關(guān)鍵技術(shù)介紹

1、TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹課程目標(biāo)：l 掌握TD-SCDMA各種關(guān)鍵技術(shù)l 了解各關(guān)鍵技術(shù)對TD-SCDMA系統(tǒng)的影響參考資料：l 中興通訊TD-SCDMA技術(shù)基礎(chǔ)介紹目 錄第1章 TDD技術(shù)1第2章 智能天線技術(shù)32.1 智能天線的作用32.2 智能天線的原理42.3 智能天線的分類52.4 天饋系統(tǒng)實(shí)物圖52.5 智能天線實(shí)現(xiàn)示意圖62.6 智能天線算法原理72.7 智能天線優(yōu)勢8第3章 聯(lián)合檢測技術(shù)113.1 聯(lián)合檢測的介紹113.2 聯(lián)合檢測的作用113.3 聯(lián)合檢測的原理123.4 TD-SCDMA如何實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢測123.5 聯(lián)合檢測算法133.6 聯(lián)合檢測回顧133.6.1 聯(lián)合

2、檢測+智能天線（1）133.7 關(guān)鍵技術(shù)論證智能天線+聯(lián)合檢測15第4章 動態(tài)信道分配技術(shù)174.1 動態(tài)信道分配方法174.2 動態(tài)信道分配分類184.3 慢速DCA184.4 快速DCA之碼資源分配194.5 OVSF碼樹194.6 信道化碼的特點(diǎn)194.7 信道化碼分配策略204.8 信道化碼分配示例214.9 訓(xùn)練序列碼分配214.10 訓(xùn)練序列碼的分配原則214.11 信道調(diào)整和整合224.12 DCA優(yōu)勢224.13 DCA對TD-SCDMA的重要性224.14 TD-SCDMA對DCA的考慮23第5章 接力切換技術(shù)255.1 切換方式255.2 接力切換過程275.3 接力切換優(yōu)

3、點(diǎn)31第6章 功率控制336.1 功率控制的作用336.2 功率控制分類336.2.1 功率控制開環(huán)336.2.2 功率控制內(nèi)環(huán)（閉環(huán)）346.2.3 功率控制內(nèi)環(huán)（外環(huán)）346.3 功率控制參數(shù)34第1章 TDD技術(shù)& 知識點(diǎn)l TDD技術(shù)作用對于數(shù)字移動通信而言，雙向通信可以以頻率或時間分開，前者稱為FDD（頻分雙工），后者稱為TDD（時分雙工）。對于FDD，上下行用不同的頻帶，一般上下行的帶寬是一致的；而對于TDD，上下行用相同的頻帶，在一個頻帶內(nèi)上下行占用的時間可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且一般將上下行占用的時間按固定的間隔分為若干個時間段，稱之為時隙。TD-SCDMA系統(tǒng)采用的雙工方式是T

4、DD。TDD技術(shù)相對于FDD方式來說，有如下優(yōu)點(diǎn)：1易于使用非對稱頻段，無需具有特定雙工間隔的成對頻段。TDD技術(shù)不需要成對的頻譜，可以利用FDD無法利用的不對稱頻譜，結(jié)合TD-SCDMA低碼片速率的特點(diǎn)，在頻譜利用上可以做到“見縫插針”。只要有一個載波的頻段就可以使用，從而能夠靈活地利用現(xiàn)有的頻率資源。目前移動通信系統(tǒng)面臨的一個重大問題就是頻譜資源的極度緊張，在這種條件下，要找到符合要求的對稱頻段非常困難，因此TDD模式在頻率資源緊張的今天受到特別的重視。2適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求，靈活配置時隙，優(yōu)化頻譜效率TDD技術(shù)調(diào)整上下行切換點(diǎn)來自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)資源從而增加系統(tǒng)下行容量，使系統(tǒng)更適于開展不對稱業(yè)

5、務(wù)。3上行和下行使用同個載頻，故無線傳播是對稱的,有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，時分雙工TDD技術(shù)是指上下行在相同的頻帶內(nèi)傳輸，也就是說具有上下行信道的互易性，即上下行信道的傳播特性一致。因此可以利用通過上行信道估計(jì)的信道參數(shù)，使智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)。通過上行信道估計(jì)參數(shù)用于下行波束賦形，有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。通過信道估計(jì)得出系統(tǒng)矩陣An，用于聯(lián)合檢測區(qū)分不同用戶的干擾。4無需笨重的射頻雙工器，小巧的基站，降低成本由于TDD技術(shù)上下行的頻帶相同，無需進(jìn)行收發(fā)隔離，可以使用單片IC實(shí)現(xiàn)收發(fā)信機(jī)，降低了系統(tǒng)成本。第2章 智能天線技術(shù)& 知識點(diǎn)l 智能天線作用l 智能天線原理2.1

