(qū)中配置的PRACH信道(或SF=16時(shí)的信道對(duì))數(shù)目與FPACH信道的數(shù)目有關(guān)，兩者配對(duì)使用。按3GPP規(guī)定，傳輸信道RACH的數(shù)據(jù)不與來(lái)自其它傳輸信道的數(shù)據(jù)編碼組合，因而PRACH信道沒(méi)有TFCI，也不使用SS和TPC控制符號(hào)。

一組PRACH中PRACH的數(shù)量不能超過(guò)RACH的TTI(5ms、10ms、20ms)所對(duì)應(yīng)的子幀(1、2、4)。即一個(gè)PRACH的TTI為5ms，也就是說(shuō)，一個(gè)FPACH子幀可以分配一個(gè)PRACH的TTI(即允許UE在其上發(fā)送一個(gè)TBS(傳輸塊集合))。假設(shè)RACH的TTI為20ms，而一組PRACH只有一個(gè)PRACH，則FPACH需要四個(gè)子幀來(lái)對(duì)應(yīng)這組PRACH，但是這個(gè)FPACH的四個(gè)子幀中只有一個(gè)子幀是有用的，其余三個(gè)均不使用。

7．專(zhuān)用物理信道(DPCH)

DCH(DedicatedTransportChannel)映射到專(zhuān)用物理信道(DPCH)。專(zhuān)用物理信道采用前面介紹的常規(guī)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)，由于支持上、下行數(shù)據(jù)傳輸，因此下行通常采用智能天線進(jìn)行波束賦形。

物理層將根據(jù)需要把來(lái)自一條或多條DCH的層2數(shù)據(jù)組合在一條或多條CCTrCH信道內(nèi)，然后再根據(jù)所配置物理信道的容量將CCTrCH數(shù)據(jù)映射到物理信道的數(shù)據(jù)域。

DPCH可以位于頻帶內(nèi)的任意時(shí)隙和任意允許的信道碼，信道的存在時(shí)間取決于承載業(yè)務(wù)類(lèi)別和交織周期。

對(duì)于多碼傳輸，UE在每個(gè)時(shí)隙最多可以同時(shí)使用兩個(gè)物理信道；若UE的多時(shí)隙能力允許，這些物理信道還可以位于不同的時(shí)隙。

下行物理信道采用的擴(kuò)頻因子為1、16，上行物理信道的擴(kuò)頻因子可以在1、2、4、8、16之間選擇。

8．尋呼指示信道(PICH)

PICH(PagingIndicatorChannel)不承載傳輸信道的數(shù)據(jù)，但卻與傳輸信道PCH配對(duì)使用，用以指示特定的UE是否需要解讀其后跟隨的PCH信道(映射在S-CCPCH上)。PICH固定使用擴(kuò)頻因子SF=16。一個(gè)完整的PICH信道由兩條碼分信道構(gòu)成。信道的持續(xù)時(shí)間為兩個(gè)子幀(10ms)。也可根據(jù)需要將多個(gè)連續(xù)的PICH幀構(gòu)成一個(gè)PICH塊。PICH信道配置所需的物理層參數(shù)、信道數(shù)目以及信道結(jié)構(gòu)等信息由系統(tǒng)信息廣播。

9．高速物理下行共享信道(HS-PDSCH)

為支持HSDPA，下行方向需增加一個(gè)傳輸信道HS-DSCH，HS-DSCH用于傳輸數(shù)據(jù)，它映射到物理信道HS-PDSCH。HS-PDSCH用于承載HS-DSCH數(shù)據(jù)，可以根據(jù)信道條件采用QPSK、16QAM調(diào)制方式。為提高傳輸速率不承載TPC/SS/TFCI控制命令字，SF可根據(jù)信道條件采用16或1，但對(duì)同一個(gè)用戶，當(dāng)多個(gè)時(shí)隙同時(shí)傳輸時(shí)，各時(shí)隙上的HS-PDSCH采用的SF、碼道數(shù)及信道化碼號(hào)必須完全相同。HS-PDSCH與HS-SCCH/HS-SICH伴隨使用，其控制信息由HS-SCCH承載，伴隨有下行DPCH信道。HS-PDSCH和DPCH突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。圖1-15HS-PDSCH和DPCH突發(fā)結(jié)構(gòu)

10．共享控制信道和指示信道(HS-SCCH、HS-SICH)

HS-SCCH信道是下行控制鏈路負(fù)責(zé)傳輸對(duì)HS-DSCH信道解碼所必需的控制信息的物理層控制信道。

HS-SICH信道是上行鏈路負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息(主要是對(duì)傳輸分組的應(yīng)答和下行鏈路質(zhì)量的反饋信息)的控制信道。

在每個(gè)HS-DSCHTTI，一個(gè)HS-SCCH只能攜帶發(fā)送給一個(gè)UE的信息。每個(gè)小區(qū)可以有多個(gè)HS-SCCHset，每個(gè)HS-SCCHset最多包含四個(gè)HS-SCCH，不同的HS-SCCHset相互獨(dú)立，但可以有交疊，即一個(gè)HS-SCCH可以同時(shí)歸屬于不同的HS-SCCHset。

UE需要具備同時(shí)監(jiān)聽(tīng)四個(gè)HS-SCCH(一個(gè)HS-SCCHset)的能力，如果UE監(jiān)聽(tīng)到某個(gè)HS-SCCH攜帶了發(fā)給它的信息，那么在下一個(gè)TTI，UE只需監(jiān)聽(tīng)同一個(gè)HS-SCCH。因?yàn)?/p>

在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，如果某個(gè)UE在連續(xù)的兩個(gè)TTI都被調(diào)度，將使用同一個(gè)HS-SCCH發(fā)送控制信令。

一個(gè)HS-SCCH上的信息實(shí)際上由兩個(gè)子物理信道：HS-SCCH1和HS-SCCH2共同承載，擴(kuò)頻因子均為16。

HS-SCCH為下行共享控制信道，TTI為5ms，UE首先接收HS-SCCH，判斷是否需要接收HS-PDSCH(根據(jù)HS-SCCH上攜帶的UEID判斷)以及HS-PDSCH的配置信息，HS-SCCH承載與HS-DSCH/HS-PDSCH數(shù)據(jù)相關(guān)的TFRI、HARQ、TPC、SS和UEID。HS-SCCH可采用閉環(huán)功控和賦形。HS-SCCH和HS-SICH突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。

圖1-16HS-SCCH和HS-SICH突發(fā)結(jié)構(gòu)

