TD-SCDMA基礎培訓

1、-1- -2-目目 錄錄引言引言TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TD-SCDMATD-SCDMA關鍵技術關鍵技術TD-SCDMATD-SCDMA組網方案組網方案1234TD-SCDMATD-SCDMA與與WCDMAWCDMA比較比較5-3- 1G即第一代為模擬移動電話。即第一代為模擬移動電話。 如如TACS，1話音話音/對載頻（對載頻（25KHz）。）。 2G即第二代為數(shù)字移動電話。即第二代為數(shù)字移動電話。 如如GSM，8話音話音/對載頻（對載頻（200KHz）；）； 如如CDMA，20話音話音/對載頻（對載頻（1.25MHz）。）。q什么叫什么叫3G？-4- 2.5G即第即第

2、2.5代為數(shù)字電話代為數(shù)字電話+低速數(shù)據(jù)。低速數(shù)據(jù)。 如如GPRS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，36kb/s； 如如CDMA2000-1X，153. 6kb/s。 3G即第即第3代數(shù)字移動電話代數(shù)字移動電話+高速數(shù)據(jù)。高速數(shù)據(jù)。 如公認的如公認的3種種3G制式：制式： A、WCDMA （5MHz） B、CDMA2000 （1.25MHz） C、TD-SCDMA （1.6MHz）q什么叫什么叫3G？中國聯(lián)通中國聯(lián)通中國電信中國電信中國移動中國移動-5- 高速運動：高速運動：144kb/s 步行速度：步行速度：384kb/s 室內環(huán)境：室內環(huán)境：2Mb/s能提供以下三種最高傳輸速率的通信技術叫能提供以下三種最高傳輸

3、速率的通信技術叫3G3Gq什么叫什么叫3G？-6-7-目目 錄錄引言引言TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TD-SCDMATD-SCDMA關鍵技術關鍵技術TD-SCDMATD-SCDMA組網方案組網方案1234TD-SCDMATD-SCDMA與與WCDMAWCDMA比較比較5-8-2.1 TD-SCDMA2.1 TD-SCDMA基本概念基本概念2.2 CDMA2.2 CDMA概念概念2.3 2.3 擴頻原理擴頻原理2.4 TD-SCDMA2.4 TD-SCDMA幀結構幀結構2.5 TD-SCDMA2.5 TD-SCDMA物理信道物理信道2.6 TD-SCDMA2.6 TD-SCD

4、MA物理過程物理過程TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述-9-TD-SCDMA基本概念TD:時分復用；S：軟件無線電；同步；智能；CDMA：碼分多址多址方式多址方式：時分多址、碼分多址、頻分多址、空分多址的完美結合雙工方式雙工方式：時分雙工頻率：18801920MHz ，20102025MHz ，23002400MHz載頻間隔：1.6MHz碼片速率：1.28Mchip/s-10-11-12-不同國家的人比作不同的用戶；不同國家的人比作不同的用戶；不同的語言比作不同的碼；不同的語言比作不同的碼；雞尾酒會場比作同一個頻率；雞尾酒會場比作同一個頻率；酒會上的音樂比作噪聲和干擾。酒會上的音

5、樂比作噪聲和干擾。構成了構成了CDMA網絡的結構框架網絡的結構框架-13-擴頻理論依據(jù)擴頻理論依據(jù)Shannon公式：C=Wlog2（1+S/N）C:信道容量（bit/s），W:信號頻帶寬度（Hz），S:信號平均功率（w），N：噪聲平均功率（w）。得出結論：給定信道容量C，若有較大的傳輸帶寬，則同樣的信道容量能由較小的信號功率（較小的信噪比）來傳送。-14- 擴頻通信就是將信息信號的頻譜擴展100倍，甚至1000倍以上，然后再進行傳輸，因而提高了通信的抗干擾能力，即在強干擾的條件下保證安全可靠的通信。 當有較大的傳輸帶寬時，可以使S/N足夠小，甚至有用信號在被噪聲湮沒的情況下，即S/N1(10

