TDSCDMA 無線網(wǎng)絡關鍵技術

1、TD-SCDMA 無線網(wǎng)絡關鍵技術,時分雙工方式,聯(lián)合檢測,智能天線,上行同步,軟件無線電,接力切換,功率控制.,TD-SCDMA系統(tǒng)的關鍵技術,動態(tài)信道分配,2020/6/28,1,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,培訓目標,學完本課程后，您應該能： 了解聯(lián)合檢測技術的設計思想和優(yōu)勢 列出智能天線技術給網(wǎng)絡帶來的好處 知道TD-SCDMA采用上行同步技術的原因 了解軟件無線電技術的設計思想和對網(wǎng)絡運營的益處 了解基本的無線資源管理算法：信道配置，功率控制，接力切換等算法的原理和效果,2020/6/28,2,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天

2、線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,3,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,多址干擾 (MAI),多徑干擾 (ISI),擴頻信號,功率,MAI,有用信號,a,c,b,+,=,移動通信系統(tǒng)中的干擾,2020/6/28,4,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,傳統(tǒng)接收機

3、解調(diào)技術,每個用戶的信號“分別”進行擴頻碼匹配處理 只有在理想正交的情況下，才能完全消除多址干擾的影響,2020/6/28,5,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,2020/6/28,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,6,聯(lián)合檢測的設計思想,對多個用戶的信號進行“聯(lián)合”處理，充分利用用戶信號的擴頻碼、幅度、定時、延遲等信息，一步解調(diào)出所有用戶的信號,聯(lián)合檢測的數(shù)學模型,用戶1：e = a11*x1 + a21*x2 其中e, a11, a21已知，求解x1,聯(lián)合求解： e = a11*x1 + a21*x2 e = a12*x1 + a22*x2 其中e, a11, a12 , a21, a22已知 求

4、解x1 , x2,E = AX，確定性計算,用戶2：e = a12*x1 + a22*x2 其中e, a12, a22已知，求解x2,聯(lián)合檢測的信道模型,d：用戶要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) c：用戶使用的擴頻碼 h：信道沖激響應 n：高斯白噪聲 e：基站接收到的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù) 估計器,聯(lián)合檢測的信道估計,只要接收端知道A (擴頻碼c和信道沖激響應h)，就可以估計出符號序列d 擴頻碼c已知，信道脈沖響應h可以利用突發(fā)結構中的訓練序列Midamble求解,h,M,M*,h = M*/ M,聯(lián)合檢測算法,線性檢測算法 匹配濾波算法： MF 迫零塊均衡算法： ZF-BLE 最小均方誤差塊均衡算法： MMSE-BLE 非

5、線性檢測算法 迫零反饋算法： ZF-DF 最小均方誤差反饋算法： MMSE-DF,2020/6/28,10,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,CH0 理想信道無噪聲 CH1 噪聲+多用戶,各算法性能比較,2020/6/28,11,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,聯(lián)合檢測的效果,減少多址干擾和多徑干擾，提高系統(tǒng)容量 提高小區(qū)覆蓋，改善業(yè)務質(zhì)量 降低UE的發(fā)射功率，提高待機及通話時間 克服CDMA特有的“遠近效應”，降低對功率控制的要求,2020/6/28,12,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,聯(lián)合檢測技術的后續(xù)發(fā)展,更快 加快計算速度，支持更多用戶數(shù)，提高系統(tǒng)容量 更準 改進算法，支持對同頻小區(qū)間用戶得

6、聯(lián)合檢測，進一步降低干擾 改進信道估計方法，盡量避免由于信道估計不準確影響干擾消除效果,2020/6/28,13,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,14,網(wǎng)優(yōu)維護

7、中心 gzlxq00,智能天線的設計思想,沒有智能天線的情況下，小區(qū)間用戶干擾嚴重,使用智能天線的情況下，小區(qū)間用戶干擾得到極大改善,2020/6/28,15,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,智能天線系統(tǒng)的組成,天線陣列 圓陣或線陣 收發(fā)信機 一個陣元一套射頻收發(fā)單元 智能天線算法,2020/6/28,16,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,2020/6/28,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,17,智能天線算法基本原理,上行：基站根據(jù)各個陣元接收信號的相位差估計UE的方向 下行：根據(jù)UE的方向，調(diào)整各個陣元上的振幅和相位，形成指向該UE的指向波束,圓陣 天線,線陣 天線,智能天線的天線陣,2020/6