HS-SICH為上行共享控制信道，TTI為5ms，HS-SICH占用一個(gè)SF=16的碼道(5ms子幀)，HS-SICH用于對(duì)接收的HS-PDSCH進(jìn)行回應(yīng)，回應(yīng)信息包括NACK/ACK和CQI。不同的信息段采用不同的編碼方式(ReedMuller編碼、重復(fù)編碼)，可傳輸TPC，可采用閉環(huán)功控，初始同步參考上行DPCH，通信過(guò)程中根據(jù)HS-SCCH上的SS進(jìn)行閉環(huán)同步控制。

1.4碼

資

源

TD-SCDMA系統(tǒng)總共有32個(gè)下行導(dǎo)頻碼(SYNC_DL)、256個(gè)上行導(dǎo)頻碼(SYNC_UL)、128個(gè)擾碼和128個(gè)midamble碼。這些碼被分為32個(gè)碼組，每個(gè)碼組中包括1個(gè)下行導(dǎo)頻碼(SYNC_DL)、8個(gè)上行導(dǎo)頻碼(SYNC_UL)、4個(gè)擾碼和4個(gè)midamble碼，擾碼與midamble碼是一一對(duì)應(yīng)的，每個(gè)小區(qū)需要配置一個(gè)碼組。

表1-2為T(mén)D-SCDMA系統(tǒng)32組碼。

1．下行同步碼(SYNC_DL)

TD-SCDMA中利用下行導(dǎo)頻中的PN碼以及長(zhǎng)度為16的擾碼區(qū)分不同基站。UE進(jìn)行小區(qū)搜索的第一步就是利用從DwPTS中使用的SYNC_DL碼，借此UE可以知道為隨機(jī)接入而分配給UpPTS的8個(gè)SYNC_UL碼的碼集，在此基礎(chǔ)上，就可以知道小區(qū)使用的基本midamble碼和擾碼。并且，SYNC_DL的調(diào)制相位可以指示P-CCPCH在接下來(lái)的子幀中是否出現(xiàn)。

整個(gè)系統(tǒng)有32組長(zhǎng)度為64chips的基本SYNC_DL碼，一個(gè)SYNC_DL唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)碼組。

2．上行同步碼(SYNC_UL)

上行導(dǎo)頻時(shí)隙(UpPTS)為上行導(dǎo)頻和同步而設(shè)計(jì)，當(dāng)UE處于空中登記和隨機(jī)接入狀態(tài)時(shí)，它將首先在UpPTS發(fā)射上行同步碼，當(dāng)?shù)玫骄W(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答后，在PRACH信道發(fā)送RRC連接請(qǐng)求。其中的SYNC_UL序列長(zhǎng)度為128chips，不進(jìn)行擴(kuò)頻和加擾，用于在接入過(guò)程中區(qū)分不同的UE。

整個(gè)系統(tǒng)有256個(gè)不同的基本SYNC_UL，分成32組，每組8個(gè)，碼組是由基站確定的，因此8個(gè)SYNC_UL對(duì)基站和已下行同步的UE來(lái)說(shuō)都是已知的；當(dāng)UE要建立上行同步時(shí)，將從8個(gè)已知的SYNC_UL中隨機(jī)選擇1個(gè)，并根據(jù)估計(jì)的定時(shí)和功率值在UpPTS中發(fā)射，系統(tǒng)支持8個(gè)用戶的同時(shí)接入請(qǐng)求。

3．?dāng)_碼(ScramblingCode)

規(guī)范中一共規(guī)定了128個(gè)擾碼，被分成32組，每組4個(gè)，擾碼碼組由基站使用的SYNC_DL序列確定，并且與midamble碼是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在用戶的數(shù)據(jù)信息中，擴(kuò)頻可以區(qū)分同時(shí)發(fā)送的多個(gè)用戶的信息，而加擾的過(guò)程是在用戶的數(shù)據(jù)信息中添加小區(qū)的特征信息。這樣在下行中，當(dāng)用戶接收到來(lái)自多個(gè)小區(qū)的信號(hào)時(shí)，UE能夠識(shí)別出其中屬于自己的通信小區(qū)的信息；在上行中，基站能夠從眾多的信號(hào)中識(shí)別出實(shí)際和自己通信的用戶的信息。

4.

midamble碼

Midamble碼是擴(kuò)頻突發(fā)的訓(xùn)練序列，它可以用來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)、同步、識(shí)別基站，系統(tǒng)有128個(gè)長(zhǎng)度為128chips的基本midamble碼，分成32個(gè)碼組，每組4個(gè)，每個(gè)小區(qū)使用一個(gè)特定的基本midamble碼，不同用戶所采用的midamble碼由同一個(gè)基本的midamble碼經(jīng)循環(huán)移位而產(chǎn)生。

5.擴(kuò)頻碼

TDD模式下的物理信道是一個(gè)突發(fā)，在分配到的無(wú)線幀中的特定時(shí)隙發(fā)射。一個(gè)突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、midamble部分和一個(gè)保護(hù)時(shí)隙組成。一個(gè)突發(fā)的持續(xù)時(shí)間就是一個(gè)時(shí)隙。一個(gè)發(fā)射機(jī)可以同時(shí)發(fā)射幾個(gè)突發(fā)，在這種情況下，幾個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF信道碼，但應(yīng)使用相同的擾碼，midamble碼部分必須使用同一個(gè)基本midamble碼相同的偏移。

擴(kuò)頻碼又被稱(chēng)為信道碼，是用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)按照不同的擴(kuò)頻因子進(jìn)行擴(kuò)頻的。為了保證在同一時(shí)隙上不同擴(kuò)頻因子的擴(kuò)頻碼正交，要求擴(kuò)頻碼為正交碼(OVSF)。TD-SCDMA采用信道碼區(qū)分相同資源的不同信道，上行擴(kuò)頻因子可以取1、2、4、8或16，而下行可以取1或16。物理信道的數(shù)據(jù)速率取決于所用的OVSF碼所采用的擴(kuò)頻因子。

作為擴(kuò)頻碼，OVSF具有如下特性：碼長(zhǎng)Qk是2的整數(shù)次冪，即Qk=2n。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，n≤4，即最大擴(kuò)頻因子Qmax=16。相同或不同長(zhǎng)度的碼字之間互相正交，互相關(guān)值為0?；谶@一特性，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，允許同一時(shí)隙內(nèi)使用不同的擴(kuò)頻因子。

在系統(tǒng)中一般直接用生成OVSF碼的碼樹(shù)來(lái)定義擴(kuò)頻因子，如圖1-17所示。

圖1-17生成OVSF碼的碼樹(shù)

