基于TD-SCDMA技術(shù)的研究

1、基于TDSCDMA技術(shù)的研究報(bào)告人：張亞斌1移動(dòng)通信的發(fā)展第一代移動(dòng)通信（1G）:發(fā)展于70年代，模擬通信，利用FDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音通信第二代移動(dòng)通信(2G)：80年代末開發(fā)，數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，是包括語音在內(nèi)的全數(shù)字化系統(tǒng)，通話質(zhì)量和系統(tǒng)容量比1G有所提提升GSM(Global System for Mobile Communication)是第一個(gè)商業(yè)運(yùn)營的2G系統(tǒng)，GSM采用TDMA技術(shù)。另外,2.5G(GPRS)在2G基礎(chǔ)上提供增強(qiáng)業(yè)務(wù)，如WAP。第三代移動(dòng)通信(3G)：NTT和愛立信最早于1996年開始開發(fā)3G，是移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)，提供的業(yè)務(wù)包括語音，傳真，數(shù)據(jù)，多媒體娛樂和全球無縫

2、漫游等。3G技術(shù)提供2MBPS標(biāo)準(zhǔn)用戶速率（高速移動(dòng)下提供144KBPS速率）。包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。第四代移動(dòng)通信(4G)：用戶速率可達(dá)20Mbps。4G支持交互多媒體業(yè)務(wù)，高質(zhì)量影像，3D動(dòng)畫和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入，是寬帶大容量的高速蜂窩系統(tǒng)。2TD-SCDMA概述TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access（時(shí)分同步碼分多址） 的簡稱，中國提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)(簡稱3G)，也是ITU批準(zhǔn)的三個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)，以我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通信國際標(biāo)準(zhǔn)。

3、是我國電信史上重要的里程碑。但相對于另兩個(gè)主要3G標(biāo)準(zhǔn)CDMA2000和WCDMA，它的起步較晚，技術(shù)不夠成熟。它集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA等技術(shù)于一體。系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)，且采用了智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、同步CDMA、動(dòng)態(tài)信道分配等技術(shù)。3TDMA:在時(shí)間軸上，上行和下行分開，實(shí)現(xiàn)了TDD模式。FDMA:FDD模式反映在頻率上，是上行下行共用一個(gè)頻點(diǎn)，節(jié)省了帶寬。在頻率軸上，不同頻點(diǎn)的載波可以共存。CDMA:在能量軸上，每個(gè)頻點(diǎn)的每個(gè)時(shí)隙可以容納16個(gè)碼道。SDMA:通過使用智能天線技術(shù)，針對不同的用戶使用不同的賦形波束覆蓋。智能天線由于采用了波束賦形

4、技術(shù)，可以有效的降低干擾，提高系統(tǒng)的容量。4TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成 TD系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為三部分:用戶設(shè)備 (UE)、 無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)。 為實(shí)現(xiàn)2G向3G的平滑過渡，3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)依然采用了GSM/GPRS第二代的定義，所以我們認(rèn)為3G系統(tǒng)的區(qū)分主要是接入網(wǎng)和空中接口的無線傳輸這些部分。5TD網(wǎng)絡(luò)組成圖示6UTRAN結(jié)構(gòu)描述7UTRAN通用協(xié)議模型8TD系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口空中接口Uu：無線接口從協(xié)議結(jié)構(gòu)上可以劃分為三層：物理層（L1），數(shù)據(jù)鏈路層（L2），網(wǎng)絡(luò)層（L3）。L2和L3劃分為控制平面和用戶平面。 RLC和MAC之間的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）提供邏輯信道，物理層和MAC之間的

5、SAP提供傳輸信道。RRC與下層的PDCP、BMC、RLC和物理層之間都有連接，用以對這些實(shí)體的內(nèi)部控制和參數(shù)配置。Iu口：Iu接口是連接UTRAN和CN的接口，也可以把它看成是RNS和核心網(wǎng)之間的一個(gè)參考點(diǎn)。它將系統(tǒng)分成用于無線通信的UTRAN和負(fù)責(zé)處理交換、路由和業(yè)務(wù)控制的核心網(wǎng)兩部分。結(jié)構(gòu)：一個(gè)CN可以和幾個(gè)RNC相連，而任何一個(gè)RNC和CN之間的Iu接口可以分成三個(gè)域：電路交換域（Iu-CS）、分組交換域（Iu-PS）和廣播域（Iu-BC），它們有各自的協(xié)議模型。功能：Iu接口主要負(fù)責(zé)傳遞非接入層的控制信息、用戶信息、廣播信息及控制Iu接口上的數(shù)據(jù)傳遞等。9Iub口：Iub接口是RNC

