中国的第三代移动通信标准TD—SCDMA

第２２卷第１期　２００２年３月　山东通信技术　：ＣｏｌｎＦ￣ｌｌｎａｃａｔｉＯｎ　Ｔ　ＶｏＩ＿２２　Ｎｏ．１　ＭａＬ　２ＩＨＩ２　中国的第三代移动通信标准ＴＤ－ＳＣＤＭＡ　安晓峰　（山东省电信公司新技术发展部，济南２５０００１）　摘要：基于ＣＤＭＡ技术的ｗＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００和ＴＤ．ＳｃＤＭＡ三十ＲＴＴ（无践接口技术）技术规范是　目前第三代移动通信的主流技术。本文主要对中国自主研究制定的ＴＤ．ＳＣＤＭＡ标准的无线接口　协议结构、技术特点和蛆网方式进行了简要的介绍　关键词：第三代移动通信３Ｇ皿羽　．２０００　ＴＤ—ｓＣＤＭＡ　拥有完全自主知识产权的中国第三代　移动通信标准ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是中国在移动　通信领域所提出的第一个完整建议，在　２０００年５月５日结束的ＩＴｕ．Ｒ　２０００全体　会议上，此建议正式通过，被Ｉ兀Ｊ和３ＧＰＰ　（第三代协作项目组织）接受，成为　ＩＭＴ－２０００第三代移动通信无线接口技术　规范国际标准之一。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是近百年　来我国电信技术史上的重大突破，为我国　通信产业的发展迎来了前所未有的机遇，　同时，ＴＤ・ＳＣＤＭＡ也以其技术先进性和卓　越的频谱效率引起各国通信设备制造商、　电信业务运营商和移动通信终端制造商的　广泛关注　图ｌ　ＴＤ・ＳＣＤＭＡ无线接口协议结构　关键的部分。ＴＤ－ＳｃＤＭＡ物理层使用传输信道　１　ＴＤ—ＳＣＤＭＡ无线接口协议结构　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ无线接口Ｕｕ位于用户终端（ＬＩＥ）与　无线接入网（ＲＡＮ）之间，其协议结构主要由物理层、　（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｃｈａｎｎｅｌｓ）通过ＭＡＣ子层向更高层提供数　据传输服务，其主要功能如下［２］ｔ７１：　（１）传输信道前向纠错（ＦＥＣ）编码和解码；　（２）切换测量和接力切换的执行；　数据链路层和无线资源控制层等三层组成，如图ｌ所　（３）传输信道的复接和分接以及传输信道中码的组　示Ｈ。其中第二层（数据链路层）和第三层（无线资源　成；　控制层）是３ＧＰＰ和ＣＷＴＳ融合后的标准，它既能支　（４）传输信道和物理信道间码的映射；　持３ＧＰＰ的ＦＤＤ和ＴＤＤ系统，也能支持ＴＤ．ＳＣＤ．　ＭＡ系统ｍ。　（５）物理信道的调制扩频和解调解扩；　（６）频率跟踪和定时（码片、比特、时隙、子帧）同　步；　（７）功率控制；　１．１物理层　每种无线传输技术的基本性能和特点是由其物　理层所确定的，或者说，物理层是空间接口性能中最　（８）物理信道的功率加权和合并；　舜　维普资讯 http://www.cqvip.com

１６　（９）射频控制；　（１０）差错检测和控制；　（１１）速率匹配（数据复接至ＤＣＨ）；　（１２）无线特性测试，包括ＦＥＲ、ＳＩＲ等；　（１３）上行链路同步；　（１４）上下行波束赋形（智能天线）；　（１５）用户定位（智能天线）　山东通信技术　２０４）２拒　第三层控制面的信令以及和更高层（如核心网（ＣＮ））　之间的关系。其主要功能如下　胴【１：　（１）广播接人无关的信息（来自ＣＮ）；　（２）广播接人相关的信息；　（３）建立、维护和释放ＵＥ和ＲＡＮ之间的ＲＲＣ连　接；　（４）无线承载业务的建立、重新配置和释放；　（５）ＲＲＣ连接中无线资源的指定、重新配置和释　放；　１．２数据链路层　数据链路层分为媒体接人控制（ＭＡＣ）子层和无　线链路控制（ＲＬＣ）子层　。　ＭＡＣ子层负责处理来自ＲＬＣ子层和ＲＲＣ层的　（６）ＲＲＣ连接的移动功能；　（７）高层ＰＤＵ数据的选路；　（８）所需质量的控制；　（９）ＵＥ测量的报告和对报告的控制；　（１０）功率控制；　（１１）加密控制；　（１２）慢速ＤＣＡ；　（１３）ＯＤＭＡ功能；　（１４）碰撞的解决；　（１５）寻呼；　数据流。它对上层提供不确认传输模式的服务。