6、智能天線的作用智能天線的基本思想是：天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小智能天線技術(shù)的核心是自適應(yīng)天線波束賦形技術(shù)。自適應(yīng)天線波束賦形技術(shù)在上世紀(jì)60年代開始發(fā)展，其研究對象是雷達(dá)天線陣，為提高雷達(dá)的性能和電子對抗的能力。90年代中期，各國開始考慮將智能天線技術(shù)應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)。美國Arraycom公司在時分多址的PHS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了智能天線；1997年，由我國信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院控股的北京信威通信技術(shù)公司開發(fā)成功了使用智能天線技術(shù)的SCDMA

7、無線用戶環(huán)路系統(tǒng)。另外，在國內(nèi)外也開始有眾多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)廣泛地開展對智能天線的波束賦形算法和實(shí)現(xiàn)方案的研究。1998年我國向國際電聯(lián)提交的TD-SCDMA RTT建議就是第一次提出以智能天線為核心技術(shù)的CDMA通信系統(tǒng)。在移動通信發(fā)展的早期，運(yùn)營商為節(jié)約投資，總是希望用盡可能少的基站覆蓋盡可能大的區(qū)域。這就意味著用戶的信號在到達(dá)基站收發(fā)信設(shè)備前可能經(jīng)歷了較長的傳播路徑，有較大的路徑損耗，為使接收到的有用信號不至于低于門限值，可能增加移動臺的發(fā)射功率，或者增加基站天線的接收增益。由于移動臺的發(fā)射功率通常是有限的，真正可行的是增加天線增益，相對而言用智能天線實(shí)現(xiàn)較大增益比用單天線容易。在移動通信

8、發(fā)展的中晚期，為增加容量、支持更多用戶，需要收縮小區(qū)范圍、降低頻率復(fù)用系數(shù)來提高頻率利用率，通常采用的是小區(qū)分裂和扇區(qū)化，隨之而來的是干擾增加，利用智能天線可在很大程度上抑制CCI和MAI干擾。2.2 智能天線的原理智能天線技術(shù)的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，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖。如果使用數(shù)字信號處理方法在基帶進(jìn)行處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來波方向，就能達(dá)到提高信號的載干比，降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)覆蓋范圍的目的。圖 2.21 智能天線陣元波束接收設(shè)以M元直線等距天線陣列為例：（第m個陣元）則空域上入射波距離相差為：Dd = m

9、 Dx cosq時域上入射波相位相差為：（(2pl) Dd可見，空間上距離的差別導(dǎo)致了各個陣元上接收信號相位的不同。經(jīng)過加權(quán)后陣列輸出端的信號為：其中，A為增益常數(shù)，s(t)是復(fù)包絡(luò)信號，wm是陣列的權(quán)因子。根據(jù)正弦波的疊加效果，假設(shè)第m個陣元的加權(quán)因子：，則。結(jié)論：選擇不同的0，將改變波束所對的角度，所以可以通過改變權(quán)值來選擇合適的方向。針對不同的陣元賦予不同權(quán)值，最后將所有陣元的信號進(jìn)行同向合并，達(dá)到使天線輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來波方向的目的。這里涉及到上行波束賦行（接收）和下行波束賦行（發(fā)射）兩個概念；上行波束賦形：借助有用信號和干擾信號在入射角度上的差異（DOA估計(jì)），選擇恰

10、當(dāng)?shù)暮喜?quán)值（賦形權(quán)值計(jì)算），形成正確的天線接收模式，即將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。下行波束賦形：在TDD方式工用的系統(tǒng)中，由于其上下行電波傳播條件相同，則可以直接將此上行波束賦形用于下行波束賦形，形成正確的天線發(fā)射模式，即將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。2.3 智能天線的分類智能天線的天線陣是一列取向相同、同極化、低增益的天線，天線陣按照一定的方式排列和激勵，利用波的干涉原理產(chǎn)生強(qiáng)方向性的方向圖。天線陣的排列方式包括等距直線排列、等距圓周排列、等距平面排列。智能天線的分類有線陣、圓陣；全向陣、定向陣2.4 天饋系統(tǒng)實(shí)物圖線陣：圓陣：2.5 智能天線實(shí)現(xiàn)示意圖圖 2

11、.51 智能天線實(shí)現(xiàn)示意圖智能天線系統(tǒng)主要包含如下部分：智能天線陣列（圓陣，線陣）、多RF通道收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)（每根天線對應(yīng)一個RF通道）、基帶智能天線算法（基帶實(shí)現(xiàn)，各用戶單獨(dú)賦形）。對于采用智能天線的TD-SCDMA系統(tǒng)，NodeB端的處理分為上行鏈路和下行鏈路處理。上行鏈路處理主要包括如下部分：（1）各個天線的射頻（RF）單元對接收的信號進(jìn)行下變頻以及A/D轉(zhuǎn)換，形成接收到的天線陣列基帶信號。（2）根據(jù)用戶訓(xùn)練序列的循環(huán)偏移的形成特性，采用算法對各個天線上接收到的訓(xùn)練序列進(jìn)行快速信道估計(jì)，得到各個用戶的信道沖激響應(yīng)。（3）對于信道估計(jì)的結(jié)果，一方面用于形成聯(lián)合檢測的系統(tǒng)矩陣；另一方面用于用

