第十六章　TD-SCDMA

TD-SCDMA综合了TDD和CDMA的所有技术优势，具有灵活的空中接口，是三个主流标准中频谱利用率最高的。 一、概论 TD-SCDMA综合了TDD和CDMA的所有技术优势，具有灵活的空中接口，是三个主流标准中频谱利用率最高的。 －不需配对频率的TDD方式，前向和反向链路的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的 －仅需要1.6 MHz(单载波)的最小带宽 －高频谱利用率：抗干扰能力强，系统容量大，尤其适合移动Internet业务 －适用于多种使用环境：全面满足ITU的要求 －多址接入方式：DS-CDMA/TDMA，码片速率为1.28 Mcps

二、物理层特性 物理信道 由频率、码和时隙组成。 10 ms的帧被分为两个5 ms 的子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙组成。其中，TS0总是分配给下行链路，TS1总是分配给上行链路。 符号速率由码片速率和扩频因子决定： －扩频因子界于1~16之间，所以符号速率为80.0 k符号/s~1.28M符号/s。

在所分配的无线帧的特定时隙发射一个突发。 无线帧的分配可以是连续的(每一帧的相应时隙都分配给物理信道)，也可以是不连续的。 物理信道的时间可以无限长，也可以定义资源分配的持续时间。

帧#i 帧#i+1 10 ms 子帧5 ms 子帧#2i 子帧#2i+1 时隙(0.675 ms) TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 转换点 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DwPTS (75us) UpPTS (125us) 转换点 GP (75us) DwPTS: 下行导频时隙，96码片长 UpPTS: 上行导频时隙，160码片长 GP: 主保护时隙，96码片长 图１６－１　TD-SCDMA物理信道信号格式

TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 5 ms (6400 chip) (a) DL/UL对称分配 DwPTS (75us) UpPTS (125us) GP (75us) 转换点 转换点 (a) DL/UL对称分配 转换点 转换点 (b) DL/UL不对称分配 图１６－２　TD-SCDMA帧结构

１.TD-SCDMA系统的帧结构 DwPTS时隙 －用于下行导频和同步。 －由64 chip的下行同步序列SYNC-DL和32 chip的保护间隔GP组成。 －SYNC-DL是PN码，用于区分相邻小区。系统中定义了32个码组(32个SYNC-DL序列)。

75 us GP (32 chip) SYNC-DL (64 chip) 图１６－３　DwPTS的时隙结构

UpPTS时隙 －用于上行同步。 －由128 chip的下行同步序列SYNC-UDL和32 chip的保护间隔GP组成。 －SYNC-DL是PN码，用于在接入过程中区分不同的UE。

125 us SYNC-UL (128 chip) GP (32 chip) 图１６－４　UpPTS的时隙结构

２. TD-SCDMA系统的突发结构 正常突发 由两个长度为352 chip的数据块、一个长为144 chip的训练序列(中间码midamble)和一个长为16 chip的GP组成。 突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频，即将每一个数据符号转换成一些码片。

数据符号 (352 chip) 训练序列 (144 chip) GP (16 chip) (a) 码片号(CN) 码片数目 符号数目 时间(us) 内容 0~351 352 参见下表 275 数据 352~495 144 9 112.5 训练序列 496~847 848~863 16 1 12.5 保护间隔 (b) 扩频因子 每个数据块符号数 1 352 2 176 4 88 8 44 16 22 (c) 图１６－５(a) TD-SCDMA系统突发结构　(b)突发各部分内容　(c)每个数据块的符号数

TD-SCDMA系统的突发结构提供了传送物理层控制信令的可能。 物理层控制信令 TD-SCDMA系统的突发结构提供了传送物理层控制信令的可能。 物理层控制信令在相应物理信道的数据部分发送。 物理层控制信令包括： －传输格式合成指示TFCI (Transport Format Combination Indicator) －发射功率控制TPC (Transmit Power Control) －同步偏移SS (Synchronous Shifting)

数据符号 TFCI码字第一部分 训练 序列 SS TPC TFCI码字第二部分 GP 数据符号 TFCI码字第三部分 训练 序列 SS TPC TFCI码字第四部分 GP 图１６－６　发送SS和TPC时的物理层控制信令结构

对于每个用户 －TFCI信息在每10 ms无线帧里发送一次 －编码后的TFCI符号在子帧内和数据块内是均匀分布的 －TFCI的发送是由高层信令配置的 －TPC信息在每5 ms子帧里发送一次 －SS信息在每5 ms子帧里发送一次 －SS用于命令终端每M帧进行一次时序调整，调整步长为(k/8)Tc，其中Tc为码片周期，M值和k值由网络设置，并在小区中进行广播。

３.训练序列 用于进行信道估计、测量。 同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的中间码由一个基本的中间码经循环移位后而产生。 TD-SCDMA系统中，基本中间码长度为128 chip，个数为128个，分为32组，每组4个。

４.物理信道 分专用物理信道DPCH (Dedicated Physical Channel)和公共物理信道CPCH (Common Physical Channel)两大类。

