大唐对中国移动的高级TDSCDMA培训资料.ppt

中国移动3G高级培训之六 1 中国移动3G高级培训之六 第一部分：CDMA TDD概述 n CDMA TDD 标准概况 n 两种TDD技术简单比较 n TD-SCDMA主要技术优势 2 中国移动3G高级培训之六 TDD双工方式的优点 n频谱灵活性：不需要成对的频谱。 n在2GHz以下已很难找到成对的频谱 n上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于 使用智能天线等新技术 n支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上 下行时隙个数 nFDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。 在不对称业务中，频率利用率显著降低 nFDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但： n频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍) n成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收 发信机 3 中国移动3G高级培训之六 TDD双工方式问题及解决方法 n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) nTDD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可能再增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务) n因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高 nTD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，故仍然可能使用低发 射功率达到较远通信距离 n总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通 信距离比WCDMA要大 n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，这主要出于人口密集地区设置考虑 。如果允许牺牲15%的容量，小区半径可达到40-50公里。 nITU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。 4 中国移动3G高级培训之六 TDD和FDD n在第三代移动通信中必要的两种双工方式 nFDD n适合于大区制的全国系统 n适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等 nTD-SCDMA n尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖 n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 n能提供成本低廉的设备 n预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称 业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端 实现漫游 5 中国移动3G高级培训之六 IMT2000的CDMA TDD标准概况 n两种CDMA TDD：TD-SCDMA和UTRA TDD n两种TDD方案的异同： n项目TD-SCDMAUTRA TDD n带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps n帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms n智能天线使用选项 n同步CDMA1/8chip1/4chips n多用户检测使用使用 n切换接力切换硬切换 n设计思想全面满足IMT2000要求与WCDMA配合使用 n相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、DTX、ODMA等等 6 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA网络同步 n网络同步: 系统内各基站的运行 采用相同的帧同步定时 n同步的目的：避免相邻基站的收 发时隙交叉，减小干扰 n同步精度要求：几微秒 n同步方法： nGPS： n网络主从同步 n空中主从同步 BS0 BS1 BS2 BS0 BS1 BS2 BTS Tx Rx G 7 中国移动3G高级培训之六 3G 业务与功能 n未来的“承载业务” z电路交换（对称）用于诸如语音、视频会议、. 等实时 业务 z包交换（非对称）用于诸如电子邮件、因特网及内部网 访问 、 视频点播、 . 等非实时业务 z实时业务与非实时业务的混和 n无线多媒体的数据业务 z移动速度为最高240km/h时，数据速率为 8 . 64/144 kbit/s z手持机环境(速度30km/h),数据速率为 8 . 384 kbit/s z室内环境(速度3 km/h)，数据速率可达2Mbit/s 8 中国移动3G高级培训之六 TDD小区搜索和接入问题 n小区搜索基本要求 n以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站 n在短时间内完成母网搜索 nTDD系统小区搜索的困难 n上下行链路使用相同载波频率，用户离基站的距离可能远远大 于离一个终端的距离 n用户不可能预先知道那一部分信号是来自基站 n随机接入的问题 n防止碰撞 n建立上行同步 9 中国移动3G高级培训之六 动态信道分配 (DCA) z频域 DCA z频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道) z在给定频谱范围内，与 5 MHz 的带宽相比， TD-SCDMA 的1.6 MHz 带宽使 其具有3倍以上的无线信道数(频道数) z时域 DCA z在一个TD-SCDMA 载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状 态的用户数量 z每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户 z码域 DCA z在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化 z空域 DCA z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) 下述几种动态信道分配方法全面降低了相应的小区间干扰，从而使频谱利用率得以优化 10 中国移动3G高级培训之六 第二部分： TD-SCDMA技术 n TD-SCDMA关键技术 n TD-SCDMA物理层简介 11 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA的关键技术 n智能天线+多用户检测 n多时隙的TDMA多码 道DS_CDMA n同步CDMA n信道编码和交织(和 3GPP相同) n接力切换 预期达到的目标 n高频谱利用率 n低设备成本 n满足IMT2000基本要求 12 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA简介 帧结构 Radio frame 10ms Multi frame Sub-frame 5ms TS5TS4TS0TS2TS1 G TS3TS6 DwPTS UpPTS DataMidambleData 675us g L1 144chips 13 中国移动3G高级培训之六 n TD-SCDMA技术基础：智能天线 z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 . 