【正文】 管部門的支持下，經(jīng)過多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動(dòng)通信（ 3G， 3rd Generation）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，是中國(guó)百年通信史上第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)通信發(fā)展史上具有里程碑的意義并將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)公開之后，在國(guó)際上引起強(qiáng)烈的反響，得到西門子等許多著名公司和眾多運(yùn)營(yíng)商的重視和支持。 2022年 5月世界無線電行政大會(huì)正式接納 TDSCDMA為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從而使 TDSCDMA 成 為與歐洲、日本提出的 WCDMA 以及美國(guó)提出的 cdma2022 并列的三大主流 3G 標(biāo)準(zhǔn)之一。 2022 年 10 月 23 日，信息產(chǎn)業(yè)部公布 TDSCDMA 頻譜規(guī)劃，為 TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)劃分了總計(jì) 155MHz（ 1 880～ 1 920MHz、 2 010～ 2 025MHz 及補(bǔ)充頻段2 300～ 2 400MHz）的非對(duì)稱頻段， 2022 年 1 月 20 日，信息產(chǎn)業(yè)部正式頒布 TDSCDMA 為我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照現(xiàn)有 3GPP 的 TDSCDMA LCR 標(biāo)準(zhǔn)，其核心網(wǎng)，甚至業(yè)務(wù)平臺(tái)與 WCDMA 是相同的。 圖 11 UMTS 域和參考點(diǎn) 用戶設(shè)備域由具有不同功能的各種類型設(shè)備組成，如雙模 GSM/UMTS 用戶終端、智能卡等。用戶設(shè)備域可進(jìn)一步分為移動(dòng)設(shè)備（ ME， Mobile Equipment）域和用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元（ USIM， UMTS Subscriber Identity Module）域，如圖 11 所示。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 級(jí)移動(dòng)通信專業(yè)畢業(yè)論文 (2)用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元（ USIM）域 ： 用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元包含清楚而安全地確定身份的數(shù)據(jù)和過程。它只與特定的用戶有關(guān)，而與用戶所使用的移動(dòng)設(shè)備無關(guān)。接入網(wǎng)域由與接入技術(shù)相關(guān)的功能模塊組成，直接與用戶相連接，而核心網(wǎng)域的功能與接入技術(shù)無關(guān)，兩者通過開放接口連接。網(wǎng)絡(luò)和終端可以只具有分組交換功能或電路交換功能，也可以同時(shí)具有兩種功能。這個(gè)時(shí)候，采用智能天線可以有效地解決這些問題。 智能天線的核心在數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣列產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動(dòng)地調(diào)整權(quán)重系數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需要的空間濾波。 采用窄波束的主瓣接受和發(fā)射信號(hào)，旁瓣和零點(diǎn)抑制干擾信號(hào)，可以降低系統(tǒng)干擾、提高陣列的輸出信噪比，即提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 （ 2）增加系統(tǒng)容量，提高同時(shí)通信的用戶數(shù)量 采用窄波束接收和發(fā)射移動(dòng)用戶信號(hào)，降低了其他用戶的干擾，對(duì)于自干擾的 CDMA 系統(tǒng)，可以有效地提高系統(tǒng)容量。 （ 3）擴(kuò)大通信覆蓋區(qū)域，提 高頻譜利用率 智能天線的輻射方向圖在理論上可以用軟件進(jìn)行控制，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要調(diào)整或由于新的建筑物等原因使原覆蓋改變等情況下，均可以非常簡(jiǎn)單地通過軟件來優(yōu)化，非常簡(jiǎn)便。 （ 4）降低基站發(fā)射功率，減少電磁輻射環(huán)境 在使用普通天線的天線基礎(chǔ)中，發(fā)射信號(hào)采用的時(shí)高效率放大器，而在TDSCDMA 中使用了智能天線，由于波束形成的增益可以減少對(duì)功放的要求，大大降低了基站的發(fā)射功率，同時(shí)也減少了電磁環(huán)境輻射。CDMA 系統(tǒng)中多個(gè)用戶的信號(hào)在時(shí)域和頻域上是混疊的。信號(hào)分離的方法大致分為單用戶檢測(cè)技術(shù)和多用戶檢測(cè)技術(shù)兩種。