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標題：TD-SCDMA移動通信技術原理
1樓
wangxinxin 發表于：2010-12-22 10:44:51TD-SCDMA移動通信技術原理
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移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單7r-p6T%o$m!{
TD-SCDMA移動通信標準是信息產業部電信科學技術研究院（現大唐電信集團）在國家主管部門的支持下，根據多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動通信系統標準。這是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產權的國際通信標準，它的出現在我國通信發展史上具有里程碑的意義，并將產生深遠的影響，是整個中國通信業的重大突破。TD-SCDMA標準公開之后，在國際上引起了強烈的反響，得到西門子等許多著名公司的重視和支持。1999年月11月在芬蘭赫爾辛基召開的ITU會議上，TD-SCDMA被列入ITU建議ITU-RM.1457，成為ITU認可的第三代移動通信無線傳輸主流技術之一。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單-d.y"{:}*K
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單8R*G1v5w.P%L'T:h5z,h1d
一、TD-SCDMA技術概述MSCBSC 移動通信論壇*J5n3o4x C+i(B2\
TD-SCDMA系統全面滿足IMT-2000的基本要求。它采用不需配對頻率的TDD雙工模式，以及FDMA/TDMA/CDMA相結合的多址接入方式，同時使用1.28Mc/s的低碼片率，擴頻帶寬為1.6MHz（表1）。
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移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單/B)w&_0c#L8U,N#m
3G移動系統的主要挑戰之一是既要控制諸如談話和視頻等對稱線路交換業務，又要控制移動因特網接入的非對稱分組交換業務。面對這一挑戰，TD-SCDMA集成了兩項先進技術：一種是先進的TDMA/TDD系統，另一種是自適應CDMA組成的對稱模式的運作。
TD-SCDMA技術所基于的基本技術標準如下：
（1）TDD（時分雙工），允許上行和下行在同一頻段上，而不需要成對的頻段。在TDD中，上行和下行在同一頻率信道中的不同時間里傳輸。這可能改變雙工交換點和從上行移動容量至下行，反之亦然，這樣就優化了頻譜的使用。它允許對稱和非對稱數據業務。
（2）TDMA（時分多址），是一種數字技術，它將每個頻率信道分割為許多時隙，從而允許傳輸信道在同一時間由數個用戶使用。
（3）CDMA（碼分多址），在每個蜂窩區使多個用戶同時接入同一無線信道成為可能，提高了通信息的密度。但每個用戶會干擾其他人，從而導致多接入干擾（MAI）。
（4）聯合檢測（JD），允許接收機為所有信號同時估計無線信道和工作。通過單個通信流量的并行處理，JD消除了多接入干擾（MAI），降低了蜂窩區內干擾，因此提高了傳輸容量。
（5）動態信道分配（DCA），先進的TD-SCDMA空中接口充分利用了所有可提供的多址技術，充分地使用了這些技術。TD-SCDMA依據干擾方案提供了無線資源的自適應分配，降低了蜂窩區之間的干擾。 mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。2t Q,F4n1U2l/U-k
（6）終端互同步，通過精確的對每個終端傳輸時隙的調諧，TD-SCDMA改善了手機的跟蹤，降低了定位的計算時間，以及交付尋找的尋找時間。由于同步，TD-SCDMA不需要軟交付，這樣可更有利于蜂窩覆蓋區降低蜂窩間的干擾，并降低設施和運行成本。
（7）智能天線，是在蜂窩區域通過蜂窩和分配功率跟蹤移動用戶的使用的波形控制天線。沒有智能天線，功率將分配至所有的蜂窩區域內。智能天線降低了多用戶干擾，通過降低蜂窩間的干擾而提高了系統容量，提高了接收的靈敏度，并在增加蜂窩范圍的同時降低了傳輸功率。
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二、無線信道接入 2F6J;F:^!}
1.TDMA/TDD
