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[信息与通信]TDSCDMA工作原理BUPT.ppt

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BUPTTD-SCDMA 工作原理9/3/20241TD－SCDMA/3GBUPT第一章第一章TD－－SCDMA概述概述一、什么是一、什么是TDTD－－SCDMASCDMA二、二、TDTD－－SCDMASCDMA的多址方式的多址方式三、为什么采用三、为什么采用TDTD－－SCDMASCDMA四、四、 TDTD－－SCDMASCDMA主要参数主要参数五、五、 TDTD－－SCDMASCDMA主要优势主要优势六、六、 TDTD－－SCDMASCDMA标准进展标准进展七、中国七、中国3G3G频谱分配频谱分配八、产品演进方案八、产品演进方案9/3/20242TD－SCDMA/3GBUPT一、什么是TD-SCDMA•Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分双工的同步码分多址)－ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一，它得到了3GPP的全面支持；－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；－采用智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配、上行同步等先进技术，有效提高系统性能9/3/20243TD－SCDMA/3GBUPT二、TD-SCDMA的多址方式9/3/20244TD－SCDMA/3GBUPT三、为什么采用 TD-SCDMA?3G国际标准(ITU/3GPP)、TDD唯一商用标准支持不同环境需求，完全可以独立组网特别适合数据业务的非对称性频谱效率高网络规划和运营优势设备可靠性和成本优势差异化业务竞争国际漫游优势(全球TDD频段)未来演进优势运营先发优势9/3/20245TD－SCDMA/3GBUPT • 支持所有无线网络情景n伞形覆盖伞形覆盖n高起点容量高起点容量 n本地覆盖本地覆盖n容量扩充容量扩充n室内覆盖室内覆盖 n容量扩充容量扩充n企业网络企业网络塔顶天线室外天线室内天线大区制大区制小区制小区制微小区制微小区制9/3/20246TD－SCDMA/3GBUPT 业务上最佳适应于实现无线因特网n实现了对无线网络的要求n由用户应用产生的适于上下行不对称的包交换业务，高效利用系统资源n混合了面向连接和无连接业务，允许多种应用方案（例如：语音+数据）n可变化的用户数据速率（8 kbit/s ... 2 Mbit/s）n由”尽力而为”（2G）向”业务质量”（QoS，3G）演变9/3/20247TD－SCDMA/3GBUPT四、TD-SCDMA主要参数多址接入方式: TDMA/DS-CDMA•双工方式: TDD•码片速率: 1.28Mcps•载频宽度: 1.6MHz•调制方式: QPSK，8PSK•编码方式: 1/2-1/3的卷积编码，Turbo编码9/3/20248TD－SCDMA/3GBUPT • 时分双工 (TDD)TD-SCDMA 的优势的优势n易于使用非对称频段易于使用非对称频段, 无无需具有特定双工间隔的成需具有特定双工间隔的成对频段对频段n适应用户业务需求，灵活适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率配置时隙，优化频谱效率n上行和下行使用同个载频，上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的故无线传播是对称的,有有利于智能天线技术的实现利于智能天线技术的实现 n无需笨重的射频双工器，无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本小巧的基站，降低成本时分双工时分双工 (TD-SCDMA):上行频带和下行频带相同上行频带和下行频带相同 D U D D D DDD频分双工频分双工 (FDD):上行频带和下行频带分离上行频带和下行频带分离 DD D D DDDUU 上行D 下行未使用资源:9/3/20249TD－SCDMA/3GBUPTTDD双工方式问题考虑双工方式问题考虑•峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加(低速/话音业务)–TDD系统对峰值/平均发射功率比有要求,此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务)–因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高，TD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，固仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离•通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。

对于TD-SCDMA系统，典型小区半径设置在11公里如果允许引入部分干扰，小区半径可达到40-50公里•采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的 FDD方式差，ITU仅要求TDD系统支持终端移动速度为120km/h但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下，可高于该值9/3/202410TD－SCDMA/3GBUPTTDD和和FDD•在第三代移动通信中必要的两种双工方式•FDD–适合于大区制的全国系统–适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等•TDD（TD-SCDMA）–尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖–适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务–能提供成本低廉的设备•预计在预计在3G3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDDFDD提供大区制对称提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMATD-SCDMA系统，用多模终端系统，用多模终端实现漫游实现漫游9/3/202411TD－SCDMA/3GBUPT五、TD-SCDMA主要优势•完全满足对3G 业务与功能的需求–能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署–能实现从第二代到第三代的平滑演进–完全满足第三代业务的要求•突出的频谱利用率和系统容量•无需使用成对的频段•支持蜂窝组网，可以形成宏小区、微小区及微微小区，每个小区可支持不同的不对称业务•灵活、自适应的上下行业务分配，特别适合各种变化的不对称业务(如无线因特网)•系统成本低9/3/202412TD－SCDMA/3GBUPT灵活高效的频谱使用•每个载频带宽为1.6MHz（FDD模式为2*5MHz）–在相同的频带宽度内，可支持的载波数大大超过FDD模式•可单个频率使用–在频率资源紧张的国家和地区，频率可单个使用，频谱使用灵活•因特网的应用导致上、下行数据业务流量的明显不同–对上行与下行进行无线资源的自适应分配是频谱利用率优化的关键•由于使用了智能天线，提高了系统容量–智能天线波束指向用户，降低了多址干扰，提高了系统的容量，频谱效率加倍。

无线干扰的最小化设计是实现最高频谱利用率的又一关键点9/3/202413TD－SCDMA/3GBUPT更高的频谱利用率•鸡尾酒会效应：CDMA系统为干扰受限系统，服务质量(QoS)、比特率和覆盖范围在动态环境中互相依赖，功率控制及无线资源的优化管理至关重要•和WCDMA、CDMA2000相比，TD-SCDMA在设备实现中，更容易做到功率及无线资源的精细管理与控制，提高信道利用率，降低了每用户的平均成本9/3/202414TD－SCDMA/3GBUPT更高的语音频谱利用率•频谱利用率相对较高，每用户平均成本低•频率容易规划，可“见缝插针”，充分利用零碎频段9/3/202415TD－SCDMA/3GBUPT更高的数据频谱利用率 10M带宽频率，WCDMA可支持一个载波，TD-SCDMA可支持六个载波 TD-SCDMA在非对称设置下，其数据传输的频谱利用率是WCDMA的2倍9/3/202416TD－SCDMA/3GBUPT灵活的上下行分层容量配置•特别适合不对称数据业务，快速满足业务的动态发展需求•提升网络资源利用率，节约运营费用9/3/202417TD－SCDMA/3GBUPT灵活的上下行区域容量配置•特别适合不对称数据业务，快速满足业务的动态发展需求。

•提升网络资源利用率，节约运营费用9/3/202418TD－SCDMA/3GBUPT呼吸效应不明显智能天线和TDD时分效应9/3/202419TD－SCDMA/3GBUPT覆盖与容量相关联•负载因子直接与每小区支持的话务量有关•更多的话务意味着更多的干扰小区呼吸•最大建议负载: 70 %（典型 30-50 %）•50%的负载意味着链路预算中减少3dBBS小区呼吸小区呼吸更高负载更高负载BS服务质量小区覆盖小区容量优化及调整9/3/202420TD－SCDMA/3GBUPTWCDMA中的小区呼吸增加负载至增加负载至 800 kbps 覆盖缩小覆盖缩小低负载低负载 200 kbps 大覆盖大覆盖128 kbps64 kbps8 kbps144 kbps64 kbps64 kbps144 kbps144 kbps64 kbps64 kbps•话务负载话务负载直接影响直接影响小区大小小区大小•在网优时在网优时可用可用RRMRRM控制小区控制小区呼吸呼吸9/3/202421TD－SCDMA/3GBUPT覆盖收缩效应不明显9/3/202422TD－SCDMA/3GBUPT接力切换资源占用少15％TD-SCDMA采用接力切换，一个用户不同时占用多个基站的空中业务信道资源及其网络传输资源。

节约了基站资源，增加了用户接入量节约运营商网络传输资源，减少运营投入简化了RAN系统的处理，提高了集成度9/3/202423TD－SCDMA/3GBUPT动态信道分配提高资源利用•定义－在终端接入和链路持续时间期间，对信道进行动态信道分配和调整•应用－信道调整:降低掉话率－资源整合:提高接入率9/3/202424TD－SCDMA/3GBUPT系统成本低•系统频谱利用率高、容量大–同一基站支持的用户数多，系统及服务费用降低•使用智能天线–不需使用大功率射频器件，基站成本大幅度下降–系统可靠性高，维护费用低9/3/202425TD－SCDMA/3GBUPT六、TD-SCDMA标准进展•TD-SCDMA和WCDMA同属3GPP范畴，一个TDD模式，一个FDD模式•3GPP对R4版本(及后向兼容的R99版本)的冻结，也标志着TD-SCDMA R4版本的稳定•3GPP对R5、R6版本的完善，相关TD-SCDMA的部分也在同步的完善•TD-SCDMA和WCDMA在标准上的成熟度是完全一样的•密切跟踪(预研)后3G新技术的发展9/3/202426TD－SCDMA/3GBUPTTD-SCDMA标准进展TD-SCDMA标准在3GPP R4方面的进展与WCDMA完善状况一样，对R4版本按时冻结；维护及修改相关标准:ü 目前LCR TDD Uu较稳定，相关修改很少；ü Iub接口有少量修改文稿；ü 经过研究对部分RRM射频参数做了一些修改。