6、和Node B之間的接口，完成RNC和Node B之間的用戶數(shù)據(jù)傳送、用戶數(shù)據(jù)及信令的處理和Node B邏輯上的O&M等。它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，允許不同廠家的互聯(lián)。功能：管理Iub接口的傳輸資源、Node B邏輯操作維護(hù)、傳輸操作維護(hù)信令、系統(tǒng)信息管理、專用信道控制、公共信道控制和定時(shí)以及同步管理。Iur：Iur接口是兩個(gè)RNC之間的邏輯接口，用來傳送RNC之間的控制信令和用戶數(shù)據(jù)。它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，允許不同廠家的互聯(lián)。功能：Iur口是Iub口的延伸。它支持基本的RNC之間的移動(dòng)性、支持公共信道業(yè)務(wù)、支持專用信道業(yè)務(wù)和支持系統(tǒng)管理過程。10物理信道幀結(jié)構(gòu) 所有的物理信道都采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)

7、幀號、無線幀、子幀和時(shí)隙/碼 3GPP定義的一個(gè)TDMA幀長度為10ms。一個(gè)10ms的幀分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的子幀，每個(gè)子幀的時(shí)長為5ms。這是考慮到了智能天線技術(shù)的運(yùn)用，智能天線每隔5ms進(jìn)行一次波束的賦形。 子幀分成7個(gè)常規(guī)時(shí)隙（TS0 TS6），每個(gè)時(shí)隙長度為864chips，占675us）。11DwPTS（下行導(dǎo)頻時(shí)隙，長度為96chips，占75us）GP（保護(hù)間隔，長度96chips，75us）UpPTS（上行導(dǎo)頻時(shí)隙，長度160chips，125us）子幀總長度為6400chips，占5ms，得到碼片速率為1.28Mcps。TS0總是固定地用作下行時(shí)隙來發(fā)送系統(tǒng)廣播信息，是廣播

8、信道PCCPCH獨(dú)自占用的時(shí)隙TS1總是固定地用作上行時(shí)隙。其它的常規(guī)時(shí)隙可以根據(jù)需要靈活地配置成上行或下行以實(shí)現(xiàn)不對稱業(yè)務(wù)的傳輸，上下行的轉(zhuǎn)換由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（Switch Point）分開。每個(gè)5ms的子幀有兩個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（UL到DL和DL到UL），第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)固定在TS0結(jié)束處，而第二個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)則取決于小區(qū)上下行時(shí)隙的配置。12TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù) 智能天線（S.A.） 聯(lián)合檢測 (J.D.) 接力切換 動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）13智能天線（S.A.）智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性

9、。智能天線可減少小區(qū)間干擾也可減少小區(qū)內(nèi)干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。具體而言， TDSCDMA系統(tǒng)的智能天線是由8個(gè)天線單元的同心陣列組成的,直徑為25cm。同全方向天線相比，它可獲得8dB的增益。其原理是使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用DSP方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號的載干比，降低發(fā)射功率等目的。14聯(lián)合檢測 (J.D.)聯(lián)合檢測是多用戶檢測（ ）的一種。系統(tǒng)中多個(gè)用戶的信號在時(shí)域和頻域上是混疊的，接收時(shí)需要在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個(gè)用戶的信號分離開來。CDM

10、A系統(tǒng)中多址干擾（M.A.I.）是主要干擾;小區(qū)間的干擾在最惡劣的情況下也不超過小區(qū)內(nèi)部干擾的。傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)信號分離方法把MAI看作熱噪聲。J.D.充分利用MAI中的先驗(yàn)信息。聯(lián)合檢測作用：避免多址聯(lián)擾；相對擴(kuò)大檢測動(dòng)態(tài)范圍，無需軟切換；小區(qū)內(nèi)干擾最小化聯(lián)合檢測原理：特定的空中接口（幀結(jié)構(gòu)）允許收信機(jī)對無線信道進(jìn)行信道估計(jì) ；根據(jù)估計(jì)的無線信道，對所有信號同時(shí)進(jìn)行檢測 15接力切換 接力切換是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。 與軟切換相比，都具有較高的切換成功率、較低的掉話率以及較小的上行干擾等優(yōu)點(diǎn)。不同之處在于接力切換不需要同時(shí)有多個(gè)基站為一個(gè)移動(dòng)臺(tái)提供服務(wù)，因而克服了軟切換