圖1-17中碼樹(shù)的每一級(jí)都定義了一個(gè)擴(kuò)頻因子Q。需要注意的是，并非碼樹(shù)中的每一個(gè)碼都能在同一個(gè)時(shí)隙中使用。限制使用的一般規(guī)律是：如果碼樹(shù)中某一級(jí)的某一條樹(shù)枝被使用，那么必須保證該樹(shù)枝左邊直到根節(jié)點(diǎn)的所有碼都沒(méi)被使用，并且該樹(shù)枝右邊所有子樹(shù)的碼也不能再被使用。

為了降低多碼傳輸時(shí)的峰均值比，對(duì)于每一個(gè)信道化碼，都有一個(gè)相關(guān)的相位系數(shù)，見(jiàn)表1-3所示。

1.5TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)

1.5.1TDD技術(shù)

1．TDD基本概念

時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplex，TDD)是一種通信系統(tǒng)的雙工方式，在無(wú)線通信系統(tǒng)中用于分離接收和傳送信道或者上行和下行鏈路。

采用TDD模式的無(wú)線通信系統(tǒng)中接收和傳送是在同一頻率信道(載頻)的不同時(shí)隙，用保護(hù)時(shí)間間隔來(lái)分離上、下行鏈路；而采用FDD模式的無(wú)線通信系統(tǒng)的接收和傳送是在分離的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上，用保護(hù)頻率間隔來(lái)分離上、下行鏈路。

采用不同雙工模式的無(wú)線通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和通信效率是不同的。TDD模式中由于上、下行信道采用同樣的頻率，因此上、下行信道之間具有互惠性，這給TDD模式的無(wú)線通信系統(tǒng)帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)。比如，智能天線技術(shù)在TD-SCDMA系統(tǒng)中的成功應(yīng)用。

另外，由于TDD模式下上、下行信道采用相同的頻率，不需要為其分配成對(duì)頻率，在無(wú)線頻譜越來(lái)越寶貴的今天，相比于FDD系統(tǒng)具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖1-18為T(mén)DD雙工方式示意圖。

圖1-18TDD雙工方式示意圖

2．TDD應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)易于使用非對(duì)稱(chēng)頻段，無(wú)需具有特定雙工間隔的成對(duì)頻段，如圖1-19所示。

圖1-19TDD和FDD的頻譜區(qū)別

(2)適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求，靈活配置時(shí)隙，優(yōu)化頻譜效率，如圖1-20所示。

圖1-20靈活的上、下行時(shí)隙配置

(3)上行和下行使用同一個(gè)載頻，故無(wú)線傳播是對(duì)稱(chēng)的，信道環(huán)境具有互易性，有利于智能天線技術(shù)和功率控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

(4)無(wú)需笨重的射頻雙工器，基站小巧，成本低。

1.5.2智能天線技術(shù)

1．基本概念

在復(fù)雜的移動(dòng)通信環(huán)境和頻帶資源受限的條件下要達(dá)到更好的通信質(zhì)量和更高的頻譜利用率，主要受3個(gè)因素限制：多徑衰落、時(shí)延擴(kuò)展、多址干擾。為了克服這些因素的限制，近幾年開(kāi)始研究的移動(dòng)通信的智能技術(shù)，即智能移動(dòng)通信技術(shù)，包括智能天線、智能傳輸、智能接收和智能化通信協(xié)議等為此提供了有力的技術(shù)支持。其中，智能天線技術(shù)作為T(mén)D-SCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，在抵抗干擾、提高系統(tǒng)容量方面發(fā)揮了重要的作用。相比于WCDMA系統(tǒng)，TD-SCDMA系統(tǒng)帶寬較窄，擴(kuò)頻增益較小，單載頻容量較小，智能天線是保證系統(tǒng)能夠獲得滿碼道容量的重要條件。

智能天線(SmartAntenna)技術(shù)是在微波技術(shù)、自動(dòng)控制理論、自適應(yīng)天線技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)和軟件無(wú)線電技術(shù)等多學(xué)科基礎(chǔ)上綜合發(fā)展而成的一門(mén)新技術(shù)。

智能天線，即具有一定程度智能性的自適應(yīng)天線陣列。首先，天線陣列由多個(gè)空間分隔的天線陣元組成，每個(gè)天線的輸出通過(guò)接收端的多輸入接收機(jī)合并在一塊。與傳統(tǒng)接收天線只能在天線全向角度以固定方式處理接收信號(hào)不同，自適應(yīng)天線陣列是空間到達(dá)角度或者說(shuō)是擴(kuò)展角度的函數(shù)，接收機(jī)可以在這個(gè)角度的范圍內(nèi)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整一些接收機(jī)制來(lái)提高接收性能。

根據(jù)到達(dá)天線陣列的信號(hào)的相關(guān)性，可以將天線陣列分為完全相關(guān)和完全不相關(guān)兩種情況。對(duì)于前者，每個(gè)陣元上的信號(hào)以相同的方式衰落，這時(shí)要求陣元之間的間隔很小，一般小于等于半個(gè)波長(zhǎng)，這也是TD-SCDMA系統(tǒng)中應(yīng)用的天線陣列；而對(duì)于后者，每個(gè)陣元上的信號(hào)可以認(rèn)為經(jīng)過(guò)相互獨(dú)立的信道，當(dāng)一個(gè)信號(hào)處于深衰落時(shí)，其他信號(hào)不可能同時(shí)處于深衰落，通常陣元之間的間隔要大于半個(gè)波長(zhǎng)，此時(shí)主要是獲得分集接收增益。根據(jù)天線陣列的幾何形狀，可以分為等距離線陣、均勻圓陣、天面格狀陣列以及立體格狀陣列。而等距離線陣和均勻圓陣都是TD-SCDMA系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的兩種陣列，如圖1-21所示，前者主要用于扇區(qū)化天線，后者主要用于全向天線。

圖1-218天線線陣智能天線以及輻射方向圖

自適應(yīng)天線陣列能夠在干擾方向未知的情況下，自動(dòng)調(diào)節(jié)陣列中各個(gè)陣元的信號(hào)加權(quán)值的大小，使陣列天線方向圖的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向而抑制干擾，即使在干擾和信號(hào)同頻率的情況下，也能成功地抑制干擾。如果天線的陣元數(shù)增加，還可以增加零點(diǎn)數(shù)來(lái)同時(shí)抑制不同方向上的幾個(gè)干擾源。實(shí)際干擾抑制的效果，一般可達(dá)25～30dB以上。智能天線以多個(gè)高增益的動(dòng)態(tài)窄波束分別跟蹤多個(gè)移動(dòng)用戶，同時(shí)抑制來(lái)自窄波束以外的干擾信號(hào)和噪聲，使系統(tǒng)處于最佳的工作狀態(tài)。