9/3/202427TD－SCDMA/3GBUPT对3GPP R5/R6标准完善、更新及发展UDHSA(上下行高速接入)–专用/共享资源的快速分配IMS（多媒体子系统）:全IP软切换，实现与NGN的融合MBMS:单向、点到多点、向大量用户传输高速数据空中接口基站同步方法:利用DwPTS进行基站间同步终端定位:信号到达角(AOA)辅助定位方法(由智能天线和上行同步共同完成)TD-SCDMA标准进展9/3/202428TD－SCDMA/3GBUPT七、中国3G频谱分配9/3/202429TD－SCDMA/3GBUPT八、产品演进方案9/3/202430TD－SCDMA/3GBUPT第二章无线资源管理一、什么是无线资源管理二、无线资源管理有何必要三、RRM在协议层中的位置四、TD-SCDMA系统特点五、TD-SCDMA系统资源内涵六、TD-SCDMA系统无线资源管理七、功率控制八、TD-SCDMA系统切换控制方案九、TD-SCDMA系统接纳控制方案十、 TD-SCDMA系统动态信道分配方案十一、负荷拥塞控制十二、 TD-SCDMA无线链路监测方案十三、 TD-SCDMA系统系统数据包调度方案9/3/202431TD－SCDMA/3GBUPT一、什么是无线资源管理？无线资源管理就是对移动通信系统中的有限无线资源进行分配和管理，使系统性能和容量达到联合最佳状态。

9/3/202432TD－SCDMA/3GBUPT二、无线资源管理有何必要？•由于CDMA是统计时分复用资源，每个载波所有的用户共享频率、时间和功率资源，因此，CDMA是一个干扰受限系统，它必须在有效的无线资源管理和网络的优化规划等技术的配合下，才能获得理想的频谱利用率•RRM是提高和优化系统和网络性能核心技术，也是影响移动通信设备和整体系统性能的关键部分其最终目的是保证网络服务质量(QoS)的前提下，最大限度的提高频谱利用率和系统容量9/3/202433TD－SCDMA/3GBUPT三、RRM在协议层中的位置9/3/202434TD－SCDMA/3GBUPT四、TD-SCDMA系统特点•TDD 模式•独特的帧结构•TDMA/CDMA/FDMA/SCDMA•智能天线•联合检测•上行同步•软件无线电9/3/202435TD－SCDMA/3GBUPT五、TD-SCDMA系统资源内涵9/3/202436TD－SCDMA/3GBUPT六、TD-SCDMA系统无线资源管理•频率•功率•码道•时隙•空间域•虚拟物理资源•频率•功率•码道•时隙•空间域•虚拟物理资源TDD系统FDD系统9/3/202437TD－SCDMA/3GBUPT1、RRM主要过程•功率控制过程•负荷控制过程•接纳控制过程•切换控制过程•AMR模式控制•包调度控制•动态信道分配(DCA)•功率控制过程•负荷控制过程•接纳控制过程•切换控制过程•AMR模式控制•包调度控制•动态资源分配(DRC)TDD系统FDD系统9/3/202438TD－SCDMA/3GBUPT2、RRM使用的准则•功率准则–基于接收功率–基于发射发射功率–基于干扰功率•容量准则–基于吞吐量–基于资源利用率–基于覆盖•质量准则–基于QoS–基于SIR–基于BER•容量准则–…–…–…9/3/202439TD－SCDMA/3GBUPT3、新技术对无线资源管理的影响•智能天线对无线资源管理的影响•联合检测对无线资源管理的影响•上行同步对无线资源管理的影响9/3/202440TD－SCDMA/3GBUPT七、功率控制1、什么是供率控制通过一定的机制和算法控制发射机的发射功率，使发射机以合适的功率大小发射信号。

9/3/202441TD－SCDMA/3GBUPT2、功率控制有什么好处？•最小化网络干扰，小区内/间干扰•通过控制，保证上下行链路的质量•对抗阴影衰落和快速衰落•克服远近效应，减轻角效应•省电，减少UE和基站的发射功率最终提高系统容量和性能最终提高系统容量和性能9/3/202442TD－SCDMA/3GBUPT3、功率控制方法常用功率控制方式分类1按实现方式集中式/分布式2按通信链路上行/下行(前向后向)3按环路方式开环/外环/内环4按所用准则强度/信噪比/误码(块)率5按调整方式理想功控/非理想功控9/3/202443TD－SCDMA/3GBUPT4、功率控制要研究的问题•周期•步长•时延•准确度•收敛性9/3/202444TD－SCDMA/3GBUPT5、TD-SCDMA系统功率控制方案•TD-SCDMA系统功率控制特点•TD-SCDMA系统功率控制方案9/3/202445TD－SCDMA/3GBUPT6、TD-SCDMA系统功率控制特点•简单精确的开环功率控制•简单稳步的外环功率控制•简单实用的内环功率控制9/3/202446TD－SCDMA/3GBUPT7、开环功率控制(1)主要用于随机接入过程，补偿路径损耗和阴影、拐角等效应带来的功率变化(2)与内环功控相结合，提高快速功控的效果和性能9/3/202447TD－SCDMA/3GBUPT8、TD-SCDMA系统外环功控•为内环功控设置SIRtarget•根据环境的变化调整SIRtarget•设置链路的SIRtarget范围•主要用于DPCH9/3/202448TD－SCDMA/3GBUPT9、内环功率控制方案•方法:基于检测接收机端的接收信噪比来进行发射功率调整的•目的:使发射机以合理的功率发射，既不能低也不需要高•作用:对抗各种衰落，降低系统干扰9/3/202449TD－SCDMA/3GBUPT10、TD-SCDMA系统功控-快速内环+开环•方法1. 快速内环+周期性的开环调整•方法2. 快速内环+事件触发的开环调整9/3/202450TD－SCDMA/3GBUPT11、功率控制技术演进•新技术对功控的影响•功率控制的演进方向9/3/202451TD－SCDMA/3GBUPT12、智能天线对功率控制的影响•减轻干扰，抗远近干扰的能力较强•功率控制的边界约束条件较为宽松•对功率控制的要求降低了•使功率控制的流程发生变化•功率控制的平衡点方程变得复杂9/3/202452TD－SCDMA/3GBUPT13、联合检测对功率控制的影响•能有效降低小区MAI，从而降低了CDMA系统中远近效应，进而降低功率控制要求•不能只通过对功控模型的某些参数的简单修正得到，而是具有较为复杂的非线性关系9/3/202453TD－SCDMA/3GBUPT八、 TD-SCDMA系统切换控制方案•切换控制概述•TD-SCDMA系统切换解决方案•TD-SCDMA系统接力切换优势•切换控制技术演进方向9/3/202454TD－SCDMA/3GBUPT1、切换控制概述•什么是切换？•为什么要设计切换•触发切换的主要因素？•切换控制分类•切换控制基本过程•切换控制要研究的问题9/3/202455TD－SCDMA/3GBUPT2、什么是切换？在移动通信系统中，当呼叫中的移动台从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输、业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性，系统要将该移动台与旧的小区建立的联系转移到新的小区上。

