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相關(guān)專題：
0 前言
TD-SCDMA作為TDD模式技術(shù)，比FDD更適用于上下行不對稱的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時隙TDMA與直擴(kuò)CDMA技術(shù)合成的新技術(shù)。同時，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)建議所采用的空中接口技術(shù)作為當(dāng)前業(yè)界最為先進(jìn)的傳輸技術(shù)之一，通過與智能天線技術(shù)、同步CDMA等技術(shù)的融合，形成了目前頻譜使用率最高、成本最低的第三代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
現(xiàn)有TD-SCDMA規(guī)范主要是針對1個小區(qū)對應(yīng)1個單載頻的情形，空中接口對于無線資源的操作、配置都是針對1個載頻來進(jìn)行的。在Iub接口小區(qū)建立的過程中1個Cell只需配置1個絕對頻點號。
如果1個基站配置了多載頻，則每個載頻被當(dāng)作1個邏輯小區(qū)，每個邏輯小區(qū)各自獨立地維護(hù)1套導(dǎo)引信息和廣播信息。因此，當(dāng)1個扇區(qū)有幾個載頻時，其容量應(yīng)是幾個單載頻小區(qū)容量之和。隨著TD-SCDMA規(guī)范的不斷完善，將會推出多載頻小區(qū)，其突出優(yōu)勢是僅在主載頻上發(fā)射導(dǎo)引信息，有利于減少導(dǎo)頻信號干擾，提高系統(tǒng)效率。
1 TD-SCDMA 物理信道
TD-SCDMA 系統(tǒng)的物理信道采用 4層結(jié)構(gòu):系統(tǒng)幀號、無線幀、子幀、時隙/碼。依據(jù)資源分配方案的不同，子幀或時隙/碼的配置結(jié)構(gòu)也可能有所不同。系統(tǒng)使用時隙和擴(kuò)頻碼在時域和碼域上來區(qū)分不同的用戶信號。
TDD模式下的物理信道由突發(fā)（Burst）構(gòu)成，這些Burst僅在所分配的無線幀中的特定時隙發(fā)射。無線幀的分配可以是連續(xù)的（即每一幀的時隙都分配給物理信道），也可以是不連續(xù)的（即僅有部分無線幀中的時隙分配給物理信道）。
除下行導(dǎo)頻（DwPTS）和上行接入（UpPTS）突發(fā)外，其他所有用于信息傳輸?shù)耐话l(fā)都具有相同的結(jié)構(gòu)，即由2個數(shù)據(jù)部分、1個訓(xùn)練序列碼和1個保護(hù)時間片組成。數(shù)據(jù)部分對稱地分布于訓(xùn)練序列的兩端。1個突發(fā)的持續(xù)時間就定義為1個時隙。1個發(fā)射機(jī)可以在同一時刻、同一頻率上發(fā)射多個突發(fā)以對應(yīng)同一時隙中的不同信道，不同信道使用不同的OVSF信道化碼來實現(xiàn)物理信道的碼分。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每個小區(qū)一般使用1個基本的訓(xùn)練序列碼。對這個基本的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行等長的循環(huán)移位（長度取決于同一時隙的用戶數(shù)），又可以得到一系列的訓(xùn)練序列。同一時隙的不同用戶將使用不同的訓(xùn)練序列位移。因此，1個物理信道是由頻率、時隙、信道碼、訓(xùn)練序列位移和無線幀分配等諸多參數(shù)來共同定義的。
1.1 幀結(jié)構(gòu)