8、/28,18,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,智能天線應用演示：多個用戶波束賦形,2020/6/28,19,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,關閉第 8 根天線的發(fā)送通路,2020/6/28,20,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,關閉第 7-8 根天線的發(fā)送通路,2020/6/28,21,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,關閉第 3-8 根天線的發(fā)送通路,2020/6/28,22,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,智能天線的效果,對用戶起到空間隔離、消除干擾的作用 最大化對期望用戶的能量 最小化對其他用戶的干擾,用戶間干擾 被有效抑制,2020/6/28,23,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,智能天線的效果 (

9、續(xù)),陣列天線和賦型算法可以提供15dB以上的額外增益，從而： 增加覆蓋范圍，減少站點數(shù)量（基站數(shù)目平均降低50%） 減少發(fā)射功率，延長移動臺通話和待機時間 提高信號接收質(zhì)量，增加系統(tǒng)容量,2020/6/28,24,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,智能天線技術的后續(xù)發(fā)展,開發(fā)雙極化智能天線，減小天線尺寸和重量 采用光纖射頻拉遠單元 (RRU)，以光纖代替饋線，進一步降低天饋成本,2020/6/28,25,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線

10、電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,26,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,A,B,C,D,時隙2,A,同一時隙 不同用戶 到達基站時間點對齊,B,C,D,上行同步的基本概念,2020/6/28,27,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,上行同步的目的,減小小區(qū)內(nèi)用戶間的上行多址干擾和多徑干擾，增加小區(qū)容量和小區(qū)半徑 使TD-SCDMA具有區(qū)別于cdma2000和W

11、CDMA的專利，擁有自主知識產(chǎn)權,SF = 4,Cch 4,0 = (1,1,1,1),Cch 4,1 = (1,1,-1,-1),Cch 4,2 = (1,-1,1,-1),Cch 4,3 = (1,-1,-1,1),1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,理想無時延,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,延時1chip,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,2020/6/28,28,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,上行同步建立,UE,Node B,UpPCH （UpPTS）,FPACH,PRACH（RACH）,SCCPCH（FACH）,終端選擇SYNC-UL，以估算的時間和功率發(fā)送,基站

12、檢測到SYNC-UL，并回送定時和功率調(diào)整,調(diào)整定時和功率，發(fā)送隨機接入請求,發(fā)送隨機接入響應后，進行后續(xù)的信令接續(xù),2020/6/28,29,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,上行同步保持,業(yè)務數(shù)據(jù),GP 16,業(yè)務數(shù)據(jù),SS,Midamble 144chips,2020/6/28,30,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic C

13、hannel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,31,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,軟件無線電（SDR）的設計思想,盡可能以軟件（算法）實現(xiàn)射頻硬件部分的功能 構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺 各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成 使A/D和D/A轉換器的工作頻率盡可能靠近射頻工作頻段 新一代無線通信系統(tǒng)具有高度靈活性、開放性,2020/6/28,32,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,軟件無線電（SDR）實現(xiàn)的難點,高速數(shù)字信號

14、采樣技術 根據(jù)“奈奎斯特第一定律”，要想無失真地傳遞某一頻率的信號，需要以不低于該信號最高頻率2倍的采樣速率進行采樣！ 目前能夠實現(xiàn)中頻采樣（100MHz左右），射頻前端采用模擬技術實現(xiàn) 隨著技術的發(fā)展，采樣點逐漸向射頻前端推進，最終達到射頻部分完全數(shù)字化的目標 寬帶天線,2020/6/28,33,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,采用SDR技術的基站設備,基帶處理單元,TD-SCDMA維護單元,傳輸子系統(tǒng),多模、多制式基帶信號處理單元,GSM維護單元,多模、多載波射頻單元 900M頻段,多模、多載波射頻單元 2.1G頻段,2020/6/28,34,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,MBBP,MBBP

15、,LTE,LTE,SDR基站設備的后續(xù)演進,多模、寬帶 射頻單元,2020/6/28,35,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,采用軟件無線電后的效果,多種通信制式的設備共享硬件平臺，節(jié)省機房，降低投資 技術演進時只需要進行軟件升級，新技術、新制式網(wǎng)絡建設速度大大加快,2020/6/28,36,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic

16、Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,37,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,無線資源管理（RRM）的目的,RRM：Radio Resource Management RRM的目的 保證CN所請求的QoS 增強系統(tǒng)的覆蓋 提高系統(tǒng)的容量,小區(qū)覆蓋,鏈路質(zhì)量,小區(qū)容量,2020/6/28,38,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,RRM的主要任務,為了保證CN所請求的QoS，需要將QoS映射成接入層的一些特性，從而利用接入層的資源為本條連接服務信道配置 在保證CN所請求的QoS的前提

