3G技术之TD-SCDMA概要.doc

3g技术之td-scdmatd-scdma作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3g)，自1998年正式向itu(国际电联)提交，完成了标准的专家组评估、itu认可并发布、与3gpp(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使tdscdma标准成为第一个由中国提出的，以中国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。td-scdma-概述td-scdmatime division-synchronous code division multiple access（时分同步的码分多址技术）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。该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了tdd在不成对的频带上的时域模式。tdd模式是基于在无线信道时域里的周期地重复tdma帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙，在tdd模式下，可以方便地实现上/下行链路间的灵活切换。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、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。td-scdma技术优势td-scdma在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变，以满足不同的业务要求。这样，运用td-scdma这一技术，通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3g对称和非对称业务。合适的td-scdma时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。td-scdma的无线传输方案灵活地综合了fdma、tdma和cdma等基本传输方法，通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性，td-scdma无线网络可以通过无线网络控制器（rnc）连接到交换网络，如同第三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里，计划让td-scdma无线网络与internet直接相连。td-scdma所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3g业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。td-scdma传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱人配的最佳利用率。因此，td-scdma通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbit/s到2mbit/s的语音、互联网等所有的3g业务。td-scdma实现与gsm之间的互联互通近日中国普天成功地实现了3g td-scdma与2g gsm网络间的cs域和ps域切换，测试包括语音、wap、流媒体等各项业务，td-scdma与gsm之间的互联互通能够真正实现，进一步推动了td-scdma大规模商用的步伐。切换测试采用了t3g的td-scdma/gsm双模终端，td-scdma无线接入网络无缝切换到2g gsm网络，测试分为两个部分，即cs域切换测试和ps域切换测试，测试中不但成功完成了cs域的语音切换，而且出色地实现了ps域wap、流媒体等各项业务测试，实现了3g td-scdma与2g gsm真正意义上的互联互通。td-scdma范围td-scdma为tdd模式，在应用范围内有其自身的特点：一是终端的移动速度受现有dsp运算速度的限制只能做到240km/h；二是基站覆盖半么在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳，在用户容量不是很大的区域，基站最大覆盖可达30km.所以，td-scdma适合在城市和城郊使用，在城市和城郊，这两个不足均不影响实际使用。因在城市和城郊，车速一般都小于200km/h，城市和城郊人口密度高，因容量的原因，小区半径一般都在15km以内。而在农村及大区全覆盖时，用wcdma fdd方式也是合适的，因此tdd和fdd模式是互为补充的。中国wimax与td-scdma完全不竞争？对于两者之间的关系，对wimax来说，特别是在中国是一个敏感的话题，因为很多人都认为wimax和中国的td-scdma标准是相互竞争的。