TD 原理

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序言        7
第一章   概述        9
1.1 移动通信发展简述        10
1.2 第三代移动通信标准的发展        12
1.2.3 三大主流标准的技术比较        16
1.3  TD-SCDMA标准的形成        18
1.4 本书预览        20
第二章  第三代移动通信的网络结构        21
2．1 IMT-2000的目标和要求        21
2．2 UMTS的物理结构模型        22
2.2.1 用户设备域        23
2．2．2 基本结构域        24
2．2．3 UMTS域间通信        24
2.3 IMT—2000的功能结构模型        26
2.3.1 无线资源（RRC）平面包括的功能实体        27
2.3.2 通信控制（CC）平面包括的功能实体        27
2．3．3  IMT—2000系统结构        28
2.4 TD-SCDMA网络结构        29
第三章 接入网的基本结构        34
3．1  UTRAN结构及其接口的通用协议模型        34
3.3  UTRAN通用协议结构模型        41
3．4  Iu接口        42
3．4．1  Iu-CS协议结构        44
3．4．2  Iu-PS协议结构        46
3．4．3  RANAP协议及用户平面        47
3．4．4  Iu-BC及SABP协议        48
3．4．5  Iu接口的发展——Iu-flex        49
3．5  Iub接口        52
3．6  Iur接口        57
3．7  接口 Iupc 和 Iur-g        61
第四章TD-SCDMA物理层        66
4．1概述        67
4.2  物理信道及传输信道到物理信道的映射        67
4．2．1 传输信道        67
4．2．2 物理信道        68
4.2.2.1 TD-SCDMA 系统的帧结构        70
4.2.2.2 TD-SCDMA 系统的突发（burst）结构        72
4.2.2.3训练序列（midamble码）        74
4.2.2.4 物理信道        75
4.2.2.5物理信道的信标特性        78
4.2.2.6物理信道训练序列的分配        78
4.2.3  传输信道对物理信道的映射关系        78
4.3信道编码和复用        80
4．3．1 概述        80
4．3．2 信道编码和复用        82
4．3．3  不同传输信道到一个CCTrCH 的复用及一个CCTrCH 对物理信道的映射        83
4.3.5  业务复用示例        86
4.4扩频与调制        90
4.4.1数据调制        90
4.4.2扩频调制        91
4.4.2.1扩频码        92
4.4.2.2扰码        93
4.4.2.3扩频调制方法        93
4.4.3同步码        94
4.4.3.1 SYNC_DL        94
4.4.3.2 SYNC_UL        94
4.4.3.3码分配        95
4.5 物理层过程        96
4.5.1 功率控制        96
4.5.1.1上行控制        96
4.5.1.2 下行控制        97
4.5.2上行同步        97
4.5.3下行发射分集        98
4.5.4小区搜索        101
4.5.5随机接入过程        102
4.6 物理层测量        105
4.6.1小区选择/重选测量        105
4.6.2切换准备测量        106
4.6.3 DCA 测量        106
4.6.4 时间提前的测量        107
第五章 无线接口协议        108
5.1 概述        108
5.2 空中接口结构        108
5.3 MAC媒体接入控制协议        110
5.3.1 MAC层介绍        110
5.3.2 信道结构及映射        111
5.3.3 MAC层功能描述        112
5.3.4 MAC层数据流操作        113
5.4 RLC 无线链路控制协议        114
5.4.1 RLC层结构及业务        114
5.4.2 RLC功能描述        115
5.4.3 RLC AM操作过程        117
5.4.4  RLC TM/UM/AM模式的性能比较        118
5.5 PDCP 分组数据汇聚协议        118
5.5.1 PDCP结构        119
5.5.2 PDCP 功能        119
5.6 BMC 广播/多播控制协议        121
5.6.1 BMC概述及结构        121
5.6.2 BMC 功能        121
5.7 RRC 无线资源控制协议        122
5.7.1 概述        122
5.7.2 RRC结构与功能        123
5.7.3 RRC状态        125
5.7.4 RRC过程        127
5.8 接入网安全        135
5.8.1 系统安全结构        135
5.8.2 接入网安全实现        137
第六章 TD-SCDMA无线射频特性        141
6.1 公共指标        141
6.1.1工作频段        141
6.1.2收发频率间隔        141
6.1.3信道分配        141
6.2 无线基站特性        142
6.2.1发射机特性        142
6.2.2接收机特性        152
6.3 用户终端特性        155
6.3.1发射机特性        155
6.3.2接收机特性        164
第七章 无线资源管理        169
7.1 无线资源管理的基本概念        169
7.1.1 RRM模块的组成        169
7.1.2主要功能模块在系统中的位置        170
7.1.3 TD-SCDMA系统RRM的特点        170
7.2  动态信道分配（DCA）        170
7.2.1  DCA概述        170
7.2.2  慢速DCA        171
7.2.3快速DCA        171
7.2.4 几种DCA算法介绍        172
7.3 越区切换原理        172
7.3.1概述        172
7.3.1.1 TD-SCDMA系统中切换的功能描述        173
7.3.1.2 TD-SCDMA系统中的切换算法分析        173
7.3.1.3 TD-SCDMA系统切换的测量过程        175
7.3.2接力切换原理        175
7.3.2.1概述        175
7.3.2.2接力切换的技术基础        175
7.3.2.3接力切换过程描述        176
7.2.3.4接力切换特点        177
7.3.3 TD-SCDMA系统间切换        177
7.4  智能天线对RRM的影响        178
7.4.1使用智能天线所带来的主要特点        178
7.4.2智能天线对于DCA的影响        178
7.4.3智能天线对功率控制的影响        180
7.4.4智能天线对分组调度的影响        180
7.4.5智能天线对切换控制的影响        180
第八章 高速下行分组接入（HSDPA）        181
8.1 物理层技术        182
8.1.1  AMC        182
8.1.2  HARQ        182
8.1.3信道结构        184
1）HS-DSCH信道        184
2）HS-SCCH        186
3）HS-SICH        186
4）HSDPA中的信令参数        187
8.2 MAC层技术        187
8.2.1 HSDPA MAC结构        188
8.2.2 HARQ协议        189
8.3 其他影响        190
第九章  3G核心网络及TD-SCDMA灵活的组网络方式        191
9．2  3G核心网的主要功能实体和接口        193
9.3 TD-SCDMA核心网功能        198
9．3．1 功能平台简介        198
9．3. 2  传输协议简介        199
9．3．3  智能网        200
9．3．4  3G网络的QoS        200
9.4  TD-SCDMA灵活的组网方式        205
9．4．1  网络共享的必要性        205
4. TD-SCDMA和CDMA2000共享核心网[3GPP和3GPP2 核心网融合]        207
参考文献        209
英文缩写对照        209