12、戶的DOA估計(jì)，為下行鏈路的波束賦行選擇方向。（4）根據(jù)用戶到各天線的信道沖激響應(yīng)以及用戶分配的碼信息形成的系統(tǒng)矩陣進(jìn)行聯(lián)合檢測，同時獲取多用戶的解擾和解擴(kuò)以及解調(diào)后的比特信息，然后經(jīng)過譯碼，就可以得到用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)。下行鏈路處理主要包括如下部分：（1）首先對用戶的下行鏈路的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制，然后根據(jù)用戶分配的碼信息和小區(qū)信息進(jìn)行擴(kuò)頻加擾，形成用戶的發(fā)送碼片信息。（2）然后根據(jù)上行鏈路中確定的用戶DOA，選擇下行波束賦行的權(quán)值，對用戶進(jìn)行下行波束賦行，以便形成用戶的發(fā)射波束，達(dá)到空分的目的，并最終生成用戶待發(fā)送的各個天線上的基帶信號。（3）對基帶信號進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和上變頻操作，最終由天線單

13、元發(fā)送出去。2.6 智能天線算法原理圖2.61 智能天線算法自適應(yīng)算法是智能天線研究的核心，一般分為非盲算法和盲算法兩類。（1）非盲算法：是指需要借助參考信號(導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道)的算法，此時收端知道發(fā)送的是什么，按一定準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有MMSE(最小均方誤差)、LMS(最小均方)和LS(最小二乘)等。（1）盲算法：無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號，他一般利用調(diào)制信號本身固有的、與具體承載的信息比特?zé)o關(guān)的一些特征，如恒模、子空間、有限符號集、循環(huán)平穩(wěn)等，并調(diào)整權(quán)值以使輸出滿足這種特性，常見的是各種基于梯度的使用不同約束量的算法。非盲算法相對盲算

14、法而言，通常誤差較小，收斂速度也較快，但需浪費(fèi)一定的系統(tǒng)資源。將二者結(jié)合產(chǎn)生一種半盲算法，即先用非盲算法確定初始權(quán)值，再用盲算法進(jìn)行跟蹤和調(diào)整，這樣做可綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，同時也與實(shí)際的通信系統(tǒng)相一致，因?yàn)橥ǔ?dǎo)頻符不會時時發(fā)送而是與對應(yīng)的業(yè)務(wù)信道時分復(fù)用的。上圖是智能天線的原理圖，對于所有的用戶信號進(jìn)行的過程是一樣的。上行方向，目的是將8路信號變成一路信號，一個用戶對于八根天線所接收到的信號相位不同，即不同的相位角。將接收到的信號正弦波相位依次前移，通過提供自適應(yīng)權(quán)值進(jìn)行同向合并。數(shù)字信號處理器是用于信道估計(jì)，給自適應(yīng)算法提供依據(jù)。對于下行來說，是根據(jù)上行的信道估計(jì)參數(shù)，將基帶發(fā)射信號變成8路信

15、號到8個陣元上，完成波束定向賦形過程。2.7 智能天線優(yōu)勢（1）提高了基站接收機(jī)的靈敏度基站所接收到的信號為來自各天線單元和收信機(jī)所接收到的信號之和。如采用最大功率合成算法，在不計(jì)多徑傳播條件下，則總的接收信號將增加10lgN(dB)，其中，N為天線單元的數(shù)量。存在多徑時，此接收靈敏度的改善將隨多徑傳播條件及上行波束賦形算法而變，其結(jié)果也在10lgN(dB)上下。（2）提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率同樣，發(fā)射天線陣在進(jìn)行波束賦形后，該用戶終端所接收到的等效發(fā)射功率可能增加20lgN(dB)。其中，10lgN(dB)是N個發(fā)射機(jī)的效果，與波束成形算法無關(guān)，另外部分將和接收靈敏度的改善類似，隨傳播

16、條件和下行波束賦形算法而變。（3）降低了系統(tǒng)的干擾基站的接收方向圖形是有方向性的，在接收方向以外的干擾有強(qiáng)的抑制。如果使用最大功率合成算法，則可能將干擾降低10lgN(dB)。（4）增加了CDMA系統(tǒng)的容量CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，其容量的限制主要來自本系統(tǒng)的干擾。降低干擾對CDMA系統(tǒng)極為重要，它可大大增加系統(tǒng)的容量。在CDMA系統(tǒng)中使用智能天線后，就提供了將所有擴(kuò)頻碼所提供的資源全部利用的可能性。（5）改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋對使用普通天線的無線基站，其小區(qū)的覆蓋完全由天線的輻射方向圖形確定。當(dāng)然，天線的輻射方向圖形是可能根據(jù)需要而設(shè)計(jì)的。但在現(xiàn)場安裝后除非更換天線，其輻射方向圖形是不可能改變