17、下，使用戶的發(fā)射功率最小，從而減少該UE對于整個系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的容量和覆蓋功率控制 確保UE移動到其他小區(qū)（系統(tǒng)）后，能夠繼續(xù)得到服務，以保證QoS切換控制,2020/6/28,39,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,RRM的基本流程,Step1：上層發(fā)送測量控制命令 Step2：開始測量 測量的執(zhí)行者：UE，NodeB，RNC Step3：生成測量報告 Step4：通過算法進行判決，決策 Step5：資源的控制和執(zhí)行,2020/6/28,40,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplin

18、k Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,41,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,CN所請求信道資源的QoS特性,業(yè)務類型（Traffic Classes） 會話類業(yè)務（Conversational） 流類業(yè)務（Streaming） 交互類業(yè)務（Interactive） 背景類業(yè)務（Background） 質(zhì)量要求（BL

19、ER） 速率要求：VIP用戶和普通用戶可以不相同,2020/6/28,42,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,頻域 DCA (FDMA) 業(yè)務動態(tài)地分配到干擾最小的頻率上,Energy,Time,FDMA,Frequency,CDMA,TDMA,時域DCA (TDMA) 業(yè)務分配到干擾最小的時隙,空域DCA (SDMA) 自適應的智能天線技術選擇最佳的解 耦方向,碼域DCA (CDMA) 改變分配的碼道來降低干擾,動態(tài)信道分配（DCA）的原則1：干擾最小化,2020/6/28,43,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,2020/6/28,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,44,動態(tài)信道分配（DCA）的原則2

20、：帶寬“按需分配”,系統(tǒng)容量,傳統(tǒng)信道配置,業(yè)務源速率,動態(tài)信道配置,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,45,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,功控的目的,克服遠近效應 克服陰影衰落和快衰落 降低

21、網(wǎng)絡干擾，提高業(yè)務質(zhì)量 提高系統(tǒng)容量,2020/6/28,46,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,遠近效應,CDMA自從被提出以來，一直沒有得到大規(guī)模應用的主要問題就是無法克服“遠近效應”,弱信號被離基站近的UE的信號“淹沒”，無法通信,2020/6/28,47,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,無線通信的大敵：衰落,2020/6/28,48,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,采用功率控制后的效果,Relative power (dB),衰落,發(fā)射功率,接收信號,2020/6/28,49,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,功率控制的類型,開環(huán)功率控制：用于初始接入過程 閉環(huán)功率控制：用于業(yè)務進行過程 上行、下

22、行內(nèi)環(huán)功率控制 上行、下行外環(huán)功率控制,2020/6/28,50,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,沒有開環(huán)功控，造成初始干擾大，而且閉環(huán)功控收斂慢,為什么使用開環(huán)功率控制？,使用開環(huán)功控后，初始干擾變小，而且閉環(huán)功控收斂很快,2020/6/28,51,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,開環(huán)功率控制,UE通過測量導頻信道的接收功率，計算上行初始發(fā)射功率 TD-SCDMA采用TDD方式，上行、下行頻率相同，因此對于上行初始功率的估計更準確，開環(huán)功率控制效果好于FDD方式,NodeB,UE,RACH,測量P-CCPCH信道功率,2020/6/28,52,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,閉環(huán)功率控制上行內(nèi)環(huán)功

23、率控制,NodeB控制UE的發(fā)射功率,NodeB,UE,發(fā)送TPC 200次/秒,上行信號,設置 SIRtar,SIRmea SIRtar SIRmea BLERtar BLERmea BLERtar BLERmea = BLERtar, SIRtar 上升 SIRtar 下降 Do nothing,2020/6/28,56,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,閉環(huán)功率控制下行外環(huán)功率控制,UE通過動態(tài)調(diào)整SIRtar，間接控制NodeB的發(fā)射功率,NodeB,內(nèi)環(huán)功控,L1,UE,UE的L3軟件模塊測量接收信號的BLER，并與BLERtar相比較,設置 SIRtar,2020/6/28,57,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,目 錄,聯(lián)合檢測 (Joint Detection) 智能天線 (Smart Antenna) 上行同步 (Uplink Synchronization) 軟件無線電 (Soft Defined Radio) TD-SCDMA無線資源管理 5.1 動態(tài)信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切換 (Baton Handover),2020/6/28,58,網(wǎng)優(yōu)維護中心 gzlxq00,切換的分類,硬切換任何移動通信系統(tǒng)都能夠支持 軟