[信息与通信]TD-SCDMA简介.ppt

TD-SCDMA TD-SCDMA系统简介 Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步码分多址） 演讲者： 同组人员： TD-SCDMA TD-SCDMA的标准演进 TD-SCDMA TD提交到ITU 1998年6月 TD在3GPP融合 1999年12月 ITU正式通过 3G标准 2000年5月 TD写入3GPP R4规范 2001年3月 TD率先成为中 国通信行业标准 2006年1月 TD-SCDMA标准演进 TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMA (1) 自主的知识产权，可以避免西方国家的 技术壁垒 (2)TD-SCDMA的发展，可以拉动上下游经 济 (3)TD-SCDMA可以保障国家的通信安全 (4)TD-SCDMA可以保证技术的可持续性发 展 TD-SCDMA标准演进 TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMA TD-SCDMA标准演进 TD演进可分为三个阶段： 3GPP （R4） 语音 数据 N频点 3GPP （R5/6/7 ） HSDPA/HSUPA /多载波 3GPP LTE OFDMA MIMO 基本版本 TD增强技术 长期演进版本 20022006年 20072009年 2010 TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMA TD-SCDMA关键技术 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA 时分双工 (TDD): 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 DDD U U 上行 D 下行未使用 TDD技术 (1)易于使用非对称频段, 无需具有特定双 工间隔的成对频段 (2)适应用户业务需求，灵活配置时隙，优 化频谱效率 (3)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 (4)无需笨重的射频双工器，小巧的基站， 降低成本 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA TalkTalk 干扰 自适应阵列基站 普通基站 智能天线的作用 使用智能天线： 能量仅指向小区内处于激活状态的移 动终端 正在通信的移动终端在整个小区内处 于受跟踪状态 不使用智能天线： 能量分布于整个小区内 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 TD-SCDMA智能天线基本原理 智能天线是一个天线阵列。它 由多个天线单元组成，不同天线单元对 信号施以不同的权值，然后相加，产生 一个输出信号。 其原理是使一组天线和对应的收 发信机按照一定的方式排列和激励，利 用波的干涉原理可以产生强方向性的辐 射方向图。如果使用数字信号处理方法 在基带进行处理，使得辐射方向图的主 瓣自适应地指向用户来波方向，就能达 到提高信号的载干比，降低发射功率， 提高系统覆盖范围的目的。 空分多 址大大 增加系 统容量 TD-SCDMA TD-SCDMA系统更适合采用智能天线 TDD的工作模式，便于权值的应用，上 行波束赋形矩阵可直接使用于下行 子帧时间较短（5ms），便于智能天线 支持高速移动 单时隙用户有限（目前最多8个），便 于实时自适应权值的生成 TD-SCDMA系统是一个以智能天线为核心的第三代移动通信系统 TD-SCDMA 智能天线对TD-SCDMA系统性能改进分析 普通天线 智能天线 提高了基站接收机的灵敏度 提高了基站发射机的等效发射功 率 降低了系统的干扰 降低了系统的误码率 增加了CDMA系统的容量 改进了小区的覆盖 降低了无线基站的成本 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA 抗干扰技术分类 抗干扰技术 单用户检测 多用户检测 技术实现简单 导致信噪比恶化，系 统性能和容量不理想 充分利用MAI中的先验 信息而将所有用户信号 的分离看作一个统一的 过程的信号分离方法 联合检测 干扰抵消 基本思想是判决反馈，它首 先从总的接收信号中判决出 其中部分的数据，根据数据 和用户扩频码重构出数据对 应的信号，再从总接收信号 中减去重构信号，如此循环 迭代 充分利用MAI，一步之内 将所有用户的信号都分 离开来的一种信号分离 技术 TD-SCDMA联合检测基本概念 基于所有用户的信道化码和信道信息，消除符 号间干扰（ISI）和用户间干扰（MAI），从而达 到提高用户信号质量的目的。 TD-SCDMA TD-SCDMA系统适合采用联合检测技术 联合检测在TD-SCDMA系统实现的优势 TD-SCDMA 与RAKE接收技术的比较 RAKE接收技术是利用扩频码相关性抑制本 小区其它用户的干扰，然而由于多径和扩频码之间的 非正交性，本小区其它用户之间没有完全消除，留有 残余干扰，作为噪声处理，随着用户数增加，残余干 扰累加得越大。联合检测将参与干扰作为可知信号， 从用户信号中消除，因此随着用户增加，干扰不会累 加，信号质量更好。这带来的另一个好处是，呼吸效 应不再是一个问题。 TD-SCDMA 联合检测对TD-SCDMA系统性能改进 提高系统容量 增大覆盖范围 减小呼吸效应 缓解功率控制精 度需求 削弱远近效应 频率 MAI 检测到信号 能量 Frequency 允许的信号波动 能量 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA信道分配技术 信道分配指在采用信道复用技术的小区制 蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最 有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供 尽可能多的可使用信道。