但智能天線的波束跟蹤并不意味著一定要將高增益的窄波束指向移動(dòng)用戶的物理方向，實(shí)際在隨機(jī)多徑信道上，移動(dòng)用戶的物理方向是難以確定的，特別是當(dāng)發(fā)射臺(tái)至接收機(jī)的直射路徑上存在阻擋物時(shí)，用戶的物理方向并不一定是理想的波束方向。智能天線波束跟蹤的真正含義是在最佳路徑方向形成高增益窄波束并跟蹤最佳路徑的變化。

使用智能天線的小區(qū)與普通小區(qū)的比較如圖1-22所示。

圖1-22使用智能天線的小區(qū)與普通小區(qū)的比較示意圖

2．智能天線工作原理

智能天線系統(tǒng)包含三個(gè)主要部分：智能天線陣、多RF通道收發(fā)信系統(tǒng)、基帶智能天線算法。

智能天線是一種由多個(gè)天線單元組成的陣列天線，它通過(guò)調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位來(lái)改變陣列的天線方向圖，從而抑制干擾，提高信干比。廣義地說(shuō)，智能天線技術(shù)是一種天線和傳播環(huán)境與用戶和基站的最佳空間匹配技術(shù)。

以接收過(guò)程為例，每一個(gè)天線后接一個(gè)加權(quán)器(即乘以某一個(gè)系數(shù)，這個(gè)系數(shù)通常是復(fù)數(shù)，既調(diào)節(jié)幅度又調(diào)節(jié)相位)或者延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(luò)(結(jié)構(gòu)上與時(shí)域FIR均衡器相同)，最后用相加器進(jìn)行合并，來(lái)完成空域?yàn)V波或者空域和時(shí)域的聯(lián)合處理。通常，這些加權(quán)系數(shù)可以恰當(dāng)改變、自適應(yīng)調(diào)整。

對(duì)于發(fā)射過(guò)程，加權(quán)器或加權(quán)網(wǎng)絡(luò)置于天線之前，沒(méi)有相加合并器。發(fā)射時(shí)，利用一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖。如果使用數(shù)字信號(hào)處理方法在基帶進(jìn)行處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來(lái)波方向，就能達(dá)到提高信號(hào)的載干比、降低發(fā)射功率、提高系統(tǒng)覆蓋范圍和容量的目的。

圖1-23是智能天線的加權(quán)示意圖。該加權(quán)網(wǎng)絡(luò)由N個(gè)天線單元組成，每個(gè)天線單元有M套加權(quán)器(對(duì)應(yīng)M個(gè)用戶)，可以形成M個(gè)不同方向的波束。用戶數(shù)M可以大于天線單元數(shù)N。信道估計(jì)部分是通過(guò)該用戶接收突發(fā)的midamble部分進(jìn)行的。

智能天線可以估計(jì)當(dāng)前接入各用戶的到達(dá)角(DOA)，其中，到達(dá)角既可以是各用戶的主徑到達(dá)角，也可以是各用戶的各多徑的到達(dá)角。通常，在估計(jì)過(guò)程中，先進(jìn)行用戶的分離，然后針對(duì)每個(gè)用戶，利用其已知的有用信息進(jìn)行DOA估計(jì)。

圖1-23智能天線的加權(quán)示意圖

智能天線較常使用兩種算法：波束掃描法(GOB)和特征值分解法(EBB)。

(1)波束掃描方法基本思路如下：將整個(gè)空間分為L(zhǎng)個(gè)區(qū)域，并為每個(gè)區(qū)域設(shè)置一個(gè)初始角度。以各個(gè)區(qū)域的初始角度的方向向量為加權(quán)系數(shù)，計(jì)算接收信號(hào)功率，然后找到最大功率對(duì)應(yīng)的區(qū)域，再將該區(qū)域的初始角度當(dāng)作估計(jì)的到達(dá)角。

(2)特征分解方法的基本思路如下：①對(duì)于整個(gè)波束空間，找到使接收信號(hào)功率最大的賦形權(quán)矢量。通過(guò)對(duì)用戶空間相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，找到最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量即為權(quán)矢量；②對(duì)用戶空間相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，求得到達(dá)角度個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)方向。

3．智能天線應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

智能天線可以運(yùn)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站或者終端，它具有如下幾大優(yōu)勢(shì)：

(1)天線波束賦形的結(jié)果等效于增大了天線增益。對(duì)于N元天線陣列，天線增益最大可能增加10lgN(dB)。

(2)天線波束賦形的結(jié)果使得多址干擾大大降低。只有來(lái)自主瓣方向和較大副瓣方向的多徑才對(duì)有用信號(hào)帶來(lái)干擾。

(3)天線陣可以對(duì)來(lái)波方向進(jìn)行精確計(jì)算，來(lái)波方向可以用于用戶定位和越區(qū)切換。

(4)與單天線相比，智能天線可以用多個(gè)小功率的線性功率放大器來(lái)代替單一的大功率線性功率放大器。因?yàn)榫€性功率放大器的價(jià)格與功率值不成線性關(guān)系，使用智能天線大大降低了接收機(jī)的成本。

(5)智能天線提高了系統(tǒng)的設(shè)備冗余度。個(gè)別收發(fā)信機(jī)的損壞并不影響系統(tǒng)的正常工作。

(6)智能天線能夠補(bǔ)償信號(hào)衰落。

(7)智能天線提高了系統(tǒng)容量。

1.5.3聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

1．基本概念

在實(shí)際的CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于擴(kuò)頻碼字相關(guān)特性的非理想性，各個(gè)用戶信號(hào)之間經(jīng)過(guò)復(fù)雜多變的無(wú)線信道后將存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾(MAI)存在的根源。由個(gè)別用戶產(chǎn)生的MAI固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號(hào)功率的增大，MAI就成為CDMA通信系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾，如圖1-24所示。

圖1-24MAI和ISI示意圖

傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)的信號(hào)分離方法是把MAI看做熱噪聲一樣的干擾，導(dǎo)致信噪比嚴(yán)重惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。這種將單個(gè)用戶的信號(hào)分離看做是各自獨(dú)立的過(guò)程的信號(hào)分離技術(shù)稱(chēng)為單用戶檢測(cè)(Single-userDetection)。WCDMA系統(tǒng)使用了較長(zhǎng)的擴(kuò)頻碼，系統(tǒng)可以獲得較高的擴(kuò)頻增益。限于硬件處理能力的限制，目前的WCDMA設(shè)備均采用RAKE接收這種單用戶檢測(cè)的方法，因此在WCDMA實(shí)際系統(tǒng)可獲得的容量小于碼道設(shè)計(jì)容量；當(dāng)然WCDMA單載頻容量本身較大，目前的容量能力也可以滿足運(yùn)營(yíng)需要。