wimax是一种新兴的无线宽带接入技术，因其具有更广阔的覆盖范围，一度被视为3g的威胁力量。但此前该技术一直只是自封为3g的“补充”，以低姿态来获得更多生存空间。很多欧洲国家都预留tdd频段，此前只有中国的td技术独享这份资源，国际化前景很广阔。而wimax的突然挤入打破了原有的平衡，将占用部分tdd频段。不少业内人士都对国产3g标准的国际化道路和国内3g市场表示担忧。针对wimax和td-scdma之间的关系，北电全球首席技术官john j. roese在访华时称，wimax和3g各有特色，但和td-scdma完全不竞争。td-scdma-技术一、打td-scdma手机时，如何找到你？综合的寻址（多址）方式1、td-scdma空中接口采用了四种多址技术: tdma , cdma, fdma, sdma（智能天线）。2、综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度，得到可以动态调整的最优资源分配。二、灵活的上下行时隙配置 灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话，上网浏览、下载文件、视频业务等的需求，保证您清晰、畅通享受3g业务。三、td克服呼吸效应和远近效应 什么是呼吸效应？在cdma系统中，当一个小区内的干扰信号很强时，基站的实际有效覆盖面积就会缩小；当一个小区的干扰信号很弱时，基站的实际有效覆盖面积就会增大。简言之，呼吸效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩。导致呼吸效应的主要原因是cdma系统是一个自干扰系统，用户增加导致干扰增加而影响覆盖。对于tdscdma而言，通过低带宽fdma和tdma来抑制系统的主要干扰，在单时隙中采用cdma技术提高系统容量，而通过联合检测和智能天线技术（sdma技术）克服单时隙中多个用户之间的干扰，因而产生呼吸效应的因素显著降低，因而td系统不再是一个干扰受限系统（自干扰系统），覆盖半径不像cdma那样因用户数的增加而显著缩小，因而可认为td系统没有呼吸效应。什么是远近效应？由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经常变化的，同一手机用户可能有时处在小区的边缘，有时靠近基站。如果手机的发射功率按照最大通信距离设计，则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率控制。功率控制的原则是，当信道的传播条件突然变好时，功率控制单元应在几微妙内快速响应，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；相反当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。四、智能天线（smart antenna） 在td-scdma系统中，基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法，使智能天线动态地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束，充分利用下行信号能量并最大程度的抑制干扰信号。基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动，这样终端得到的信噪比得到了极大的改善，提高业务质量。五、动态信道分配（dca，dynamic channel allocation） 首先了解一下什么是信道？信道就是你打电话时占用的通信链路（线路）资源，如同你开车在马路上行驶时，你所使用的车道、交通标志、红绿灯信号等，这些资源对于你行车是必不可少的；在td-scdma通信时，信道使用频率、时隙（时间）、码字等表征所使用的无线资源。动态信道分配，就是根据用户的需要进行实时动态的资源（频率、时隙、码字等）分配。动态信道分配的优点：1、频带利用率高2、无需网络规划中的信道预规划3、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等。动态信道分配（dca）根据调节速率分为：慢速dca和快速dca。慢速dca将无线信道分配至小区范围，而快速dca将信道分至业务。rnc负责小区可用资源的管理，并将其动态分配给用户。rnc分配资源的方式取决于系统负荷、业务qos要求等参数。目前dca最多的是基于干扰测量的算法，这种算法将根据用户移动终端反馈的干扰实时测量结果分配信道。td-scdma-特点td-scdma 系统是tdma和cdma两种基本传输模式的灵活结合,它由中国无线通信标准化组织cwts 提出并得到itu 通过的3g 无线通信标准。在3gpp 内部,它也被称为低码片速率tdd 工作方式(相较于3.84mhz 的utra tdd)。td-scdma 系统特别适合于在城市人口密集区提供高密度大容量话音、数据和多媒体业务。