6、log2S/N0dB),也能進行可靠通信。-15-擴頻技術擴頻技術擴頻碼擴頻碼擴頻碼擴頻碼積分合并積分合并窄帶信號窄帶信號fP(f)寬帶信號寬帶信號P(f)f噪聲噪聲P(f)f噪聲噪聲+寬帶信號寬帶信號P(f)f窄帶濾波分離信號與噪聲窄帶濾波分離信號與噪聲P(f)f干擾干擾噪聲噪聲+干擾干擾有用信號有用信號-16-TD-SCMDATD-SCMDA物理層物理層- -幀結構幀結構-17- Frequency Time Power density (CDMA codes) used RU available RU 1.6 MHz 0 : 15 TS0 2. Carrier (optional) 3.

7、 Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL /UL DL /UL DL /UL UL UL /DL UL /DL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL GP Guard Period DwPTS Downlink Pilot Time Slot UpPTS Uplink Pilot Time Slot TD-SCDMATD-SCDMA物理層物理層- -幀結構幀結構-18- SYNC_DL用于小區(qū)初使搜索，下行同步和識別相鄰小區(qū)； TD-SCDMA系統(tǒng)有32組長度為64chip的基本SYNC_DL碼TD-SCMDATD-SCMDA物

8、理層物理層- -特殊時隙特殊時隙DwPTSDwPTS結構結構-19- SYNC_UL用于在接入過程中區(qū)分不同的UE； TD-SCDMA系統(tǒng)有256個長為128的基本SYNC_UL碼，分為32組，每組8個； 當UE要建立上行同步時，將從8個已知的SYNC_UL中隨機選擇1個，并根據(jù)估計的定時和功率值在UpPTS中發(fā)射；TD-SCMDATD-SCMDA物理層物理層- -特殊時隙特殊時隙UpPTSUpPTS結構結構-20-用于下行到上行轉換的保護在小區(qū)搜索時，確保DwPTS可靠接收，防止干擾UL工作在隨機接入時，確保UpPTS可以提前發(fā)射，防止干擾DL工作確定基本的基站覆蓋半徑（11.25km）TD

9、-SCMDATD-SCMDA幀結構幀結構- -常規(guī)時隙常規(guī)時隙-21-TD-SCMDATD-SCMDA物理層物理層- -常規(guī)時隙常規(guī)時隙-22-TD-SCMDATD-SCMDA物理層物理層- -常規(guī)時隙常規(guī)時隙訓練序列（Midamble）： 長144Chips：由長度為128的基本訓練序列生成，基本訓練 序列共128個； 128個基本訓練序列分成32組，以對應32個SYNC-DL碼； 每組為4個不同的基本訓練序列，基本訓練序列和擾碼一一 對應; 訓練序列的作用： 1.上下行信道估計； 2.功率測量； 3.上行同步保持；-23-傳輸信道傳輸信道物理信道物理信道專用傳輸信道DCH專用物理信道(DP

10、CH)廣播信道BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)尋呼信道PCH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)前向接入FACH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)隨機接入RACH物理隨機接入信道(PRACH)上行共享USCH物理上行共享信道 (PUSCH)下行共享DSCH物理下行共享信道 (PDSCH) 下行導頻信道 (DwPCH) 上行導頻信道 (UpPCH) 尋呼指示信道（PICH） 快速物理接入信道F-PACH-24-n TD-SCDMA TD-SCDMA室內基站室內基站( (單端口單端口) )信道功率配比信道功率配比主載頻主載頻TS0TS0時隙共時隙共5 5個碼道，個碼道，其中其中PC