結合了TDD（時分雙工）的TDMA（時分多址）極大地改善了網絡的性能，在上行和下行方向，依據網絡資源處理網絡通信流量。TDMA使用了5ms的幀分成7個時隙，能夠靈活地安排幾個或一個要求多個時隙的用戶。TDD允許流量上行的規格（從手機到基站），并使用同一幀的時隙下行（從基站到手機）。
對使用持續音頻電話和視頻電話（多媒體應用）的對稱業務來說，雙向傳輸的數量是相同的，上行或下行的時隙被平等地分開。對于使用因特網訪問（下載）的非對稱業務來說，從基站到終端的傳輸數據容量高。相對于上行，下行使用了更多的時隙（見圖1）。w1.mscbsc.com(w2f,Y"k1w1T0|"I
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2.不成對頻段與成對頻段
在單一不成對的頻段里數據加載的自適應上行／下行對稱性的這一能力，優化了空中接口的容量，因此能更有效地使用頻譜。相反，FDD（頻分雙工）方案——使用于傳統的CDMA3G標準，使用一對頻段分別上行或下行。作為對稱加載，部分頻譜被占用但沒用于數據傳輸，這些閑置的資源也不能為其他業務使用，導致了頻譜的非有效利用。未來的移動應用將要求所提供頻譜的有效利用，以及具有控制極端非對稱數據流量的能力。TD-SCDMA十分適合這些要求，被視為3G業務理想技術（見圖2）。
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3.集成TDMA/TDD和CDMA的操作MSCBSC 移動通信論壇;W(X$s%x4S%v4S
除了TDMA/TDD規格，TD-SCDMA使用CDMA（碼分多址）來進一步增加無線界面的容量。根據CDMA，用戶的信息碼通過由CDMA的擴展碼產生的隨機碼（來自芯片）來增加用戶數據的方式鋪在更寬廣的帶寬上。在每個時隙中，可傳輸最高達16個數字的CDMA碼（CDMA的最大加載代理）。使用1.28Mc/s的芯片率，允許1.6MHz的帶寬。根據其操作許可證，網絡運營商配置多TD-SCDMA1.6MHz的載波帶寬。每個無線電資源設備因此被特殊的時隙和特殊載波頻率上的特別碼所確認。為了達到高符碼率，TDMA/TDD支持變量擴展代理和多碼連接（見圖3）。 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單3] `7e.r9h!o3C3w-g3t
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三、聯合檢測
1.CDMA發射的問題和限制 /C-[+A a%m:e+T7[:b+{3C
移動無線電傳播受多反射、衍射和信號能量衰減的影響，起因包括諸如樓房、山等普通障礙物，以及終端的移動性。其結果被稱為多徑傳播，產生兩種不同的衰落：慢衰落和快衰落。快衰落發生在不同延遲路徑幾乎在同一瞬間到達的時候，甚至接收機移動了短距離，也會發生信號的終止。慢衰落主要產生于漸變過程，信號能量通過明確的可識別時間瞬間到達接收機。
此外，這些信號的衰減相對于每一種移動通信都很普遍。CDMA傳輸因其“自干擾”特性而受限。每個CDMA信號與所有其他信號在相同無線載波上是超載的，而且接收的（寬帶）信號可能比熱噪音要低（圖4a）。相關的接收器（匹配的過濾相關器）用來去擴展和接收原始用戶的信號。理想的相關檢測，將依靠擴展代理（相關增益）從干擾增殖中提高請求用戶信號。不同碼的正交性將保證請求信號的正確檢測。 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單 x&C.h-a:L6Q%S
2.多接入干擾 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單1}/u*W$O,A
CDMA系統的實際接收的擴展碼并不是完全地正交，相關的處理不能如此有效。結果，多接入干擾（MCI）就在接收機里產生了：請求信號沒有有效地從干擾用戶中區分出來。不容易從MAI里顯現出來的受檢測信號相對于噪聲來說要低（圖4b）。多接入干擾使每個無線載波的通信流量受限。
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TD-SCDMA移動通信標準是信息產業部電信科學技術研究院（現大唐電信集團）在國家主管部門的支持下，根據多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動通信系統標準。這是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產權的國際通信標準，它的出現在我國通信發展史上具有里程碑的意義，并將產生深遠的影響，是整個中國通信業的重大突破。TD-SCDMA標準公開之后，在國際上引起了強烈的反響，得到西門子等許多著名公司的重視和支持。1999年月11月在芬蘭赫爾辛基召開的ITU會議上，TD-SCDMA被列入ITU建議ITU-RM.1457，成為ITU認可的第三代移動通信無線傳輸主流技術之一。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單-d.y"{:}*K