这就是“越区切换”，简称“切换”9/3/202456TD－SCDMA/3GBUPT3、触发切换的原因？•信号强度•通信质量•移动速度•网络原因9/3/202457TD－SCDMA/3GBUPT4、切换的分类方式•硬/软(更软)/接力切换•同频切换、异频切换•小区内切换/小区间切换•系统内切换/系统间切换•其他分类方式(同步/异步)9/3/202458TD－SCDMA/3GBUPT5、切换的基本过程•切换控制过程•测量过程•判决过程•执行过程•切换的基本流程•控制流程•信令流程9/3/202459TD－SCDMA/3GBUPT6、切换控制要研究的问题•切换准则确定•切换参数选择•切换性能评估9/3/202460TD－SCDMA/3GBUPT(1)、切换准则确定•基于信号强度准则•基于信号质量准则•基于干扰准则•基于负荷准则•基于链路预算准则•基于速率准则•基于联合算法准则9/3/202461TD－SCDMA/3GBUPT(2)、切换的参数选择切换判决所用参数•信号强度门限参数•质量门限参数•负荷/干扰门限类门限参数•其他门限参数9/3/202462TD－SCDMA/3GBUPT(3)、切换性能评估•系统切换率•切换成功率•系统掉话率•呼叫阻塞率•资源利用率9/3/202463TD－SCDMA/3GBUPT7、TD-SCDMA系统接力切换解决方案•接力切换概述•接力切换特点•接力切换过程9/3/202464TD－SCDMA/3GBUPT(1)接力切换概念• 接力切换使用上行预同步技术，在切换过程中，UE从源小区接收下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区(2)接力切换特点•具有硬切换和软切换两者优点•克服硬切换和软切换两者缺点(3)接力切换应用•应用于同步TDD系统中•TD-SCDMA系统已使用9/3/202465TD－SCDMA/3GBUPT（4）接力切换过程•测量过程•预同步过程•判决过程•执行过程9/3/202466TD－SCDMA/3GBUPT①接力切换的过程—预同步•接力切换预同步过程分为开环预同步和闭环预同步•开环预同步是针对基站间同步偏差固定，且同步精度高的情况•闭环预同步，基站间不同步时采用闭环预同步，移动台与目标基站间需要一个反馈过程确定上行时间提前量9/3/202467TD－SCDMA/3GBUPT②接力切换过程—判决•切换判决过程主要是RNC根据切换判决算法，确定移动台是否需要切换，以及切换到哪个小区。

•切换判决算法主要依据移动台测量的P-CCPCH功率或信噪比，一些算法加入负荷等网络信息•切换判决算法可以使用绝对门限、相对门限以及两种结合的方法9/3/202468TD－SCDMA/3GBUPT③接力切换过程—执行•RNC判决移动台切换后，在目标小区为移动台分配信道•RNC通知目标小区为移动台建立无线链路•RNC通过Iub接口同时发送数据•RNC通知UE将物理信道重配置到目标小区•UE执行重配置，使用新的信道回重配置完成•RNC收到重配置完成后通知原服务小区将无线链路释放9/3/202469TD－SCDMA/3GBUPT（5）接力切换的优势•充分利用同步网络优势，在切换操作前使用预同步技术，使移动台在与原小区通信保持不变的情况下与目标小区建立同步关系•在切换操作中大大减少因失步造成的丢包，这样在不损失容量的前提下，极大的提升了通信质量•大大缩短切换过程中的时延•降低了网络中的干扰，提升了容量和质量•接力切换具有硬切换和软切换两者的优点9/3/202470TD－SCDMA/3GBUPT8、切换控制技术演进方向•新技术的影响•自适应门限•多级业务切换•跨时隙业务的切换准则方法•多频点中的切换•不同扇区或波束间的切换9/3/202471TD－SCDMA/3GBUPT九、 TD-SCDMA系统接纳控制方案•接纳控制概述•TD-SCDMA系统接纳控制解决方案•TD-SCDMA接纳控制方案性能优势•接纳控制技术演进方向9/3/202472TD－SCDMA/3GBUPT1、接纳控制概述•什么是接纳控制？•为什么要做接纳控制？•CDMA与TDMA&FDMA比较•接纳控制基本方法•接纳控制算法的性能评估9/3/202473TD－SCDMA/3GBUPT（1）什么是呼叫接纳控制？Call Admission Control (CAC) 判断发起呼叫的用户是否可以接入系统，从而分配无线资源•防止系统过载•保证业务的服务质量(包括新用户和已连接用户)9/3/202474TD－SCDMA/3GBUPT(2)何时使用接纳控制？•UE的初始接入、无线承载建立•UE发生切换•处于连接模式的UE需增加业务9/3/202475TD－SCDMA/3GBUPT(3)CDMA与TDMA&FDMA接纳控制比较TDMAFDMACDMATD-SCDMA基于时隙资源硬判决基于频点资源硬判决基于负荷资源软判决基于频点资源硬判决基于负荷资源软判决9/3/202476TD－SCDMA/3GBUPT(4)接纳控制基本方法•基于硬资源的CAC•基于干扰的CAC•基于负荷的CAC•基于链路增益矩阵的CAC9/3/202477TD－SCDMA/3GBUPT(5)接纳控制要研究的问题•采用何种接纳控制准则•接纳控制门限参数的选择•确定接纳控制方法的性能指标(接纳成功率、系统掉话率、系统资源利用率、算法复杂度等)9/3/202478TD－SCDMA/3GBUPT2、TD-SCDMA系统接纳控制解决方案•基于码道硬资源的接纳控制方法•特点9/3/202479TD－SCDMA/3GBUPT3、TD-SCDMA系统接纳控制方法优势•适合TD-SCDMA系统，简单实用9/3/202480TD－SCDMA/3GBUPT4、接纳控制技术演进方向•多级业务系统中系统容量的归一化表示•多级业务系统接入新用户的负荷增量预测•多频点系统接纳控制方案•结合智能天线技术的呼叫接纳控制•结合联合检测技术的呼叫接纳控制•结合定位技术的呼叫接纳控制9/3/202481TD－SCDMA/3GBUPT十、 TD-SCDMA系统动态信道分配方案•动态信道分配概述•TD-SCDMA系统动态信道分配方案•TD-SCDMA动态信道分配方案优势•动态信道分配技术的演进方向9/3/202482TD－SCDMA/3GBUPT1、动态信道分配概述•什么是动态信道分配？•动态信道分配所要解决的问题？•动态信道分配要研究的问题？9/3/202483TD－SCDMA/3GBUPT(1)动态信道分配基本概念将系统中的资源动态的分配给接入的业务。

按照分配方式分类固定(FCA)动态(DCA)混合(HCA)9/3/202484TD－SCDMA/3GBUPT(2)动态信道分配所要解决的问题如何确保业务QoS，如何充分有效的利用有限的信道资源，以提供尽可能多的用户接入是动态信道分配技术要解决的问题•DCA技术的研究对象–频率、时隙、扩频码的分配–利用空间位置和角度信息优化资源配置•DCA是一种最小化系统自身干扰的方法，其减小系统内干扰的手段更为多元化9/3/202485TD－SCDMA/3GBUPT(3)动态信道分配要研究的问题策略:业务构成、系统负荷、网络性能指标、信道和干扰的变化情况主要方法慢速DCA快速DCA9/3/202486TD－SCDMA/3GBUPT2、TD-SCDMA系统动态信道分配方案•慢速DCA(SDCA)–为小区分配资源–修改小区的公共配置和公共信息•快速DCA(FDCA)–为承载业务分配资源–对用户进行信道分配和信道重配置9/3/202487TD－SCDMA/3GBUPT(1)慢速DCA•慢速DCA为小区分配资源:–频域资源的规划(工作频点)–时域资源的调配(上下行时隙的分配)–基于干扰等为信道分配优先级9/3/202488TD－SCDMA/3GBUPT上下行时隙分配(1)9/3/202489TD－SCDMA/3GBUPT上下行时隙分配(2)9/3/202490TD－SCDMA/3GBUPT上下行时隙分配(3)•划分小区上下行时隙比例，SDCA算法的主要工作之一，也是研究的热点和难点•策略追求整个系统的容量最大化兼顾系统对各个小区多种业务阻塞率的要求9/3/202491TD－SCDMA/3GBUPT信道优先级的分配(1)•为接纳控制作准备•涉及到资源分配的原则•单载波系统信道优先级是时隙优先级9/3/202492TD－SCDMA/3GBUPT信道优先级的分配(2)常用方法:系统负荷Node B和UE测量的本地干扰各时隙的干扰容限空闲码道数的多少依据业务确定设定优先级9/3/202493TD－SCDMA/3GBUPT(2)快速DCA•信道选择•信道调整•资源整合9/3/202494TD－SCDMA/3GBUPT3、DCA所具有的技术优势•提高了频谱利用率•减少了掉话提升链路和系统性能•解决了大带宽业务低接入成功率•增加了系统总的接入成功率•解决了不对称业务资源优化•适合非对称业务及多业务共存的系统•弥补了终端的控制能力不足•简化功率控制和切换的要求9/3/202495TD－SCDMA/3GBUPT4、动态信道分配技术演进方向•如何根据小区负荷和上下行业务量比例关系的变化动态的调整时隙分配•结合定位技术、智能天线和联合检测技术进行灵活的信道分配•利用智能天线的定向波束，减轻交叉时隙的干扰•多频点系统中的DCA技术9/3/202496TD－SCDMA/3GBUPT十一、负荷拥塞控制通过一定的方法或准则，对系统承载能力进行监控和处理，确保系统在具有高性能高容量的目标下能稳定可靠的工作。

