第四章：TD-SCDMA移动通信系统

2006-2无线定位与空间测量研究所田增山1第四章TD-SCDMA系统的基本参数和技术特点无线定位与空间测量研究所田增山2006-2无线定位与空间测量研究所田增山2主要内容第一节TD-SCDMA发展历程第二节TD-SCDMA系统帧结构和基本参数第三节TD-SCDMA系统的主要特点3.1TDD模式3.2低码片速率3.3上行同步3.4接力切换3.5智能天线3.6软件无线电技术第四节TD-SCDMA系统的网络结构与接口2006-2无线定位与空间测量研究所田增山3第一节TD-SCDMA发展历程TD-SCDMA是世界上第一个采用时分双工(TDD)方式和智能天线技术的公众陆地移动通信系统，也是唯一采用同步CDMA(SCDMA)技术和低码片速率(LCR)的第三代移动通信系统，同时采用了多用户检测、软件无线电、接力切换等一系列高新技术。在至今为止的其它公众陆地移动通信系统中都没有使用这些技术，为什么TD-SCDMA系统可以采用这些技术和保证它们很好工作的关键是智能天线技术和特殊的帧结构。2006-2无线定位与空间测量研究所田增山4第一节TD-SCDMA发展历程TD-SCDMA系统的TDD模式可以利用上下行信道的互易（或互惠）性，即基站对上行信道估计的信道参数可以用于智能天线的下行波束成型，这样相对于FDD模式的系统，智能天线技术比较容易实现。另外，TD-SCDMA系统的低码片速率使得基带信号处理量比WCDMA系统大大降低，这样目前的DSP技术可以较好的支持在TD-SCDMA系统中采用智能天线技术。2006-2无线定位与空间测量研究所田增山5由于TD-SCDMA系统中采用智能天线技术，使得TDD模式的缺点，比如接收灵敏度低、主要适合于低速移动环境、仅支持半径较小的小区等可以克服。采用智能天线后可以让TD-SCDMA系统的所有码道同时利用，这样克服了低码片速率支持的信息传输速率较低的问题。采用智能天线后可以实现单基站对移动台准确定位，从而接力切换可以实现。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山6TD-SCDMA系统的帧结构中专门设置了一个特殊时隙UpPTS，这样保证了上行同步的很好实现，由于系统上行同步，大大降低了系统的干扰，解决了CDMA系统上行容量受限的难题。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山7第一节TD-SCDMA发展历程采用智能天线技术仍然在多径高速移动环境下的性能方面不太理想，结合联合检测技术的智能天线使TD-SCDMA系统在快衰落情况下的性能进一步得到改善，从而使TD-SCDMA系统成为目前频谱效率最高的公众陆地移动通信系统。可以说TD-SCDMA系统是一个以智能天线为中心的第三代移动通信系统。到目前为止，TD-SCDMA的发展历程大致为如下四个阶段（各阶段并没有严格的时间界限，这里主要为了阐述问题方便而划分的四个时间阶段）：2006-2无线定位与空间测量研究所田增山8（1）准备阶段：从1995年到1998年6月。该阶段开始于1995年以电信科学技术研究院李世鹤博士、陈卫博士、徐广涵博士等为首的一批科研人员承担了国家九五重大科技攻关项目基于SCDMA的无线本地环路（WLL）系统研制，项目于1997年底通过国家验收，后获国家科技进步一等奖。原邮电部批准在此基础上按照ITU对第三代移动通信系统的要求形成我国TD-SCDMA第三代移动通信系统RTT标准的初稿，1998年6月底由电信科学技术研究院代表我国向ITU正式提交了TD-SCDMA标准草案。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山9（2）标准确立阶段：1998年6月到2000年5月。该阶段从TD-SCDMA第三代移动通信系统RTT标准的初稿提交开始，ITU于1998年11月召开会议通过TD-SCDMA成为ITU的10个公众陆地第三代移动通信系统后选标准之一，之后TD-SCDMA在国际上引起强烈反响，得到Siemens等一些著名公司的重视和支持。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山10同时，重庆邮电学院通过信息产业部立项，启动了与TD-SCDMA第三代移动通信系统RTT技术配合的核心网技术研究，并向ITU提交了３份协议草案，其中基于直接归属命令的VHE业务控制规程被ITU采纳，写入ITUQ.1721/Q.FIF标准中。1999年4月，国家安排由李世鹤博士率领电信科学技术研究院和重庆邮电学院的6位技术人员到德国与Siemens公司讨论TDD标准融合与系统设计问题，并开始了TD-SCDMA的技术验证准备。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山11其后，在信息产业部领导下，通过电信科学技术研究院、中国移动、中国联通、中国电信、重庆邮电学院和Siemens等在一系列国际标准会议上的艰苦努力，1999年11月TD-SCDMA写入ITU-RM.1457中，并于1999年12月开始与UTRATDD(也称为宽带TDD或HCR)在3GPP融合，最终在2000年5月伊斯坦布尔WARC会议上TD-SCDMA正式成为国际第三代移动通信系统。由于TD-SCDMA的独特技术特点和优势，与欧洲、日本提出的W-CDMA、美国提出的CDMA2000并列为国际公认的第三代移动通信系统3大主流标准之一。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山12（3）技术验证阶段：2000年5月到2002年2月。1999年第四季度，电信科学技术研究院成立了专门的TDD开发部负责开发TSM(基于GSM核心网的TD-SCDMA标准)设备，在基站开发方面与Siemens合作，在测试终端开发方面与重庆邮电学院合作，2001年3月基站和测试终端先后开发完成，实现了语音呼叫，其后大唐和Siemens对基站进行了改进升级，2001年7月重庆邮电学院也在重庆开始独立的进行TSM终端开发。