在通信发展历史上，移动通信的发展速度非常迅猛，特别是近20年来，移动通信系统的发展及更新换代真是让人眼花缭乱。因为，只有移动通信才能满足人们日益增长的随时随地进行信息交流的需求。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其它任何人进行任何方式的通信。
当前，第三代移动通信系统在全世界引起广泛的关注。本书所介绍的TD-SCDMA第三代移动通信系统，是我国提出的并得到ITU批准的三大主流标准之一。在介绍TD-SCDMA系统之前，先让我们来简单回顾一下蜂窝移动通信系统的发展历程。
无线通信的概念最早的出现是在20世纪40年代，无线电台在第二次世界大战中的广泛应用开创了移动通信的第一步。到70年代，美国贝尔实验室最早提出蜂窝的概念，解决了频率复用的问题，80年代大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的发展，长期困扰移动通信的终端小型化的问题得到了初步解决，给移动通信的发展打下了基础。于是，美国为了满足用户增长的需求，提出了建立在小区制的第一个蜂窝通信系统¬¬——AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统。这也是世界上第一个现代意义的，可能商用的，能够满足随时随地通信的大容量移动通信系统。它主要建立在频率复用的技术上，较好地解决了频谱资源受限的问题，并拥有更大的容量和更好的话音质量。这在移动通信发展历史上具有里程碑的意义。AMPS系统在北美商业上获得的巨大成功，有力地刺激了全世界蜂窝移动通信的研究和发展。随后，欧洲各国和日本都开发了自己的蜂窝移动通信网络，具有代表性的有欧洲的TACS（Total Access Communication System）系统、北欧的NMT（Nordic Mobile Telephone System）系统和日本的NTT（Nippon Telegraph and Telephone）系统等。这些系统都是基于频分多址（FDMA）的模拟制式的系统，我们统称其为第一代蜂窝移动通信系统。
第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达2Mbps）的先进移动通信网，基本实现个人通信的要求。