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單8R*G1v5w.P%L'T:h5z,h1d
一、TD-SCDMA技術概述MSCBSC 移動通信論壇*J5n3o4x C+i(B2\
TD-SCDMA系統全面滿足IMT-2000的基本要求。它采用不需配對頻率的TDD雙工模式，以及FDMA/TDMA/CDMA相結合的多址接入方式，同時使用1.28Mc/s的低碼片率，擴頻帶寬為1.6MHz（表1）。
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表1 TD-SCDMA主要參數
| 載波帶寬 mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。+R0_1V$K)J0s |
1.6MHz |
| 最小頻譜 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單(Z/B"T(C/h1A#H |
1.6MHz MSCBSC 移動通信論壇%i#y2@#A)\%p$^$I,] |
| 雙工型式 |
TDD |
| 多址方式 |
TDMA，CDMA，FDMA |
| 碼塊速率 |
1.28Mc/s mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。9x7q R0Q(?4C!q7] |
| 調制 w1.mscbsc.com!i$A9z*~4E)u |
QPSK 8-PSK |
| 最大蜂窩范圍 |
40km |
| 最大音頻容量(Erl.) |
EFR：55 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單0J"\8P+`4d!`/h'G8w%u6w*n |
| 數據流量 w1.mscbsc.com+p'D-u5q4w)w5w9Z+k-u |
6Mb/s |
| 理論最大數據率／用戶 |
325kb/s/MHz/cell $o)A!?9]5P#Y |
| 系統對稱性(DL:UP) 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單2](w+?$?;M2b9r ~ |
1:6-6:1 4C4r2z#].v z:U'X*[ |
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3G移動系統的主要挑戰之一是既要控制諸如談話和視頻等對稱線路交換業務，又要控制移動因特網接入的非對稱分組交換業務。面對這一挑戰，TD-SCDMA集成了兩項先進技術：一種是先進的TDMA/TDD系統，另一種是自適應CDMA組成的對稱模式的運作。
TD-SCDMA技術所基于的基本技術標準如下：
（1）TDD（時分雙工），允許上行和下行在同一頻段上，而不需要成對的頻段。在TDD中，上行和下行在同一頻率信道中的不同時間里傳輸。這可能改變雙工交換點和從上行移動容量至下行，反之亦然，這樣就優化了頻譜的使用。它允許對稱和非對稱數據業務。
（2）TDMA（時分多址），是一種數字技術，它將每個頻率信道分割為許多時隙，從而允許傳輸信道在同一時間由數個用戶使用。
（3）CDMA（碼分多址），在每個蜂窩區使多個用戶同時接入同一無線信道成為可能，提高了通信息的密度。但每個用戶會干擾其他人，從而導致多接入干擾（MAI）。
（4）聯合檢測（JD），允許接收機為所有信號同時估計無線信道和工作。通過單個通信流量的并行處理，JD消除了多接入干擾（MAI），降低了蜂窩區內干擾，因此提高了傳輸容量。
（5）動態信道分配（DCA），先進的TD-SCDMA空中接口充分利用了所有可提供的多址技術，充分地使用了這些技術。TD-SCDMA依據干擾方案提供了無線資源的自適應分配，降低了蜂窩區之間的干擾。 mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。2t Q,F4n1U2l/U-k
（6）終端互同步，通過精確的對每個終端傳輸時隙的調諧，TD-SCDMA改善了手機的跟蹤，降低了定位的計算時間，以及交付尋找的尋找時間。由于同步，TD-SCDMA不需要軟交付，這樣可更有利于蜂窩覆蓋區降低蜂窩間的干擾，并降低設施和運行成本。
（7）智能天線，是在蜂窩區域通過蜂窩和分配功率跟蹤移動用戶的使用的波形控制天線。沒有智能天線，功率將分配至所有的蜂窩區域內。智能天線降低了多用戶干擾，通過降低蜂窩間的干擾而提高了系統容量，提高了接收的靈敏度，并在增加蜂窩范圍的同時降低了傳輸功率。