17、和很難調(diào)整的。但智能天線的輻射圖形則完全可以用軟件控制，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要調(diào)整或由于新的建筑物等原因使原覆蓋改變等情況下，均可能非常簡單地通過軟件來優(yōu)化。（6）降低了無線基站的成本在所有無線基站設(shè)備的成本中，最昂貴的部分是高功率放大器（HPA）。特別是在CDMA系統(tǒng)中要求使用高線性的HPA，更是其主要部分的成本。智能天線使等效發(fā)射功率增加，在同等覆蓋要求下，每只功率放大器的輸出可能降低20lgN(dB)。這樣，在智能天線系統(tǒng)中，使用N只低功率的放大器來代替單只高功率HPA，可大大降低成本。此外，還帶來降低對電源的要求和增加可靠性等好處。第3章 聯(lián)合檢測技術(shù)& 知識點(diǎn)l 介紹l 聯(lián)合檢測作用l 聯(lián)合

18、檢測原理3.1 聯(lián)合檢測的介紹聯(lián)合檢測技術(shù)是多用戶檢測（Multi-user Detection）技術(shù)的一種。CDMA系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接收時需要在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來。信號分離的方法大致可以分為單用戶檢測和多用戶檢測技術(shù)兩種。CDMA系統(tǒng)中的主要干擾是同頻干擾，它可以分為兩部分，一種是小區(qū)內(nèi)部干擾（Intracell Interference），指的是同小區(qū)內(nèi)部其他用戶信號造成的干擾，又稱多址干擾（Multiple Access Interference，MAI）；另一種是小區(qū)間干擾（Intercell Interference），指

19、的是其他同頻小區(qū)信號造成的干擾，這部分干擾可以通過合理的小區(qū)配置來減小其影響。傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)信號分離方法是把多址干擾（MAI）看作熱噪聲一樣的干擾，當(dāng)用戶數(shù)量上升時，其它用戶的干擾也會隨著加重，導(dǎo)致檢測到的信號剛剛大于MAI，使信噪比惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。這種將單個用戶的信號分離看作是各自獨(dú)立的過程的信號分離技術(shù)稱為單用戶檢測（Single-user Detection）。為了進(jìn)一步提高CDMA系統(tǒng)容量，人們探索將其他用戶的信息聯(lián)合加以利用，也就是多個用戶同時檢測的技術(shù)，即多用戶檢測。多用戶檢測是利用MAI中包含的許多先驗(yàn)信息，如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計(jì)等等將所有用戶信號統(tǒng)一

20、分離的方法。3.2 聯(lián)合檢測的作用聯(lián)合檢測作用包括：降低干擾（MAI&ISI）提高系統(tǒng)容量降低功控要求3.3 聯(lián)合檢測的原理一個CDMA系統(tǒng)的離散模型可以用下式來表示：e = Ad + n其中，d是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列，e是接收的數(shù)據(jù)序列，n是噪聲，A是與擴(kuò)頻碼c和信道沖激響應(yīng)h有關(guān)的矩陣。只要接收端知道A（擴(kuò)頻碼c和信道沖激響應(yīng)h），就可以估計(jì)出符號序列。對于擴(kuò)頻碼c，系統(tǒng)是已知的，信道沖激響應(yīng)h可以利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列midamble求解出。這樣就可以達(dá)到估計(jì)用戶原始信號d的目的。圖 3.31 聯(lián)合檢測原理示意3.4 TD-SCDMA如何實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢測聯(lián)合檢測的目的就是根據(jù)e=Ad+n中的

21、A和e 估計(jì)出用戶發(fā)送的d。A由K個用戶的擴(kuò)頻碼以及信道沖激響應(yīng)決定，因此聯(lián)合檢測算法的前提是能得到所有用戶的擴(kuò)頻碼c和信道沖激響應(yīng)h。擴(kuò)頻碼c已知，信道脈沖響應(yīng)h利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列midamble求解出：emid = Gh + nmid，其中：G 由Midamble碼構(gòu)造的矩陣emid 接收機(jī)接收到總信號中的Midamble部分nmid 噪聲在進(jìn)行信道估計(jì)的時候，忽略白噪聲對估計(jì)值的影響，即nmid可忽略。那么h=G1 emid注意：在進(jìn)行信道估計(jì)的時候，因?yàn)楹雎园自肼晫烙?jì)值的影響，因此要求在選擇midamble碼時必須選擇抗白噪聲性能較好的碼組。3.5 聯(lián)合檢測算法聯(lián)合檢測算法的具

22、體實(shí)現(xiàn)方法有多種，大致分為非線性算法、線性算法和判決反饋算法等三大類。線形算法包括解相關(guān)匹配濾波器法（DFM）、迫零線性塊均衡法（ZF-BLE）、最小均方誤差線性塊均衡法（MMSE-BLE）；非線形算法包括最小均方誤差判決反饋塊均衡（MMSE-BDFE）和迫零判決反饋塊均衡法（ZF-BDFE）。根據(jù)目前的情況，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，采用了線性算法的一種，即迫零線性塊均衡（Zero-Forcing Block Linear Equalizer，ZF-BLE）法。3.6 聯(lián)合檢測回顧3.6.1 聯(lián)合檢測+智能天線（1）單獨(dú)采用聯(lián)合檢測會遇到以下問題：（1）對小區(qū)間的干擾沒有辦法解決。（2）信道