    通过一年半时间的评估和融合，1999年11月5日ITU 在赫尔辛基举行的TG 8/1第18次会议上，通过了输出文件ITU-R M.1457[2]，确认了如下5种第三代移动通信RTT技术：   
       两种TDMA技术：
* SC-TDMA（UMC-136）；
* MC-TDMA（EP-DECT）；
     三种CDMA技术：
* MC-CDMA（CDMA2000 MC）；
* DS-CDMA（包括UTRA/WCDMA和CDMA2000/DS）；
* TDD  CDMA（包括TD-SCDMA和UTRA TDD）；



WCDMA最初主要有Ericsson、Nokia公司为代表的欧洲通信厂商提出。这些公司都在第二代移动通信技术和市场占尽了先机，并希望能够在第三代依然保持世界领先的地位。日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标准，而是自己独立制订开发，很大程度上制约了日本的设备厂商在世界范围内的作为，所以日本希望借第三代的契机，能够进入国际市场。以NTT DoCoMo为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA比较相似，二者相融合，成为现在的WCDMA系统。WCDMA主要采用了带宽为5MHz的宽带CDMA技术、上下行快速功率控制、下行发射分集、基站间可以异步操作等技术特点。
CDMA2000是在IS-95系统的基础上由Qualcomm、Lucent、Motorola和Nortel等公司一起提出的，CDMA2000技术的选择和设计最大限度地考虑和IS-95系统的后向兼容，很多基本参数和特性都是相同的。并在无线接口进行了增强，如：
（１）提供反向导频信道，使反向相干解调成为可能。在IS-95系统中，反向链路没有导频信道，这使得基站接收机中的同步和信道估计比较困难；
（２）前相链路可采用发射分集方式，提高了信道的抗衰落能力；
（３）增加了前向快速功控，提高了前向信道的容量。在IS-95系统中，前向链路只支持慢速功控；
（４）业务信道可采用比卷积码更高效的Turbo码，使容量进一步提高；
（５）引入了快速寻呼信道，减少了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。

WCDMA和CDMA2000都是采用FDD模式的技术，而TDD技术由于本身固有的特点突破了FDD技术的很多限制，如：上下行工作于同一频段，不需要大段的连续对称频段，在频率资源日紧张的今天，这一点尤显重要；这样，基站端的发射机可以根据在上行链路获得的信号来估计下行链路的多径信道的特性，便于使用智能天线等先进技术；同时能够简单方便地适应于3G传输上下行非对称数据业务的需要，提高系统频谱利用率；这些优势都是FDD系统难以实现的。因此，随着技术的发展，国际上对使用TDD的CDMA技术日益关注。
TD-SCDMA也就是在这种环境下诞生的，它综合TDD和CDMA的所有技术优势，具有灵活的空中接口，并采用了智能天线、联合检测等先进技术（这些在后面的章节中陆续将有阐述），使得TD-SCDMA具有相当高的技术先进性，并且在三个标准中具有最高的频谱效率。随着对大范围覆盖和高速移动等问题的逐步解决，TD-SCDMA将成为可以用最经济的成本获得令人满意的3G解决方案。



第二章主要从物理模型和功能模型方面介绍了3G系统的网络结构，
第三章介绍了TD-SCDMA接入网部分（UTRAN）的组成结构，接入网内的主要接口和协议模型。
第四章详细阐述了TD-SCDMA的物理层结构，包括TD-SCDMA的信道结构，编码复用技术，扩频调制及相关的物理层的过程和测量。TD-SCDMA与WCDMA及CDMA2000的主要区别就在于物理层及其相关的关键技术。
第五章主要探讨了TD-SCDMA空中接口的二三层结构，包括MAC，RLC，PDCP，BMC和RRC层。并简单讨论了接入网的安全结构。TD-SCDMA无线传输接口是空中接口，这个接口是TD-SCDMA特性最显著体现的部分。
第六章介绍了TD-SCDMA的射频特性，包括基站的射频特性和终端的射频特性。
第七章对无线资源管理作了一些研究，其中包括越区切换、动态信道分配和智能天线的影响等。无线资源管理也是TD-SCDMA技术的重要组成部分，其算法的好坏直接影响系统的整体性能。
第八章介绍了TD-SCDMA如何使用HSDPA（高速下行分组接入）更好地支持未来的高速数据业务。HSDPA技术在3GPP的提出是3G标准的一种发展趋势，能够促进TD-SCDMA在不断发展过程中支持的更高的数据速率。
最后，在本书的第九章概括介绍了3G的核心网结构及其主要实体和接口。并对网络的演进、组网、网络共享及TD—SCDMA灵活的组网方式等有关问题进行了探讨。

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