全屏显示专题章节

移动通信系统的双工方式有两种：频分双工（FDD）、时分双工（TDD）。FDD系统收发信各占用一个频率（段）；TDD系统收发信用同一频率，收发使用不同时隙。如图5．38所示。

TD－SCDMA是TDD系统，其特点是：TDD无须使用对称频段，便于灵活使用频率资源；TDD高效支持非对称上下行数据传输，有效提高频谱利用率；TDD基站终端无须双工器，简化系统设计，降低成本；TDD上下行无线传播环境一致，便于使用智能天线、功率控制等技术，有效降低系统干扰，提高系统性能。

TDD对网络规划带来的一系列的特点：

使用同一频率，因此上下行具有相同的传播特性，这可以简化覆盖规划的难度，规划结果的一致性较好。

上下行时隙支持不对称配置，可以有效地支持非对称业务（典型如PTT业务、数据业务）。

对于具有不同话务分布的应用场景（如城区与农村）可以采用不同的上下行转换点配置（如城区2∶4，农村3∶3），这可提高时隙转换点配置的灵活性及系统容量的利用率。

对于同一应用场景网络的不同发展阶段（如初期和中后期）可以采用不同的上下行转换点配置（如初期3∶3，中后期2∶4），这可提高时隙转换点配置的灵活性及系统容量的利用率。

联合检测是一种优秀的多用户检测技术，被用于TD－SCDMA系统中。联合检测是消除和控制CDMA系统内干扰的一种有效方法。TD－SCDMA系统使用短码扩频的特点使得接收数据流可以较为容易地被一次检出，从而消除符号间干扰和多址干扰。

所有用户共享同一频率的信道，每个CDMA用户和其他用户相互干扰，多址干扰（MAI）因此产生；移动条件下无线信号还存在多径信号的干扰，会在用户数据中存在符号间干扰（ISI）；联合检测单元根据匹配滤波器的正交扩频码和信道冲激响应，通过算法，可消除MAI和ISI。

TD－SCDMA利用一种最优化联合检测接收机，采用联合检测技术进行扩频后，所有的CDMA信号并行提取，结果是“干净”信号（高信噪比），降低远近效应的影响。

在相同Eb／N0（每个信息比特的能量与噪声功率谱密度之比）情况下，联合检测能大幅降低解调信号的误码率。联合检测的性能如图5．39所示。

联合检测的特点：不同的用户数据可以一次性检测出来；通过基本中间序列进行信道冲击响应估计，从而得知发射信号的信息；将多址干扰和符号间干扰进行同样的处理，基本可以消除这两种干扰。

联合检测的优势：基本消除多址接入干扰和符号间干扰；增加信号动态检测范围；增加小区的容量；消除远近效应，无须快速功控。

TD－SCDMA是TDD系统，由于TDD上下行无线传播环境比较一致，便于使用智能天线，通过对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角度的估计。

全向智能天线一般为圆阵，由8根天线阵子组成；每个天线阵子都是全向天线；每个相邻阵子间的距离为1／2波长，如图5．40所示。

扇区智能天线一般为线阵，由8、6、4等根天线阵子组成；每个天线阵子都是定向天线；每个相邻阵子间的距离为1／2波长，如图5．41所示。

智能天线的实现和优势：

·减少小区内干扰和小区间干扰，增加容量；

·优化链路预算，扩大小区半径；

·智能天线算法能够提供UE的方位信息，改善定位精度。

·智能天线是移动通信系统中的非常优秀的技术，在合理的成本内，它为系统带来了大量的好处。随着硬件水平的不断发展，巨大的运算量已经不再是智能天线广泛应用的瓶颈。智能天线在上下行链路上更为先进的算法也在继续研究中。

4．动态信道分配

动态信道分配（DCA）就是动态调整无线资源分配，达到降低干扰，均衡负载，确保QoS要求的目的。TD－SCDMA系统中的任何一条物理信道都是通过它的载频／时隙／扩频码／波束的组合来标记的，如图5．42所示。这就使得DCA可以在频域、时域、码域和空域四个维度内进行无线资源的调整，为提高系统性能提供了更为灵活的手段。

图5．42　物理信道的载频／时隙／扩频码／波束的组合标记

频域DCA，通过改变载波进行频域的动态信道分配。和其他UTRA技术相比，TD－SCDMA带宽为1．6MHz，在给定5MHz频带内可以提供3个载波，使频域DCA更易实现。

时域DCA，有效地减少了在一个载频中每个时隙中同时激活的用户数量，系统将会把干扰最小的时隙分配给用户。

码域DCA，在同一个时隙中可以通过改变分配的码道来避免偶然出现的信道质量恶化。

空域DCA，通过使用系列的智能天线，可以基于每一个用户实现方向性解耦，进行空域动态信道分配。

动态信道分配（DCA）步骤如下：

步骤（一）：慢速DCA，RNC根据干扰测量值计算各小区的信道优先级别指示值，为业务资源的分配（快速DCA）提供参考，同时提高资源分配的执行速度和质量。

步骤（二）：快速DCA，根据承载业务的要求和业务信道的质量监测结果，在通话和切换过程中，由RNC进行信道选择，以保证业务的质量。

动态信道分配（DCA）的影响：DCA及其参数的优化调整可为网络后期优化提供一种改善业务质量的优化手段，DCA信道调整可以改善链路性能，由此可降低掉话率，DCA对频域、时域、码域和空域资源的调整可有效提高业务接入的成功率。