實(shí)際上，由于MAI中包含許多先驗(yàn)的信息，如確知的用戶信道碼、各用戶的信道估計(jì)等，因此MAI不應(yīng)該被當(dāng)做噪聲處理，它可以被利用起來(lái)以提高信號(hào)分離方法的準(zhǔn)確性。這樣充分利用MAI中的先驗(yàn)信息而將所有用戶信號(hào)的分離看做一個(gè)統(tǒng)一的過(guò)程的信號(hào)分離方法稱(chēng)為多用戶檢測(cè)技術(shù)(MUD)。根據(jù)對(duì)MAI處理方法的不同，多用戶檢測(cè)技術(shù)可以分為干擾抵消(InterferenceCancellation)和聯(lián)合檢測(cè)(JointDetection)兩種。

其中，干擾抵消技術(shù)的基本思想是判決反饋，首先從總的接收信號(hào)中判決出其中部分的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和用戶擴(kuò)頻碼重構(gòu)出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，再?gòu)目偨邮招盘?hào)中減去重構(gòu)信號(hào)，如此循環(huán)迭代。聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)則指的是充分利用MAI，一步之內(nèi)將所有用戶的信號(hào)都分離開(kāi)來(lái)的一種信號(hào)分離技術(shù)。通常，聯(lián)合檢測(cè)的性能優(yōu)于干擾抵消，但聯(lián)合檢測(cè)的復(fù)雜度高于干擾抵消，因此一般基站更容易實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢測(cè)。

2．應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，基站和終端都采用了聯(lián)合檢測(cè)算法來(lái)消除MAI和ISI。理論上來(lái)說(shuō)，聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)可以完全消除MAI的影響，但在實(shí)際應(yīng)用中，聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)會(huì)遇到以下問(wèn)題：

(1)對(duì)小區(qū)間干擾的解決方法有一定的限制。

(2)信道估計(jì)的不準(zhǔn)確將影響到干擾消除的準(zhǔn)確性。

(3)隨著處理信道數(shù)的增加，算法的復(fù)雜度并非線性增加，實(shí)時(shí)算法難以達(dá)到理論上的性能。

由于以上原因，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，并沒(méi)有單獨(dú)使用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，而是采用了聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)和智能天線技術(shù)相結(jié)合的方法。

智能天線和聯(lián)合檢測(cè)兩種技術(shù)相結(jié)合，不等于將兩者簡(jiǎn)單地相加。TD-SCDMA系統(tǒng)中智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方法使得在計(jì)算量未大幅增加的情況下，上行能獲得分集接收的好處，下行能實(shí)現(xiàn)波束賦形。圖1-25說(shuō)明了TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方法。

圖1-25智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)結(jié)合流程示意圖

聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)給TD-SCDMA系統(tǒng)帶來(lái)了一系列的好處，諸如降低系統(tǒng)干擾，擴(kuò)大容量，降低功控要求，削弱遠(yuǎn)近效應(yīng)，同時(shí)也為T(mén)D-SCDMA系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5.4功率控制

功率控制是CDMA系統(tǒng)得以大規(guī)模商用的最重要技術(shù)之一，是用來(lái)克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的簡(jiǎn)單、有效的方法，同時(shí)可降低終端的功耗。TD-SCDMA作為CDMA技術(shù)大家族的一員，不可避免也要使用功率控制技術(shù)，然而TD-SCDMA系統(tǒng)中聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的采用降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制的要求。換句話說(shuō)，聯(lián)合檢測(cè)有一定的克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力。

上行最大允許發(fā)射功率是通過(guò)高層信令通知終端的。最大允許發(fā)射功率應(yīng)低于終端所屬類(lèi)別的最大發(fā)射功率能力。上行功率控制應(yīng)保證終端的發(fā)射功率不超過(guò)設(shè)定的最大允許發(fā)射功率。在某些情況下，計(jì)算得到的一些時(shí)隙內(nèi)終端上行所需發(fā)射功率大于允許最大發(fā)射功率。這時(shí)需要將這些時(shí)隙內(nèi)的所有上行信道的發(fā)射功率與所需發(fā)射功率等比例地降低，以確?？偘l(fā)射功率不超過(guò)允許的最大發(fā)射功率。

圖1-26是功率控制在信令中的位置示意。

圖1-26功率控制在信令中的位置

1．開(kāi)環(huán)功控

開(kāi)環(huán)功控是通過(guò)測(cè)量接收特殊信道的信號(hào)功率大小和有關(guān)信息，調(diào)整自己的發(fā)射功率的功率控制方法，沒(méi)有反饋。

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，開(kāi)環(huán)功控主要用于隨機(jī)接入過(guò)程，為了粗略補(bǔ)償路徑損耗和陰影、拐角等效應(yīng)帶來(lái)的功率變化，移動(dòng)臺(tái)(或基站)根據(jù)下行鏈路(或上行鏈路)接收到的信號(hào)質(zhì)量，對(duì)信道衰落情況進(jìn)行估計(jì)，從而對(duì)發(fā)送功率進(jìn)行調(diào)整，使基站(或所有移動(dòng)臺(tái))收到的所有移動(dòng)臺(tái)(或基站)的信號(hào)功率或SIR基本相等，以有效克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。另外，在TD-SCDMA系統(tǒng)中可以用開(kāi)環(huán)功控輔助內(nèi)環(huán)快速功控的方式來(lái)提高系統(tǒng)功率控制性能。

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，開(kāi)環(huán)功率控制分為上行和下行。對(duì)于上行來(lái)說(shuō)，UE通過(guò)對(duì)下行信號(hào)的測(cè)量，估算出下行鏈路的損耗，將該損耗值等同于上行鏈路的損耗，然后計(jì)算上行鏈路的發(fā)射功率，存在一個(gè)環(huán)路；對(duì)于下行來(lái)說(shuō)，NodeB和RNC直接決定下行各個(gè)信道的初始發(fā)射功率，不存在任何環(huán)路，所以準(zhǔn)確地說(shuō)，開(kāi)環(huán)只是針對(duì)上行鏈路，即把下行鏈路損耗等同于上行的鏈路損耗，然后用來(lái)預(yù)測(cè)估算上行的發(fā)射功率：