ＭＡＣ　至ＲＬＣ子层的接口为逻辑信道服务节点。它根据　ＲＲＣ子层的要求指配无线资源并向高层报告测量结　果。逻辑信道又分为控制信道和业务信道，并提供如　下功能　Ⅱ　：　（１）如不同逻辑信道映射到相应的传输信道中，则　根据当时信源速率选择合适的传输信道的传输格式。　它还完成ＰＤＵ和传输数据块之间的复接和分接，以　便后面物理层的进一步处理；　（１６）空闲模式下小区的选择和重选；　（１７）上行ＤＣＨ链路无线资源分配的仲裁；　（１８）ＲＲＣ信息完整性保护；　（１９）ＵＥ的定位（智能天线波束定位的处理及控　（２）基于来自ＲＲＣ层的信息进行公用和专用传输　信道之间的动态交换；　（３）基于来自高层的信息和物理层情况（如该ＵＥ　具有的功率等级）对一个ＵＥ的优先级进行处理，也　从提高频谱效率出发，用一个动态时间表处理多个　ＵＥ之间的优先级问题；　（４）控制ＲＲＣ层的业务量：　制）；　（２０）上行同步控制。　２　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术特点　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是时分双工（ＴＤＤ）模式的第三代移　（５）确定高层信令的路径及支持相应ＭＡＣ信令连　接的维护；　（６）支持快速ＤＣＡ（信道动态分配）；　动通信系统，综台采用码分多址、低码片速率、同步　换、软件无线电等技术，相对于ＷＣＤＭＡ和ＣＤ．　（１）非常适合并完全满足第三代移动通信的业务　（７）需要时在ＲＬＣ透明传输模式中进行加密和解　ＣＤＭＡ、联台检测、动态信道分配、智能天线、接力切　密。　　ＲＬＣ层提供透明数据传输、不确认的数据传输　ＭＡ２０００系统，具有以下技术特点和优势：和确认的数据传输三种不同的数据传输模式Ｈ】　，具　控制、通信协议的错误检测和纠正、加密和解密、质量　设定以及在不能纠正差错时向高层报告等功能［Ｉ］Ｈｍ。　　】　有ＲＬＣ链接的建立和释放、纠错、双重校验、数据流　要求【对于第三代移动通信系统，最主要的挑战是能否　同时提供诸如语音、视频传输的对称的电路交换业务　以及日益增长的非对称包交换业务，如移动互联网的　接人。其中，不对称的具有突发性的ｌＰ型的数据业务　又最为重要。　１．３无线资源控制层　无线资源控制（ＲＲＣ）层处理ＵＥ和ＲＡＮ之间在　维普资讯 http://www.cqvip.com

弟１期　安晓峰：中国的第三代移动通信标准ＴＤ—ＳＣＤＭＡ　１］　　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是一种ＴＤＤ双工模式的标准，采用　通信蜂窝网。ＴＤ・ＳＣＤＭＡ系统采用５ｍｓ的子帧结构，ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ和ＣＤＭＡ多址技术，其上行和下行链　可以以５ｍｓ的周期跟踪用户的移动，而不会丢失用　路在同一频点、不同的时隙进行双工通信。针对不同　户。在现有芯片条件不采用自适应算法（高速运动的　类型的业务，通过灵活调整上、下行链路间转换点的　物体方向可以预测）的情况下，仿真结果证实，　位置，可实现根据上、下行链路传输数据量的多少动　Ｔ　ＳｃＤＭＡ可支持２４８公里的时速　在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ　态分配它们相同或不同的时隙使用数量，从而在保证　的小区应用半径方面，系统主要是为人口密集地区设　频谱资源得到最大、最有效的利用的同时，适应上下　计的，在保证一定系统容量的基础上，小区半径可达　行数据对称及不对称传输的要求。可见，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ　ｌ１公里。另外，研究证明，若小区半径设计为３Ｏ公　　不仅适合于传统的对称的语音等电路交换业务，也非　里，其系统容量仍高于ＦＤＤ模式。常适合于Ｅｌ益增长的非对称的实时／非实时数据业　（５）系统成本低　主要表现在：　务，如视频点播、互联同浏览等业务。　