TD-SCDMA 基站系统物理层 API 设计及测试方法.doc

TD-SCDMA 基站系统物理层 API 设计及测试方法 霍琼，王文博 北京邮电大学信息与通信学院，泛网无线通信教育部重点实验室，北京（100876） E-mail: huoqiong1985@ 摘 要: API（Application Processing Interface）设计是开发基站系统物理层的一个重要环节。 它是连接高层（MAC 层）和物理层不可缺少的桥梁。高层通过 API 对物理层进行控制和交 互。由于 API 的这种特性， API 设计必须同时考虑在某一特定系统中的高层信令和物理层 的特性。本文以 TD-SCDMA 基站系统为例对 API 设计及测试方法进行详细的介绍。 关键词：TD-SCDMA；基站系统；API 设计 中图分类号：TN 1. 引言 TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即时分同步的 码分多址技术，是 ITU 正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了 CWTS 及 3GPP 的全面支持。TD-SCDMA 集 CDMA、TDMA、FDMA 技术优势于一体、系统容量 大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、接力切 换、同步 CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等 技术。对于 TD-SCDMA 基站测试本身不同于终端测试，相对于 GSM 基站，TD-SCDMA 基 站采取了码分多址技术，因此其不同的码道配置(或称为信道模型)，尤其是码道数量，将会 影响测试结果，尤其是与调制相关的指标。随着 TD-SCDMA 技术在中国应用的普及，基于 TD-SCDMA 系统的基站测试仪的开发也显得尤为得重要。而对于基站测试仪至关重要的部 分就是 API 的设计。所有的标准都有其优点和缺点，TD-SCDMA 标准[1][2][3]也一样。 TD-SCDMA 标准的优点： (1) 有利于频谱的有效利用 TDD 由于不需要使用成对的频率，故各种频率资源在 TDD 模式下均能够得到有效的利 用，从而可以充分利用不成对的频段，分配频段相对来说更加简单。 (2) 更适合于不对称业务 在 FDD DS-CDMA 系统中，前向业务信道与反向业务信道占用的是不同频段，在前向 信道与反向信道之间采用保护频带以消除干扰；对于 TDD DS-CDMA 系统，前向和反向信 道工作于同一频段，前向与反向信道的信息通过时分复用的方式来传送。TDD 特别适用于 不对称的上、下行数据传输速率，当进行对称业务传输时，可选用对称的转换点位置；当进 行非对称业务传输时，可选择非对称的转换点位置。 (3) 上、下行链路中具有对称信道特性 由于 TDD 系统中上、下行链路工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用智 能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的。上行功率控制中也可充分利用上、下行 链路的对称电波传播特性。TDD 发射机根据接收到的信号就能够知道多径信道的衰落，这 是由于所设计的 TDD 帧长通常要比信道相干的时间更短。 (4) 设备成本低 由于信道是对称的，所以可能简化接收机。如果基站采用前置 RAKE 技术，则 TDD 终 端的复杂性可大大降低。与 FDD 相比，无高收、发隔离的要求，可使用单片集成电路(IC) 来实现射频(RF)收发信机，设备费可能比 FDD 方式降低 20%～30%。  TD-SCDMA 标准的缺点： (1) 移动速度与覆盖问题 TDD 采用多时隙的不连续传输，对抗快衰落、多普勒效应能力比连续传输的 FDD 差。 目前 ITU-R 对 TDD 系统移动速度的要求是达到 120 km/h；而对 FDD 系统则要求达到 500 km/h。另外，TDD 的平均功率和峰值功率的比值随时隙数增加而增加，考虑到耗电和成本 因素，用户终端发射功率不可能太大，故小区半径较小。 (2) 基站的同步问题 对于 TDD CDMA 系统来说，为减少基站间的干扰，基站间同步是必须的。这可以采用 全球定位系统(GPS)通过用额外的电缆分布公共时钟来实现，但这也同时增加了基础设施的 费用。 (3) 干扰问题 TDD 系统中的干扰不同于 FDD 系统，因为 TDD 系统的同步困难，相关的干扰使之成 为 TDD 系统使用的主要问题。TDD 系统的干扰有多种形式，如：TDD 蜂窝内的干扰、TDD 蜂窝间的干扰、不同运营商间的干扰、TDD/FDD 系统间的干扰、来自功率脉动的干扰等。 2. TD-SCDMA 接入网简述 TD-SCDMA 接入网包含一个或几个无线网络子系统（RNS）。而一个 RNS 由一个无线 网络控制器（RNC）和一个或多个基站 Node B