TD-SCDMA系統(tǒng)是中國具有自主知識產(chǎn)權的第三代移動通信系統(tǒng)三大主流標準之一，采用了大量世界領先的技術：第一個使用時分雙工方式，同時采用了同步CDMA、智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、低碼片速率和軟件無線電等一系列高新技術，與其他第三代移動通信標準相比，它有很多獨特的地方。
　　不過人們普遍認為3G系統(tǒng)僅僅是一個從窄帶向未來通信系統(tǒng)過渡的階段，目前大家已經(jīng)把目光投向3G的長期演進系統(tǒng)^[1]。該系統(tǒng)可以容納龐大的用戶群、改善現(xiàn)有通信質(zhì)量，達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅活l分復用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術將有可能成為其中的關鍵技術之一。
　　因此，人們都主張將OFDM技術引入TD-SCDMA系統(tǒng)，提高TD-SCDMA系統(tǒng)的容量并增強它的性能，形成TDD＋OFDM的3G演進系統(tǒng)的移動通信物理層標準方案版本是非常有必要的。本文給出了一種新的基于OFDM技術的演進TDD系統(tǒng)幀結構參數(shù)，它能滿足與已有3G系統(tǒng)共存的要求，并且有更大的吞吐量和頻譜效率。仿真表明，新參數(shù)在短CP時性能優(yōu)于CATT的參數(shù)，而在使用長CP時，兩組參數(shù)的性能也幾乎一致。
1 OFDM系統(tǒng)的參數(shù)選擇
　　OFDM技術將整個信道帶寬劃分成若干個子信道，每一子信道用子載波調(diào)制時，允許相鄰子載波之間有很大程度的重疊，頻譜利用率高；OFDM技術通過串并轉(zhuǎn)換過程將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)變?yōu)檩^低速率的傳輸，從而使傳輸信道具有平衰落特性，可有效地克服信道頻率選擇性的影響，減少ISI對系統(tǒng)性能" title="系統(tǒng)性能">系統(tǒng)性能的影響;OFDM實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)不同于傳統(tǒng)的調(diào)制方式，而是通過FFT的正、逆變換實現(xiàn)的，系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度不高；OFDM易于與其他多種接入方式相結合，構成OFDMA系統(tǒng)。各種OFDM參數(shù)的選擇就是需要在多項要求沖突中進行折衷考慮。通常來講，首先要確定3個參數(shù)：帶寬（Bandwidth）、比特速率（Bit Rate）和保護間隔（Guard Interval）。
　　為了有效地對抗多徑時延擴展，最大限度地消除符號間干擾，應該在每個OFDM符號之間插入保護間隔。保護間隔的時間長度應該大于移動環(huán)境信道的最大多徑時延擴展，通常取為時延擴展均方根值的2～4倍^[2]。
　　確定了保護間隔即可確定OFDM符號周期長度。為了最大限度減少由于插入保護比特帶來的信噪比損失，希望OFDM符號周期長度要遠遠大于保護間隔長度，但是符號周期長度不能任意大，否則OFDM系統(tǒng)中要包括更多的子載波數(shù)，從而導致子載波間隔" title="載波間隔">載波間隔相應減小，系統(tǒng)的實現(xiàn)復雜度增加，而且加大了系統(tǒng)的峰均比^[3]，同時使系統(tǒng)對頻率偏差更加敏感^[4]。
　　每個信道中所傳輸?shù)谋忍厮俾士梢杂烧{(diào)制類型、編碼速率和符號速率來確定。為了保持數(shù)據(jù)的吞吐量，子載波數(shù)目和FFT的長度要有相對較大的數(shù)量。子載波數(shù)可以由信道帶寬、數(shù)據(jù)吞吐量和有用符號持續(xù)時間決定，而子載波間隔必須足夠大才能使得多普勒頻移可以被忽略。
　　下面，將對在TD-SCDMA系統(tǒng)中如何選擇OFDM參數(shù)進行討論。為了統(tǒng)一，參數(shù)討論都是針對下行鏈路" title="下行鏈路">下行鏈路。
2 已有的TD－SCDMA長期演進系統(tǒng)的OFDM參數(shù)
　　先分析一下TD－SCDMA系統(tǒng)的幀結構。物理信道用4層結構^[5]：超幀、無線幀、子幀和時隙" title="時隙">時隙/碼。一個720ms超幀長由72個無線幀組成，每個無線幀長10ms。TD－SCDMA將每個無線幀分為兩個5ms的子幀，每個子幀由長度675μs的7個主時隙和3個特殊時隙組成。3個特殊時隙分別是下行導頻時隙（DwPTS，75μs）、上行導頻時隙（UpPTS，125μs）和保護時隙（G，75μs）。在這7個主時隙中，Ts0總是分配給下行鏈路，而Ts1總是分配給上行鏈路，其他時隙既可作為上行鏈路的時隙，也可作為下行鏈路的時隙。上、下行鏈路的時隙之間由一個轉(zhuǎn)換點分開，在每個5ms的子幀中有兩個轉(zhuǎn)換點（UL到DL和DL到UL），轉(zhuǎn)換點的位置取決于小區(qū)上、下行時隙的配置。
　　由于OFDM技術的諸多優(yōu)點，國際上許多公司和科研團體都把它作為增強3G系統(tǒng)性能特別是TD-SCDMA系統(tǒng)性能的方案之一。目前，由CATT、RITT、 ZTE、Huawei、TD-tech等共同提出的一種針對TDD LCR系統(tǒng)的增強和演進方案備受人們關注^[6]。這種基于E-UTRA TDD系統(tǒng)的下行鏈路OFDM信道參數(shù)由表1所示。
　　從該表可以看出：下行鏈路子載波間隔為15kHz，與FDD OFDMA系統(tǒng)類似；頻譜利用率達到了90%；根據(jù)不同的傳輸速率需要，可以使用長、短兩種保護間隔；1個675ms的傳輸間隔可以支持9個使用短保護間隔的OFDM符號，或者8個使用長保護間隔的OFDM符號；支持UTRALCR TDD系統(tǒng)的演進，傳輸帶寬為1.6MHz。
　　可以粗略的估算一下該系統(tǒng)的容量。傳輸帶寬為1.6MHz時，不同編碼速率和調(diào)制方式下的系統(tǒng)容量表如表2所列。
　　按照3GPP長期演進計劃的要求，系統(tǒng)應該擁有盡可能大的吞吐量和良好的性能。通過對該組幀結構參數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)容量還有很大的提高余地。為此，在下節(jié)中給出了一組新的幀結構參數(shù)。
3 新的TD－SCDMA長期演進系統(tǒng)的OFDM參數(shù)
　　從OFDM參數(shù)分析可知，當傳輸帶寬固定時，要進一步提高系統(tǒng)容量，只有相應減小子載波間隔，增加子載波數(shù)；只要子載波間隔的長度滿足信道環(huán)境的要求，仍然可以忽略多普勒頻移的影響，而系統(tǒng)性能影響不大。因此，給出了一組新的OFDM參數(shù)，假設采樣頻率F=1.6MHz：
　　(1) 長保護間隔情況
　　當使用長保護間隔，循環(huán)前綴CP=40(25μs)；