3GPP定義的1個TDMA幀長度為10 ms。TD-SCDMA系統(tǒng)為了實現(xiàn)快速功率控制和定時提前校準(zhǔn)以及對一些新技術(shù)的支持（如智能天線），將1個10 ms的幀分成2個結(jié)構(gòu)完全相同的子幀，每個子幀的時長為5 ms。每個5 ms的子幀由3個特殊時隙和7個常規(guī)時隙（TS0～TS6）組成。常規(guī)時隙用作傳送用戶數(shù)據(jù)或控制信息。在這7個常規(guī)時隙中，TS0總是固定地用作下行時隙來發(fā)送系統(tǒng)廣播信息（在單載頻小區(qū)，通常不承載業(yè)務(wù)），而TS1總是固定地用作上行時隙。其他的常規(guī)時隙可以根據(jù)需要靈活地配置成上行或下行，以實現(xiàn)不對稱業(yè)務(wù)的傳輸，如分組數(shù)據(jù)。每個子幀總是從TS0開始。用作上行鏈路的時隙和用作下行鏈路的時隙之間由1個轉(zhuǎn)換點分開。每個5 ms的子幀有2個轉(zhuǎn)換點，第一個轉(zhuǎn)換點固定在TS0結(jié)束處，而第二個轉(zhuǎn)換點則取決于小區(qū)上、下行時隙的配置，可位于TS1～TS6結(jié)束處。
1.2 時隙結(jié)構(gòu)
時隙結(jié)構(gòu)也就是突發(fā)的結(jié)構(gòu)。TD-SCDMA系統(tǒng)共定義了4種時隙類型，它們是DwPTS、UpPTS、GP和TS0～TS6。其中DwPTS和UpPTS分別用作上行同步和下行同步，不承載用戶數(shù)據(jù)，GP用作上行同步建立過程中的傳播時延保護(hù)，TS0～TS6用于承載用戶數(shù)據(jù)或控制信息。
1.2.1 DwPTS時隙
DwPTS時隙用來發(fā)送下行同步碼（SYNC_DL），其時隙長度為96 chip，其中同步碼長為64 chip，前面有32 chip用作TS0時隙的拖尾保護(hù)。Node B必須在每個小區(qū)的DwPTS時隙發(fā)送下行同步碼。不同的下行同步碼標(biāo)識了不同的小區(qū)，其發(fā)送功率必須保證全方向覆蓋整個小區(qū)。按物理信道來劃分，發(fā)送下行同步碼的信道也叫做下行同步信道（DwPCH）。在DwPTS時隙沒有碼分復(fù)用，也就是說，該時隙僅有1個物理信道DwPCH。
1.2.2 UpPTS時隙
UpPTS時隙被UE用來發(fā)送下行同步碼（SYNC_UL），以建立和Node B的上行同步。UpPTS時隙長度為160 chip，其中同步碼長為128 chip，另有32 chip用作拖尾保護(hù)。多個UE可以在同一時刻發(fā)起上行同步建立。Node B可以在同一子幀的UpPTS時隙識別多達(dá)8個不同的上行同步碼。按物理信道劃分，用于上行同步建立的信道也叫做上行同步信道（UpPCH）。1個小區(qū)中最多可有8個UpPCH同時存在。
1.2.3 TS0～TS6時隙
TS0～TS6共7個常規(guī)時隙被用作用戶數(shù)據(jù)或控制信息的傳輸，它們具有完全相同的時隙結(jié)構(gòu)。每個時隙被分成了4個域：2個數(shù)據(jù)域、1個訓(xùn)練系列域（Midamble）和1個用作時隙保護(hù)的空域（GP）。
1.3 數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域?qū)ΨQ地分布于Midamble碼的兩端，每域的長度為352 chip，所能承載的數(shù)據(jù)符號數(shù)取決于所用的擴(kuò)頻因子。每一數(shù)據(jù)域所能容納的數(shù)據(jù)符號數(shù)S與擴(kuò)頻因子SF的關(guān)系為：S×SF＝352。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，上行方向SF可取的值為：1、2、4、8、16，其對應(yīng)的S值為：352、176、88、44、22，而在下行方向，SF可取的值僅為1和16兩種，對應(yīng)的S值為352和22。
數(shù)據(jù)域用于承載來自傳輸信道的用戶數(shù)據(jù)或高層控制信息，除此之外，在專有信道和部分公共信道上，數(shù)據(jù)域的部分?jǐn)?shù)據(jù)符號還被用來承載3種類型的物理層信令：TFCI、TPC和SS，詳見參考文獻(xiàn)1。
2 TD-SCDMA單載頻小區(qū)容量
2.1 信道與BRU