11、需要占用的信道資源多、信令復(fù)雜、增加下行鏈路干擾等缺點(diǎn)。 與硬切換相比，兩者具有較高的資源利用率，簡單的算法、以及較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。不同之處在于接力切換斷開原基站和與目標(biāo)基站建立通信鏈路幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，因而克服了傳統(tǒng)硬切換掉話率高、切換成功率低的缺點(diǎn)。 傳統(tǒng)的軟切換、硬切換都是在不知道UE的準(zhǔn)確位置下進(jìn)行的，因而需要對所有鄰小區(qū)進(jìn)行測量，而接力切換只對UE移動(dòng)方向的少數(shù)小區(qū)測量。16動(dòng)態(tài)信道分配（DCA） 信道分配有固定信道分配（FCA）、動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）和混合信道分配（HCA）3種。TD-SCDMA系統(tǒng)采用RNC集中控制的DCA技術(shù)，在一定區(qū)域內(nèi)，將幾個(gè)小區(qū)的可用信道資源集中起來

12、，由RNC統(tǒng)一管理，按小區(qū)呼叫阻塞率、候選信道使用頻率、信道再用距離等諸多因素，將信道動(dòng)態(tài)分配給呼叫用戶。 信道動(dòng)態(tài)分配分為2個(gè)階段：第1階段是呼叫接入的信道選擇，采用慢速DCA；第2階段是呼叫接入后為保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量而進(jìn)行的信道重選，采用快速DCA。RNC根據(jù)各相鄰小區(qū)占用的時(shí)隙，計(jì)算或測量時(shí)隙的干擾情況，動(dòng)態(tài)地在RNC所管轄的各小區(qū)間、工作載波間及上下行鏈路之間進(jìn)行時(shí)隙分配。17TD-SCDMA技術(shù)的發(fā)展趨勢TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)下一階段稱為4G或ITM-Advanced階段。ITM-Advanced是ITU為滿足未來1015年全球移動(dòng)通信需求而啟動(dòng)的。在技術(shù)上，ITM-Advanced將基

13、于OFDM，在LTE(或相當(dāng))技術(shù)的基礎(chǔ)上，作進(jìn)一步增強(qiáng)。目前在國家有關(guān)主管部門的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織下，TD-SCDMA 4G標(biāo)準(zhǔn)研究也在有條不紊地進(jìn)行中。18參考文獻(xiàn)1 彭木根，王廣文.TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.2 彭木根，王廣文.TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)增強(qiáng)和演進(jìn)M。機(jī)械工業(yè)出版社,2008.3 廖曉濱等.第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)教程M.北京：電子工業(yè)出版社4 許宏敏，TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理及方法M.人民郵電出版社，2009.5 杜慶波，羅文茂，3G技術(shù)與基站工程M.人民郵電出版社，20086 李世鶴，TD-SCDMA第三代移動(dòng)通

14、信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)M.人民郵電出版社，20037 李立華等，TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.人民郵電出版社，20078 羅建迪，TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化，人民郵電出版社，2010.19 9 張傳福，TD-SCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，人民郵電出版社，2009.10 李治文，郭寶，TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化，機(jī)械工業(yè)出版社，201211 肖建華，梁立濤，王航，TD-SCDMA無線優(yōu)化指南，人民郵電出版社201012 大唐TD專項(xiàng)培訓(xùn)課件，常州移動(dòng)，201113 華為TD專項(xiàng)培訓(xùn)課件，華蘇辦事處，20111 王奎勇。3G傳輸網(wǎng)。第一版。沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006。14 吳英樺

15、。多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)及應(yīng)用。第一版。北京：人民郵電出版社，2003。 15 曹志剛,錢亞生。 現(xiàn)代通信原理M 。第三版 。北京：清華大學(xué)出版社，1992。16 王志勤，萬屹，魏貴明。 3G技術(shù)實(shí)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展介紹J第一版。電信網(wǎng)技術(shù)，2003。2017 紀(jì)越峰。 現(xiàn)代通信技術(shù)。第二版。北京：人民郵電出版社，2005。18 張吉承。 3G解決方案。第一版。沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，200619 樊昌信、曹麗娜。通信原理。第五版。北京：國防工業(yè)出版社 200920 高偉東等。TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化及無線資源管理。第一版。北京：人民郵電出版社200721 段紅光、畢敏、肖理兵

