TD-SCDMA关键技术和 Node B介绍（大唐）.ppt

TD-SCDMA关键技术和 Node B介绍产品与策略部：邱长斌主 要 内 容• TD-SCDMA的关键技术• TD-SCDMA NodeB介绍关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制 • 软件无线电 • 总结什么是TD-SCDMA• Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access (时分双工的同步码分多址)–是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它 得到了CWTS及3GPP的全面支持； –是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是UTRA-FDD 可替代的方案； –是集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱 利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术； –它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件 无线电、低码片速率、可变扩频系统等技术.TD-SCDMA主要参数 • 多址接入方式： TDMA/DS-CDMA • 双工方式：TDD • 码片速率: 1.28Mbps(WCDMA的1/3) • 载频宽度：1.6M Hz • 扩频技术：OVSF • 调制方式：QPSK,8PSK • 编码方式：1/2-1/3的卷积编码，Turbo编码TD-SCDMA的多址方式FDMA、TDMA和CDMA的最优结合 1.6 MHz最多可达 16个码道每个用户通过临时分配 到的CDMA码来被识别时隙下行下行下行上行timeenergyfrequencyTD-SCDMA的双工方式• TDD的优点– 易于使用非对称频段, 无需 具有特定双工间隔的成对频 段 – 适应用户业务需求，灵活配 置时隙，优化频谱效率 – 上行和下行使用同个载频， 故无线传播是对称的,有利于 智能天线技术的实现 – 无需笨重的射频双工器，小 巧的基站，降低成本时分双工 (TD-SCDMA): 上行频带和下行频带相同 D U D D D DDD频分双工 (FDD): 上行频带和下行频带分离 DD D D DDDUU 上行D 下行未使用 低码片速率• 1.6MHz带宽–可实现2Mbps的数据业务• 低码片速率 –频谱利用率高–频率使用灵活–系统设备成本低5MHz关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制 • 软件无线电 • 总结帧结构• 每帧有两个上/下行 转换点 • TS0为下行广播时隙 • TS1为上行时隙 • 三个特殊时隙G, DwPTS, UpPTS • 其余时隙可根据用户 需要进行灵活UL/DL配 置Radio frame 10msSystem Frame Number Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chipsSP特殊时隙• DwPTS: –用于下行同步和小区初搜： –32用于保护；64用于导频序列 ；时长75us –32个不同的SYNC-DL码，用于区 分不同的基站； • UpPTS: –用于建立上行初始同步和随机 接入； –160 Chips: 其中128用于SYNC- UL，32用于保护 • G –96 Chips保护时隙，时长75us –用于下行到上行转换的保护SYNC 64cSYNC1 128cGP 32cGP 32cGTS0TS1在TD-SCDMA系统中， P-CCPCH （ BCH）必须分配在TS0； P-CCPCH必须使用全向波束，覆盖整个小区/扇区； 因此，P-CCPCH不能采用波束赋型； TS0的突发结构同业务时隙（Traffic Timeslot）。

GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6业务时隙TS0业务时隙TS1～TS6GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6n业务时隙可以安排：n公共信道（包括共享信道）；n专用信道；n需要进行扩频、加扰操作；n可以波束赋型，对用户定向发射／接收；n需要功率控制；n可以携带 L1层的控制命令（TFCI、TPC、SS Symbol）；业务时隙结构• 每时隙业务信息由704 Chips组成，时长675us；• 业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 Chips组成；• 训练序列(Midamble)由144 Chips组成；• 16 Chips为保护；Data 352chipsMidamble 144chipsGP 16Data 352chips675 s业务时隙训练序列 ：Midamble码nMidamble码的作用：n上、下行信道估计；n功率测量；n上行同步保持；nMidamble码组成：n长 144Chips，112.5us；n由长度为 128Chips的基本Midamble码生成；n对Midamble码不进行扩频、加扰等操作。

业务时隙的L1层控制命令Data symbols Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS symbols G P 1 st part of TFCI code word 2 nd part of TFCI code word Data symbols e Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS symbols G P 3 rd part of TFCI code word 4 th part of TFCI code word Radio Frame 10ms Sub -frame 5ms Sub -frame 5ms L1层控制命令包括传输格式组合指示（TFCI）, 发射功率控制（TPC）,同步偏移（SS）MidambleMidamble• TFCI code wordn用于指示信道的传输格式；n分四个部分，位于两个子帧内；n10ms无线帧内的两个（相同时隙的）5ms子帧内的TFCI code word组合起来，才能构成一个完整的TFCI code word；nTFCI code word与TFC一一对应业务时隙的L1层控制命令• TPC symboln用于上行对下行（或下行对上行）的功率控制；n调整步长是1, 2或3dB（由RRC层指示）；n功控频率最高为200Hz，即每5ms子帧发送一次。