9/3/202497TD－SCDMA/3GBUPT1、负荷拥塞控制的功能 LCC的主要功能是什么？Load & Congestion Control （LCC）预防拥塞拥塞控制9/3/202498TD－SCDMA/3GBUPT2、 LCC的基本步骤步骤一、时隙负荷统计步骤二、拥塞检测和拥塞恢复检测步骤三、拥塞处理和拥塞恢复处理测量上报、计算、门限判决、处理动作9/3/202499TD－SCDMA/3GBUPT3、TD-SCDMA中LCC的特点•以时隙为单位统计负荷•分级控制按拥塞的时隙个数划分级别•增加了硬资源的拥塞判决和处理过程9/3/2024100TD－SCDMA/3GBUPT4、TD-SCDMA中负荷拥塞方案优势9/3/2024101TD－SCDMA/3GBUPT5、负荷拥塞控制技术的演进方向•智能天线和联合检测技术的LCC•多频点系统的LCC•多业务系统负荷因子的归一化表示方法•自适应门限研究9/3/2024102TD－SCDMA/3GBUPT十二、 TD-SCDMA无线链路监测方案•无线链路监测概述•TD-SCDMA无线链路监测解决方案•TD-SCDMA无线链路监测性能优势9/3/2024103TD－SCDMA/3GBUPT1、无线链路监测概述•什么是无线链路监测？•为什么要做无线链路监测？•与RRM其他模块的关系•无线链路监测要研究的问题？9/3/2024104TD－SCDMA/3GBUPT(1)什么是无线链路监测？按一定的方式或准则对无线链路的质量进行监测，并根据监测结果进行相应的处理。

9/3/2024105TD－SCDMA/3GBUPT(2)为什么要做无线链路监测？•无线链路质量不断变化•协调RRM各模块之间的关系9/3/2024106TD－SCDMA/3GBUPT(3)无线链路监测需要研究的问题•如何监测链路质量？•如何监测链路恢复？•如何调用其他模块？9/3/2024107TD－SCDMA/3GBUPT2、TD-SCDMA无线链路监测解决方案•无线链路恶化监测•无线链路恶化处理•无线链路恶化恢复检测•无线链路恶化恢复处理9/3/2024108TD－SCDMA/3GBUPT(1)RLS－－无线链路恶化检测•无线链路质量监测•无线链路恶化判决此阶段的关键是如何有效检测链路质量和设计判决链路恶化的准则9/3/2024109TD－SCDMA/3GBUPT(2)RLS－－无线链路质量检测方法基于导频强度和信号质量相结合的方法，包括:•Node B单独上报参数的监测算法•Node B和UE联合上报参数的算法9/3/2024110TD－SCDMA/3GBUPT(3)RLS－－无线链路恶化处理无线链路恶化处理是RLS算法的关键，包括三个步骤:•判定恶化链路业务模型•判定恶化原因•确定处理方法，即调用优先级9/3/2024111TD－SCDMA/3GBUPT(4)RLS－－无线链路恶化恢复检测•原由:经过恶化处理的无线链路，一段时间后链路有可能恢复正常，为了保证业务的QoS和充分利用系统资源，需要对进行过恶化处理的链路进行恶化恢复检测，以便采取相应的恢复处理措施。

•方法:对功率和信号质量进行测量，并与相应的门限值进行比较，确定链路是否已经恢复正常9/3/2024112TD－SCDMA/3GBUPT(5)RLS－－无线链路恶化恢复处理•恢复业务原有配置•对只进行了DCA或HC处理的恶化链路不做恢复处理9/3/2024113TD－SCDMA/3GBUPT3、无线链路监测性能优势•及时监测各个无线链路的质量情况•对恶化链路提供合理的处理解决方案•及时对恶化恢复链路进行恢复处理•使RRM各功能模块有机协调工作9/3/2024114TD－SCDMA/3GBUPT十三、 TD-SCDMA系统数据包调度方案•包调度概述•TD-SCDMA系统包调度解决方案•TD-SCDMA系统包调度方案性能优势•包调度技术演进方向9/3/2024115TD－SCDMA/3GBUPT1、包调度概述•包业务的特点•包调度的目的•包调度算法组成9/3/2024116TD－SCDMA/3GBUPT(1)包调度特点尽力而为的传输Best Effort3G业务的重要组成部分业务很强的突发性Bursty9/3/2024117TD－SCDMA/3GBUPT(2)包调度的目的Packet Schedule－数据包调度，简称包调度(PS)•保证服务质量(QoS)•尽可能利用系统资源，提高吞吐量•动态的分配和调整报业无占用的资源传输速率发射功率9/3/2024118TD－SCDMA/3GBUPT第三章TD-SCDMA系统结构一、基于GSM核心网的TD-SCDMA二、试验网结构三、无线接口协议结构9/3/2024119TD－SCDMA/3GBUPT一、基于GSM核心网的TD-SCDMA 基于GSM核心网技术的TD-SCDMA系统(如图1)，即采用TD-SCDMA的无线接入网络，接入到GSM协议的核心网中(可以是传统GSM设备，也可以是以IP核心交换机为构架的支持GSM协议的设备)； 9/3/2024120TD－SCDMA/3GBUPT•TSM标准建立在GSM标注和TD-SCDMA标准之上。

它是对部分GSM规范加以修改或扩充，使之能够支持TD-SCDMA的物理层而得到的•TSM规范的编号及内容与GSM对应的规范相一致9/3/2024121TD－SCDMA/3GBUPT•TSM系统是GSM核心网络支持下的TD-SCDMA系统其标准基于TD-SCDMA标准，但又不同于TD-SCDMA标准两者在物理层的基本结构上保持一致TSM系统的核心思想就是在现有的GSM网络中用TD-SCDMA技术提供第三代移动通信业务，以实现GSM向3G的平滑过渡9/3/2024122TD－SCDMA/3GBUPT•一方面利用第三代移动通信频谱来解决GSM系统容量不足，特别是在高密度区用户容量不足的问题，另一方面可以为用户提供第三代移动通信业务，即在初期实现高达384kbps的多种速率的数据业务9/3/2024123TD－SCDMA/3GBUPT图1 基于GSM核心网的TD-SCDMA系统的基本结构•空中接口(Uu接口)的无线接入部分使用TD-SCDMA技术；•基站收发信机BTSC通过Abis+接口与基站控制器BSCE相连；•BSCE通过A接口与MSC/VLR相连，通过Gb接口与SGSN相连；•使用GSM核心网；9/3/2024124TD－SCDMA/3GBUPT图1中所涉及到的设备实体包括：•移动台(UE):无线部分使用TD-SCDMA技术•基站收发信机(BTSC):为一个小区服务的无线收发信设备。

其无线部分使用TD-SCDMA技术，通过Abis+接口与BSCE相连•基站控制器(BSCE):具有对一个或多个BTSC进行控制以及相应呼叫控制的功能实体•BTSC和BSCE设备组成了基站子系统(BSS)•基站控制器（BSCE）,它是保持原GSM的BSC硬件不变，仅对软件进行修改而成的修改的主要目的是为了把原GSM的资源描述映射到TD-SCDMA的资源表中这种映射在高层信令中将对无线资源控制子层（RRC）的协议造成影响，而其上层MM，CM和下层DL都不受影响9/3/2024125TD－SCDMA/3GBUPT图1中所涉及到的设备实体包括：•A接口和Gb接口与GSM系统完全相同，不需要任何修改Abis+是在Abis标准基础上的升级•空中接口Uu的物理层在底层（如射频、子帧结构、时隙结构及主要物理信道）和TD-SCDMA标准相同，其第二、三层结构主要基于GSM标准9/3/2024126TD－SCDMA/3GBUPT图1中所涉及到的设备实体包括：•移动业务交换中心(MSC):对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体•拜访位置寄存器(VLR):MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。

VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码、所处区域的识别、向用户提供的业务等参数•归属位置寄存器(HLR):管理部门用于移动用户管理的数据库每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记•服务GPRS支持节点(SGSN):执行移动性管理、安全管理和接入控制和路由选择等功能•网关GPRS支持节点(GGSN):负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制(如防火墙)9/3/2024127TD－SCDMA/3GBUPT二、试验网结构 •如图2、图3所示的现有GSM网络中，使用TD-SCDMA的BSS设备，而保持GSM的核心网络它继续使用A接口和Gb接口来分别提供话音(包括电路交换型数据)和分组数据业务；继续使用GSM的SIM卡、鉴权中心、短消息中心和网络管理•整个试验系统由三部分组成：－GSM核心网－TD-SCDMA无线接入网(RAN)，包括BSCE，BTSC及相关的操作维护终端－测试用终端，包括移动终端和固定终端、便携式PC、局域网服务器等另外，在考虑TD-SCDMA系统到GSM的切换(可选)时，在组网结构中还需要增加相应的GSM系统的BSC和BTS(图中未包括)。

