从制定标准的角度讲，TD-SCDMA最大程度地和3.84McpsTDD技术保持了共同性。在空中接口的高层协议和网络设施方面，TD-SCDMA都和其他模式保持了尽可能的相同。但在物理层结构和关键技术方面，TD-SCDMA却有着自己的特点。因此在高层的信令和接口协议中，对一些字段和参数做了相应的增加、修改或者扩展，来适应对物理层的支持。
物理层是TD-SCDMA最具有特色的地方，在空中接口物理层的帧结构、同步机制等方面，TD-SCDMA有其自身的特点。
TD-SCDMA的无线帧周期为10ms，一个无线帧周期被分成2个相同的5ms的子帧。每一个无线帧，被分为7个业务时隙和3个特殊时隙：DwPTS（下行导频时隙），GP（保护间隔）和UpPTS（上行导频时隙）。之所以要划分出2个5ms的子帧，主要是为了用来满足空中接口快速功率控制（每秒最大200次）和智能天线的波束赋型的需要。
事实上，由于传播时延的影响，上下行之间的切换可能会带来干扰。这种干扰决定了小区的大小。通过“DwPTS（下行导频）□GP（保护间隙）□UpPTS（上行导频）”的结构，上行和下行时隙间有了适当的间隔，相互间的干扰很大程度上得到了避免，同时GP的长度也决定了小区的覆盖半径，理论上最大半径可以达到11.25公里。
物理层过程中，最主要的不同点在于TD-SCDMA采用上行同步，和3.84McpsTDD中采用的由高层执行的定时提前的同步方式不同。由于减少了高层的参与，实现更为有效和直接。另外每秒200次的快速闭环功率控制用来减小干扰，抵抗深衰落。
TD-SCDMAHSDPA演进
为了能够更好地满足无线数据业务的急剧增加对网络性能带来的需求，3GPPRelease5引入了一项重要的增强技术——HSDPA（全称为高速下行分组接入）。它采用共享的下行信道进行数据传输，可以达到更高的数据吞吐量，它适合于瞬时下行速率要求较高的高突发性业务，并能有效降低数据重传的程度和传输时延，特别适合如视频点播、网上冲浪等各种上下行不对称的数据业务。
HSDPA中采用了AMC（自适应调制编码）、HARQ（混合自动重传请求）等增强技术提高下行的吞吐量。HSDPA的调制方式采用QPSK和16QAM，并使用更灵活的速率匹配机制实现多种编码速率。AMC在物理层实现了链路的自适应功能：下行的发送机制（包括调制方式、编码速率等等）将根据无线链路的条件在每一个发送时间间隔（TTI）进行实时的改变。而另一个主要特征HARQ和相应的HSDPA调度功能，则是在媒体接入控制层（MAC）完成。在UMTS无线接入网，这些功能都被包含在一个新的实体——MAC-hs。MAC-hs位于UE和NodeB，因此HSPDA的重传、调度都是由基站来完成的。由于减少了Iub接口的消息过程和RNC的参与，重传的时延被缩短、效率得到提高。
3GPPRelease5也制定了TD-SCDMA的HSDPA技术规范，下行方向上定义了高速下行共享信道（HS-DSCH）完成高速的下行数据传输。作为一个时间共享的传输信道，它被映射到一个新定义物理下行数据信道——高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）。和HS-DSCH相关的两个物理层的共享控制信道：下行的HS-SCCH和上行的HS-SICH，也在规范中定义，通过这两个控制信道的配合，完成数据传输的闭环控制。
