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第二章 TD-SCDMA系统的技术特点
结束了TD-SCDMA制式只合网络设备而没有终端设备的窘境，也进一步证实了TD-SCDMA制式技术上的可行性和先进性。2003年7月14日，西门子的TD-SCDMA 384kb/s数据传输现场演示会在北京举行，这标志着TD-SCDMA技术已日趋成熟，TD-SCDMA商用指日可待。2003年7月25日，北电、大唐移动成立TD－SCDMA联合试验室，北电网络将提供核心网络设备，大唐提供无线接入网设备，对TD-SCDMA系统功能、设备互联万通的性能以及产品的成熟度做完善的系统验证。2003年10月，西门子与华为在北京成立合资公司，致力于TD-SCDMA系统的商用开发。2003年11月，大唐移动与中兴、普天集团签定TD-SCDMA基站深度合作协议，大唐移动向中兴、普天集团提供了详细的基站技术，两家公司将在此基础上尽快完成TD-SCDMA商用基站。2003年12月，国家宣布了对WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三种第三代移动通佰系统进行商用前的大规模外场测试，TD-SCDMA得到了中国移动、中国联通、中国电信、中国网通、中国铁通和中国卫通等6家运营商的集体支持。
2.2 TD-SCDMA系统帧结构和基本参数
要掌握TD-SCDMA系统，它的帧结构和基本参数是非常重要的，系统设计者在这两方面都倾注了巨大的心血。与其他第三代移动通信标准相比，
超帧（720ms)无线帧（10ms）帧#0子帧（5ms）帧#1帧#71子帧0#子帧1#TS0DwPTS（75us）G(75us)TS1TS2TS3TS4TS5交换点TS6UpPTS(125us)数据符号L1训练序列L1数据符号G864Chips
系统的时隙结图2.1 TD-SCDMA它有很多独特的地方，而这些独特性保证了系统的性能和容量优势。
TD-SCDMA系统的帧结构如图2.1所示。物理信道用4层结构：超帧、无
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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，TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路，其他时隙既可作为上行链路的时隙，也可作为下行链路的时隙。上行链路的时隙和下行链路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864chips。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1－16。midamble码是作为训练序列，供多用户检测(联合检测或干扰抵消)时信道估值使用。下行导领时隙(DwPTS)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。而上行导领时隙(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。
技术特征 信道间隔 码片速率 多址方式 双工方式 帧长 信道/载波 DS与MC方式 数据调制 扩频调制 表2.1 TD-SCDMA系统的基本参数 TD-SCDMA 1.6MHz 1.28Mc/s FDMA＋TDMA＋CDMA TDD 短帧长10ms（子帧5ms） 48（对称业务） 单载波窄带DS QPSK/8PSK（2Mb/s业务） QPSK 值 11
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语音编码 信道编码 基站发射功率 移动台发射功率 小区覆盖半径 切换方式 上行同步 相干检测 功率控制 多速率方案 基站间定时 8kb/(s+AMR) 卷积编码＋Turbo码 最大43dBm 33dBm 0.1－12km 硬切换/软切换/接力切换 1/8chip 上行、下行：连续的公共导频 开环加闭环功率控制，200 多时隙、可变扩频和多码扩频 同步
TD-SCDMA系统中时隙用于在时间域上区分不同用户信号，这在某种意义上有些TDMA的成分。另外，对给定的一段频率还可以在频域上分为一些带宽为1.6MHz的载波，这具有FDMA的成分，因此，TD-SCDMA系统的多址方式为FDMA＋TDMA＋CDMA。其系统的基本参数可归纳为表2.1所示。
2.3 TD-SCDMA系统的主要特点
TD-SCDMA第三代移动通信的主要技术特点为：TDD（时分双工）模式、低码片速率、上行同步、接力切换、采用智能天线、软件无线电技术等。正是由于这些技术特点才使得它成为第三电移动通信系统的主流标准。下面将具体分析这些特点及其作用。
2.3.1 TDD模式
FDD模式中的接收和发送实在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传输信道。TDD时分双工模式中，接收和传输是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收和传输信道。其基本原理如图2.2所示。
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频率BSFDD模式UE保护时间TDD模式时间 图2.2 基本原理
下面介绍TDD模式具有的几种优势。 ①频谱灵活性
不需要成对的频谱，可利用FDD无法利用的不对称频谱，结合TD-SCDMA系统的低码片速率特点，在频谱利用上可以做到“见缝插针”。只要有一个载波的频段就可以使用，从而能够灵活有效地利用现有的频率资源。目前移动通信系统面临的一个重大问题就是频谱资源的极度紧张，在这种条件下，要找到符合要求的对称频段非常困难，因此TDD模式在频率资源紧张的今天受到特别的重视。
②更高的频谱利用率
TD-SCDMA系统可以在带宽为1.6MHz的单载波上提供高达2Mb/s的数据业务和48路话音通信，使单一基站支持的用户数多，系统建网及服务费用降低。
③支持不对称数据业务
TDD可以根据上、下行业务量来自适应调整上、下行时隙个数，这对于IP型的数据业务比例越来越大的今天特别重要。而FDD系统一旦建立链接就将分配到一对频率以分别支持上、下行业务，在不对称业务中，当上、下行业务不对称时存在浪费，使得FDD频率利用率显著降低。尽管FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但一般组网分配时频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍)。
④有利于采用新技术
上、下行链路用相同的频率、其传播特性相同，功率控制要求降低，利于采用智能天线、预RAKE等新技术，
⑤成本低
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无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收发信机。
当然，TDD模式也有一些缺点。一方面，TDD方式对定时和同步要求很严格，上、下行之间需要保护时隙，同时对高速移动环境的支持也不如FDD方式；另一方面，TDD信号为脉冲突发形式，采用不连续发射(DTX)，因此发射信号的峰-均功率比值较大，导致带外辐射较大，对RF实现提出了较高要求。TD-SCDMA系统中采用智能天线技术的解决方案，这些问题基本可以克服。可以说，TDD模式适合使用智能天线技术，智能天线技术又克服了TDD模式的缺点，两者可以说是相得益彰。
2.3.2 低码片速率
TD-SCDMA系统的码片速率为l.28Mc/s，仅为高码片速率3.84Mc/s的1/3。接收机接收信号采样后的数字信号处理量大大降低，从而降低了系统设备成本，适合采用软件无线电技术，还可以在目前DSP的处理能力允许和成本可接受的条件下用智能天线、多用户检测、MIMO等新技术来降低干扰、提高容量。另外，低码片速率也提高了频谱利用率、使频率使用更灵活。
2.3.3 上行同步
所谓上行同步就是上行链路各终端的信号在基站解调器完全同步。在TD-SCDMA 中用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步，是同步CDMA系统，上行同步的具体实现请参见[2]。通过上行同步，可以让使用正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，克服了异步CDMA多址技术由于每个移动终端发射的码道信号到达基站的时间不同而造成码道非正交所带来的干扰，从而大大提高了CDMA系统容量和频谱利用率，还可以简化硬件，降低成本。
2.3.4 接力切换
由于TD-SCDMA系统采用智能天线，可以定位用户的方位和距离，所以系统可采用接力切换方式。两个小区的基站将接收来自同一个手机的信号，两个小区部将对此手机定位，并在可能切换区域时，将此定位结果向基站控制器报告，基站控制器根据用户的方位和距离信息，判断手机用户
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