23、估計(jì)的不準(zhǔn)確性將影響到干擾消除的效果。（3）當(dāng)用戶增多或信道增多時，算法的計(jì)算量回非常大，難于實(shí)時實(shí)現(xiàn)。單獨(dú)采用智能天線也存在下列問題：（1）組成智能天線的陣元數(shù)有限，所形成的指向用戶的波束有一定的寬度（副瓣），對其他用戶而言仍然是干擾。（2）在TDD模式下，上、下行波束賦行采用的同樣空間參數(shù)，由于用戶的移動，其傳播環(huán)境是隨機(jī)變化的，這樣波束賦行有偏差，特別是用戶高速移動時更為顯著。（3）當(dāng)用戶都在同一方向時，智能天線作用有限。（4）對時延超過一個碼片寬度的多徑造成的ISI沒有簡單有效的辦法。這樣，無論是智能天線還是聯(lián)合檢測技術(shù)，單獨(dú)使用它們都難以滿足第三代移動通信系統(tǒng)的要求，必須揚(yáng)長避短，將

24、這兩種技術(shù)結(jié)合使用。智能天線和聯(lián)合檢測兩種技術(shù)相合，不等于將兩者簡單地相加。TD-SCDMA系統(tǒng)中智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測技術(shù)相結(jié)合的方法使得在計(jì)算量未大幅增加的情況下，上行能獲得分集接收的好處，下行能實(shí)現(xiàn)波束賦形。Error! Reference source not found.說明了TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)相結(jié)合的方法。圖 3.61 智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)結(jié)合流程示意圖1智能天線的主要作用：降低多址干擾，提高CDMA系統(tǒng)容量；增加接收靈敏度和發(fā)射EIRP（Effective Isotropic Radiated Power）。2智能天線所不能解決的問題：時延超過碼片寬度的

25、多徑干擾；多普勒效益(高速移動)。3聯(lián)合檢測：基于訓(xùn)練序列的信道估值；同時處理多碼道的干擾抵消。聯(lián)合檢測優(yōu)點(diǎn)：降低干擾，擴(kuò)大容量，降低功控要求，削弱遠(yuǎn)近效應(yīng)。聯(lián)合檢測缺點(diǎn)：大大增加系統(tǒng)復(fù)雜度、增加系統(tǒng)處理時延、需要要消耗一定的資源。3.7 關(guān)鍵技術(shù)論證智能天線+聯(lián)合檢測在下行滿碼道的配置下，8天線比4天線提高23dB的增益，4天線比單天線提高610dB的增益。即8天線上每根天線即使只發(fā)射1瓦，則相當(dāng)于單天線需要發(fā)射16瓦，而根據(jù)功放成本，則可大大節(jié)約成本。第4章 動態(tài)信道分配技術(shù)& 知識點(diǎn)l 信道分配方法l DCA的分類l DCA的作用4.1 動態(tài)信道分配方法在無線通信系統(tǒng)中，為了將給定的無線

26、頻譜分割成一組彼此分開或者互不干擾的無線信道，使用諸如頻分、時分、碼分、空分等技術(shù)。對于無線通信系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的資源包括頻率、時隙、碼道和空間方向四個方面，一條物理信道由頻率、時隙、碼道的組合來標(biāo)志。無線信道數(shù)量有限，是極為珍貴的資源，要提高系統(tǒng)的容量，就要對信道資源進(jìn)行合理的分配，由此產(chǎn)生了信道分配技術(shù)。如何有效地利用有限的信道資源，為盡可能多的用戶提供滿意的服務(wù)是信道分配技術(shù)的目的。信道分配技術(shù)通過尋找最優(yōu)的信道資源配置，來提高資源利用率，從而提高系統(tǒng)容量。TD-SCDMA系統(tǒng)中動態(tài)信道分配DCA的方法有如下幾種：（1）時域動態(tài)信道分配因?yàn)門D-SCDMA系統(tǒng)采用了TDMA技術(shù)，在一個TD

27、-SCDMA 載頻上，使用7個常規(guī)時隙，減少了每個時隙中同時處于激活狀態(tài)的用戶數(shù)量。每載頻多時隙，可以將受干擾最小的時隙動態(tài)分配給處于激活狀態(tài)的用戶。（2）頻域動態(tài)信道分配頻域DCA中每一小區(qū)使用多個無線信道（頻道）。在給定頻譜范圍內(nèi)，與5MHz的帶寬相比，TD-SCDMA的1.6MHz帶寬使其具有3倍以上的無線信道數(shù)(頻道數(shù))?？梢园鸭せ钣脩舴峙湓诓煌妮d波上，從而減小小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾。（3）空域動態(tài)信道分配因?yàn)門D-SCDMA系統(tǒng)采用智能天線的技術(shù)，可以通過用戶定位、波束賦形來減小小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾、增加系統(tǒng)容量。（4）碼域動態(tài)信道分配：在同一個時隙中，通過改變分配的碼道來避免偶然出