由個(gè)別用戶產(chǎn)生的 MAI 固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號(hào)功率的增大， MAI 就成為寬帶 CDMA 通信系統(tǒng)的 一個(gè)主要干擾。這種將單個(gè)用戶的信號(hào)分離看作是各自獨(dú)立的過程的信號(hào)分離技術(shù)稱為單用戶檢測(cè)（ SingleUser Detection）。 在 TDSCDMA 系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)可采用相同的頻點(diǎn)，只根據(jù)擾碼進(jìn)行區(qū)分，這樣同頻小區(qū)間干擾成為不得不考慮的問題。對(duì)于小區(qū)間 MAI，單小區(qū)算法只是單純地把它們看作無法消除的干擾即白噪聲來處理，這就減少了先驗(yàn)證信淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 級(jí)移動(dòng)通信專業(yè)畢業(yè)論文 息量，降低了解調(diào)門限。 多小區(qū)聯(lián)合檢測(cè)是在單小區(qū)聯(lián)合檢測(cè)的基礎(chǔ)上，將鄰小區(qū)的用戶或者碼道信息也納入到聯(lián)合檢測(cè)的方程組中，然后將相鄰?fù)l小區(qū)的用戶干擾也進(jìn)行消除?；谶@種理論和技術(shù)，聯(lián)合 檢測(cè)可以為移動(dòng)通信帶來一下幾方面的好處： （ 1）不再將多址干擾作為噪聲，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的 RAKE 接收機(jī)。 （ 3）充分利用 MAI 的所有用戶信息，使得在相同誤碼率的前提下，降低SNR（ Signal to Noise Ratio）的接受要求，大大提高了接收機(jī)性能并增加了系統(tǒng)容量。 （ 4）降低用戶設(shè)備（ UE）的發(fā)射功 率，提高 UE 的待機(jī)及通話時(shí)間，同時(shí)降低了設(shè)備成本和故障率。由于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)能消除 MAI 干擾，因此產(chǎn)生的噪聲量將與干擾信號(hào)的接受功率無關(guān)，從而大大減少“遠(yuǎn)近效應(yīng)”對(duì)信號(hào)接收的影響。與 FDD 的區(qū)別在于，TDD 的系統(tǒng)接收和傳送是在同一頻率信道，即載波的不同時(shí)隙，用保護(hù)時(shí)間來分離接收與傳送信道；而 FDD 則是在分離的兩個(gè)對(duì)稱的頻率信道上，用保護(hù)頻段來分離接收與傳送信道。 (1)提高系統(tǒng)的頻譜利用率 TDD 的時(shí)隙按照上 /下行鏈路所需的數(shù)據(jù)量動(dòng)態(tài)分配，這不僅適應(yīng)于對(duì)稱業(yè)務(wù)，如傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而且非常適合于日益增長(zhǎng)的非對(duì)稱的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如多媒體、因特網(wǎng)所需要的 IP 業(yè)務(wù)。另外， TDD 能使用各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率，它能有效使用零碎的頻率資源。 (2)降低對(duì)功率控制的要求 在 FDD 模式的 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為減少同頻干擾，每個(gè)終端必須在保證可接收性能的前提下以最低功率傳送信息，這需要很精確的功率控制。另外上下行鏈路的衰落因子是不相關(guān)的，這需要用閉環(huán)功率控制。但對(duì) TDD 模式的 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)，上下行鏈路的衰落因子是相關(guān)的，僅淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 級(jí)移動(dòng)通信專業(yè)畢業(yè)論文 需開環(huán)功率控制即可。這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的發(fā)射功率可以更迅速有效地收斂到理想的功率點(diǎn)。對(duì)于選擇性分集，接收機(jī)通過測(cè)量相互獨(dú)立的路徑來選擇最好的路徑接收信號(hào)電平，以提高接收性能，但接收機(jī)的復(fù)雜性也相應(yīng)提高了。 根據(jù) TDD 模式原理，基于 TDD 模式的系統(tǒng)在上下行鏈路上的衰落是相同的，基站通過測(cè)量它從每個(gè)天線接收到的上行鏈路信號(hào)功率估計(jì)最強(qiáng)的路徑，從而估計(jì)和選擇最好的天線用于下行鏈路下一幀的傳送。 (4)適合采用智能天線技術(shù) 一個(gè)智能天線系 統(tǒng)由一個(gè)多天線陣、相干接收機(jī)和高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理算法組成。但由智能天線的工作原理可知，其高效率是建立在上行鏈路和下行鏈路在無線路徑方面的對(duì)稱性基礎(chǔ)上的，即需要盡量保 證無線環(huán)境和傳輸條件的相同。 TDD 模式的優(yōu)勢(shì)在于用戶信號(hào)的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上，因此，在上下行兩個(gè)方向中的傳輸條件是相同或者說是對(duì)稱的，這樣智能天線才能正常工作，并將小區(qū)間的干擾降到最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能。 