(dB)?=?L(dB)?+?(I+N0)(dBm)?+?(SIR)des(dB)?+?Δ(dB)

LPCCPCH?=?Pref?-?PP-CCPCH_RSCP

式中，(I?+?N0)上行的干擾加噪聲；(SIR)des是上行的期望接收信噪比；Δ是考慮某些情況下(比如陰影和快速移動(dòng))信道質(zhì)量惡化而設(shè)置的安全裕度。

上行開(kāi)環(huán)功率控制主要用于移動(dòng)臺(tái)在UpPTS信道以及PRACH信道上發(fā)起隨機(jī)接入過(guò)程，此時(shí)UE還不能從DPCH信道上接收功率控制命令。

(1)?UpPCH信道開(kāi)環(huán)功率控制。UpPCH信道開(kāi)環(huán)功率控制的計(jì)算公式如下：

PUpPCH

=LPCCPCH+PRxUpPCHdes+(i-1)?×?Pwrramp

式中，PUpPCH為UpPCH的發(fā)射功率；LPCCPCH為移動(dòng)臺(tái)與基站之間的路徑損耗，由PCCPCH發(fā)射功率與移動(dòng)臺(tái)實(shí)際接收到的PCCPCHRSCP之間的差獲得；PRxUpPCHdes為基站在UpPCH信道上期望接收到的功率，其值來(lái)自系統(tǒng)信息廣播；i為UpPCH信道的發(fā)射試探次數(shù)，其最大值由網(wǎng)絡(luò)端通過(guò)系統(tǒng)信息通知移動(dòng)臺(tái)；Pwrramp為功率遞增步長(zhǎng)。

(2)?PRACH信道開(kāi)環(huán)功率控制。移動(dòng)臺(tái)在PRACH上的發(fā)射功率由下式計(jì)算得到。

PPRACH

=

LPCCPCH?+

PRxPRACHdes+(iUpPCH?-1)?×?Pwrramp

式中，PPRACH為PRACH上的發(fā)射功率；LPCCPCH為移動(dòng)臺(tái)和基站之間的路徑損耗，計(jì)算方法同上；PRxPRACHdes為基站在PRACH信道上期望獲得的接收功率，其值由FPACH信道通知；iUpPCH為最后一個(gè)UpPCH 信道發(fā)射試探次數(shù)；Pwrramp為功率遞增步長(zhǎng)。

(3)

DPCH開(kāi)環(huán)功率控制。移動(dòng)臺(tái)在DPCH信道上的發(fā)射功率由下式進(jìn)行計(jì)算。

PDPCH

=

PRxDPCHdes?+

LPCCPCH

式中，PDPCH為DPCH的發(fā)射功率；LPCCPCH為移動(dòng)臺(tái)到基站之間的路徑損耗，計(jì)算方式同上；PRxDPCHdes為基站期望接收到的DPCH 信道的功率，其值由系統(tǒng)消息廣播通知UE。

2．閉環(huán)功控

閉環(huán)功控是指UE進(jìn)入連接模式(CELL_DCH)后，基站和UE在DPCH物理信道上進(jìn)行雙向功率調(diào)整的過(guò)程，分為外環(huán)功控和內(nèi)環(huán)功控。

(1)外環(huán)功控。外環(huán)功率控制根據(jù)鏈路的方向分為上行外環(huán)功率控制和下行外環(huán)功率控制。上行外環(huán)功率控制的主要功能是RNC根據(jù)上行鏈路接收到的質(zhì)量測(cè)量報(bào)告中的BER或者BLER測(cè)量值與設(shè)定的BER或者BLER目標(biāo)值進(jìn)行比較結(jié)果，實(shí)時(shí)地調(diào)整上行閉環(huán)快速功率控制的SIR目標(biāo)值。下行外環(huán)功率控制的過(guò)程和原理與上行外環(huán)功率控制類(lèi)似，UE根據(jù)接收信號(hào)BLER的測(cè)量值與設(shè)定的BLER目標(biāo)值的比較結(jié)果，來(lái)調(diào)整下行鏈路快速閉環(huán)功率控制的SIR目標(biāo)值。

(2)內(nèi)環(huán)功控。內(nèi)環(huán)功率控制是基于檢測(cè)接收機(jī)端的接收信噪比來(lái)進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整的，內(nèi)環(huán)功率控制也分為上行功率控制和下行功率控制。

上行內(nèi)環(huán)功率控制是由基站協(xié)助UE，對(duì)UE的發(fā)射功率做出調(diào)整，從而使移動(dòng)臺(tái)始終保持最理想的發(fā)射功率。基站每隔一定的時(shí)間檢測(cè)一次解調(diào)后的上行業(yè)務(wù)信道的SIR，然后與期望值(即SIRtarget)進(jìn)行比較，若高于目標(biāo)值則發(fā)送一個(gè)降低發(fā)射功率的指令；反之，則發(fā)送一個(gè)增加發(fā)射功率的指令。

下行功率控制是由基站根據(jù)UE提供的測(cè)量報(bào)告，調(diào)整對(duì)每個(gè)UE的發(fā)射功率。其目的是對(duì)路徑衰落小的UE分配相對(duì)較小的下行功率，而對(duì)那些比較遠(yuǎn)的和解調(diào)后信噪比比較低的UE分配相對(duì)較大的發(fā)射功率。

內(nèi)環(huán)功率調(diào)整是通過(guò)時(shí)隙結(jié)構(gòu)中的TPC命令字?jǐn)y帶的，TPC命令字的位置及取值如圖1-27所示。

圖1-27TPC命令字

1.5.5同步技術(shù)

同步就是通過(guò)某種方法獲得網(wǎng)元之間的時(shí)延，在發(fā)送端發(fā)送時(shí)考慮時(shí)延來(lái)決定發(fā)送時(shí)刻，以便接收方在容忍的時(shí)間范圍內(nèi)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行正確的解析。

TD-SCDMA是時(shí)分同步碼分多址的系統(tǒng)，同步是TD-SCDMA中的關(guān)鍵技術(shù)。成熟的同步解決方案可以使設(shè)備滿足業(yè)務(wù)的性能指標(biāo)。同步問(wèn)題解決不好，會(huì)造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在RNC中的緩沖時(shí)延過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)業(yè)務(wù)傳輸時(shí)延超出指標(biāo)；此外，還會(huì)導(dǎo)致在Iub接口經(jīng)常發(fā)生丟幀現(xiàn)象，使業(yè)務(wù)的性能指標(biāo)超界。