系统可以单独运营以满足etsiumts 和ituimt2000 的要求,也可与其它无线接入技术配合使用。例如,在城市人口密集区,使用td-scdma技术,而在非人口密集区,则使用gsm、wcdma 或卫星通信等来实现大区或全球的覆盖。系统的主要特点如下：1. tdd 方式便于提供非对称业务工作在tdd 模式下的td-scdma 系统在周期性重复的时间帧里传输基本tdma突发脉冲,通过周期性地转换传输方向,在同一载波上交替进行上下行链路传输。tdd 方案的优势在于系统可根据不同的业务类型来灵活地调整链路的上下行转换点。在传输对称业务(如话音、交互式实时数据业务等)时,可选用对称的转换点位置；在传输非对称业务(如互联网)时,可在非对称的转换点位置范围内选择,从而提供最佳频谱利用率和最佳业务容量。tdd 方式的另一优势就是系统无需成对频段,从而可以使用fdd 系统无法使用的任意频段。2. 智能天线td-scdma 系统的上、下行信道使用同一载频,上下行射频信道完全对称,从而有利于智能天线的使用(目前仅用于基站)。智能天线系统由一组天线阵及相连的收发信机和先进的数字信号处理算法构成。在发送端,智能天线根据接收到的终端到达信号在天线阵产生的相位差,利用先进的数字信号处理算法提取出终端的位置信息,根据终端的位置信息,有效地产生多波束赋形,每个波束指向一个特定终端并自动地跟踪终端移动,从而有效地减少了同信道干扰,提高了下行容量。空间波束赋形的结果使得在保持小区覆盖不变的情况下,可以极大地降低总的射频发射功率,一方面改善了空间电磁环境,另一方面也降低了无线基站的成本。在接收端,智能天线通过空间选择性分集,可大大提高接收灵敏度,减少不同位置同信道用户的干扰,有效合并多径分量,抵消多径衰落,提高上行容量。智能天线无法解决的问题是时延超过码片宽度的多径干扰和高速移动的多普勒效应造成的信道恶化。因此,在多径干扰严重的高速移动环境下,智能天线必须和其它抗干扰的数字信号处理技术同时使用,才可能达到最佳效果。这些数字信号处理技术包括联合检测、干扰抵消及rake 接收等。3. 联合检测td-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干扰。这些干扰破坏各个信道的正交性,降低cdma 系统的频谱利用率。传统的rake接收机技术把小区内的多用户干扰当作噪声处理,而没有利用该干扰不同于噪声干扰的独有特性。联合检测技术即“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,这样可充分利用用户信号的扩扩频码、幅度、定时、延迟等信息,从而大幅度降低多径多址干扰,但同时也存在多码道处理过于复杂和无法完全解决多址干扰等问题。将智能天线技术和联合检测技术相结合,可获得较为理想的效果。td-scdma 系统采用的低码片速率有利于各种联合检测算法的实现。 4. 同步cdma同步cdma 指上行链路各终端信号在基站解调器完全同步,它通过软件及物理层设计来实现,这样可使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交,相互间不会产生多址干扰,克服了异步cdma 多址技术由于每个移动终端发射的码道信号到达基站的时间不同,造成码道非正交所带来的干扰,提高了td-scdma 系统的容量和频谱利用率,还可简化硬件电路,降低成本。5. 软件无线电软件无线电是利用数字信号处理软件实现传统上由硬件电路来完成的无线功能的技术,通过加载不同的软件,可实现不同的硬件功能。在td-scdma 系统中,软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、载波恢复和各种基带信号处理等功能模块。其优点主要表现在：(1) 通过软件方式,灵活完成硬件功能；(2) 良好的灵活性及可编程性；(3) 可代替昂贵的硬件电路,实现复杂的功能；(4) 对环境的适应性好,不会老化；(5) 便于系统升级,降低用户设备费用。td-scdma-td-scdma标准的现状 自2001年3月3gppr4发布后，td-scdma标准规范的实质性工作主要在3gpp体系下完成。在r4标准发布之后的两年多时间里，大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起，又经过无数次会议讨论、邮件组讨论，通过提交的大量文稿，对td-scdma标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善，使得到目前为止的td-scdmar4规范达到了相当稳定和成熟的程度。 在3gpp的体系框架下，经过融合完善后，由于双工方式的差别，td-scdma的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别，也就是td-scdma与wcdma最主要的差别所在。