TDD模式系統(tǒng)具有上下行信道的互惠性，對(duì)功率控制的要求相對(duì)較低，適合采用智 第二章 TDSCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)要分析 能天線等新技術(shù)，使得 TDD 模式的終端可以配置比 FDD 模式終端更少的功能單元，從而更容易實(shí)現(xiàn)低功耗的、小尺寸的多模終端。和 FDD 系統(tǒng)比較， TDD系統(tǒng)的主要問題在于終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離等方面，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。另外，在 TDD 模式中，上下行保護(hù)時(shí)隙寬度決定覆蓋半徑的大小，從而限制了小區(qū)的覆蓋范圍。 TDD 模式的 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾問題主要包括上下行鏈路之間 干擾、不同運(yùn)營(yíng)商之間的干擾和來自功率脈沖的干擾。前者是因?yàn)樵谝粋€(gè)小區(qū)內(nèi)用戶間的同步受到破壞或上下行鏈路的時(shí)間分配不平 衡。另外，大功率的基站會(huì)阻塞鄰近小區(qū)的基站接收本小區(qū)的終端，處于小區(qū)邊界的大功率終端也會(huì)阻塞鄰近小區(qū)的具有不同時(shí)隙分配的終端。 來自功率脈沖的干擾則緣于兩方面的原因： 一是 短 TDD 幀的短傳輸時(shí)間； 二是 在小型終端內(nèi)部設(shè)備之間的脈沖傳輸。如果同一小區(qū)內(nèi)的用戶間發(fā)生不同步行為，則將導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)的用戶干擾；而如果用戶與基站間不同步，則可能發(fā)生通信阻塞。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 級(jí)移動(dòng)通信專業(yè)畢業(yè)論文 另外，因?yàn)樾^(qū)之間和不同終端之間的干擾問題，鄰近小區(qū)的基站之間要求同步，并且一般是符號(hào)級(jí)的精確同步。 ④ 移動(dòng)速度目前難以與 FDD 模式相比 目前 ITU 要 求 TDD 系統(tǒng)達(dá)到 120km/h，而 FDD 系統(tǒng)則要求達(dá)到 500km/h。在高速移動(dòng)時(shí)，多普勒效應(yīng)將導(dǎo)致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深。隨著新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的發(fā)展及應(yīng)用， TDD 模式必將日益受到重視。 TDSCDMA 的同步技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)同步、節(jié)點(diǎn)同步、初始化同步、傳輸信道同步、無線接口同步、 Iu 接口時(shí)間校準(zhǔn)、上行同步等。它是其他同步的基礎(chǔ)。 節(jié)點(diǎn)同步用來估計(jì)和補(bǔ)償 UTRAN 節(jié)點(diǎn)（ Node B）之間的定時(shí)誤差。節(jié)點(diǎn)同步分為兩種： RNC到 Node B 的節(jié)點(diǎn)同步、 Node B 間的節(jié)點(diǎn)同步。 第二章 TDSCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)要分析 移動(dòng)終端開機(jī)建立下行同步過程被稱為初始化小區(qū)同步過程，即小區(qū)搜索。這里的同步不僅是指時(shí)間上的同步，還包括頻率、碼字和廣播信道的同步，要分 4 步進(jìn)行，分別是 DwPTS 同步、擾碼和基本中間碼的識(shí)別、控制復(fù)幀的同步以及讀取廣播信道。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)峰值的時(shí)間位置可以初步確定系統(tǒng)下行的定時(shí)。 （ 2）擾碼和基本中間碼的識(shí)別：在第一步識(shí)別出 SYNCDL 碼字后，也就知道了對(duì)應(yīng)的中間碼組。 （ 3）控制復(fù)幀的同步：即終端通過檢測(cè) DwPT 相對(duì)于 PCCPCH 中間碼的QPSK 調(diào)制香味便宜來到廣播信道控制復(fù)幀的主信息塊在 PCCPCH 中得位置。根據(jù)檢測(cè)的無線信道參數(shù)來讀取廣播信道的信息，知道了完整的小區(qū)信息，初始化小區(qū)同步完成。信道實(shí)際分配上就是一種無線資源的分配過程。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 級(jí)移動(dòng)通信專業(yè)畢業(yè)論文 DCA 形式 一般來講， DCA 包括兩個(gè)方面：慢速 DCA 和快速 DCA。 的優(yōu)缺點(diǎn)分析 采用 DCA 是 TDD 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，能夠靈活地分配時(shí)隙資源，動(dòng)態(tài)的調(diào)整上下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，從而可以靈活地支持對(duì)稱及非對(duì)稱的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)在于， DCA 算法相對(duì)于固定信道分配（ FCA）來說較為復(fù)雜，在信道分配上占用的系統(tǒng)開銷也比較大。