9/3/2024128TD－SCDMA/3GBUPT1、单系统配置 •单系统配置无线子系统设备包括2个BTSC(TD-SCDMA基站)和1个BSCE(TD-SCDMA基站控制器)•核心网设备包括MSC/VLR和SGSN/GGSN，HLR/EIR以及相关的操作维护设备图29/3/2024129TD－SCDMA/3GBUPT2、多系统配置图39/3/2024130TD－SCDMA/3GBUPT3、频率配置设备工作频率：设备工作频率： 2010～～2025MHzTD-SCDMA网络采用以下的工作频段项目BTSUE工作频率范围(MHz)2010-20252010-2025载波频率(MHz)1.2010.82.2012.43.2014.04.2015.85.2017.46.2019.07.2020.88.2022.49.2024.02010.82012.42014.02015.82017.42019.02020.82022.42024.09/3/2024131TD－SCDMA/3GBUPT•载频间隔载频间隔: 1.6MHz•每载波码片速率每载波码片速率: 每载波码片速率为1.28Mcps•扩频方式扩频方式: 直接序列扩频方式(DS)，扩频因子SF=1/2/4/8/16•双工方式双工方式: TDD•调制方式调制方式: QPSK和8PSK•帧结构帧结构: 超帧720ms, 无线帧10ms •子帧子帧: 一个10ms无线帧由两个子帧组成，每个子帧长为5ms•时隙数时隙数: 每子帧时隙数为7，作为业务信道，三个特殊时隙作为控制•保护带保护带: TD-SCDMA系统间、TD-SCDMA与其它制式间的保护带待技术试验测试后确定。

4、 TD-SCDMA空中接口参数9/3/2024132TD－SCDMA/3GBUPT•信道编码信道编码: 卷积码、turbo码•功率控制：开环+闭环•控制长度：1dB、2dB或3dB•控制速率：200次/s•支持核心网：GSM、MAP•智能天线：基站由8个天线组成天线阵4、 TD-SCDMA空中接口参数9/3/2024133TD－SCDMA/3GBUPT5、TD-SCDMA与WCDMA及GSM的切换•TD-SCDMA(1.28Mcps TDD)与3GPP内其他模式之间的测量和切换已经在3GPP内进行讨论并正在完善之中•TD-SCDMA -->GSM: 测量和切换与UTRA 3.84Mcps TDD相同•GSM --> TD-SCDMA: 在GSM以后的版本中, 将会考虑向3G系统的切换问题, 包括向TD-SCDMA的测量和切换(在3GPP GERAN讨论)9/3/2024134TD－SCDMA/3GBUPT三、无线接口协议结构• 无线接口协议结构• 无线接口高层各（子）层的主要功能9/3/2024135TD－SCDMA/3GBUPT无无线线接接口口协协议议层层结结构构9/3/2024136TD－SCDMA/3GBUPT1、无线接口协议层结构无线接口主要分为三层：•L1层--物理层•L2层--数据链路层，包括MAC层—媒体接入控制、RLC层—无线链路控制、BMC层—广播/多播控制、PDCP层—分组数据汇聚协议•L3层--网络层，包括无线资源控制RRC层等子层9/3/2024137TD－SCDMA/3GBUPT•RRC子层包含功能实体•路由功能实体（RFE）•广播控制实体（BCFE）•寻呼及通告功能实体（PVFE）•专用控制功能实体（DCFE）•共享控制功能实体（SCFE）•传输模式实体（TME）9/3/2024138TD－SCDMA/3GBUPT2、无线接口高层各（子）层的主要功能•MAC层--完成逻辑信道和传输信道的映射•RLC层--保证数据的正确有效传输RLC子层提供了3类SAP，对应于RLC的3种操作模式：非确认（UM）、确认（AM）、透明（TM）。

•BMC层--小区广播消息和分配等BMC消息的保存和传送广播/多播控制子层（BMC）位于用户平面，处于RLC子层上，是L2的一个子层该子层除了广播/多播服务以外的其它服务都是透明的在网络侧（UTRAN）侧；BMC子层对于每个小区都有一个BMC实体每个BMC实体要求单独占用一个逻辑信道CTCH，BMC要RLC提供非确认模式服务9/3/2024139TD－SCDMA/3GBUPT•BMC子层的功能1.存储小区广播（CB）消息；2.业务流量监控和小区广播服务（CBS）的无线资源请求；3.BMC消息的调度；4.把BMC消息发送给用户9/3/2024140TD－SCDMA/3GBUPT•PDCP层---- IP数据流的头部压缩与解压缩(如：TCP/IP 和RTP/UDP/IP头部)以及将非接入层送来的PDCP-SDU转发到RLC层分组数据汇聚协议（PDCP）子层；PDCP子层协议应用在PS域，每个PS域的无线接入承载（RAB）都与一个无线承载（RB）相关联；每个RB都与一个PDCP实体相关联，而每个PDCP又都与一个RLC实体相关联9/3/2024141TD－SCDMA/3GBUPT•PDCP子层功能1.在发送和接收实体中分别完成IP数据的头压缩和解压缩2.用户数据的发送3.对于配置为支持无损SRNS重定位的无线承载。

9/3/2024142TD－SCDMA/3GBUPT•层之间的业务接入点（SAP）—在物理层和MAC子层之间的SAP提供传输信道，在RLC与MAC子层之间的SAP提供逻辑信道9/3/2024143TD－SCDMA/3GBUPT第四章TD-SCDMA物理层结构物理层位于GSI参考模型中的最底层，它的主要任务是为上层提供数据传输服务以及完成其它一些基本过程，如物理层测量、小区选择、随机接入；同步建立与确定等物理层向上层提供的服务主要通过层间抽象服务原语(Primitive)来实现，这种抽象服务原语描述了层间信息的逻辑交换9/3/2024144TD－SCDMA/3GBUPT原语共分四类9/3/2024145TD－SCDMA/3GBUPT一、物理信道1、物理信道结构 TD-SCDMA系统的物理信道采用4层结构：系统帧号、无线帧、子帧、时隙/码系统使用时隙和扩频码来在时域和码域上区分不同的用户信号9/3/2024146TD－SCDMA/3GBUPT信道的映射与组合•传输信道的数据通过物理信道来承载，除FLASH和PCH两者都映射到物理信道S-CCPCH外，其它传输信道到物理信道都有一一对应的映射关系。

即该传输信道的数据由该物理信道来承载9/3/2024147TD－SCDMA/3GBUPT传输信道与物理信道的映射关系传输信道物理信道DCH专用物理信道 DPCHBCH主公共控制信道 P-CCPCH PCH辅公共控制信道 S-CCPCHFACH辅公共控制信道 S-CCPCH寻呼指示信道 PICHRACH物理随机接入信道 PRACHUSCH物理上行共享信道 PUSCHDSCH物理下行共享信道 PDSCH下行导频信道 DwPCH上行导频信道UpPCH快速物理接入信道FPACH9/3/2024148TD－SCDMA/3GBUPT 由表可见，所有的传输信道都有一个物理信道来与之相映射而物理信道与传输信道没有映射关系这些物理信道不承载来自传输信道的信息PCH和FACH都映射到S-CCPCH，来自PCH和FACH的数据可以在物理层进行编码组合生成CCTrCHRACH和BCH也不可能进行组合9/3/2024149TD－SCDMA/3GBUPT•传输信道：分公共传输信道、专用传输信道，位于MAC与物理层之间9/3/2024150TD－SCDMA/3GBUPT物理信道分类•专用物理信道(DPCH)用于承载来自专用信道(DCH)的数据。