11、CPCHPCCPCH占占2 2個碼道，個碼道，公共信道功率設置都一樣，公共信道功率設置都一樣，因此因此PCCPCHPCCPCH占占2/52/5功率功率（也即是（也即是4dB4dB）注：PICH和SCCPCH可配置在TS0或其他下行業(yè)務時隙-25-TD-SCDMA系統(tǒng)中的同步技術主要由兩部分組成基站間的同步（Synchronization of Node Bs）基站與移動臺間上行同步（Uplink Synchronization）-26- 功率控制功率控制：可以有效地限制系統(tǒng)內部的干擾電平，從而降低小區(qū)內和小區(qū)間的干擾；還可以克服“遠近效應”并減少UE的功耗。 上行： 業(yè)務信道的初始發(fā)射功率是根

12、據(jù)開環(huán)功率控制確定的，也是通過高層信令通知終端的。通話過程中閉環(huán)功控始終控制終端的發(fā)射功率保持在合理的水平上?；靖鶕?jù)RNC設定的信道信噪比目標值與接收信號的信噪比進行比較來產生功控指令符號，通知終端增加或降低一個步長的發(fā)射功率。 在兩個下行功控指令間沒有上行數(shù)據(jù)的傳輸，終端將忽略收到的下行功率指令。 下行：同理，下行基站的總發(fā)射功率也不能超過高層信令確定的最大允許發(fā)射功率。下行專用信道的初始發(fā)射功率通過高層信令確定。初始發(fā)送后，基站也進入閉環(huán)功控進程。終端根據(jù)收到的信號的信噪比與設定的業(yè)務目標信噪比進行比較來產生功控指令符號，通知基站增加或降低一個步長的發(fā)射功率。-27-隨機接入隨機接入：在

13、隨機接入過程中，UE首先在特殊時隙發(fā)送UpPCH，允許有較大的定時誤差。在接收到響應的FPACH之后，根據(jù)FPACH信息設置PRACH的發(fā)送定時和發(fā)送功率，以很高的同步精度和合適的功率發(fā)送PRACH。這樣可以大大減小對工作在該時隙的其它UE的干擾。-28-目目 錄錄引言引言TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TD-SCDMATD-SCDMA關鍵技術關鍵技術TD-SCDMATD-SCDMA組網方案組網方案1234TD-SCDMATD-SCDMA與與WCDMAWCDMA比較比較5-29-30-3.1 3.1 時分雙工時分雙工 頻譜分配靈活頻譜分配靈活 高效支持非對稱業(yè)務高效支持非對稱業(yè)

14、務 有利于先進技術應用有利于先進技術應用 設備成本低設備成本低-31-3.1 3.1 時分雙工時分雙工TD-SCDMA 優(yōu)勢優(yōu)勢可用于不成對頻段可用于不成對頻段 無需成對的有雙工間隙的頻段無需成對的有雙工間隙的頻段通過適配于用戶話務需要，頻通過適配于用戶話務需要，頻譜效率得到了提高譜效率得到了提高上行和下行使用同樣的載頻，上行和下行使用同樣的載頻，因此無線傳播是對稱的因此無線傳播是對稱的最適用于智能天線技術的實現(xiàn)最適用于智能天線技術的實現(xiàn) 無需笨重的雙工器無需笨重的雙工器基站設備體積小基站設備體積小時分雙工時分雙工 (TD-SCDMA):上行頻段和下行頻段一樣上行頻段和下行頻段一樣 D U D

15、 D D DDD頻分雙工頻分雙工(FDD):上行頻段和下行頻段分開上行頻段和下行頻段分開DD D D DDDUU 上行D 下行未用 資源:-32-3.2 3.2 智能天線智能天線n智能天線波束賦形，形成方向性波束智能天線波束賦形，形成方向性波束用戶跟隨能量集中低旁瓣泄漏n智能天線基本概念與原理智能天線基本概念與原理智能天線是由多根天線陣元組成天線陣列智能天線的原理是通過調節(jié)各陣元信號的加權幅度和相位來改變陣列天線的方向圖，從而抑制干擾，提高信干比-33-3.2 3.2 智能天線智能天線使用智能天線使用智能天線 . .能量僅指向小區(qū)內處于激活狀態(tài)的移動終端正在通信的移動終端在整個小區(qū)內處于受跟蹤