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定1個小區(qū)對應(yīng)1個載頻，1個信道就是載波、時隙、擴(kuò)頻碼的組合，也叫1個資源單位。其中，1個時隙內(nèi)由1個16位擴(kuò)頻碼劃分的信道有16個，它是最基本的資源單位，即BRU。1個信道占用的BRU個數(shù)是不一樣的，1個RU（RUSF1）占用了16個BRU，1個RUSF8則占用2個BRU，通常1個語音業(yè)務(wù)信道需占用2個BRU，而在1個載波上，所能提供的BRU的最大個數(shù)是固定的。在每個RU中，即在1個常規(guī)時隙中含有2個數(shù)據(jù)符號字段，其中每個數(shù)據(jù)符號字段有352 chip，則在1個RU中有352×2=704 chip。當(dāng)擴(kuò)頻因子為16時（對應(yīng)1個BRU），在1個RU中所包含的數(shù)據(jù)符號數(shù)為704/16=44 bit。如果采用QPSK調(diào)制方式，則在1個碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特數(shù)為44×2=88 bit；如果采用8PSK調(diào)制方式（此種調(diào)制方式一般應(yīng)用于2M的業(yè)務(wù)），則在1個碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特數(shù)為44×3=132 bit。因為1個子幀的長度為5 ms，因此，當(dāng)采用QPSK調(diào)制方式時，1個BRU的速率為88 bit/5 ms=17.6 kbit/s；當(dāng)采用8PSK調(diào)制方式時，1個BRU的速率為132 bit/5 ms=26.4 kbit/s。
2.2 多碼道傳輸與單碼道傳輸
在TD-SCDMA中，OVSF碼的使用使得信道可以傳輸各種速率的數(shù)據(jù)：對于低速的數(shù)據(jù)可以采用較大的擴(kuò)頻因子（擴(kuò)頻增益大）；而高速的數(shù)據(jù)可以用較小的擴(kuò)頻因子（擴(kuò)頻增益�。�。這樣對于1個高速的（需要多個資源單元）承載業(yè)務(wù)，可以有2種信道分配方式：一是為該業(yè)務(wù)分配多個碼道，其中每個碼道都采用較大的擴(kuò)頻因子（較低的單信道數(shù)據(jù)速率），進(jìn)行多碼道傳輸，以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)速率（如分配2個SF=16的碼道）；二是僅為該業(yè)務(wù)分配1個（或者較少）碼道，并使用較小的擴(kuò)頻因子（較高的單信道數(shù)據(jù)速率，如分配1個SF=8的碼道）。
2.3 時域集中分配與碼域集中分配
對于多碼道傳輸，也有2種不同的碼道分配方式需要考慮：“碼域集中分配”和“時域集中分配”，當(dāng)然，也可以采用兩者的結(jié)合。碼域集中分配是首先將1個時隙內(nèi)的多個碼道集中分配給用戶，如果該時隙內(nèi)可用碼道不夠，再考慮分配其他時隙內(nèi)的碼道；而時域集中分配是同時將多個時隙分配給用戶，但每個時隙可能分配更少的BRU給該用戶。碼域集中分配減少了每個時隙內(nèi)的平均用戶數(shù)，但由于在同一時隙可能同時需要多個碼道，阻塞概率將高于時域集中分配原則。如下行128k數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，既可以使用每子幀1個時隙，每個時隙分配16個BRU（碼域集中分配，簡稱方案一），也可以采用每個子幀2個時隙，每個時隙8BRU（偏向于時域集中，簡稱方案二）。假設(shè)系統(tǒng)能滿碼道工作，采用方案一，每個時隙平均可能有2個用戶，而方案二則只可能有1個用戶。同樣，在系統(tǒng)不進(jìn)行資源整合時，每個時隙有1個小業(yè)務(wù)量用戶（譬如話音業(yè)務(wù)），則128k業(yè)務(wù)采用方案一的資源分配策略將被阻塞，而采用方案二則不會。同時，采用方案二，由于同一時隙支持的用戶數(shù)較多，因此在空間上可以隔離，結(jié)合智能天線的波束賦形，小區(qū)內(nèi)干擾較低，基于干擾的接納控制時，方案二被阻塞的概率也降低了。從系統(tǒng)性能來看，時域集中分配總體上優(yōu)于碼域集中分配，但對RRM算法的要求和終端的設(shè)計要求也更高。因此，在覆蓋受限的業(yè)務(wù)可以考慮時域集中分配，將所需的BRU分散到不同時隙，增大小區(qū)覆蓋，而其他業(yè)務(wù)則主要考慮碼域集中分配，降低RRM調(diào)度的復(fù)雜性。
