td-scdma的系统结构及关键技术

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1、TD-SCDMA的系统结构及关键技术1引言1998年，原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信集团）在原邮电部科技司的领导和支持下，代表我国向国际电信联盟（ITU）提出了第三代移动通信TD－SCDMA（Time DivisionDuplexSynchronousCodeDivisionAccess）标准建议。2000年5月，世界无线电行政大会正式批准把TDSCDMA作为第三代移动通信国际标准之一（M1457 IMT2000RSPEC）。这是一百多年来我国第一次向国际组织完整地提出自己的电信技术标准建议，标志着在移动通信技术方面我国已步入世界先进行列。TD

2、SCDMA具有上下行链路可以不对称、频谱利用率高、发射功率低等优点，非常适合第三代移动通信将大量应用的非对称数据业务，并可以提供较高的系统容量。本文基于TD-SCDMA的主要技术特点，对其几个关键技术做一下介绍。2TD－SCDMA系统结构TD－SCDMA系统的设计集FDMA，TDMA，CDMA和SDMA技术为一体，并考虑到当前中国和世界上大多数国家广泛采用GSM第二代移动通信的客观实际，他能够由GSM平滑过渡到3G系统。TDSCDMA系统的功能模块，如图1所示，主要包括：用户终端设备（UE）、基站（BTS）、基站控制器（BSC）和核心网。在建网初期，

3、该系统的IP业务通过GPRS网关支持节点（GGSN）接入到X25分组交换机，话音和ISDN业务仍使用原来GSM的移动交换机。待基于IP的3G核心网建成后，将过渡到完全的TDSCDMA第三代移动通信系统。3TD－SCDMA关键技术3.1智能天线 (1)智能天线的基本概念 智能天线采用空分多址技术（SCDMA），利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。无线基站中的智能天线由天线阵和基于基带数字信号处理技术组成。  （2）智能天线的工作原理  图2描述了一个具有智能天线、工作于TDD方式CDMA

4、基站的示意方框图。和传统的没有智能天线的基站比较，他在硬件上由一个天线阵和一组收发信机组成了其射频部分，而在基带信号处理部分的硬件则基本相同。必须说明的是，这一组收发信机将使用同一个本振源，以保证此组收发信机是相干工作的。图2中，每个射频收发信机都有ADC和DAC，将收到的基带模拟信号转换为数字信号；将待发射的数字信号转换为模拟基带信号。而所有收发数字信号都通过一组高速数字滤波器总线和基带数字信号处理器来连接。   在图2中，我们先研究来自多个用户终端的信号。此上行信号是多址干扰、衰落、多经传播和多谱勒频移等效应，并存在其

5、他干扰和白噪声。将图中第I个接收机在第n时刻的输出用Si(n)表示。通过解扩和相应的数字信号处理，可以获得对每个码道的接收数据。如果以表示第j码道的第个符号的数据，则在基带进行上行波束赋形（合成）后，将获得智能天线的总接收数据为：其中：W为上行波束赋形矩阵，其矩阵元素为Wij(∫)。   智能天线的下一步是实现其下行波束赋形，此用户在第j码道的第个符号可以表示为。而通过智能天线的下行波束赋形（调整基站中各个发射机所发射信号的幅度和相位），在第i个天线阵元所发射的信号可表示为：   显然，为了获得最佳接收效果，就必须找到一种好的上行波束形成算法，即求得

6、W矩阵的方法；而为了让此用户获得最好的信号，就必须找到一种好的下行波束形成算法，即求得U矩阵的方法。必须说明的是，在求此波束形成矩阵时，已知的仅仅是天线阵列的几何结构和各种接收机所收到的信号。对此，学术界作了大量工作，有多种算法可以采用，其主要限制是在基带信号处理能力和对系统实时性的要求。   作为一个简化的特例，可以用最大功率合成算法，即令W=X，以获得成形，在TDD方式的系统中，若组成智能天线系统的各射频收发信机是全向的，由于其上下行电波传播条件相同，则可以直接将此上行波束赋形矩阵使用于下行，即令U=W。   TDSCDMA天线使用一个环形天线阵

7、，8个完全相同的天线元素均匀地分布在一个半径为r的圆上。智能天线的功能是由天线阵及与其相连接的基带数字信号处理部分共同完成的。该智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。在360°范围内任意赋形，为了消除干扰，波束赋形时还可以在有干扰的地方设置零点，该零点处的天线辐射电平比最大辐射方向约低40dB。   对于环形天线阵的智能天线，当每个天线元的技术参数与性能指标完全相同，并采用最大功率合成时，该天线的增益表达式为：接收最大增益：Gmax=Gr+10lgN(db)发射最大增益：Gmax=Gr+10lgN(db)其中：Gmax为智能天线的最大可能增益

8、；  GY为天线的元增益；     N为天线阵元数目。   由此可见，当N=8时，TDSCDMA使用的智