TD-SCDMA的同步技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)同步、初始化同步、節(jié)點(diǎn)同步、傳輸信道同步、無(wú)線接口同步、Iu 接口時(shí)間校準(zhǔn)、上行同步等。其中網(wǎng)絡(luò)同步是選擇高穩(wěn)定度、高精度的時(shí)鐘作為網(wǎng)絡(luò)時(shí)間基準(zhǔn)，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間穩(wěn)定。它是其他各同步的基礎(chǔ)。初始化同步使移動(dòng)臺(tái)成功接入網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)同步、傳輸信道同步、無(wú)線接口同步、Iu接口時(shí)間校準(zhǔn)、上行同步等，使移動(dòng)臺(tái)能正常進(jìn)行符合QoS要求的業(yè)務(wù)傳輸。

TD-SCDMA系統(tǒng)的TDD模式要求基站之間必須嚴(yán)格同步，目的是避免相鄰基站之間的收發(fā)時(shí)隙存在交叉而導(dǎo)致嚴(yán)重干擾，一般通過(guò)GPS實(shí)現(xiàn)基站之間相同的幀同步定時(shí)，其精度要求為3μs，緊急情況如GPS不可用時(shí)系統(tǒng)可自行維持24小時(shí)同步，在特殊情況下也可考慮使用空中接口的主從同步或者從傳輸接口提取，但精度不高，未來(lái)可以考慮同時(shí)使用我國(guó)自行建設(shè)的北斗系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)。

異步CDMA技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于無(wú)線系統(tǒng)噪聲環(huán)境下高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，但由于不同用戶的非同步傳輸，CDMA的頻譜效率較差。隨著共享頻譜的用戶數(shù)目增加，用戶間的相互干擾會(huì)使信道噪聲能量增加，容量降低。同步CDMA是指CDMA系統(tǒng)中的所有無(wú)線基站收、發(fā)同步。

TD-SCDMA用戶在開(kāi)機(jī)完成小區(qū)搜索后即獲得下行同步，故TD-SCDMA的同步主要是指上行同步，即要求來(lái)自不同位置、不同距離的不同用戶終端的上行信號(hào)能夠同步到達(dá)基站。

上行同步是TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)之一，上行同步性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。

對(duì)于TD-SCDMA，UE發(fā)送的是Burst信號(hào)，不同UE之間是利用OVSF(OrthogonalVariableSpreadingFactor)碼來(lái)區(qū)分的?？紤]到OVSF碼的正交性，若不考慮多徑時(shí)延，如果不同UE在同一時(shí)隙發(fā)送的Burst信號(hào)在基站接收端保持同步，同一時(shí)隙不同用戶的信號(hào)同步到達(dá)基站接收機(jī)，則不同UE之間無(wú)相互干擾。這樣就可以充分利用碼道資源，增加系統(tǒng)容量。如果UE之間不能保持同步，則UE之間就會(huì)產(chǎn)生干擾，降低系統(tǒng)容量。TD-SCDMA由于各個(gè)用戶終端的信號(hào)碼片到達(dá)基站解調(diào)器的輸入端時(shí)是同步的，它充分應(yīng)用了擴(kuò)頻碼之間的正交性，大大降低了同一射頻信道中來(lái)自其他碼道的多址干擾影響，如圖1-28所示，因而系統(tǒng)容量可以隨之增加。

按照環(huán)路方式，實(shí)際應(yīng)用中可采用上行開(kāi)環(huán)同步、上行外環(huán)同步、上行內(nèi)環(huán)同步(外環(huán)+內(nèi)環(huán)合稱(chēng)閉環(huán))。

圖1-28TD-SCDMA上行同步示意圖

上行內(nèi)環(huán)同步控制(也叫上行閉環(huán)同步控制)的基本實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)midamble碼信道沖擊響應(yīng)得到各用戶的定時(shí)信息，對(duì)信道沖擊響應(yīng)值進(jìn)行回歸平均后與外環(huán)同步控制設(shè)置的同步目標(biāo)值進(jìn)行比較，生成同步控制命令字(SS)發(fā)送給UE，UE接收到SS命令后，每經(jīng)過(guò)M個(gè)子幀，對(duì)其發(fā)射時(shí)間進(jìn)行一次調(diào)整，步長(zhǎng)為±k/8個(gè)chip或者不調(diào)整。其中M(1～8)和k(1～8)的缺省值通過(guò)BCH廣播。m和k的數(shù)值也可以在呼叫建立時(shí)調(diào)整，或者在呼叫中NodeB通知UE。SS命令字的含義如表1-4所示。

外環(huán)同步控制的功能是對(duì)上行內(nèi)環(huán)同步控制的目標(biāo)值Target_user進(jìn)行調(diào)整，原則是保證時(shí)隙內(nèi)所有用戶的信道沖擊響應(yīng)在窗內(nèi)，且最大可能地向時(shí)隙的目標(biāo)值位置調(diào)整。

開(kāi)環(huán)同步的基本原理是UE獲得與基站的下行同步后，根據(jù)下行路徑損耗計(jì)算下行時(shí)延，以此時(shí)延計(jì)算上行時(shí)延和上行發(fā)送時(shí)刻。UE要根據(jù)所接收到的SYNC_DL的到達(dá)時(shí)刻，以及UE和NodeB之間的距離計(jì)算出UE的UpPTS的發(fā)射時(shí)刻。在接收到SYNC_DL時(shí)，由于UE不知道它和基站的距離，所以此時(shí)它還不能準(zhǔn)確確定UpPTS的發(fā)射時(shí)刻。只能用開(kāi)環(huán)控制的方法，根據(jù)接收SYNC_DL的功率路徑損耗來(lái)估算距離，進(jìn)而估算出合適的UpPTS提前發(fā)射量。

當(dāng)系統(tǒng)收到UE發(fā)送的第一個(gè)SYNC_UL信號(hào)時(shí)，確定其到達(dá)時(shí)刻和所要求同步的時(shí)刻之差(精度為1/8chip)，并由此決定UE下次應(yīng)該使用的時(shí)間調(diào)制值。NodeB需要在收到UpPTS后的4個(gè)子幀(20ms)內(nèi)的某一子幀，通過(guò)F-PACH信道把該信息發(fā)送給UE(閉環(huán)控制)。在F-PACH信道中還包含UE初選的SYNC_UL碼字信息以及Node-B接收到SYNC_UL的相對(duì)時(shí)間，以區(qū)分在同一時(shí)間段內(nèi)使用不同SYNC_UL的UE，以及不同時(shí)間段內(nèi)使用相同SYNC_UL的UE。UE在F-PACH上接收到這些信息控制命令后，按照系統(tǒng)要求的新的發(fā)送時(shí)間，在P-RACH信道上開(kāi)始發(fā)送UE呼叫的第一條消息(RRCConnectionRequest)，請(qǐng)求與系統(tǒng)建立RRC連接。在發(fā)送這條消息時(shí)，UE與NodeB之間已經(jīng)有很高的同步精度(1/8chip)了。