在核心网方面，td-scdma与wcdma采用完全相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的iu接口；在空中接口高层协议栈上，td-scdma与wcdma二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、qos的保证等，也保证了td-scdma和wcdma在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。 2006年1月20日已经被宣布为中国的国家通信标准。td-scdma标准的后续发展在3g技术和系统蓬勃发展之际，不论是各个设备制造商、运营商，还是各个研究机构、政府、itu，都已经开始对3g以后的技术发展方向展开研究。在itu认定的几个技术发展方向中，包含了智能天线技术和tdd时分双工技术，认为这两种技术都是以后技术发展的趋势，而智能天线和tdd时分双工这两项技术，在目前的td-scdma标准体系中已经得到了很好的体现和应用，从这一点中，也能够看到td-scdma标准的技术有相当的发展前途。另外，在r4之后的3gpp版本发布中，td-scdma标准也不同程度地引入了新的技术特性，用以进一步提高系统的性能，其中主要包括：通过空中接口实现基站之间的同步，作为基站同步的另一个备用方案，尤其适用于紧急情况下对于通信网可靠性的保证；终端定位功能，可以通过智能天线，利用信号到达角对终端用户位置定位，以便更好地提供基于位置的服务；高速下行分组接入，采用混合自动重传、自适应调制编码，实现高速率下行分组业务支持；多天线输入输出技术(mimo)，采用基站和终端多天线技术和信号处理，提高无线系统性能；上行增强技术，采用自适应调制和编码、混合arq技术、对专用/共享资源的快速分配以及相应的物理层和高层信令支持的机制，增强上行信道和业务能力。在政府和运营商的全力支持下，td-scdma产业联盟和产业链已基本建立起来，产品的开发也得到进一步的推动，越来越多的设备制造商纷纷投入到td-scdma产品的开发阵营中来。随着设备开发、现场试验的大规模开展，td-scdma标准也必将得到进一步的验证和加强。为了加快td-scdma的产业化进程，早日形成完整的产业链和多厂家供货环境, 2002年10月30日， td-scdma产业联盟在北京成立。td-scdma产业联盟的成员企业由最初的7家，发展到目前的30家企业，覆盖了td-scdma产业链从系统、芯片、终端到测试仪表的各个环节。 联盟性质：td-scdma产业联盟是一个由积极投身于td-scdma事业，从事td-scdma标准及产品的研究、开发、生产、制造、服务的企、事业单位自愿组成的社会团体。 联盟宗旨：整合及协调产业资源，提升联盟内移动通信企业的研究开发、生产制造水平，促进td-scdma通信产业的快速健康发展，实现td-scdma在中国及全球通信市场的推广和应用。联盟业务范围：td-scdma产业联盟主要围绕td-scdma技术进行标准的推进与完善以及产业的管理和协调，促进企业间资源共享和互惠互利，建议政府制定有利于td-scdma发展的重大产业政策，提升联盟内通信企业的群体竞争力。td-scdma产业联盟内部贯彻统一的知识产权管理政策，技术信息和市场资讯高度共享，通过密切的沟通，合理的分工，推动td-scdma产业快速健康发展。联盟成员：电信科学技术研究院（大唐电信科技产业集团）、华立集团有限公司、华为技术有限公司、联想（北京）有限公司、深圳市中兴通讯股份有限公司、中国电子信息产业集团公司、中国普天信息产业集团公司、北京天碁科技有限公司、重庆重邮信科股份有限公司、海信集团有限公司、凯明信息科技股份有限公司、西安海天天线科技股份有限公司、展讯通讯（上海）有限公司、北京中创信测科技股份有限公司、湖北众友科技实业股份有限公司、上海贝尔阿尔卡特股份有限公司、上海迪比特实业有限公司、ut斯达康公司、英华达（上海）电子有限公司、中山市通宇通讯设备有限公司、青岛海尔通信有限公司、上海科泰世纪科技有限公司、武汉邮电科学研究院、tcl集团、广州市新邮通信设备有限公司、安德鲁电信器材（中国）有限公司、鼎芯通讯（上海）有限公司、北京星河亮点通信软件有限责任公司、京信通信技术（广州）有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、摩比天线技术（深圳）有限公司、锐迪科微电子（上海）有限公司、北京汉铭信通科技有限公司、宁波波导股份有限公司、中国电子科技集团公司第四十一研究所、亿阳信通股份有限公司、深圳市长方网络技术有限公司、宇龙计算机通信科技（深圳）有限公司、希姆通信息技术（上海）有限公司、龙旗控股有限公司.td-scdma-td-scdma信号覆盖的趋势 td信号已覆盖北京大部分城区，年底就能覆盖全城。而主导北京td网络建设的中国移动也将开始td手机的大批量采购。中国民族3g标准td-scdma(简称td)在10个城市的规模网络测试正在紧锣密鼓地展开。td信号已覆盖北京大部分城区，年底就能覆盖全城。而主导北京td网络建设的中国移动也将开始td手机的大批量采购。在2007年(第16届)中国国际通信设备技术展览会上，