（２）高效的频谱利用率［８１　１　６ＭＨｚ，在相同的频带宽度内，可支持的载波数大大　１）采用ＴＤＤ双工通信模式，无收发隔离的要　２）采用智能天线技术，基站射频功率大幅度下　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ采用低码片速率，每个载频带宽为　求，可　使用单片Ｉｃ来实现ＲＦ收发信机；　超过ＦＤＤ模式；智能天线、联合检测、同步ＣＤＭＡ技　降，不需使用大功率射频器件，可采用多个小功率的　术的结合，可有效的消除扇区间和扇区内的同信道干　线性功率放大器来代替单一的大功率线性放大器，而　扰（ＣＣＩ）、多径干扰（ＭＡＩ）和码问串扰（ＩＳＩ），提高系　单一大功率线性放大器的价格远高于多个小功率线　统容量；另外，动态信道分配技术可根据实际需要对　性放大器的价格；　无线资源进行优化、台理的使用，采用空分多址、码分　３）上行同步ＣＤＭＡ技术既降低了码道问的干　多址、时分多址、频分多址相结合的多址技术，也都有　扰，提高了系统的容量，同时也使基站接收机的复杂　效的提高了系统的容量，保证系统具有高效的频谱利　度大为降低，使得硬件得到简化；　用率。　４）采用低的码片速率，在硬件上容易实现；　（３）无需使用成对的频段ｉ　５）系统高频谱利用率、眷量大，同一基站支持的　低。　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ采用ＴＤＤ双工模式，因此不需要占　用户数多，使系统及运营商分摊到用户的服务费用降　用成对的频率资源。　另外，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ采用低码片速率（１．２８Ｍｃｐｓ），　单个载频仅占用１．６ＭＨｚ的带宽，较之采用ＦＤＤ方　式的ＷＣＤＭＡ（３．８４Ｍｃｐｓ，上下行各需５ＭＨｚ带宽）　和ＣＤＭＡ２０００（３．６８６４Ｍｃｐｓ，上下行各需ｎｘ１．２５ＭＨｚ　３　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ组网方式　一个完整的第三代移动通信网由用户终端　带宽，ｎ＝ｌ，３），由于占用带宽窄，在频谱安排上有着很　（ＵＥ）、无线接入网（ＲＡＮ）和核心网（ＣＮ）组成。鉴于　大的灵活性。在目前频谱资源十分紧张的情况下，要　历史和现状，目前三种主流砌　技术（ＷＣＤＭＡ、ＣＤ．　找到符合要求的对称频段非常困难，而对于　ＭＡ２０００和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ）的核心网标准采用的是　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系统则可以“见缝插针”，只要有满足一　３ＧＰＰ标准化组织制定的Ｒ９９标准，主要是　第二代　个载波的频段（１．６ＭＨｚ）就可使用，从而灵活有效地　移动通信的两种核心同为基础：ＧＳＭ的ＭＡＰ核心网　对现有的频率资源实现充分利用。　和ＣＤＭＡ的Ｉｓ－４１核心网。与其它的３Ｇ标准相比，　（４）满足ｌＴｕ环境要求，支持所有的无线网络结　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ与ＧＳＭ的系统结构框架更具兼容性，采　构吗　用基于ＧＳＭ的ＭＡＰ核心网，其组网模式如图２所　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ满足ＩＴＵ要求的３种环境：室内、室　示。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ的基站ＮｏｄｅＢ通过Ｉｕｂ接口（实质是　外步行和高速移动环境；支持所有的无线网络结构，　ｅｘｔｅｎｅｄ　Ａｂｉｓ接口）　连接到ＴＤ．ＳＣＤＭＡ的ＲＮＣ（等　即宏小区、微小区和微微小区，并可以单独组成移动　效于ＧＳＭ的基站控制器ＢＳＣ），ＲＮＣ可与已有的　维普资讯 http://www.cqvip.com