在TD－SCDMA系统中，支持实时的上行和下行功率控制。功率控制的步长为1dB、2dB或3dB。

UTRAN同时支持开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制又包括内环功率控制和外环功率控制。所谓环其实是以Node B为中心，Node B以下UE之间为内环，Node B以上同RNC之间为外环。

外环功率控制技术则是通过对接收误帧率误帧率的计算，确定内环功率控制所需的信干比门限（当接收信号误帧率高于目标误帧率，则提高内环功率控制信干比门限值；当接收信号误帧率低于目标误帧率，则降低内环功率控制信干比门限值；以维持恒定的目标误帧率）。即外环功率控制是为了适应无线信道的变化，动态调整内环功率控制信干比门限值。这就使得功率控制直接与通信质量相联系，而不仅仅体现在对信干比的改善上。外环功率控制通常需要采用变步长方法，以加快上述信干比门限的调节速度。

在上行内环功率控制中，Node B根据接收信道的质量产生TPC命令，调整UE的上行发射功率；在下行内环功率控制中，Node B根据UE产生的TPC命令，调整针对该UE的发射功率。如图5．43所示。

在TD－SCDMA系统中的开环功率控制包括上行链路的开环功控和下行链路的开环功控。开环功率控制的过程就是对上行和下行方向各种物理信道的初始发射功率的初始化过程。

上行开环功控主要用于UE端在UpPTS和PRACH上发起随机接入过程，此时UE还没有从DPCH信道上收到功率控制命令。对于所有的上行链路来说，首先需要通过高层信令来设置一个上行链路的Maximum＿Allowed＿UL＿TX＿power功率值（在终端能力范围内）。总的发射功率不得超过该允许最大值。如果超出，在一个时隙内所有上行物理信道的发射功率减少一个相同大小的功率值（dB）。

（1）功率控制过程

完整的功率控制过程使用传统的闭环功控和开环功控相结合的方法进行功率控制：初始传输功率设置是基于开环功控方案的，之后传输功率控制进入闭环功率控制过程，该闭环功率控制过程使用TPC命令。

上行开环功率控制由UE和网络共同实现，网络需要广播一些控制参数（包括P－CCPCH的发射功率），而UE负责测量P－CCPCH的接收信号码功率（RSCP），通过开环功率控制的计算，确定随机接入时UpPCH、PRACH和DPCH等信道的初始发射功率。

UE在UpPCH上发送SYNC＿UL。基站检测到SYNC＿UL，基站通过FPACH回送定时和功率调整指令给移动台。UE调整定时和功率，通过PRACH发送随机接入请求。UE发送的随机接入请求被接受，基站将指配信道，并通过FPACH传送功率调整指令给移动台。UE调整定时和功率，在DPCH上与基站进行信息交互，之后DPCH的功率调整都是闭环进行。如图5．44所示。

（2）功率控制的作用

·对抗衰落对信号的影响，效果如图5．45所示；

·降低网络中小区间的干扰；

·降低发射机的功率消耗（主要有益于UE）；

·减少同小区内来自其他用户的干扰。

TD－SCDMA的上行同步就是通过同步调整，使得小区同一时隙内的各个用户发出的上行信号在同一时刻到达基站，如图5．46所示。TD－SCDMA是一个同步系统，系统内的基站与基站、基站与移动台之间都是同步的，同步精度可达1／8码片（约97．66ns）。上行同步有如下优势：显著降低小区内各个用户之间的干扰；增加了小区覆盖范围，提高系统容量；优化了链路预算。

接力切换充分利用了TDD的特性和上行同步技术，其原理是：在切换测量期间，因为智能天线的使用，可以确定用户的目标小区，减少切换测量时间；又因为上行预同步的技术的使用，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换成功率、降低切换掉话率的目的。这个过程就像是田径比赛中的接力赛一样，因而形象地称之为“接力切换”，如图5．47所示。

接力切换的成功率介于软切换与硬切换之间，其资源消耗等同于硬切换。因此在切换区规划时，对切换比例不像传统CDMA系统那么敏感，规划以满足切换性能为主。

接力切换的优势主要体现在：

·接近于软切换的成功率，低资源消耗率（等同于硬切换）；

·缩短切换周期，改善切换成功率，减少切换引起的掉话率；

·切换期间无数据帧丢失，可改善切换期间的话音质量（这不同于传统的硬切换）。

8．关键技术小结

·TD－SCDMA帧结构：7TS／16code per1．6MHz；

·时分双工，可变切换点：非对称业务的更好适配，提高频谱利用率；

·联合检测：消除小区内干扰和符号间干扰；

·智能天线：大大抑制小区间及小区内干扰；

·动态信道分配：通过资源的灵活分配，使整个系统的干扰降到最低；

·功率控制：降低干扰，补偿信道衰落的影响，降低功耗；

·上行同步控制：多址干扰的进一步降低，同时确保无上下行之间的干扰；

·接力切换：接近于软切换的成功率，接近于硬切换的低资源消耗率。