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 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 14 中国移动3G高级培训之六 联合检测 (JD) z联合检测作用 z避免多址干扰 z检测动态范围急剧增大，无需软切换 z小区内干扰最小化 z联合检测原理 z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 z根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测 15 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA全向码道和赋形码道 G DwPTS UpPTS n两种赋形波束 n得到小区覆盖的全向波束 n针对用户终端的赋形波束 nBCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧 结构中使用专门时隙 n业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户 BCH TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6 16 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA技术基础:同步CDMA n定义 n上行链路各终 端信号在基站解调 器完全同步 n优点 nCDMA码道正交， n降低码道间干扰， n提高CDMA容量 n简化硬件，降低成 本 t 基站解调器 码道1 码道2 码道N 17 中国移动3G高级培训之六 上行同步 n同步的建立 n在随机接入时建立 n依靠BTS接收到的SYNC1 n立即在下一个下行帧SS位置进行闭 环控制 n同步的保持 n在每一上行帧检测Midamble n立即在下一个下行帧SS位置进行闭 环控制 n出现失步的可能性 n有限小区半径(取决于G的宽度，可 能超过10km) n比较宽的容许范围(+/- 4 chips) n失步后执行链路重建 SS 上行业务时隙(BTS要求) Midamble 随机接入SYNC1 ss UpPTS UE的上行突发 18 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA技术： 接力切换 nMS和BS0通信 nBS0通知邻近基站信息,并提 供用户位置信息 n基站类型、载频、 定时等 n切换准备 nMS搜索基站，建立 同步 nMS或BS发起切换请求 n系统决定切换执行 nMS同时和两个基站建立通信 n完成切换 n不使用宏分集 BS0 BS1 BS2 MS 19 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA与WCDMA及GSM的切换 nTD-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 nTD-SCDMA GSM: 测量和切换与UTRA 3.84Mcps TDD相同 nGSM 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) 20 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA简介 小区搜索 TS5TS4TS0TS2TS1 G TS3TS6 DwPTS UpPTS nTDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别： n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 nDwPTS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。 nBTS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 n搜索过程：设定载波频率；搜索DwPTS；获得BCH(在TS0时隙) n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。 TS5TS4 5ms TS6 21 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA随机接入 n随机接入必须完成的工作： n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 n随机接入必须考虑的问题： nRACH/FACH的高效率工作； n防止碰撞的策略； n加快接入速度。 n随机接入过程： nUE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答 nBTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求 n系统：鉴权和分配码道 G DwPTS UpPTS TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6 22 中国移动3G高级培训之六 随机接入过程 UENode B UpPTS终端选择SYNC1,以估 算的时间和功率发送 基站检测到SYNC1,并 回送定时和功率调整 FPACH RACH 调整定时和功率, 发送 随机接入请求 FACH 指配信道, 继续完成接 入过程和鉴权 23 中国移动3G高级培训之六 信道及映射关系 24 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA简介 物理层总结 n低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3) n适合智能天线和同步CDMA TDD的帧结构 n用智能天线+多用户检测联合算法达到全部资源同时工 作的效果 n采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技术 n提供不对称上下行业务 n功率控制和上行同步控制: n控制频率:0-200次/秒 n功率控制步长:1-3dB n同步控制精度:1/8码片宽度 n开环和闭环控制 25 中国移动3G高级培训之六 结论：TD-SCDMA主要优势 n完全满足对3G 业务与功能的需求 z能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署 z能实现从第二代到第三代的平滑演进 z完全满足第三代业务的要求 n突出的频谱利用率：比其它3G标准的现有设备高一倍 n无需使用成对的频段 n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 n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) n系统成本低 26 中国移动3G高级培训之六 第三部分 TD-SCDMA高层信令流程 n 无线接口协议结构 n 高层信令流程 27 中国移动3G高级培训之六 无线接口协议结构 n 无线接口协议结构 n 无线接口高层各（子）层的主要 n 功能 28 中国移动3G高级培训之六 无线接口协议层结构 29 中国移动3G高级培训之六 无线接口协议层结构 无线接口主要分为三层： nL1层-物理层 nL2层-数据链路层，包括MAC层、RLC层、BMC层、 PDCP层 nL3层-网络层，包括RRC层等子层 30 中国移动3G高级培训之六 无线接口高层各（子）层的主要功能 nMAC层-完成逻辑信道和传输信道的映射 nRLC层-保证数据的正确有效传输 nBMC层-小区广播消息和分配等BMC消息的保存和传 送 nPDCP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 31 中国移动3G高级培训之六 高层信令流程 n 随机接入过程 n 小区更新过程 n 切换过程 32 中国移动3G高级培训之六 (一) 随机接入过程 33 中国移动3G高级培训之六 34 中国移动3G高级培训之六 35 中国移动3G高级培训之六 （二）小区更新过程 36 中国移动3G高级培训之六 小区选择（重选）过程 37 中国移动3G高级培训之六 38 中国移动3G高级培训之六 （三）切换过程 n 硬切换 n GSM到UMTS的切换 n UMTS到GSM的切换 39 中国移动3G高级培训之六 硬切换（FDD and TDD) 40 中国移动3G高级培训之六 GSM到UMTS的切换 41 中国移动3G高级培训之六 UMTS到GSM的切换 42 中国移动3G高级培训之六 第四部分 TD-SCDMA射频特性 n 频带与信道安排 n 发射特性 n 接收特性 n 共存分析 43 中国移动3G高级培训之六 TD-SCDMA的频带与信道安排 n ITU建议的3G移动通信频谱方案 n TD-SCDMA的信道安排