１８　山东通信技术　２００２正　ＧＳＭ　ＢＳＣ同点置放或将其功能模块附加在ＢＳＣ上。　ＢＳＣ，ＲＮＣ结合体通过Ａ接口连接至ＧＳＭ核心网的　４结束语　在ＴＤ—ＳＣＤＭＡ技术转化为生产力方面，中国电　ＭＳＣ，实现电路交换域（ＣＳ）业务，如基本语音通信业　务；通过Ｇｂ接口连接至ＧＳＭ核心网的ＳＧＳＮ（服务　信科学技术研究院（大唐电信）和西门子公司进行紧　ＧＰＲＳ支持节点），实现分组交换域（ＰＳ）业务，如互联　密合作，于２００１年４月，完成了ＴＤ—ＳＣＤＭＡ全球的　网浏览、多媒体信息点播等。　荔　２Ｇ　ＧＳＭ核心网　、　首次呼叫演示，７月完成了终端到基站的图像传输　２００２年２月３日，在北京进行了　首次户外移动通话和图像传输　，　终端在移动时的速度超过每小时　】２５公里，基站信号功率覆盖半径　超过１５公里，通话声音清晰，图像　传输稳定。但客观地说，ＴＤ—ＳＣＤ—　ＭＡ在产业化方面明显滞后于　图２　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ蛆同模式　一　，　／　ＷＣＤＭＡ和ＣＤＭＡ２０００，后者在　网络基础和市场推广上已先行一　步。　目前，由于３Ｇ标准制定工作　图１　ＴＤ’ＳＣＤＭＡ无线接口协议结构　ＴＤ－ｓｃＤＭＡ高的频谱效率、低的系统成本、非常　的推迟，３Ｇ终端制造技术和市场尚不成熟，以及受各　适合非对称数据业务应用等优良特性，以及后向能完　国政府高价拍卖３Ｇ运营执照的影响，全球３Ｇ服务　全兼容ＧＳＭ移动通信系统的组网方式，使其在第三　的推迟已成定局，众多运营商、设备制造商也将目标　代移动通信投入运行的初期，可充分利用已有ＧＳＭ　纷纷转向移动通信业务及应用的发展。３Ｇ服务的推　网络资源．以更少的设备投资，迅速高效地实现第三　迟，在一定程度上有可能改变未来世界３Ｇ市场的格　代移动通信业务，并且这些新的投资将得到保护，最　局，三大标准的实力有可能更为接近。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ能　终逐步、平滑地演进到３Ｇ网络。　否抓住机遇，迎接挑战，在强手如林的第三代移动通　第三代移动通信投＾运行的初期，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ　基站首先在用户密度大的地区推广应用，解决ＧＳＭ　信市场中奋起直追，脱颖而出，我们翘首以待。　＠　容量不足问题，并满足用户较高速不对称移动数据业　参考文献　务的需求。新增系统设备价格（平均每用户价格）将比　用ＧＳＭ扩容降低至少２Ｏ％　。与ＧＳＭ系统同基站　１　ＣＷＴＳ．ＴＳ　Ｃ００１（Ｖ３　１．０、Ｒａｄｉｏ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　安装，不需基建投资，不需要频率规划，相邻小区可使　２　ＣＷＴＳ．ＴＳＣ１０１（Ｖ３　１．１）Ｐｈｙｓｉｃａｌ／ａｙｅｒ－Ｇｅａｅｒａｌ　ｄｅｓｃｒｉ　ｏｔｌ　用相同的频率。采用Ｔ　ＳＣＤＭ　ＧＳＭ双模双频用户　３　ＣＷＴＳ．ＴＳ　Ｃ２０１（Ｖ３　１．０）ＭＡＣ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ　终端，在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ基站覆盖区内优先使用　４　ｃｗｒｓ．ＴＳ　Ｃ２０２（Ｖ２　２．０、ＲＬＣ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ　　ＣＷＴＳ．ＴＳ　Ｃ２０３（Ｖ３　０．０）ＲＲＣ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系统，享受３Ｇ服务；在覆盖区域以外，　５ＴＳＭ　Ｏ１．ｏｏｆｖ．１．０　Ｏ、ＧｅｎｅｒａｌＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　则使用ＧＳＭ系统工作，用户没有局部覆盖的感觉。　６　ＣＷＴＳ．７李世鹤等．ＴＤ—ＳＣＤＭＡ　Ｒ１＿Ｔ的空间接ＩＳｌ技术综述《电信　建设》，ＮＯ４，２００１　８　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｗｔ８．ｏｒｇ　９　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｌｍｔｅ／ｅｃｏｍ　ｃｏｍ　ｃｎ　在向第三代网络过渡时，只需新建第三代移动通信系　统的核心网，Ｔ　ＳＣＤＭＡ基站系统软件升级后完全　可以继续使用，保护了现有的投资　（收稿日期：２００２－０２－２６）