2.4 BRU需求量計算
在2G系統(tǒng)中，根據(jù)無線信道呼叫阻塞率指標(biāo)和預(yù)測的話務(wù)量數(shù)據(jù)，可以直接查找ErlangB、ErlangC或PoissoN表得到所需的話音頻道數(shù)。對應(yīng)于TD-SCDMA系統(tǒng)，借助于愛爾蘭呼損公式及計算表，也可以得到系統(tǒng)BRU的需求量，但計算相對復(fù)雜。下面通過1個實際的例子，介紹一下TD-SCDMA系統(tǒng)BRU需求量的計算方法。假設(shè)某城市支持的業(yè)務(wù)，同一種業(yè)務(wù)類型的不同速率有不同的業(yè)務(wù)ID，按不同業(yè)務(wù)處理。根據(jù)某種預(yù)測模型得到該區(qū)域的語音業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)1）為640 Erl，業(yè)務(wù)2的通道速率為6 400 kbit/s，業(yè)務(wù)3的通道速率為10 666 kbit/s，業(yè)務(wù)4的通道速率為4 800 kbit/s；對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在給定承載的前提下，可以將其轉(zhuǎn)換成等效愛爾蘭，即數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效信道數(shù)=通道速率/承載速率，再查愛爾蘭表，。要求的無線信道的呼叫阻塞率為2%。
根據(jù)不同業(yè)務(wù)的BRU分配方案，業(yè)務(wù)1每載扇需要2BRU，業(yè)務(wù)2和業(yè)務(wù)3每載扇需要8BRU，業(yè)務(wù)4每載扇需要16BRU。
業(yè)務(wù)量預(yù)期在3∶3時隙比例配置中，同1個載扇只能提供24個業(yè)務(wù)1的用戶（3×16 BRU每載扇/2BRU，即24用戶每載扇），或6個業(yè)務(wù)2的用戶，或6個業(yè)務(wù)3的用戶，或3個業(yè)務(wù)4的用戶。通過查找Erlang B表，得到在2%呼叫阻塞率時，1個小區(qū)支持的不同業(yè)務(wù)的等效愛爾蘭數(shù)分別為：16.6、2.276、2.276和0.602 Erl。通過簡單的分析，該區(qū)域需要的載扇總數(shù)為：640/16.6+87.97/2.276+72.53/2.276+25.53/0.6=123，需要123個單載頻小區(qū)。
3 TD-SCDMA多載頻小區(qū)
考慮到單個TD-SCDMA載頻所能提供的用戶數(shù)量有限，要提高熱點地區(qū)的系統(tǒng)容量覆蓋，必須增加系統(tǒng)的載頻數(shù)量。TD-SCDMA系統(tǒng)中，多載頻系統(tǒng)是指1個小區(qū)可以配置多于1個載波頻段的系統(tǒng)，并稱這樣的小區(qū)為多載頻小區(qū)。
3.1 TD-SCDMA多載頻系統(tǒng)
為了提高TD-SCDMA單載頻系統(tǒng)的性能，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）在制定TD-SCDMA系統(tǒng)通信行標(biāo)時，充分考慮了多載頻系統(tǒng)的特殊性，在保持現(xiàn)有單載頻系統(tǒng)規(guī)范最大程度穩(wěn)定性的前提下，保持TD-SCDMA多載頻系統(tǒng)的簡單、易實現(xiàn)性。TD-SCDMA多載頻系統(tǒng)將相同地理覆蓋區(qū)域的多個小區(qū)（每個載頻為1個小區(qū)）合并到一起，共享同1套公共信道資源，從而構(gòu)成1個多載頻小區(qū)。對TD-SCDMA多載頻系統(tǒng)特作如下約定：