• SS symboln用于上行同步（上行同步过程、上行同步保持）；n调整步长1/8-1个Chip；n每5ms子帧发送一次，即上行同步频率最大为200HznSS symbol个数与TPC symbol相同业务时隙的L1层控制命令关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制智能天线的引入• 目标 –将目标用户的能量最大化 –将其他用户的干扰最小化• 思想 –发展空分技术 –静态的固定扇区-动态的天 线波束智能天线的基本原理以M元直线等距天线阵列为例：（第m个阵元） 空域上入射波距离相差 Δd=m ·Δx · cosθ 时域上入射波相位相差智能天线的基本原理（续） 空间上距离的差别导致 了各个阵元上接收信号 相位的不同，经过加权 后阵列输出端的信号为其中，A增益常数， s(t)是复包络信号，wm 是阵列的权因子正如正弦波叠加的效果，假设 第m个阵元的权因子智能天线的基本原理（续） 选择不同的Φ0，将 改变波束的所对的角度， 所以可以通过改变权值来 选择合适的方向智能天线的优点• 优点: – 减少小区间和小区内 干扰 – 降低多径干扰 – 降低发射功率 – 提高接收灵敏度 – 增加了容量及小区覆 盖半径 – 降低基站成本 – 增加基站的可靠性智能天线的结构天线单元天线外壳功放电缆及连接校准单元关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制 • 软件无线电 • 总结联合检测的引入• 问题： –由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得ＣＤＭＡ 系统中数据之间存在干扰:－多址干扰（MAI）－符号间干扰（ISI） • 定义： –通过数据符号间、码道间的相关性在多个用户中检测、提取 出所需的信号，消除ISI和MAI.联合检测基本原理§ d是发射的数据符号序列，e是接收的数据序列，n是 噪声 § A是与扩频码c和信道脉冲响应h有关的矩阵数 据 估 计§ 只要接收端知道A(扩频码c和信道脉冲响应 h)，就可以估计出符号序列－ 扩频码c已知；－ 信道脉冲响应h可以利用突发结构中的训 练序列midamble求解出；DataMidambleGPDataDataMidambleGPData联合检测基本原理（续）联合检测的优点• 可同时检测不同用户 的数据； • 可以抑制多址、多径 干扰； • 增加系统的容量；智能天线+联合检测• TD-SCDMA使用的是TDD的方式，便于使用智能天线；• TD-SCDMA每个时隙分为16个码道，便于使用联合检测技术；• 在TD-SCDMA移动通信系统中，结合使用联合检测和智能天线，可以更好地抵消ISI,MAI的影响，大大提高系统的抗干扰能力和容量。

关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制 • 软件无线电 • 总结上行同步• 定义： –上行链路的各终端信号在 到达基站解调器时同步 • 优点： –CDMA码道正交，–降低码道间干扰，–提高CDMA容量–简化硬件，降低成本t基站解调器码道1码道2码道N上行同步（续）• 同步的建立 –在随机接入时建立 –依靠BTS接收到的 SYNC_UL –立即在对应的FPACH（快 速物理接入信道）进行控 制 • 同步的保持 –在每一上行帧检测 Midamble –立即在下一个下行帧SS 位置进行闭环控制 • 若失步将执行链路重建SS上行业务时隙Midamble随机接入SYNC-ULssUpPTSUE的上行突发关 键 技 术• 什么是TD-SCDMA • 帧结构 • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 动态信道分配 • 接力切换 • 功率控制 • 软件无线电 • 总结动态信道分配• 定义： –载频 -频域 –扩频码 -码域 –时隙 -时域 –波束 -空域 • 方法： –在终端接入和链路持续期间，根据多小区之间的干扰情况和 本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整。

• 好处： –减小干扰 –增加系统容量 动态信道分配• 慢速DCA(把资源分配给小区) –主要任务是进行小区间的资源分配，在每个小区内 分配和调整上下行链路资源、测量网络端和用户端 的干扰，并根据本地干扰情况为信道分配优先级• 快速DCA(把资源分配给承载业务) –信道分配：根据其需要的RU的多少为承载业务分配 物理信道； –信道调整：RNC对小区负荷情况，终端移动情况， 和信道质量的监测结果，动态对RU进行调配和切换• TD-SCDMA系统中DCA的方法有如下几种： – 时域动态信道分配 • 因为TD-SCDMA系统采用了TDMA技术，所以通过选择接 入时隙来减小激活用户之间的干扰 –频域动态信道分配 • 因为TD-SCDMA系统中每个小区可以有多个载波，所以 把激活用户分配在不同的载波上，从而减小小区内用 户之间的干扰 –码域动态分配 • 在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免可能出 现的码道质量恶化 –空域动态信道分配 • 因为TD-SCDMA系统采用智能天线的技术，可以通过用 户定位、波束赋形来减小小区内用户之间的干扰、增 加系统容量动态信道分配关 键 技 术• 什么是TD-SC。