16、狀態(tài)不使用智能天線不使用智能天線 .能量分布于整個小區(qū)內所有小區(qū)內的移動終端均相互干擾，此干擾是CDMA容量限制的主要原因 智能天線的優(yōu)勢智能天線的優(yōu)勢減少小區(qū)間和小區(qū)內干擾減少小區(qū)間和小區(qū)內干擾降低多徑干擾降低多徑干擾等效發(fā)射功率提高提高系統(tǒng)信噪比提高接收靈敏度改進了小區(qū)覆蓋（合成波束）增加了容量及小區(qū)覆蓋半徑降低發(fā)射功率，基站成本降低有利于精確定位業(yè)務-34-3.3 3.3 聯(lián)合檢測聯(lián)合檢測 傳統(tǒng)的接收技術是針對某一用戶進行信號檢測而把其他用戶作為噪聲加以處理，在用戶數(shù)增多時，導致了信噪比惡化，系統(tǒng)性能和容量都不如人意。 聯(lián)合檢測技術是在傳統(tǒng)檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶

17、信號及其多徑的先驗信息（信號之間的相關性時已知的：如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計），把用戶信號的分離當作一個統(tǒng)一的相互關聯(lián)的聯(lián)合檢測過程來完成，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，降低了系統(tǒng)對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行鏈路頻譜資源，顯著地提高系統(tǒng)容量，并削弱了“遠近效應”的影響。-35-3.3 3.3 聯(lián)合檢測聯(lián)合檢測-36-3.3 3.3 聯(lián)合檢測聯(lián)合檢測利用接收到多個用戶的信號，實現(xiàn)目標用戶信號的判斷聯(lián)合檢測優(yōu)勢 擬制擬制ISI(碼間干擾碼間干擾)與與MAI（多用戶干擾）（多用戶干擾） 擬制遠近效應，降低功率控制要求擬制遠近效應，降低功率控制要求 -37-3.4 3.4 上

18、行同步上行同步 n上行同步基本概念上行同步基本概念n上行同步優(yōu)勢上行同步優(yōu)勢同一時隙不同用戶的信號同步到達基站接收機；充分利用OVSF碼的正交性。最大限度的克服MAI；簡化基站解調設計方案，降低基站成本。n上行同步實現(xiàn)上行同步實現(xiàn)同步的建立；同步的動態(tài)保持；實時閉環(huán)同步的精確跟蹤控制。-38-3.5 3.5 接力切換接力切換n接力切換基本概念與原理接力切換基本概念與原理接力切換基本定義：接力切換基本定義：接力切換使用上行預同步技術，在切換過程中，UE從原小區(qū)接收接力切換原理：接力切換原理：利用上行同步技術，在切換測量期間，使用上行預同步的技術，提前獲取切換后的上行信道發(fā)送時間、功率信息，從而達

19、到減少切換時間，提高切換的成功率、降低切換掉話率的目的。接力切換是接力切換是TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。下行數(shù)據(jù)，向目標小區(qū)發(fā)送上行數(shù)據(jù)，即上下行通信鏈路先后轉移到目標小區(qū)。-39-3.5 3.5 接力切換接力切換-40-3.5 3.5 接力切換接力切換n接力切換特點接力切換特點接力切換是基于同步和TDD的基礎上的切換方法，它是介于 硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。它克服了軟切換需要占用的信道資源較多，信令復雜導致系 統(tǒng)負荷加重，以及增加下行鏈路干擾等缺點，也克服了傳統(tǒng) 硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點。接力切換的突出優(yōu)點是切換高成功率和