28、現(xiàn)的碼道質(zhì)量惡化。4.2 動態(tài)信道分配分類（1）慢速DCA：慢速DCA主要解決兩個問題：一是由于每個小區(qū)的業(yè)務(wù)量情況不同，所以不同的小區(qū)對上下行鏈路資源的需求不同；二是為了滿足不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，不同的小區(qū)上下行時隙的劃分是不一樣的，相鄰小區(qū)間由于上下行時隙劃分不一致時會帶來交叉時隙干擾。所以慢速DCA主要有兩個方面：一是將資源分配到小區(qū)，根據(jù)每個小區(qū)的業(yè)務(wù)量情況，分配和調(diào)整上下行鏈路的資源；二是測量網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的干擾，并根據(jù)本地干擾情況為信道分配優(yōu)先級，解決相鄰小區(qū)間由于上下行時隙劃分不一致所帶來的交叉時隙干擾。具體的方法是可以在小區(qū)邊界根據(jù)用戶實(shí)測上下行干擾情況，決定該用戶在該時隙進(jìn)行

29、哪個方向上的通信比較合適。（2）快速DCA：快速DCA主要解決以下問題：不同的業(yè)務(wù)對傳輸質(zhì)量和上下行資源的要求不同，如何選擇最優(yōu)的時隙、碼道資源分配給不同的業(yè)務(wù)，從而達(dá)到系統(tǒng)性能要求，并且盡可能地進(jìn)行快速處理?？焖貲CA包括信道分配和信道調(diào)整兩個過程。信道分配是根據(jù)其需要資源單元的多少為承載業(yè)務(wù)分配一條或多條物理信道。信道調(diào)整（信道重分配）可以通過RNC對小區(qū)負(fù)荷情況、終端移動情況和信道質(zhì)量的監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)地對資源單元（主要是時隙和碼道）進(jìn)行調(diào)配和切換。4.3 慢速DCATD-SCDMA系統(tǒng)是TDD模式結(jié)合低碼片速率，使得上/下行鏈路可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)接點(diǎn)動態(tài)分配上/下行的時隙數(shù)。4.4 快速DC

30、A之碼資源分配在TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中用擾碼來區(qū)分小區(qū)，用信道化碼區(qū)分物理信道，相同小區(qū)的同一時隙的不同用戶用小區(qū)基本Midamble碼的不同移位。但由于正交可變擴(kuò)頻因子碼（Orthogonal Variable Spreading Factor-OVSF）是寶貴的稀有資源，一個小區(qū)對應(yīng)一張碼表，為了使得系統(tǒng)既能接入盡量多的用戶，提高系統(tǒng)的容量，就必須考慮碼資源的合理使用問題，所以對于信道化碼資源的規(guī)化和管理就非常重要。另外對于Midamble碼的分配也采用一定的策略。4.5 OVSF碼樹在TD-SCDMA系統(tǒng)中，小區(qū)內(nèi)的上下行鏈路信道通過信道化碼序列來區(qū)分。信道化碼采用正交可變擴(kuò)頻因

31、子序列（OVSF），一般用碼樹來表示OVSF碼，下行鏈路可采用的擴(kuò)頻碼長度為1或16，上行鏈路可采用的擴(kuò)頻碼長度為1、2、4、8、16。4.6 信道化碼的特點(diǎn)對于OVSF碼樹的碼分配需要進(jìn)行專門管理和控制，如果碼樹中某一級的某一樹枝被使用，那么必須保證該樹枝左邊直到根節(jié)點(diǎn)的所有碼沒有被使用，并且該樹枝右邊所有子樹的碼也不能再被使用。對于采用智能天線技術(shù)的TD-SCDMA，無論對于上行鏈路還是下行鏈路而言，可用的OVSF碼都是非常有限的，所以必須采用高效的方法來正確分配或者重分配信道化碼，其目的在于阻止碼阻塞。所謂碼阻塞是指當(dāng)一個新的呼叫用戶請求資源時，系統(tǒng)檢測到此時的干擾很小，完全允許用戶接入

32、；而對于OVSF碼樹來說，剩余的可用碼完全能滿足申請呼叫的要求，但是由于OVSF碼的管理混亂，導(dǎo)致無法找到一個合適的碼資源，造成用戶的阻塞。如下圖示，當(dāng)一個新用戶需要申請第二層的OVSF碼，此時對于（a）就會出現(xiàn)碼阻塞，對于（b）則不會，用戶碼可以按需分配。（a） （b）由上面的分析可知，碼阻塞和呼叫阻塞是完全不同兩個概念，前者是由于OVSF碼樹管理不當(dāng)所致，而后者是由于系統(tǒng)容量和干擾受限所致。4.7 信道化碼分配策略O(shè)VSF碼是CDMA系統(tǒng)中比較寶貴的資源。下行只有一個碼樹給很多用戶使用（所有用戶用一個擾碼）。碼分配的目標(biāo)是以盡可能低的復(fù)雜度支持盡可能多的用戶。然而，在碼資源有限的情況下，如