其設(shè)計(jì)思想是利用智能天線和上行同步等技術(shù)，在對(duì) UE 的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，以 UE 方位和其距離信息為輔助信息來判斷目前 UE 是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站的鄰近區(qū)域。 實(shí)現(xiàn)接力切換的必要條件是：網(wǎng)絡(luò)要準(zhǔn)確獲得 UE 的位置信息，包括 UE 的信號(hào)到達(dá)方向（ DOV）和 UE 與基站之間的距離。 接力切換是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。它們的不同之處在于接力切換并不需要同時(shí) 有多個(gè)基站為一個(gè)終端提供服務(wù)，因 第二章 TDSCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)要分析 而克服了軟切換需要占用的信道資源較多、信令復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷加載加重以及增加下行鏈路干擾等缺點(diǎn)。不同之處在于接力切換斷開原基站和與目標(biāo)基站建立通信鏈路幾乎同時(shí)進(jìn)行的，因而克服了傳統(tǒng)硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點(diǎn)。 a. 軟件無線電的概念 軟件無線電（ SDR， Software Defined Radio）指的是采 用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件定義實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能，包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等，即整個(gè)無線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。應(yīng)用軟件無線電技術(shù)的好處在于為無線通信系統(tǒng)的升級(jí)提供了靈活性。無線通信系統(tǒng)中的軟件無線電平臺(tái)構(gòu)成 如圖 21 所示。 SDR 平臺(tái)使用 DSP 軟件完成數(shù)字信號(hào)處理（由 DSP 完成基帶信 號(hào)的處理），完成各種不同信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)；根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，在軟件中添加各種不同的算法，可以完成特定功能。它與數(shù)字和模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、計(jì)算速度、運(yùn)算量、存儲(chǔ)量、數(shù)據(jù)處理方式等問題息息相關(guān)，這些技術(shù)決定著軟件無線電技術(shù)的發(fā)展程度和進(jìn)展速度。 (1) 寬帶 /多頻段天線 理想的軟件無線電系統(tǒng)的天線部分應(yīng)該能夠覆蓋全部無線通信頻段。而軟件無線電要在很寬的工作頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無障礙通信，就必須有一種無論電臺(tái)在哪一個(gè)波段都能與之匹配的天線。 軟件無線電臺(tái)覆蓋的頻段為 2MHz～ 2 000MHz。即把 2MHz～ 2 000MHz 頻段分為 2MHz～ 30MHz、 30MHz～500MHz、 500MHz～ 2 000MHz 三段。 (2)A/D/A 轉(zhuǎn)換器件 在軟件無線電通信系統(tǒng)中，要達(dá)到盡可能多地以數(shù)字形式處理無線信號(hào)，必須把 A/D 轉(zhuǎn)換盡可能地向天線端推移，這樣就對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換器的性能提出了更高的要求。軟件無線電通信系統(tǒng)一般采用低分辨率的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器，但是由于其分辨率很低，所以信號(hào)處理的精度就會(huì)降低，增加轉(zhuǎn)換器的精度成為一大熱點(diǎn)。 (3) DSP 技術(shù) DSP 主要完成電臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、調(diào)制解調(diào)和編碼解碼等工作。要完成這么艱巨 第二章 TDSCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)要分析 的任務(wù)，必須要求硬件處理速度不斷增加，芯片容量擴(kuò)大。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)電臺(tái)內(nèi)部軟件的高速運(yùn)行和多種功能的靈活切換及控制。與通用操作系統(tǒng) 相比，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)處理任務(wù)的時(shí)間調(diào)度控制更加明確，在進(jìn)行高速數(shù)字信號(hào)