　　表3是基于TDD系統(tǒng)的下行鏈路OFDM的新參數(shù)。從該表可以看到：符合目前UTRA(一)LCR(一)TDD系統(tǒng)的要求，傳輸帶寬仍然為1.6MHz；根據(jù)不同的傳輸速率需要，也分為長、短保護間隔兩種情況。而與前述方案不同的是：1個675ms的傳輸間隔可以支持4個使用短保護間隔的OFDM符號，或者3個使用長保護間隔的OFDM符號；子載波間隔減?。ㄩL保護間隔時△f=5kHz，短保護間隔時△f=6.25kHz）；頻譜利用率更高。

　　筆者粗略估算一下該系統(tǒng)在不同編碼速率和調(diào)制方式下的系統(tǒng)容量，由表4所列。
　　從表2和表4的比較中可以看到，使用新參數(shù)時較之現(xiàn)有參數(shù)時的系統(tǒng)容量有了明顯提高（在相同調(diào)制方式和編碼速率下，當分別使用長、短CP方案時，新參數(shù)的系統(tǒng)容量比現(xiàn)有參數(shù)的系統(tǒng)容量分別高出近18%和10%）。
4 仿真性能
　　最后，比較一下兩組參數(shù)的仿真性能。信道模型采用3G系統(tǒng)環(huán)境的“case3”信道^[5]，其中速度120km/h，相對時延0、781ns、1563ns、2344ns，功率衰減為0、-3dB,-6dB、-9dB，最大多徑時延約為4個抽樣時間間隔，小于保護間隔的長度。系統(tǒng)信道編碼采用1/2卷積編碼，調(diào)制方式采用QPSK。信道估計采用理想信道估計。其他涉及的相關參數(shù)見文獻^[5]。使用短CP和長CP時的系統(tǒng)性能仿真分別見圖1和圖2。

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