33、何才能提高碼資源利用效率？按照“密切相關(guān)碼或最相宜的碼”原則進(jìn)行分配，碼分配準(zhǔn)則考慮兩個因素：1）利用率；2）復(fù)雜度；利用率方面：就是盡量減少因碼分配而阻塞掉的低值碼的數(shù)量，使其達(dá)到碼資源最少化。比如，一個的單碼C4,1承載能力與（C8,1，C8,3）的雙碼承載能力是相等的。用一個單碼C4,1更好。多碼傳輸增加復(fù)雜度，盡量避免多碼傳輸。緊挨原則：在碼的分配與管理時，盡量緊挨，以免利用率不高。4.8 信道化碼分配示例圖 4.81 信道化碼分配示例圖紅色代表已分配的碼字，深藍(lán)色代表由于高速擴(kuò)頻因子碼被分配而屏蔽掉的低速擴(kuò)頻因子碼，綠色代表由于低速擴(kuò)頻因子碼被分配而屏蔽掉的高速擴(kuò)頻因子碼。根據(jù)上圖，

34、如需要分配SF=16的擴(kuò)頻碼，那么根據(jù)碼資源分配的原則，可考慮優(yōu)先分配6、7、10、11號碼。4.9 訓(xùn)練序列碼分配訓(xùn)練序列碼的作用主要包括：信道估計(jì)、功率測量和上行同步。4.10 訓(xùn)練序列碼的分配原則訓(xùn)練序列碼有3種分配原則，目前采用第2種方式：1UE特定midamble分配高層明確地為上行和下行分配UE一個特定的midamble碼2默認(rèn)的midamble碼分配上行和下行midamble碼由層1根據(jù)相應(yīng)信道化碼來分配3公共的midamble碼分配下行的midamble碼由層1根據(jù)當(dāng)前下行時隙中使用的信道化碼的個數(shù)來分配4.11 信道調(diào)整和整合信道調(diào)整和整合的目的是通過進(jìn)行資源調(diào)整，減少碼資源

35、碎片以便接納更多的用戶。信道調(diào)整和整合的觸發(fā)原因包括：1負(fù)荷控制：各時隙負(fù)荷不均衡時2周期性觸發(fā)：主要是為了防止分配在許多時隙槽中的物理信道碎片，在干擾容許的前提下，盡可能將所有所分配物理信道分配在一個時隙內(nèi)3動態(tài)碼資源分配：為了接納用戶需求，對把某些業(yè)務(wù)調(diào)整到其它時隙和碼道4.12 DCA優(yōu)勢能夠較好地避免干擾，使信道重用距離最小化，從而高效率地利用有限的無線資源，提高系統(tǒng)容量適應(yīng)3G業(yè)務(wù)的需要，尤其是高速率的上下行不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)4.13 DCA對TD-SCDMA的重要性1有利于UL/DL轉(zhuǎn)換點(diǎn)的動態(tài)調(diào)整2部分克服TDD系統(tǒng)特有的上/下行干擾問題3UL/DL的干擾受限條件需要根

36、據(jù)鏈路負(fù)荷情況動態(tài)調(diào)整4通過小區(qū)內(nèi)或波束間的信道切換，可以減小CDMA系統(tǒng)軟容量的影響5DCA可以提供組合信道方式。滿足所需業(yè)務(wù)質(zhì)量要求，具有優(yōu)化多個時隙多個碼道的組合能力6DCA能盡量把相同方向上的用戶分散到不同時隙中，把同一時隙內(nèi)的用戶分布在不同的方向上，充分發(fā)揮智能天線的空分功效，使多址干擾降至最小7可以克服因?yàn)椴煌^(qū)間UL/DL切換點(diǎn)的不同而導(dǎo)致小區(qū)邊緣移動終端間的信號阻塞問題8DCA可以根據(jù)時隙內(nèi)用戶的位置（DOA）為新用戶分配時隙，使用戶波束內(nèi)的多址干擾盡量小9快速DCA中信道調(diào)整可以克服同碼道干擾問題4.14 TD-SCDMA對DCA的考慮1為了組網(wǎng)規(guī)范，頻率分配仍然采用FCA

37、方式2時隙必須先于碼道分配在碼道分配時，同一時隙內(nèi)最好采用相同擴(kuò)頻因子3根據(jù)DOA信息，盡量把相同方向上的用戶分散到不同時隙中4在CAC（接納控制）時，首先搜索已接入用戶數(shù)小于系統(tǒng)可形成波束數(shù)的時隙，然后針對該接入用戶進(jìn)行波束成型，使波束的最大功率點(diǎn)指向該用戶5系統(tǒng)測量最好以5ms子幀為周期進(jìn)行6在智能天線波束成型效果足夠好的情況下，可以為不同方向上的用戶分配相同的頻率、時隙、擴(kuò)頻碼，將使系統(tǒng)容量成倍地增長第5章 接力切換技術(shù)& 知識點(diǎn)l 切換方式l 接力切換過程l 接力切換優(yōu)勢5.1 切換方式在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，為了在有限的頻率范圍內(nèi)為盡可能多的用戶終端提供服務(wù)，將系統(tǒng)服務(wù)的地區(qū)劃分為多個