1個小區(qū)可配置多個載頻，僅在小區(qū)/扇區(qū)的1個載頻上發(fā)送DwPTS和廣播信息（TSO），多個頻點使用1個共同廣播。針對每一小區(qū)，從分配到的n個頻點中確定1個作為主載頻，其他載頻為輔助載頻。在同1個小區(qū)內(nèi)，僅在主載頻上發(fā)送DwPTS和廣播信息。
a） 對支持多頻點的小區(qū)，承載P-CCPCH的載頻稱為主載頻，不承載P-CCPCH的載頻稱為輔載頻。對支持多頻點的小區(qū)，有且僅有1個主載頻。
b） 主載頻和輔助載頻使用相同的擾碼和基本Midamble。
c） 公共控制信道DwPCH、P-CCPCH、PICK、S-CCPCH、PRACH等規(guī)定配置在主載頻上，信標(biāo)信道總在主載頻上發(fā)送。至于UpPCH、FPACH在輔載頻上是否使用，以及如何使用將有待進(jìn)一步確認(rèn)。
d） 多時隙配置應(yīng)限定為在同一載頻上。
e） 同一用戶的上下行配置在同一載頻上。
f） 輔載頻的TSO不使用。
g） 主載頻和輔載頻的時隙轉(zhuǎn)換點建議配置為相同。
3.2 多載頻特性對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的影響
根據(jù)上述對TD-SCDMA多頻載系統(tǒng)的約定，多載頻特性將對單載頻系統(tǒng)中的Uu接口和Iub接口標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生細(xì)微的影響，見參考文獻(xiàn)3。
3.3 多載頻系統(tǒng)的優(yōu)點
在實際組網(wǎng)時，如果采用上述多載頻系統(tǒng)方案，可以有效地降低對基站發(fā)射機(jī)功率的要求，特別是當(dāng)1個終端處于小區(qū)交界處時，它將具有如下優(yōu)點：
a） 加快小區(qū)搜索。各小區(qū)由于僅在主載頻上發(fā)送DwPTS導(dǎo)引信息，移動終端在進(jìn)行小區(qū)搜索時，可有效地克服相同基站的相鄰小區(qū)DwPTS，以及相鄰基站的各個小區(qū)的DwPTS的干擾，從而提高終端接收導(dǎo)引信號的信噪比，加快移動終端的初始搜索速度。
b） 簡化終端測量。由于小區(qū)數(shù)量的減少，終端無需在多個鄰近小區(qū)中陷入可能的復(fù)雜、難以判別的測量過程。
c） 切換簡單。當(dāng)測量結(jié)果送到RNC時，簡化的測量將導(dǎo)致切換判定上的易于實現(xiàn)，從而使系統(tǒng)負(fù)荷減輕。
4 結(jié)束語
通過上面的分析，目前3GPP LCR TDD標(biāo)準(zhǔn)適合于獨立組網(wǎng)，屬單載頻小區(qū)系統(tǒng)，信道和BRU局限在1個載頻內(nèi)。規(guī)范進(jìn)一步發(fā)展的重點將是多載頻小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)性能將會有較大提高。TD-SCDMA多載頻系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范目前已在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）討論獲得通過，并已報批國家3G移動通信技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
參 考 文 獻(xiàn)
1 李小文等. TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)、信息及實現(xiàn). 北京：人民郵電出版社，2003
2 陳鴻剛. 第三代移動通信的小區(qū)規(guī)劃. 郵電設(shè)計技術(shù)，2001（12）
3 馬志鋒等. TD-SCDMA系統(tǒng)中的多載頻特性分析. 移動通信，2005（3）
----《郵電設(shè)計技術(shù)》