20、信道高利用率。它具 有硬切換和軟切換兩者的優(yōu)點。-41-n動態(tài)信道分配的基本概念與原理動態(tài)信道分配的基本概念與原理定義：在終端接入和鏈路持續(xù)期間，對信道進行動態(tài)分配和調整。3.6 3.6 動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配-42-n動態(tài)信道分配方法動態(tài)信道分配方法3.6 3.6 動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配 頻域DCA 時域DCA 碼域DCA 空域DCA以上幾種方法全面降低了相應的小區(qū)間干擾，從而使頻譜利用率得以優(yōu)化。以上幾種方法全面降低了相應的小區(qū)間干擾，從而使頻譜利用率得以優(yōu)化。6 MHz16code can be usedEach user are indentified by each CDMA c

21、ode timeslotdownlinkdownlinkdownlinkuplinktimecodefrequency-43-3.6 3.6 動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配DCA技術的特點：技術的特點：能夠高效率地利用有限的無線資源，提高系統(tǒng)容量；適應3G業(yè)務的需要，尤其是高速率的上、下行不對稱的 數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務，保證其服務質量要求（QoS）；TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢所在：通過靈活的時隙分配，進行上下行 鏈路的轉換，更有利于支持不對稱業(yè)務；DCA的缺點是DCA算法相對于固定信道分配來說較為復 雜，系統(tǒng)開銷也比較大。-44-3.7 TD3.7 TD關鍵性技術小結關鍵性技術小結 時分雙工時分雙工 : 對非

22、對稱業(yè)務的更好適配，提高頻譜利用率 智能天線智能天線 : 大大抑制小區(qū)間及小區(qū)內干擾 聯(lián)合檢測聯(lián)合檢測 : 消除小區(qū)內干擾和符號間干擾 上行同步上行同步 : 多址干擾的進一步降低,同時確保無上下行之間的干擾 接力切換接力切換 : 接力切換比硬切換成功率高，比軟切換節(jié)省無線資源 DCA分配分配: 通過資源的靈活分配,使整個系統(tǒng)的實際干擾降到最低-45-目目 錄錄引言引言TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TD-SCDMATD-SCDMA關鍵技術關鍵技術TD-SCDMATD-SCDMA組網方案組網方案1234TD-SCDMATD-SCDMA與與WCDMAWCDMA比較比較5-46-47

23、-每個小區(qū)對應一個絕對頻點號每個小區(qū)對應一個絕對頻點號單個扇區(qū)配置多個載頻后，每個載頻對應一個邏輯小區(qū)單個扇區(qū)配置多個載頻后，每個載頻對應一個邏輯小區(qū)TS0TS0和特殊時隙在每個載頻上分別發(fā)射和特殊時隙在每個載頻上分別發(fā)射-48-優(yōu)點優(yōu)點-最高的頻譜利用率最高的頻譜利用率-不必進行頻率規(guī)劃不必進行頻率規(guī)劃缺點缺點-輕微的小區(qū)呼吸效應輕微的小區(qū)呼吸效應( (相鄰小區(qū)干擾引起相鄰小區(qū)干擾引起) )-鏈路預算在小區(qū)干擾余量上需要考慮鏈路預算在小區(qū)干擾余量上需要考慮11.5dB11.5dB鄰區(qū)干擾余量鄰區(qū)干擾余量-每小區(qū)每載頻負荷量相應減小每小區(qū)每載頻負荷量相應減小-輕微呼吸效應造成小區(qū)半徑一定程度收