信道分配过程一般包括 呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。 不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。 信道分配方案可分为以下三种： 固定信道分配（FCA） 动态信道分配（DCA） 混合信道分配（HCA） TD-SCDMA DCA的应用 DCA是TD-SCDMA系统中RRM算法的 核心内容之一 TD-SCDMA系统中一条信道是由 频率/ 时隙/扩频码 的组合唯一确定 DCA主要研究的是信道的分配和重分配 的原则 DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方 向角等测量信息来确定最优的资源分配方 案，降低系统干扰，提高系统容量 TD-SCDMA DCA的分类 慢速DCA： 根据小区业务情况，确定上下行时隙转 换点 快速DCA ： 根据对专用业务信道或共享业务信道通 信质量监测的结果，自适应地对资源单元（ RU，即码道或时隙）进行调配和切换，以保 证业务质量。快速DCA分为以下几类： 频域DCA 时域DCA 码域DCA 空域DCA TD-SCDMA 时域DCA 动态调整前时隙间业务分布状况 经过动态信道调整使不同时隙间的用户达到了均衡 8个用户4个用户1个用户 5个用户4个用户4个用户 经过动态信道调整，使各时隙的负载保持均衡有 效降低了负荷较高时隙的各用户的干扰。 TD-SCDMA 时域DCA 时隙动态调整的触发原因 无线链路质量恶化，功控失效，且未没有合适 的切换小区 时隙间负载严重不均衡 高速业务接入时，需要将某一时隙的资源调整 至另一时隙 TD-SCDMA 确定小区上下行时隙 转换点，触发小区重配 对小区 上下行负荷进行统计分析 获取小区平均负荷信息 慢速DCA 慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点 TD-SCDMA 快速DCA 快速DCA的作用 呼叫到达时，为业务分配合适的无线资源 呼叫接入后，系统根据承载的业务要求、 干扰受限条件及终端移动要求，由RNC进行频率 、时隙和码道的动态调整及信道间的切换 TD-SCDMA Process Orchestration 与5MHz的带宽相比，TD-SCDMA的1.6MHz带 宽使其具有3倍以上的无线信道数 频域DCA 可使用的无线信道数 Business Logic 将受干扰最小的时隙动态地分配给处于激活状 态的用户 时域DCA 同一载频6个业务时隙 Message Brokering & Transformation 实现多用户在相同载频并行传输，有效提升频 谱利用率 码域DCA 同一时隙16个码道 Application Connectivity 通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间 去耦（降低多址干扰） 空域DCA 空间波束定向赋形 快速DCA TD-SCDMA DCA小结 DCA充分体现了TD-SCDMA系统频 分、时分、码分、空分的特点 DCA从频域，时域，码域，空域这四 维空间将用户彼此分隔，有效地降低了 小区内用户间的干扰，小区与小区之间 的干扰，提高整个系统的容量 由于DCA技术的存在使得TD系统具 备更高的频谱利用率 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA 切换是指当移动台处于移动状态中 通讯从一个基站或信道转移到另一 个基站或信道的过程 上、下行链路质量，上、下行链路信号 的测量，距离或业务的变化，更优的 蜂窝出现，操作和管理的干涉，业务 流量情况等 切换原因切换概念 在蜂窝结构的无线移动通信系统中， 当移动台从一个小区移动到另一个 小区时，为保持移动用电话不中断 通信需要进行的信道切换称为越区 切换 越区切换 无线测量、网络判决和系统执行 切换步骤 越区切换 TD-SCDMA 不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换（强制性硬 切换） 系统间硬切换（如与GSM之间） 不同模式间硬切换（如FDD与 TDD之间） 硬切换 TD-SCDMA硬切换流程图 TD-SCDMA 软切换 而在软切换过程中，UE先建立与Node B2的信令和业 务连接之后，再断开与Node B1的信令和业务连接，即 UE在某一时刻与2个基站同时保持联系。 TD-SCDMA软切换流程图 TD-SCDMA接力切换概念 接力切换(Baton Handover)是TD- SCDMA移动通信系统的核心技术之一。 其设计思想是利用智能天线获取UE的位 置距离信息，同时使用上行预同步技术， 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。 TD-SCDMA 接力切换工作流程 UE收到切换命令 前的场景： 上下行均与源小 区连接 UE收到切换命令后执 行接力切换的场景： 利用开环预计同步和 功率控制，首先只将 上行链转移到目标小 区，而下行链路仍与 源小区通信 UE执行接力切换 完毕后的场景： 经过N个TTI后， 下行链路转移到 目标小区，完成 接力切换 TD-SCDMA接力切换流程图 TD-SCDMA 接力切换工作流程-预同步 预同步中移动台只是通过接收到的 PCCPCH信息估算UE在源小区和目标小 区上行定时偏差 服务小区 预同步小区 DPCH PCCPCH TD-SCDMA 三种切换方式的对比 硬切换接力 切换 软切换 切换成功率低高高 资源占用少少多 切换时延短短长 对容量的影响低低高 呼叫掉话率高低低 TD-SCDMA目录 TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 动态信道分配 接力切换技术 功率控制 TD-SCDMA功率控制作用 功率控制技术是CDMA系统的基础，没有功率 控制就没有CDMA系统。 功率控制可以补偿衰落，接收功率不够时要求 发射方增大发射功率 功率控制可以克服远近效应，对上行功控而言 ，功率控制的目标即为所有的信号到达基站的功 率够用即可 由