DPCH DCH映射到DPCH，支持上下行数据传输，下行通常采用智能天线进行波束赋形。

CPCH －PCCPCH Primary Common Control Physical Channel，主公共控制物理信道 位置是固定的，在TS0； 采用固定扩频因子SF=16； 不支持TFCI； 广播信道BCH在物理层映射到PCCPCH。

－SCCPCH Secondary Common Control Physical Channel，辅助公共控制物理信道 采用固定扩频因子SF=16； 支持采用TFCI； PCH和FACH映射到SCCPCH； 通过小区系统信息广播。

－PRACH Physical Random Access Channel，物理随机接入信道 采用扩频因子SF=16, 8或4； RACH映射到一个或多个PRACH； 通过小区系统信息广播。

－FPACH Fast Physical Access Channel，快速物理接入信道 TD-SCDMA系统独有，作为对UE发出的UpPTS信号的应答， Node B用来传送对检测到的UE的上行同步信号的应答，用于支持建立上行同步； 采用的扩频因子SF=16； 通过小区系统信息广播； FPACH上的内容包括：定时调整、功率调整等。

UpPCH的接收起始位置(UpPCHPOS) 信息域 长度(比特) 上行导频参考编号 3(高位) 相对子帧号 2 UpPCH的接收起始位置(UpPCHPOS) 11 RACH消息发送功率电平命令 7 保留位(缺省值：0) 9(低位) 表１６－１　FPACH信息比特描述

－PUSCH Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道 支持传送TFCI信息； USCH映射到PUSCH。

－PDSCH Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道 支持传送TFCI信息； DSCH映射到PDSCH。

－PICH Page Indicator Channel，寻呼指示信道 用来承载寻呼指示信息； 采用扩频因子SF=16； 通过系统信息广播。

每一帧中，寻呼指示Pq (q=0, …, NPI-1), Pq0, 1映射到子帧1或子帧2的比特位置为 寻呼指示长度LPI=2, 4或8，每帧中传送的寻呼指数个数NPI由LPI决定。

…… …… i0, 2, 4, 5, 6 中间码 GP 寻呼指示比特 S1 S2 S5 S6 S173 S3 S4 S174 S175 图１６－７　PICH结构

…… 帧#n 1 NPICH-2 NPICH-1 图１６－８　PICH块结构

由高层算出的用于某一UE的PI (PI=0, 1, …, NP-1)值，与一个PICH块的第n帧中的寻呼指示Pq关联，q、n分别由下面的关系式确定： q=PI mod NPI n=PI div NPI 在Iub PCH数据帧中的PI比特图(Bitmap)包括了高层所有可能的PI。比特图中的每一比特指示了与特定的PI关联的Pq是被置为0还是1。Node B进行计算，以建立PI和Pq之间的关系。

５.物理信道的信标特性 定义：因为测量的原因，在一些特定位置(时隙、码)的物理信道具有一些特定的特性。 具有信标特性的物理信道称为信标信道。 信标特性包括： －以参考功率发送 －不采用波束赋形 －在该时隙中，专用训练序列为m(1)和m(2)

根据是否采用分集发射而有两种情况 －如果PCCPCH (Primary Common Control Physical Channel)没有使用天线分集，信标信道使用m(1)以参考功率发送 －如果PCCPCH采用SCTD (Space Code Transmit Diversity)天线分集，对任意信标信道，训练序列m(1)和m(2)各分配到参考功率的一半。天线1使用训练序列m(1)，分集天线使用训练序列m(2)。在这种情况下，对于其他的信标信道，在两个天线上发送相同的扩频数据序列。

同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的训练序列(中间码)由一个基本的训练序列经循环移位后而产生。 ６.物理信道训练序列的分配 同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的训练序列(中间码)由一个基本的训练序列经循环移位后而产生。 训练序列是物理信道配置的一部分，有三种分配方案： －UE特定的训练序列分配：用于上行或下行，高层明确分配UE特定的训练序列 －缺省训练序列分配方案：用于上行或下行，由物理层根据使用的信道化码分配使用的训练序列 －公共训练序列分配方案：用于下行，由物理层根据该下行时隙当前使用的信道化码的个数分配训练序列

信道编码和复用 目的：为了保证数据在无线链路上的可靠传输，物理层需要对来自MAC和高层的数据流进行编码/复用后发送。同时，物理层对接收自无线链路上的数据需要进行解码/解复用后，再传送给MAC和高层。

图１６－９ 用于上行及下行链路的传输信道编码/复用步骤 加CRC 传输块级联/码块分割 信道编码 无线帧均衡 第一次交织 无线帧分割 速率匹配 传输信道复用 比特加扰 物理信道分割 第二次交织 子帧分割 物理信道映射 PhCH#1 PhCH#2 图１６－９　用于上行及下行链路的传输信道编码/复用步骤

由编码和复用模块输出的单个数据流用编码复合传输信道CCTrCH (Coded Composite Transport Channel)表示，一个CCTrCH可以映射到一个或多个物理信道。而对于一个物理信道而言，其比特只能来自于同一个CCTrCH。