•公共物理信道①主公共控制物理信道(P-CCPCH),用于承载来自传输信道BCH的数据P-CCPCH使用两个码分信道来承载BCH数据UE上电后将搜索并对该信道上的数据解码，以获得小区系统信息②辅巩固控制物理信道(S-CCPCH)用于承载来自传输信道FACH和PCH的数据S-CCPCH也使用两个码分信道(S-CCPCH1和S-CCPCH2)来构成一个S-CCPCH信道时，该信道可位于任一个下行时隙，使用时隙中的任意一对码分信道和训练序列9/3/2024151TD－SCDMA/3GBUPT物理信道分类•快速物理接入信道(FPACH)不承载传输信道信息，Node B使用FPACH来响应在UpPTS时隙收到的用户接入请求，调整用户的发送功率和同步偏移•物理随机接入信道(PRACH)用于承载来自传输信道RACH的数据•物理上行共享信道(PUSCH)用于承载来自传输信道USCH的数据所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用•物理下行共享信道(PDSCH)用于承载来自传输信道DSCH的数据•寻呼指示信道(PICH)不承载传输信道的数据，但却与传输信道PCH配对使用9/3/2024152TD－SCDMA/3GBUPT2、子系统子帧结构9/3/2024153TD－SCDMA/3GBUPT3、时隙、时隙(TS)结构结构•每时隙由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；•可以进行波束赋形；Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675 s864chips9/3/2024154TD－SCDMA/3GBUPT4、训练序列 (Midamble)•由144Chips组成：由长度为128的基本训练序列生成，基本训练序列（共128个）；•128个基本训练序列分成32组，以对应32个SYNC-DL码；每组为4个不同的基本训练序列，即一个小区可选择4个不同的基本训练序列；•训练序列的作用：–上下行信道估计；–功率测量；–上行同步保持；9/3/2024155TD－SCDMA/3GBUPT5、TD-SCDMA特殊时隙(275μs)9/3/2024156TD－SCDMA/3GBUPT6、DwPTS下行导频时隙n用于下行同步和小区初搜：n该时隙由96 Chips组成: 32用于保护；64用于同步；时长75usn32组不同的SYNC-DL码，用于区分不同的小区；n为全向或扇区传输，不进行波束赋形；GP (32chips)SYNC-DL(64chips)75 s9/3/2024157TD－SCDMA/3GBUPT7、GP保护时隙•96 Chips保护时隙，时长75us•用于下行到上行转换的保护•在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作•在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作•确定基本的基站覆盖半径9/3/2024158TD－SCDMA/3GBUPT8、UpPTS上行导频时隙•用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻近小区测量；•160 Chips: 其中128用于SYNC-UL，32用于保护•SYNC-UL有256种不同的码，可分为32个码组，以对应32种SYNC码，每组为8个不同的SYNC-UL码，即每一个小区对应于8个确定的SYNC-UL码•BTSC从终端上行信号中获得初始波束赋形参数GP (32chips)SYNC-UL(128chips)125 s9/3/2024159TD－SCDMA/3GBUPT9、TD-SCDMA常规时隙9/3/2024160TD－SCDMA/3GBUPT•位置：位于midamble的两侧–TPC: 调整步长是1, 2或3dB–SS；最小精度是1/8个chip–TFCI；分四个部分位于相邻的两个子帧内9/3/2024161TD－SCDMA/3GBUPT10、TD-SCDMA码字9/3/2024162TD－SCDMA/3GBUPT11、波束赋形9/3/2024163TD－SCDMA/3GBUPT12、SYNC_DL、SYNC_UL和Midamble码在3GPP的规范中， SYNC_DL、SYNC_UL和Midamble码都是以码片速率的形式给出的，因而不需要扩频，此外，这几种码在不同的邻近小区有不同的配置，因而也不需要进行加扰处理。

但规范中给出的是码的实值序列，需进行复数化处理9/3/2024164TD－SCDMA/3GBUPT二、物理层过程9/3/2024165TD－SCDMA/3GBUPT1、小区搜索9/3/2024166TD－SCDMA/3GBUPT小区搜索小区搜索•搜索DwPTS，获得时隙同步通过相关方法确定SYNC-DL序号，进而可以确定该小区基本midamble的组号和扰码的组号•扰码和基本midamble码的识别接收P-CCPCH上midamble序列，通过相关方法确定基本Midamble序号，然后根据基本midamble码和扰码之间一一对应关系，确定扰码号（各种码对应关系）•控制多帧同步读取P-CCPCH上控制多帧的MIB信息•读BCH信息 9/3/2024167TD－SCDMA/3GBUPTl系统内切换系统内切换•同频切换同频切换 •异频切换异频切换•小区内切换小区内切换l系统间切换系统间切换•TDTD与与GSMGSM间的切换间的切换•TDTD与其他与其他3G3G系统（系统（WCDMA/CDMA2000/TDD HCRWCDMA/CDMA2000/TDD HCR）间的）间的切换切换9/3/2024168TD－SCDMA/3GBUPTl硬切换硬切换•系统间切换（Inter-RAT HO）l接力切换接力切换•UE在进行硬切换前先与目标小区进行同步。

•其理论思想是利用上行同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的•但与硬切换没有本质的区别，也不能确保切换过程中不掉话l小区内切换小区内切换• 基于通信质量而调整小区内时隙资源的分配9/3/2024169TD－SCDMA/3GBUPT小区搜索(续)•TDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别：–上下行信号工作于相同频率，可能接收到附近用户的强上行信号•DwPTS同时起Pilot和SCH的作用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙当DwPTS搜索到，下行同步便获得了•BTS之间同步，所有小区的DwPTS将出现在重叠的时隙，便于切换中进行测量•搜索过程：设定载波频率；搜索DwPTS；获得BCH(在TS0时隙)•搜索DwPTS的方法：接收并记录任意5ms的数据，用已知正交码序列在一个个窗口内求相关TS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSTS5TS45msTS69/3/2024170TD－SCDMA/3GBUPT2、随机接入9/3/2024171TD－SCDMA/3GBUPT随机接入(续)•随机接入必须完成的工作：–上行同步、功率控制、系统获得接入要求、用户鉴权、分配业务码道等•随机接入必须考虑的问题：–RACH/FACH的高效率工作；–防止碰撞的策略；–加快接入速度。

•随机接入过程：–UE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答–BTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求–系统：鉴权和分配码道GDwPTSUpPTSTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS69/3/2024172TD－SCDMA/3GBUPT3、时间提前9/3/2024173TD－SCDMA/3GBUPT4、上行同步9/3/2024174TD－SCDMA/3GBUPT5、TD-SCDMA网络同步•网络同步: 系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时•同步的目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰•同步精度要求：几微秒•同步方法：–GPS：–网络主从同步–空中主从同步BS0BS1BS2BS0BS1BS2BTS Tx RxG9/3/2024175TD－SCDMA/3GBUPT第五章 TD－SCDMA 关键技术1智能天线2上行同步3联合检测4接力切换5动态信道分配6软件无线电9/3/2024176TD－SCDMA/3GBUPT一一. .智能天线智能天线(Smart Antenna)•多根天线阵元组成天线阵列•通过对各个天线阵元输出信号相位加权，使信号在某个方向形成同相叠加(SDMA)•智能天线波束赋形，形成方向性波束－用户跟随－能量集中－低旁瓣泄漏9/3/2024177TD－SCDMA/3GBUPT空分多址大大增加系统容量•降低发射功率•波束赋形时可以克服多径传播问题基带数字信号处理为每条信道提供一条赋形天线发射波束9/3/2024178TD－SCDMA/3GBUPT • z使用智能天线使用智能天线 ...z能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端z正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态z不使用智能天线不使用智能天线 ...z能量分布于整个小区内z所有小区内的移动终端均相互干扰，此干扰是CDMA容量限制的主要原因智能天线的优势智能天线的优势减少小区间干扰降低多径干扰基于每一用户的信噪比得以增加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9/3/2024179TD－SCDMA/3GBUPT1、用户跟随•估计来波方向角，使波束指向来波方向•单小区精确定位9/3/2024180TD－SCDMA/3GBUPT波束成型-智能天线在不同时间天线单元的脉冲形状功率• 天线的每个单元是全向的• 波束成型是通过单天线单元的不同功率和脉冲形状而形成的9/3/2024181TD－SCDMA/3GBUPT2.智能天线有效性蜂窝TDD 复用情况下，减少小区间干扰: 智能天线的平均方向性  8 dB = 增长的 C/I 率. 增长的 C/I 关系等同于减少减少小区间干扰 (ICI)  8 dB. 没有智能天线: 小区复用簇 c = 3 导致相对 C/I  8 dB. 有智能天线: 小区复用簇 c = 3 导致相对 C/I  16 dB. 智能天线增益: 通过减少小区间和小区内的干扰，每个小区的容量增长了  2倍.9/3/2024182TD－SCDMA/3GBUPT§智智能能天天线线只只能能克克服服一一个个码码片片间间隔隔内内的的多多径径干干扰扰；；时时延延超超过过码码片片宽宽度度时时产产生生多多径径干干扰扰（（高高速速移移动动环环境境下下的的多多径径干干扰扰））。

智智能天线必须和联合检测干扰抵消及能天线必须和联合检测干扰抵消及RAKERAKE接收机同时使用接收机同时使用§无无法法克克服服高高速速移移动动环环境境造造成成的的信信道道恶恶化化；；高高速速移移动动时时，，产产生生多普勒效应造成信道恶化多普勒效应造成信道恶化§解决方案：解决方案：§多用户检测多用户检测 --- 超过一个码片间隔的多径/ 多址干扰（MAI）§RAKERAKE接收机接收机 --- 超过一个码片间隔的多径3、智能天线(S.A.)的局限性9/3/2024183TD－SCDMA/3GBUPT二二.上行同上行同步步 CDMAn定义定义•上行链路各终端信号在基站解调器完全同步n优点优点•CDMA码道正交，•降低码道间干扰，•提高CDMA容量•简化基站解调设计方案，降低基站成本•最大限度的克服MAIn基本原理基本原理•同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机•充分利用Walsh码的正交性t基站解调器码道1码道2码道N9/3/2024184TD－SCDMA/3GBUPT•同步的建立–在随机接入时建立–依靠BTS接收到的SYNC1–立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制•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•出现失步的可能性–有限小区半径(取决于G的宽度，可能超过10km)–比较宽的容许范围(+/- 4 chips)•失步后执行链路重建SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE的上行突发9/3/2024185TD－SCDMA/3GBUPT克服多址干扰9/3/2024186TD－SCDMA/3GBUPT多径效应的困扰9/3/2024187TD－SCDMA/3GBUPT三、联合检测1、什么是联合检测Joint DetectionTD-SCDMA系统是干扰受限系统，系统干扰包括多径干扰，小区内多用户干扰和小区间的干扰。