MSCBSC 移動通信論壇8?/q4x)O'I#x3~.c-o0Y&h
二、無線信道接入 2F6J;F:^!}
1.TDMA/TDD
結合了TDD（時分雙工）的TDMA（時分多址）極大地改善了網絡的性能，在上行和下行方向，依據網絡資源處理網絡通信流量。TDMA使用了5ms的幀分成7個時隙，能夠靈活地安排幾個或一個要求多個時隙的用戶。TDD允許流量上行的規格（從手機到基站），并使用同一幀的時隙下行（從基站到手機）。
對使用持續音頻電話和視頻電話（多媒體應用）的對稱業務來說，雙向傳輸的數量是相同的，上行或下行的時隙被平等地分開。對于使用因特網訪問（下載）的非對稱業務來說，從基站到終端的傳輸數據容量高。相對于上行，下行使用了更多的時隙（見圖1）。w1.mscbsc.com(w2f,Y"k1w1T0|"I
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圖1 TDMA/TDD
| 國內領先的通信技術論壇(Q0F;a8Y1K3R;D u
2.不成對頻段與成對頻段
在單一不成對的頻段里數據加載的自適應上行／下行對稱性的這一能力，優化了空中接口的容量，因此能更有效地使用頻譜。相反，FDD（頻分雙工）方案——使用于傳統的CDMA3G標準，使用一對頻段分別上行或下行。作為對稱加載，部分頻譜被占用但沒用于數據傳輸，這些閑置的資源也不能為其他業務使用，導致了頻譜的非有效利用。未來的移動應用將要求所提供頻譜的有效利用，以及具有控制極端非對稱數據流量的能力。TD-SCDMA十分適合這些要求，被視為3G業務理想技術（見圖2）。
| 國內領先的通信技術論壇*I;L-n8R/U'I5F!@
w1.mscbsc.com8B6n;S'A6J'b'I
圖2 不成對頻段與成對頻段
MSCBSC 移動通信論壇)T5W:k U.y&D1Q&{
3.集成TDMA/TDD和CDMA的操作MSCBSC 移動通信論壇;W(X$s%x4S%v4S
除了TDMA/TDD規格，TD-SCDMA使用CDMA（碼分多址）來進一步增加無線界面的容量。根據CDMA，用戶的信息碼通過由CDMA的擴展碼產生的隨機碼（來自芯片）來增加用戶數據的方式鋪在更寬廣的帶寬上。在每個時隙中，可傳輸最高達16個數字的CDMA碼（CDMA的最大加載代理）。使用1.28Mc/s的芯片率，允許1.6MHz的帶寬。根據其操作許可證，網絡運營商配置多TD-SCDMA1.6MHz的載波帶寬。每個無線電資源設備因此被特殊的時隙和特殊載波頻率上的特別碼所確認。為了達到高符碼率，TDMA/TDD支持變量擴展代理和多碼連接（見圖3）。 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單3] `7e.r9h!o3C3w-g3t
w1.mscbsc.com9J;e t:I-B"t3@3X
圖3 集成TDMA/TDD和CDMA的操作
三、聯合檢測
1.CDMA發射的問題和限制 /C-[+A a%m:e+T7[:b+{3C
移動無線電傳播受多反射、衍射和信號能量衰減的影響，起因包括諸如樓房、山等普通障礙物，以及終端的移動性。其結果被稱為多徑傳播，產生兩種不同的衰落：慢衰落和快衰落。快衰落發生在不同延遲路徑幾乎在同一瞬間到達的時候，甚至接收機移動了短距離，也會發生信號的終止。慢衰落主要產生于漸變過程，信號能量通過明確的可識別時間瞬間到達接收機。
此外，這些信號的衰減相對于每一種移動通信都很普遍。CDMA傳輸因其“自干擾”特性而受限。每個CDMA信號與所有其他信號在相同無線載波上是超載的，而且接收的（寬帶）信號可能比熱噪音要低（圖4a）。相關的接收器（匹配的過濾相關器）用來去擴展和接收原始用戶的信號。理想的相關檢測，將依靠擴展代理（相關增益）從干擾增殖中提高請求用戶信號。不同碼的正交性將保證請求信號的正確檢測。 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單 x&C.h-a:L6Q%S
2.多接入干擾 移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單1}/u*W$O,A
CDMA系統的實際接收的擴展碼并不是完全地正交，相關的處理不能如此有效。結果，多接入干擾（MCI）就在接收機里產生了：請求信號沒有有效地從干擾用戶中區分出來。不容易從MAI里顯現出來的受檢測信號相對于噪聲來說要低（圖4b）。多接入干擾使每個無線載波的通信流量受限。
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單6M7T A;x2j
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