24、縮輕微呼吸效應造成小區(qū)半徑一定程度收縮-需要做更多的網規(guī)網優(yōu)工作需要做更多的網規(guī)網優(yōu)工作在在15M15M帶寬內可支持的最大配置是帶寬內可支持的最大配置是S 9/9/9S 9/9/9F1,2,3F1,2,3F1,2,3F1,2,3F1,2,3F1,2,3-49-優(yōu)點優(yōu)點-每小區(qū)每載頻支持更高的負荷每小區(qū)每載頻支持更高的負荷-由于沒有同頻干擾由于沒有同頻干擾, ,小區(qū)覆蓋會更好小區(qū)覆蓋會更好-網絡規(guī)劃和優(yōu)化更加容易網絡規(guī)劃和優(yōu)化更加容易缺點缺點-最低的頻譜利用率最低的頻譜利用率-需要進行頻率規(guī)劃需要進行頻率規(guī)劃在在15M15M帶寬內可支持的最大配置是帶寬內可支持的最大配置是S 3/3/3S 3/3

25、/3F4,5,6F4,5,6F7,8,9F7,8,9F1,2,3F1,2,3-50-僅在小區(qū)僅在小區(qū)/ /扇區(qū)的一個載頻上發(fā)送扇區(qū)的一個載頻上發(fā)送DwPTSDwPTS和廣播信息和廣播信息承載承載P-CCPCHP-CCPCH的載頻稱為主載頻，其余載頻稱為輔載頻的載頻稱為主載頻，其余載頻稱為輔載頻主載頻和輔載頻使用相同的擾碼和基本主載頻和輔載頻使用相同的擾碼和基本midamblemidamble碼碼-51-優(yōu)點優(yōu)點-主載波上的公共控制信道具有較好的覆蓋能力主載波上的公共控制信道具有較好的覆蓋能力(BCH,FACH,FPACH(BCH,FACH,FPACH等等) )-最高的頻譜利用率最高的頻譜利用率

26、缺點缺點-需要進行頻率規(guī)劃需要進行頻率規(guī)劃在在15M15M帶寬內可支持的最大配置是帶寬內可支持的最大配置是S 9/9/9S 9/9/9-52-53-目目 錄錄引言引言TD-SCDMATD-SCDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TD-SCDMATD-SCDMA關鍵技術關鍵技術TD-SCDMATD-SCDMA組網方案組網方案1234TD-SCDMATD-SCDMA與與WCDMAWCDMA比較比較5-54- 3G3G業(yè)務與功能業(yè)務與功能 完全滿足第三代移動通信要求 突出頻譜利用率突出頻譜利用率 無需出現(xiàn)成對的頻段 最佳適應數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)成本比較低 呼吸效應不明顯呼吸效應不明顯 多業(yè)務基本實現(xiàn)均衡覆蓋多業(yè)務基本實

27、現(xiàn)均衡覆蓋 大大簡化網絡設計難度大大簡化網絡設計難度TD-SCDMA系統(tǒng)多業(yè)務覆蓋其它CDMA系統(tǒng)多業(yè)務覆蓋小區(qū)呼吸效應5.1 TD-SCDMA系統(tǒng)特點系統(tǒng)特點-55-5.2 3G三種主要技術的比較三種主要技術的比較WCDMAWCDMATD-SCDMATD-SCDMACDMA2000CDMA2000載頻間隔載頻間隔5M5M* *2 21.6M1.6M1.25M1.25M* *2 2碼片速率碼片速率3.84Mc/s3.84Mc/s1.28Mc/s1.28Mc/s1.228Mc/s1.228Mc/s雙工方式雙工方式FDDFDDTDDTDDFDDFDD幀長幀長10ms10ms10ms (10ms (子幀子幀5ms)5ms)20ms20ms信道編碼信道編碼卷積碼、卷積碼、TurboTurbo碼碼卷積碼、卷積碼、TurboTurbo碼碼卷積碼、卷積碼、TurboTurbo碼碼調制方式調制方式QPSK/BPSKQPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK/8PSK數(shù)據(jù)調制：數(shù)據(jù)調制：QPSK/BPSKQPSK/BPSK功率控制功率控制開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合閉環(huán)開環(huán)結合閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)功率控制速率功率控制速率15001500次次/s/s200200次次/s/s800800次次/