这些干扰破坏了各信道的正交性，降低了CDMA系统的频谱利用率传统的RAKE接收机技术把小区内的用户干扰当作噪声处理，而该干扰不同于噪声干扰的独有特性联合监测技术即多用户干扰抑制技术是消除和减轻多用户干扰的主要技术，它把所有用户的信号都当作有用信号处理9/3/2024188TD－SCDMA/3GBUPT联合检测传统的CDMA接收机中各个用户的接收是相互独立进行的，在多径衰落的条件下，各个用户之间很难保持正交，造成多用户之间相互干扰多用户检测对抗接收信号中的多址干扰MAI收到较好的效果但实际上由于多径传播产生符号间干扰ISI联合检测技术是利用均衡技术，将来自其它用户的ISI也当作MAI而一并消除9/3/2024189TD－SCDMA/3GBUPT联合检测•所有信道的信号被同时解码•从复合信号中减去其他信道的信号来获得每一个信道的信号•联合检测可获得小区内干扰为零9/3/2024190TD－SCDMA/3GBUPT 2、联合检测 (JD)的作用和原理•联合检测作用•避免多址干扰•检测动态范围急剧增大，无需软切换•小区内干扰最小化• 联合检测原理特定的空中接口“突发”结构允许收信机对无线信道进行信道估计根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测9/3/2024191TD－SCDMA/3GBUPT3、抗远近效应9/3/2024192TD－SCDMA/3GBUPT4、JD的TD-SCDMA实现优势9/3/2024193TD－SCDMA/3GBUPT•MS和BS0通信•BS0通知邻近基站信息,并提供用户位置信息–基站类型、载频、定时等•切换准备–MS搜索基站，建立同步•MS或BS发起切换请求•系统决定切换执行•MS同时和两个基站建立通信•完成切换•不使用宏分集BS0BS1BS2MS四、接力切换1、什么是接力切换9/3/2024194TD－SCDMA/3GBUPT后向切换过程•UEUE建立通信连接时，建立通信连接时，RNCRNC下发测量控下发测量控制；制；•UEUE通信过程中当相关测量满足测量控制通信过程中当相关测量满足测量控制设定的门限与条件时，上报事件报告；设定的门限与条件时，上报事件报告；•RNCRNC收到测量报告，进行判决是否发起收到测量报告，进行判决是否发起切换。

若满足条件则发起切换过程若满足条件则发起切换过程•网络侧与网络侧与UEUE侧执行切换过程侧执行切换过程9/3/2024195TD－SCDMA/3GBUPT测量过程lUTRANUTRAN通过广播系统信息和通过广播系统信息和/ /或或发送测量控制消息控制发送测量控制消息控制UEUE的测量l测量的类型测量的类型– 同频测量：对同频下行物理信道进行的测量– 异频测量：对异频下行物理信道的测量– 系统间测量：对异种无线接入技术下行物理信道的测量– 质量测量：测量下行品质参数，例如下行传输块误码率 9/3/2024196TD－SCDMA/3GBUPT4、信令流程9/3/2024197TD－SCDMA/3GBUPT五、动态信道分配1、什么是动态信道分配•定义 –在终端接入和链路持续期间，对信道进行动态的分配和调整•应用–信道调整–资源整合调整要素频域调整时域调整码域调整空域调整9/3/2024198TD－SCDMA/3GBUPT2、信道调整9/3/2024199TD－SCDMA/3GBUPT信道分配或拒绝DCA 算法算法信道分配成本函数信道分配优先级表更新函数优先级表业务类型业务类型呼叫建立呼叫建立路径损耗路径损耗无线资源数量无线资源数量 (Bit rate)成功的呼叫成功的呼叫小区内切换小区内切换小区间切换小区间切换掉话掉话 drop out测量测量 (I, CIR, BER ...)加权3、动态信道分配 (DCA)算法9/3/2024200TD－SCDMA/3GBUPT六、软件无线电1、什么是软件无线电基本原理: 将宽带A/D和D/A转换器尽可能的靠近天线处，从而以软件方式来代替硬件实施信号处理。

TD-SCDMA系统定义的码片速率、帧结构和时隙结构都有利于使用DSP技术来实现硬件功能9/3/2024201TD－SCDMA/3GBUPT§用软件处理基带信号用软件处理基带信号§硬件平台硬件平台高速高速（（A/DA/D））变换数字信号处理变换数字信号处理（（DSPDSP））软件无线电软件无线电RF收发信机A/DD/A基带处理器MCU人机界面DSP9/3/2024202TD－SCDMA/3GBUPT2、软件无线电的优点•通过软件方式，灵活完成硬件功能•具有良好的灵活性及可编程性•可替代昂贵的硬件电路，实现复杂的功能•对环境的适应性好，不会老化•便于系统升级，降低用户设备费用9/3/2024203TD－SCDMA/3GBUPT3、软件无线电在TD-SCDMA中的应用•基站收发信机的校准•智能天线的实现，包括DOA的计算和波束的赋形•同步检测、建立和保持•射频信道的参数估计•发射通道的数字预失真•载波恢复、频率校准和跟踪•接收增益控制、码道功率的测量和发射功率控制•扩频调制和解调•脉冲成形滤波9/3/2024204TD－SCDMA/3GBUPT4、Release4特性•核心网•Iur/Iub接口•物理层9/3/2024205TD－SCDMA/3GBUPT(1)核心网•CS域采用软交换，实现承载与控制分离–网络由TDM中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构–网络采用分布式结构，控制和承载分离•重点集中在核心网对分组技术(ATM/IP)的支持上，使电路交换域和分组交换域承载在一个公共的分组骨干网上9/3/2024206TD－SCDMA/3GBUPT•Iub、Iur、Iu、Uu9/3/2024207TD－SCDMA/3GBUPT陆地无线接入网UTRAN内部结构UTRAN9/3/2024208TD－SCDMA/3GBUPTUTRAN接口协议模型9/3/2024209TD－SCDMA/3GBUPT•Iub接口的应用协议是NodeB应用部分(NBAP),负责RNS内部的RNC与NodeB之间的信令交互.•RNC与NodeB之间的逻辑接口(Iub)主要功能为：Iub接口传输资源的管理，小区配置管理，无线网络性能测量，无线资源管理，资源事件管理，无线网络配置，实现特定的O&M 传输，系统消息管理，准入控制，功率控制，数据传输，无线链路管理，测量控制和测量报告，数据传输，定时和同步管理9/3/2024210TD－SCDMA/3GBUPT•Iur接口应用协议是无线网络子系统应用部分(RNSAP),负责两个RNC之间的信令交互.•RNC与RNC之间的逻辑接口(Iur)主要功能为：传输网络管理，公共传输信道的业务管理，专用传输信道的业务管理，对公共和专用测量目标的测量报告，支持用户终端的移动性管理等功能9/3/2024211TD－SCDMA/3GBUPT•Iu应用协议是无线接入网络应用部分(RNANP),负责CN和RNC之间的信令交互.•RNC与核心网（MSC/SGSN）之间的逻辑接口，主要功能为：无线接入承载的建立、维护和释放管理，信令链路管理，传输网络管理和控制，用户面资源管理，系统内和系统间的移动性管理，安全性管理，业务和网络接入管理控制等功能。