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山13TD-SCDMA的研发一直受到国家的高度重视，先后被列为国家科技部“863”项目、信息产业部重大科技攻关项目和移动通信专项项目及国家计委“十五”产业化示范工程项目和北京市科委科技计划项目，并于2002年1月以最优等级通过了中国第三代移动通信系统研究开发项目C3G/863总体组的验收，2002年2月，为业界所关注的第一次TD-SCDMA户外移动通话公开演示会取得了圆满的成功。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山14为了推动TD-SCDMA的发展，2000年10月重庆邮电学院控股的重庆重邮信科公司成立，2000年12月TD-SCDMA技术论坛成立，2002年1月由Nokia、TI、LG，普天，DBTeL和电信科学技术研究院（CATT）六家核心成员联合发起的专门开发TD-SCDMA手机芯片的凯明（Commit）公司在上海成立，2002年2月成立了大唐移动通信设备有限公司，从而全面拉开了TD-SCDMA技术产品开发和产业化的序幕。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山15（4）产品开发阶段：2002年2月至今（2003年12月）。这一阶段为TD-SCDMA的发展的关键时期，值得记录的事件很多，这里只能提及一些有影响的方面。2002年5月，为了测试TD-SCDMA标准的组网性能，在重庆和成都的TD-SCDMA现场试验开始启动。10月25日，中国第三代移动通信频谱规划方案出台，为TD-SCDMA标准划分了总计155MHz（1880-1920MHz、2010-2025MHz及补充频段2300-2400MHz共计155MHz频率）的非对称频段，TD-SCDMA获得国家政策方面的强劲支持。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山1610月30日，TD-SCDMA产业联盟成立大会在人民大会堂隆重举行，大唐移动、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等8家知名通信企业为首批成员，产业联盟的成立标志着TD-SCDMA得到了通信制造业的整体响应，其后于2003年12月加入了重庆重邮信科、北京天碁、海信集团、上海凯明、西安海天、展讯通讯等6家专注芯片开发和手机研制的企业，这样阵营覆盖了从系统到终端的完整产业链，被视为TD-SCDMA产业化进程中的重大里程碑。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山172002年11月，UT斯达康与大唐移动在北京正式签署合作协议，共同开发TD-SCDMA系统设备；2003年1月，大唐移动授权意法半导体使用TD-SCDMA专利技术开发多模式多媒体的片上系统；2003年1月20日，大唐移动、飞利浦、三星联手组建天碁（T3G）科技，进行TD-SCDMA手机芯片和人性化需求的TD-SCDMA商用手机开发。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山182003年3月3日，大唐移动TD-SCDMA产业园落户上海青浦工业园区；2003年3月19日,美国泰克公司加入中国3G标准开发；2003年6月23日，TD-SCDMA技术论坛加入3GPP合作伙伴计划。2003年6月重庆重邮信科独立研制了第二版TSM小手机，在北京通过Siemens/大唐基站打通电话；2003年11月同大唐和Siemens在北京联合参加国际通信展，得到了业界的高度赞扬。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山19独立研制的第二版TSM小手机利用通用芯片和软件无线电技术完成，是世界上第一家研制出的基于TSM的TD-SCDMA手机，该机与GSM手机大小相当，在重庆TD-SCDMA现场实验网中进行了通话功能的测试，并且在120km/h的时速下通话质量良好，这为TD-SCDMA手机产业化和商用化打下了良好的基础。TSM手机的研制成功，彻底改变了中国目前还没有一例TD-SCDMA手机的历史，同时也缩小了同其它两种3G制式的差距，结束了TD-SCDMA制式只有网络设备而没有终端设备的窘境，证实了TD-SCDMA制式技术上的可行性和先进性。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山202003年7月14日，西门子的TD-SCDMA384k/bps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，大唐将提供无线接入网设备，对TD-SCDMA系统功能、设备互联互通的性能以及产品的成熟度做完善的系统验证。2003年8月，TD-SCDMA技术论坛和产业联盟联合在北京举行了TD-SCDMA高峰会议，使TD-SCDMA在影响力、市场认可程度等方面都取得了令人鼓舞的重大进展。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山212003年9月，国家启动了共7亿人民币的TD-SCDMA研发经费，这是仅次于航天工程的专项科研经费，再一次体现了国家对TD-SCDMA的坚定支持。2003年10月，Siemens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。第一节TD-SCDMA发展历程2006-2无线定位与空间测量研究所田增山222003年12月，国家宣布了对WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种第三代移动通信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六家运营商的集体支持。因此，可以说刚刚过去的2003年是TD-SCDMA发展过程中非常重要的一年。第一节TD-SCDM