1.5.6接力切換技術(shù)

1．接力切換原理

TD-SCDMA系統(tǒng)的接力切換概念不同于硬切換與軟切換，在切換之前，目標(biāo)基站已經(jīng)獲得移動(dòng)臺(tái)比較精確的位置信息，因此在切換過(guò)程中UE斷開(kāi)與原基站的連接之后，能迅速切換到目標(biāo)基站。移動(dòng)臺(tái)比較精確的位置信息，主要是通過(guò)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的精確定位技術(shù)來(lái)獲得的。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)的精確定位應(yīng)用了智能天線技術(shù)。首先NodeB利用天線陣估計(jì)UE的DOA，然后通過(guò)信號(hào)的往返時(shí)延，確定UE到NodeB的距離。這樣，通過(guò)UE的方向DOA和NodeB與UE間的距離信息，基站可以確知UE的位置信息，如果來(lái)自一個(gè)基站的信息不夠，可以讓幾個(gè)基站同時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)并進(jìn)行定位。接力切換過(guò)程示意圖如圖1-29所示。

圖1-29接力切換過(guò)程示意圖

2．接力切換與其他切換的主要區(qū)別

在硬切換過(guò)程中，UE先斷開(kāi)與NodeB_A的信令和業(yè)務(wù)連接，再建立與NodeB_B的信令和業(yè)務(wù)連接，即UE在某一時(shí)刻始終只與一個(gè)基站保持聯(lián)系。而在軟切換過(guò)程中，UE先建立與NodeB_B的信令和業(yè)務(wù)連接，再斷開(kāi)與NodeB_A的信令和業(yè)務(wù)連接，即UE在某一時(shí)刻可與兩個(gè)基站同時(shí)保持聯(lián)系。

接力切換雖然在某種程度上與硬切換類(lèi)似，都是“先斷后連”，但是由于其實(shí)現(xiàn)是以精確定位為前提的，因而與硬切換相比，UE可以很迅速地切換到目標(biāo)小區(qū)，降低了切換時(shí)延，減小了切換引起的掉話率。

接力切換和硬切換的主要區(qū)別為：

(1)從過(guò)程來(lái)看，接力切換有預(yù)同步過(guò)程；硬切換無(wú)預(yù)同步過(guò)程，轉(zhuǎn)到新信道后需進(jìn)行上行同步。

(2)從Iub口流程來(lái)看，有一段時(shí)間接力切換RNC同時(shí)向目標(biāo)小區(qū)和服務(wù)小區(qū)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

(3)從Uu口流程來(lái)看，接力切換信令和業(yè)務(wù)有一段時(shí)間上行在目標(biāo)小區(qū)，下行在原小區(qū)，然后下行轉(zhuǎn)到目標(biāo)小區(qū)。

與其他切換相比，接力切換有明顯的優(yōu)勢(shì)：

(1)相對(duì)于軟切換，接力切換使得一個(gè)用戶不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)占用多個(gè)基站的空中業(yè)務(wù)信道資源及其網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。

(2)節(jié)約了基站資源，增加了用戶接入量。

(3)節(jié)約運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，減少運(yùn)營(yíng)投入。

(4)簡(jiǎn)化了RAN系統(tǒng)的處理，提高了集成度。

(5)接力切換資源占用少15%以上。

1.5.7動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)

1．基本原理

動(dòng)態(tài)信道分配的引入是基于TD-SCDMA采用了多種多址方式—CDMA、TDMA和FDMA。其原理是當(dāng)同小區(qū)內(nèi)或相鄰小區(qū)間用戶發(fā)生干擾時(shí)可以將其中一方移至干擾小的其他無(wú)線單元(不同的載波或不同的時(shí)隙)上，以達(dá)到減少相互間干擾的目的。動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)包括兩部分：慢速DCA和快速DCA。

TD-SCDMA系統(tǒng)采用集中控制的DCA技術(shù)，在一定區(qū)域內(nèi)，將幾個(gè)小區(qū)的可用信道資源集中起來(lái)，由RNC統(tǒng)一管理，按照小區(qū)呼叫阻塞率、候選信道使用頻率、信道再用距離等多種因素，將信道動(dòng)態(tài)分配給用戶。慢速DCA用于呼叫接入時(shí)的信道選擇，快速DCA用于快速接入后的信道重選。

慢速DCA對(duì)小區(qū)中的載頻、時(shí)隙進(jìn)行排序，排序結(jié)果供接納控制算法參考。設(shè)備支持靜態(tài)的排序方法、動(dòng)態(tài)的排序方法。其中靜態(tài)排序方法可以起到負(fù)荷集中的效果，動(dòng)態(tài)排序方法可以起到負(fù)荷均衡的效果。具體排序方法的選擇，可以由運(yùn)營(yíng)商定制。

快速DCA對(duì)用戶鏈路進(jìn)行調(diào)整。在N頻點(diǎn)小區(qū)中，當(dāng)載波擁塞時(shí)，通過(guò)快速DCA可以實(shí)現(xiàn)載波間負(fù)荷均衡。當(dāng)用戶鏈路質(zhì)量發(fā)生惡化時(shí)，也會(huì)觸發(fā)用戶進(jìn)行時(shí)隙或者載波調(diào)整，從而改善用戶的鏈路質(zhì)量。

快速DCA的方法包括信道調(diào)整和資源整合。信道調(diào)整，就是在終端接入和鏈路持續(xù)期間，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整信道；最小化系統(tǒng)內(nèi)在干擾，提高資源利用率；增加大帶寬業(yè)務(wù)的接入和切換成功率。資源整合，類(lèi)似于PC操作系統(tǒng)的磁盤(pán)碎片整理，如圖1-30所示。資源整合是指通過(guò)信道調(diào)整把空閑的資源盡量集中在一個(gè)時(shí)隙的過(guò)程。資源整合后，業(yè)務(wù)尤其是高速業(yè)務(wù)的接入成功率和切換成功率大大提高了，實(shí)時(shí)高速業(yè)務(wù)接入得更快，終端也更為簡(jiǎn)化。

資源整合會(huì)在這樣幾種情況下發(fā)起：

(1)系統(tǒng)周期性檢測(cè)零散資源的比例，一旦該比例超