根据所处理的业务不同，Iu接口又进一步划分为Iu-CS接口和Iu-PS接口–Iu-CS接口：是RNC与MSC之间的逻辑接口，主要处理电路域的信令和数据–Iu-PS接口：是RNC与SGSN之间的逻辑接口，主要处理分组域的信令和数据9/3/2024212TD－SCDMA/3GBUPT9/3/2024213TD－SCDMA/3GBUPTIub接口协议9/3/2024214TD－SCDMA/3GBUPTIur接口协议9/3/2024215TD－SCDMA/3GBUPTQ.2150.1Q.2630.1RANAPIu 用户平面协议层传输网络层物理层传输网络用户平面控制平面用户平面传输网络控制平面无线网络层ATMSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2AAL5MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNI传输网络用户平面Iu-CS协议结构9/3/2024216TD－SCDMA/3GBUPT•AAL：ATM自适应层（AAL）在ATM提供的业务之上增加适配功能，使ATM信元传送能够适应不同的业务•AAL2：ATM适配层2（AAL2）连接建立和释放AAL2向高层提供的业务可变比特率的业务数据单元，在源与终点之间传送定时消息，完成功能：9/3/2024217TD－SCDMA/3GBUPT1.完成拆装用户信息2.处理信元时延的变化3.处理丢失和误插的信元4.在接收端恢复源时钟频率5.在接收端恢复数据结构6.监视误码并进行可能的纠错AAL2是第二类AAL面向可变化比特率业务9/3/2024218TD－SCDMA/3GBUPT•ALL5：系统初始化时要对CN和UTRAN之间的ALL5的连接进行预配置•SSCOP：业务特定面向连接协议•SSCF-:业务特定协调功能9/3/2024219TD－SCDMA/3GBUPTSSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIu UP 协议层传输网络层物理层传递用户网络平面控制平面用户平面传输用户网络平面传输网络控制平面无线网络层ATMAAL5IPUDPGTP-U物理层ATMIu-PS协议结构9/3/2024220TD－SCDMA/3GBUPTUu接口协议9/3/2024221TD－SCDMA/3GBUPT•RRC子层位于层3的最低层,属于接入层,主要完成无线资源的控制和管理等功能.•GC：通用控制，为某一地理范围内的所有UE提供信息广播业务•NT：通知，为某一个或者多个特定的UE提供寻呼和通知广播业务•DC：专用控制：为连接的建立和释放以及在该连接上传递消息提供业务9/3/2024222TD－SCDMA/3GBUPT9/3/2024223TD－SCDMA/3GBUPT(2) Iur/Iub接口•Iur/Iub接口控制平面与用户平面，五个方面支持TD-SCDMA–物理层特性–传输层特性–上行同步–测量–消息元素9/3/2024224TD－SCDMA/3GBUPT3G-SGSN2G-MSCRNCRNCBSBSBS3G-MSCRNCIWU/TCBSBSBSBSBSBSIubIubIubIuIuIuA Iur IurRAN的接口9/3/2024225TD－SCDMA/3GBUPT(3) 物理层•TD-SCDMA帧结构•物理层过程–随机接入–上行同步–小区搜索•波束赋形9/3/2024226TD－SCDMA/3GBUPT5、Rel 5新特性•IMS—IP多媒体子系统•HSDPA—下行高速分组交换数据传输技术•定位方式增强•基于空中的基站间同步9/3/2024227TD－SCDMA/3GBUPT(1) IMS•引入多媒体子系统IMS•ALL IP网络开始出现•使用IPv6作为基本的承载协议9/3/2024228TD－SCDMA/3GBUPT•HSDPA技术是一种对多用户提供高速下行数据业务的技术。

此技术特别适合多媒体，Internet大量下载信息业务在传输较高速率的业务数据时，通过在特定的时隙中使用较高调制方式(8PSK、16QAM 甚至64QAM）来进行传输在TD-SCDMA RTT中，已经使用8PSK来传输2Mbps的业务写入3GPP技术规范的高速下行分组接入技术（HSDPA）技术，可以实现高速下行数据2) HSDPA(高速下行分组接入)9/3/2024229TD－SCDMA/3GBUPT•传输信道HS-DSCH•物理信道HS-PDSCH，HS-SICH(uplink),HS-SCCH(dowlink)•AMC+HARQ+16QAM•增加MAC-hs实体•2.8Mbps for(5 TSs,16 codes/TS)•传输信道向物理信道的映射采用不同于R4业务信道的编码链9/3/2024230TD－SCDMA/3GBUPT(3) 定位方式增强•信号到达角（AOA）辅助定位方法；由智能天线得到用户信号到达方向角–AOA测量定义一个用户相对与正北方向，顺时针的估计角度，测量精度分八个等级，最小等级为+/-1度•基于IPDL的OTDOA–UE监听服务NodeB和相邻NodeB DwPCH，将接收到的观测时间差发给UTRAN（地面无线接入网），UTRAN通过观测时间差估计UE的位置9/3/2024231TD－SCDMA/3GBUPT(4) 基于空中接口的基站间同步•基于DwPCH检测同步–基站在DwPCH发送SYNC_DL序列，相邻基站将自己的DwPCH置空，并在自己的DwPCH测量此序列–发送和置空的分配由RNC控制9/3/2024232TD－SCDMA/3GBUPT第六章三种主要技术的对比三种主要技术的对比一、主要技术参数的比较二、标准稳定性比较三、系统性能比较9/3/2024233TD－SCDMA/3GBUPT一、3G的三大主流技术标准比较WCDMAcdma2000TD-SCDMA最小带宽需求5MHz1.25MHz1.6MHz扩频技术类型单载波宽带直接序列扩频CDMA多载波和直接扩频两种CDMA时分同步CDMA双工方式FDD/TDDFDDTDD信道间隔5MHz1.25MHz1.6MHz码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps帧长10ms20ms10ms基站间同步异步（不需GPS）同步（需GPS）同步（主从同步）调制方式（前向/反向） QPSK/BPSKQPSK/BPSKQPSK/8PSK扩频因子4-5124-1281-16反向信道结构导频/TPC/业务信道/信令/分组业务码时分复用导频/控制信道/基本信道/补充信道码复用导频/TPC/业务信道/信令/分组业务码时分复用9/3/2024234TD－SCDMA/3GBUPTWCDMAcdma2000TD-SCDMA同步检测：前向反向与导频信号相干与导频信号相干（导频IQ复用）与导频信号相干与导频信号相干与下行导频时隙相干与上行导频时隙相干下行信道导频公共导频和专用导频（采用导频符号，与其他数据和控制信息时分复用，TDM）公共导频信道（与其他业务和控制信道码复用，CDM）导频和其他信道时分复用上行信道导频导频符号和TPC以及控制数据信息时分复用和I/Q复用各信道间码分复用（有反向导频码信道）导频和其他信道时分复用切换软切换，频间切换，与GSM间的切换软切换，频间切换，与IS-95间的切换接力切换，频间切换，与GSM间的切换，与IS-95间的切换9/3/2024235TD－SCDMA/3GBUPTWCDMAcdma2000TD-SCDMA功率控制速度1500Hz800Hz1400Hz语音编码器自适应多码速率语音编码器，（AMR）可变速率IS-773，IS-127业务信道编码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，1/3 Turbo码Baseline卷积码，码率1/2，，1/3，1/4约束长度K=9，高速用 Turbo码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，1/3 Turbo码控制信道编码卷积码，码率1/2，约束长度K=9前向：卷积码，码率1/4，约束长度K=9反向：卷积码，码率1/2，约束长度K=9，高速用Turbo码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，1/3 Turbo码9/3/2024236TD－SCDMA/3GBUPTWCDMAcdma2000TD-SCDMA优势可由GSM演进成W-CDMA，初期节约设备投资，易于平滑过渡；不需要GPS较为成熟，设备投资少TDD方式，易于实现智能天线和联合检测，降低多用户干扰，提高容量；适于非对称高速数据业务劣势异步小区，实现复杂度增加，性能有待于检验，上层协议不成熟，有待检验现有设备利用率低；需要GPS关键技术有待成熟；不适合人烟稀少的地区和高速移动的状态9/3/2024237TD－SCDMA/3GBUPT二、标准稳定性比较v WCDMA标准由3GPP组织制订，目前已经有四个版本，即elease99(简写为R99)、R4、R5和R6 ；v cdma2000标准由3GPP2组织制订，版本包括Release0、ReleaseA、EV-DO和EV-DV ；v TD-SCDMA标准也由3GPP组织制订，目前采用的是中国无线通信标准组织（CWTS）制订的TSM（TD-SCDMAoverGSM）标准。

9/3/2024238TD－SCDMA/3GBUPTv 在标准的完整性方面:三种技术在无线接入技术方面都有完整的定义和提高速率的方案，都有向分组化演进的路线；但3GPP在标准规范方面的思路更清晰；在业务、网管、计费相关规范方面，3GPP的定义更严谨、更完善 9/3/2024239TD－SCDMA/3GBUPT三、系统性能比较• 容量容量–空中接口的容量与业务的Eb/I0（比特能量与干扰功率密度之比）、增益处理、其它小区的干扰、基站发射功率和信道码的数量均有关系; –对于话音业务:oWCDMA和cdma2000的结果相近，TD－SCDMA也没有大的差别；–对于数据业务容量:o中低速数据，WCDMA和cdma2000是基本相当的，但WCDMA在高速数据业务上具有优势oTD－SCDMA由于其技术特点，在理论上具有较高的频谱效率，适合提供数据业务，但还需要得到更多试验的验证9/3/2024240TD－SCDMA/3GBUPT• 覆盖覆盖–基站的覆盖范围主要由上下行链路的最大允许损耗和无线传播环境决定在工程上一般通过上下行链路预算，来估算基站的覆盖范围；–在相同的频带内，WCDMA和cdma2000的覆盖基本相同。

由于TD－SCDMA采用TDD方式，在覆盖上要逊于采用FDD方式的其它两种技术 9/3/2024241TD－SCDMA/3GBUPT•小结小结–WCDMA和cdma2000同为FDD的CDMA技术，技术上没有本质差别，许多仿真和现场试验结果反映系统性能基本相当–TD－SCDMA与其它两种技术有较大差别，要做更多的仿真和试验验证其性能9/3/2024242TD－SCDMA/3G。

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