38、小區(qū)或扇區(qū)，在不同的小區(qū)或扇區(qū)內(nèi)放置一個或多個無線基站，各個基站使用不同或相同的載頻或碼，這樣在小區(qū)之間或扇區(qū)之間進(jìn)行頻率和碼的復(fù)用可以達(dá)到增加系統(tǒng)容量和頻譜利用率的目的。工作在移動通信系統(tǒng)中的用戶終端經(jīng)常要在使用過程中不停的移動，當(dāng)從一個小區(qū)或扇區(qū)的覆蓋區(qū)域移動到另一個小區(qū)或扇區(qū)的覆蓋區(qū)域時，要求用戶終端的通信不能中斷，這個過程稱為越區(qū)切換。注：這里的通信不中斷可以理解為可能丟失部分信息但不致影響通信。越區(qū)切換有三種方式：硬切換、軟切換和接力切換。硬切換：在早期的頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）移動通信系統(tǒng)中采用這種越區(qū)切換方法。當(dāng)用戶終端從一個小區(qū)或扇區(qū)切換到另一個小區(qū)或扇區(qū)時，

39、先中斷與原基站的通信，然后再改變載波頻率與新的基站建立通信。硬切換技術(shù)在其切換過程中有可能丟失信息。圖 5.11 硬切換流程軟切換：在美國Qualcomm公司九十年代發(fā)明的碼分多址（CDMA）移動通信系統(tǒng)中采用軟切換越區(qū)切換方法。當(dāng)用戶終端從一個小區(qū)或扇區(qū)移動到另一個具有相同載頻的小區(qū)或扇區(qū)時，在保持與原基站通信的同時，和新基站也建立起通信連接，與兩個基站之間傳輸相同的信息，完成切換之后才中斷與原基站的通信。優(yōu)點(diǎn)：軟切換過程不丟失信息，不中斷通信，還可增加系統(tǒng)容量。缺點(diǎn)：其一解決了終端在相同頻率的小區(qū)或扇區(qū)間切換的問題；其二軟切換的基礎(chǔ)是宏分集，但在IS-95中宏分集占用了50的下行容量，因此

40、軟切換實(shí)現(xiàn)的增加系統(tǒng)容量被它本身所占用的系統(tǒng)容量所抵消。圖 5.12 軟切換流程5.2 接力切換過程接力切換是一種應(yīng)用于同步碼分多址（SCDMA）通信系統(tǒng)中的切換方法。該接力切換方式不僅具有上述“軟切換”功能，而且可以在使用不同載波頻率的SCDMA基站之間，甚至在SCDMA系統(tǒng)與其它移動通信系統(tǒng)，如GSM或IS-95 CDMA系統(tǒng)的基站之間實(shí)現(xiàn)不丟失信息、不中斷通信的理想的越區(qū)切換。接力切換適用于同步CDMA移動通信系統(tǒng)，是TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。設(shè)計(jì)思想：當(dāng)用戶終端從一個小區(qū)或扇區(qū)移動到另一個小區(qū)或扇區(qū)時，利用智能天線和上行同步等技術(shù)對UE的距離和方位進(jìn)行定位，根據(jù)UE方

41、位和距離信息作為切換的輔助信息，如果UE進(jìn)入切換區(qū)，則RNC通知另一基站做好切換的準(zhǔn)備，從而達(dá)到快速、可靠和高效切換的目的。這個過程就象是田徑比賽中的接力賽跑傳遞接力棒一樣，因而我們形象地稱之為接力切換。優(yōu)點(diǎn)：將軟切換的高成功率和硬切換的高信道利用率綜合到接力切換中 ，使用該方法可以在使用不同載頻的SCDMA基站之間，甚至在SCDMA系統(tǒng)與其他移動通信系統(tǒng)如GSM、IS95的基站之間實(shí)現(xiàn)不中斷通信、不丟失信息的越區(qū)切換。同步碼分多址通信系統(tǒng)中的接力切換基本過程可描述如下（參見Error! Reference source not found.）：1MS和BS0通信；2BS0通知鄰近基站信息，并

42、提供用戶位置信息（基站類型、工作載頻、定時偏差、忙閑等）；3切換準(zhǔn)備（MS搜索基站，建立同步）；4BS或MS發(fā)起切換請求；5系統(tǒng)決定切換執(zhí)行；6MS同時接收來自兩個基站的相同信號；7完成切換。圖 5.21 接力切換示意圖圖 5.22 接力切換流程圖 5.23 基站的接力切換過程5.3 接力切換優(yōu)點(diǎn)與通常的硬切換相比，接力切換除了要進(jìn)行硬切換所進(jìn)行的測量外，還要對符合切換條件的相鄰小區(qū)的同步時間參數(shù)進(jìn)行測量、計(jì)算和保持。接力切換使用上行預(yù)同步技術(shù)，在切換過程中，UE從源小區(qū)接收下行數(shù)據(jù)，向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送上行數(shù)據(jù)，即上下行通信鏈路先后轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)。上行預(yù)同步的技術(shù)在移動臺在與原小區(qū)通信保持不變的情況下與目標(biāo)小區(qū)建立起開