16、。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化方法與案例。第一版。北京：人民郵電出版社 200822董飛,楊豐瑞. TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展策略J. 江西通信科技, 2007,(02) . 23董飛,楊豐瑞. TDSCDMA產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及策略分析J. 商場現(xiàn)代化, 2007,(15) . 24卞雪輝. 中國移動(dòng)3G運(yùn)營策略與發(fā)展研究D. 天津大學(xué), 2007 2125連駿. 中國3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略D. 西南政法大學(xué), 2008 .26 Liu Guangyi,Zhang Jianhua,Zhang Ping, et al. Evolution map from TD-SCDMA

17、 to future B3G TDD J. IEEE Transactions on Communications Magazine, 2006, 44(3):54-61.27 3GPPTR25.895. Analysis of higher chip rates for UTRA TDD evolution S.2004.28 3GPPTS23.234 v.l.10.0. Group services and system aspects:3GPP System to Wireless Local Area Networks (WLAN) interworking system descri

18、ption (Release6) S. 2003.29 3GPPREV-WS005.DoCoMo s view on 3G evolution and requirements 3G LTE scenario Super 3G-x S. 200522 30 Mauss Oliver C, Classen Ferdinand, Mey r Heinrich. Carrier frequency recovery for a fully digital direct-sequence spread- spectrum receiver: A Comparison C / / Vehicular T

19、echnology Conference, Meadowlands Hilton, Secaucus,1993: 392- 395. 31 Fitz M P. Further results in the fast estimation of a single-frequency J . IEEE Trans. Communications, 1994, 42( 2/ 3/ 4) : 862- 864. 32 Kuo W, Fitz M P. Frequency offset compensation of pilot symbol assisted modulation in frequen

20、cy flat fading J .IEEE Trans. Communications, 1997, 45( 11) : 1412 -1426. 33 MorelliM ichele, Mengali Umberto. Car rier- frequency estimation for transmissions ov er selective channels J . IEEE Trans. Commun. , 2000, 48: 1580- 1589. 34 Morelli Michele. Frequency estimation for the downlink ofthe UMT

21、S- TDD component J . IEEE Trans. Wir eless Commun. , 2002, 4( 1) : 554- 557.23 35 3GPP TS 36.101 V8.5.1, User Equipment( UE) radio transmission and reception S . 2009: 108- 109. 36 MATHAR R,NIESSEN T Optimum positioning of base stations for cellular radio networksJ. Wireless Networks,2000: 421-428.3

22、7 AMARA S,BOUJEMAA H,SIALA M. Planning base station location for the UMTS networkC. International Conference on Signals , Circuits and Systems, 2008,7( 9) :1-6.38MIJATOVIC N,KOSTANIC I,EVANS G Use of scanning receivers for RF coverage analysis and propagation model optimization in GSM networksC. Eur

23、opean Wireless Conference,2008: 1-639MIJATOVIC N,KOSTANIC I,DICKEY S. Comparison of receive signal level measurement techniques in GSM cellular NetworksC.IEEE CCNC， 2008: 738-74340 EDOARDO A，ANTONIO C，F(xiàn)EDERICO M Radio planning and coverage optimization of 3G cellular networksJ. Wireless Networks,200

24、8,14( 4) : 435-4472441 JIANG ZH B,HONG W,TIAN L.Design of a triple-band scanner for TD-SCDMA network planning and optimizationC. International Conference on CommunicationTechnologies， 2010: 1220-122342BEVRANI H,DANESHFAR F,HIYAMA T. A new intelligent agent-based AGC design with real-time application

25、C .IEEE Transactions on System , Man, and Cybernetics,2011( 99) : 1-9 43 KIM C H, IM S B. Digital automatic gain control for software radio W-CDMA base stationsJ.Electronics Letters,2003,39( 3) : 318-32044 JANG J H,CHOI H J. A fast automatic gain control scheme for initial cell search in 3GPP LTE TDD systemC. International Conference on Advanced Communication Technology， 2011: 833-8382545SPANGENBERG S，SCOTT I，MCLAUGHLIN S，et al An FFT-basedapproach for fast acquisition in spread spectrum communicati