TD-SCDMA是什么

小白 QA 2020-04-13 14:25:46 阅读(...)

TD-SCDMA是时分同步码分多址,它是以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准,也被国际电信联盟ITU正式列为第三代移动通信空口技术规范之一。后来,第三代移动通信又引入了HSPA+技术。

TD-SCDMA 是英文 Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步码分多址)的简称,它是以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准,也被国际电信联盟 ITU 正式列为第三代移动通信空口技术规范之一。后来,为了在移动网络基础上以最大的灵活性提供高速数据业务,第三代移动通信又引入了 HSPA+技术。

TD-SCDMA是什么

简介

TD-SCDMA 的中文含义为时分复用同步码分多址接入,是由中国第一次提出、在无线传输技术(RTT)的基础上完成并已正式成为被 ITU 接纳的国际移动通信标准。这是中国移动通信界的一次创举和对国际移动通信行业的贡献,也是中国在移动通信领域取得的前所未有的突破。

TD-SCDMA 中的 TD 指时分复用,也就是指在 TD-SCDMA 系统中单用户在同一时刻双向通信(收发)的方式是 TDD(时分双工),在相同的频带内在时域上划分不同的时段(时隙)给上、下行进行双工通信,可以方便地实现上、下行链路间的灵活切换。例如根据不同的业务对上、下行资源需求的不同来确定上、下行链路间的时隙分配转换点,进而实现高效率地承载所有 3G 对称和非对称业务。与 FDD 模式相比,TDD 可以运行在不成对的射频频谱上,因此在当前复杂的频谱分配情况下它具有非常大的优势。TD-SCDMA 通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率,可支持速率从 8kb/s 到 2Mb/s 以及更高速率的语音、视频电话、互联网等各种 3G 业务。

发展史

移动通信的主要目的是实现任何时间、任何地点和任何通信对象之间的通信。移动通信的发展始于 20 世纪 20 年代在军事及某些特殊领域的使用,到 20 世纪 40 年代才逐步向民用扩展,而最近十多年来才是移动通信真正蓬勃发展的时期。移动通信的发展过程大致可分为三个阶段,这三阶段对应的技术也被相应划分为三代,如下图所示。

TD-SCDMA 的发展始于 1998 年初,当时在国家邮电部的直接领导下,由原电信科学技术研究院组织队伍在 SCDMA 技术的基础上,研究和起草符合 IMT-2000 要求的 TDSCDMA 建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点,于 ITU 征集 IMT-2000 第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日 1998 年 6 月 30 日提交到 ITU,从而成为 IMT2000 的 15 个候选方案之一。ITU 综合了各评估组的评估结果。在 1999 年 11 月举行的赫尔辛基 ITU-RTG8/1 第 18 次会议上和 2000 年 5 月举行的伊斯坦布尔 ITU-R 全会上,TD-SCDMA 被正式接纳为 CDMATDD 制式的方案之中国无线通信标准研究组(CWTS)作为代表中国的区域性标准化组织,自 1999 年 5 月加入 3GPP 后,经过 4 个月的充分准备,与项目协调组(3 GPPPCG)、技术规范组(TSG)进行了大量协调工作,在同年 9 月向 3GPP 建议将 TD- SCDMA 纳入 3GPP 标准规范的工作内容。1999 年 12 月在法国尼斯举行的 3GPP 会议上,提案被无线接入网(3 GPPTSGRAN)全会所接受,正式确定将 TD- SCDMA 纳入 Release200(后拆分为 R4 和 R5)的工作计划中,并将 TD-SCDMA 简称为即低码片速率 TDD 方案(Low Code rate, LCRTDD)。

经过一年多时间,经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论,在 2001 年 3 月美国棕榈泉的 RAN 全会上,包含 TD-SCDMA 标准在内的 3GPPR4 版本规范正式发布,TDSCDMA 在 3GPP 中的融合工作达到了第一个目标。

至此,TD- SCDMA 不论在形式上还是实质上,都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受,形成了真正的国际标准。

关键技术

在 TD-SCDMA 系统中,用到了以下几种主要关键技术:

(1)时分双工方式(Time Division Duplexing);

(2)联合检测(Joint Detection);

(3)智能天线(Smart Antenna);

(4)上行同步(Uplink Synchronous);

(5)软件无线电(Soft Radio);

(6)动态信道分配(Dynamic Channel Allocation);

(7)功率控制(Power control);

(8)接力切换(Baton Handover);

(9)高速下行分组接入技术(High Speed Downlink Packet Access)。

帧、时隙结构

第三代移动通信系统的空中接口即 UE 和网络之间的 Uu 接口,由物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)组成。所有的物理信道都采用四层结构:系统帧(0~4095)、无线帧(10ms)、子帧(5ms)和时隙/码。依据不同的资源分配方案,子帧或时隙/码的配置结构可能有所不同。所有物理信道的每个时隙间都需要有保护间隔。在 TDMA 系统中,使用时隙在时域和码域上区分不同用户信号。

频率和码规划

TD-SCDMA 系统占用 15MHz 频谱,其中 2010MHz~2025MHz 为一阶段频段,干扰小,划分为 3 个 5MHz 的频段。每个载频占用带宽为 1.6MHz,因此对于 5M、10M、15M 带宽,分别可支持 3、6、9 个载频,可以同频组网或异频组网。同频组网频谱利用率高,邻小区同频干扰大,需损失一定容量换取性能改善;异频组网能有效减少邻小区同频干扰的影响,改善系统性能,但频谱利用率较低,需要更多的频率资源。目前 TD 系统的频率规划多采用 N 频点方案,即每扇区配置 N 个载波,其中包含一个主载频、N-1 个辅载频。公共控制信道均配置于主载频,辅载频配置业务信道。主载频和辅助载频使用相同的扰码和 mi-damble 码。N 频点方案可以降低系统干扰,提高系统容量,改善系统同频组网性能。

TD-SCDMA 系统使用具有对应关系的下行导频码、上行导频码、扰码和 Midamble 码。TD-SCDMA 系统 128 个基本扰码按编号顺序分为 32 个组,每组 4 个,每个基本扰码用于下行 UE 区分不同的小区。在码规划中,首先确定每个逻辑小区下行导频码在 32 个可选码组中的对应序号,然后根据所处的序列位置在对应的 4 个扰码中为小区选择一个合适的扰码。基本 Midamble 码与扰码一一对应,可随着扰码的确定而确定。相比于 WCDMA 的 512 个码字,TD-SCDMA 系统码资源相对较少,因此 TD 扰码规划较 WCDMA 网络要求更高。

时隙规划

TD-SCDMA 系统可以灵活配置上下行时隙转换点,来适应不同业务上下行流量的不对称性。合理配置上下行时隙转换点是提高系统频谱利用率的有效手段。在具体进行时隙比例规划时,可以根据业务发展状况灵活配置,根据上下行承载所占 BRU 比例进行时隙比例的计算。业务发展初期,适应语音业务上下对称的特点可采用 3∶3(上行∶下行)的对称时隙结构;数据业务进一步发展时,可采用 2∶4 或 1∶5 的时隙结构。

时隙灵活配置在提高资源利用率的同时,可能带来相邻小区之间由于上下行时隙分配比例不一致造成的干扰。因此在网络规划与组网时,可对上下行时隙比例的分配采取如下原则,对干扰进行适当规避:

⑴尽量避免任意分配上下行时隙比例,而应按照不同区域上下行业务流量要求,对大片区域采用统一的上下行时隙比例,使得这种干扰只在两个不同区域交界处发生;

⑵在不同时隙比例的交界处,对于上下行时隙交叠的时隙,上行时隙容量损失比下行时隙严重,所能承载的用户较少,因此,不同时隙比例的交界处应选在有较多上行容量空余的区域;

⑶应该避免相邻基站上下行时隙比例差异过大(如 1∶5 和 5∶1 相邻);

⑷上下行时隙比例通常作为小区参数来配置,对于同一个扇区下的所有小区的上下行时隙比例应一致,同一基站内的多个扇区的时隙比例也最好相同。特殊情况下可以通过动态信道调整、空间隔离、避免基站天线正对和牺牲容量等方式来规避干扰。

网络规划是无线网络建设运营前的关键步骤,主要根据无线传播环境、业务、社会等多方面因素,从覆盖、容量、质量三方面对网络进行宏观配置。TD-SCDMA 系统采用时分码分结合多址方式、智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等一系列新型关键技术和无线资源算法,提高系统性能,为网络规划带来很多新特点,如不同业务的覆盖具有一致性、小区呼吸效应不明显、上下行信道配置灵活等。

覆盖规划

TD-SCDMA 系统覆盖性能主要取决于两方面,一是上下行时隙转换保护长度对覆盖的限制,二是链路预算。TD-SCDMA 在下行导频时隙和上行导频时隙之间有 96 个码片宽的保护带,限制了小区覆盖范围不能超过 11.25km。如果通过 DCA 锁住第一个上行时隙,基站理论覆盖距离可进一步扩大。链路预算是 TD-SCDMA 网络覆盖规划的关键,分为上行和下行。下行链路预算复杂,且一般基站的发射功率远大于手机发射功率,因此一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径,然后从覆盖受限方面估计出基站数目。

TD-SCDMA 链路预算指标受其独特的帧结构、TDD 双工方式、智能天线、联合检测和接力切换等关键技术影响。根据 TD-SCDMA 独特的帧结构,要分别考虑导频信道、BCH 信道等公共信道和业务信道的功率分配、干扰储备和天线增益。

实际工程设计中,TD-SCDMA 系统的链路预算应根据具体无线网络传播环境、网络设计目标、厂家设备性能、具体工程参数设定等进行具体调整。

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