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td-scdma 无线网络关键技术 南京华苏科技有限公司 td-scdma系统的关键技术 1.tdd时分双工方式 2.联合检测 3.智能天线 4.软件无线电 5.上行同步 6.动态信道分配 7.接力切换 8.功率控制 培训目标 学完本课程后，您应该能： 1.了解联合检测技术的设计思想和优势 2.列出智能天线技术给网络带来的好处 3.知道td-scdma采用上行同步技术的原因 4.了解软件无线电技术的设计思想和对网络运营的益处 5.了解基本的无线资源管理算法：信道配置，功率控制，接力切换等 算法的原理和效果 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 传统接收机解调技术 能量 频率 isi mai 热噪声 能量 频率 isi mai 热噪声 1.1.每个用户的信号每个用户的信号“ “分别分别” ”进行扩频码匹配处理进行扩频码匹配处理 2.2.只有在理想正交的情况下，才能完全消除多址干扰的影响只有在理想正交的情况下，才能完全消除多址干扰的影响 cdma信号在空中传播传统接收机解调 能量 频率 isi mai 热噪声 能量 频率 热噪声 对多个用户的信号进行对多个用户的信号进行“ “联合联合” ”处理，充分利用用户信号的扩频码处理，充分利用用户信号的扩频码 、幅度、定时、延时等信息，一步解调出所用用户的信号。、幅度、定时、延时等信息，一步解调出所用用户的信号。 cdma信号在空中传播使用联合检测 联合检测的设计思想 联合检测的数学模型 k个用户信道 估计a k个用户联 合检测 用户a 用户b 用户k 用户 数据 x 接收 数据a 用户1：e1=a11*x1+a21*x2 其中e1、a11 、a21已知，求x1 用户2：e2=a12*x1+a22*x2 其中e1、a11 、a21已知，求x1 联合求解： e1=a11*x1+a21*x2 e2=a12*x1+a22*x2 e=ax，确定性计算 联合检测的信道模型 联合检测的信道估计 1.只要接收端知道a（扩频码c和信道冲激响应h），就可以估计出符号 序列d 2.扩频码c已知，信道冲激响应h可以利用突发结构中的训练序列（ midamble）求解 e=ad+n m* m h h=m*/m 联合检测算法 n线性检测算法 p 匹配滤波算法 mf p 迫零块均衡算法 zf-ble p 最小均方误差块均衡算法 mmse-ble n非线性检测算法 p 迫零反馈算法 zf-df p 最小均方误差反馈算法 mmse-df 联合检测的效果 n减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量 n提高小区覆盖，改善业务质量 n降低ue的发射功率，提高待机及通话时间 n克服cdma特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求 联合检测技术的后续发展 n更快 加快计算速度，支持更多用户数，提高系统容量 n更准 改进算法，支持对同频小区间用户的联合检测，进一步降低干扰 改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消除效 果 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 智能天线的设计思想 智能天线系统的组成 n天线阵列 p圆阵或线阵 n收发信机 p一个阵元一套射频收发单元 n智能天线算法 合分路器 w1w1papa w1w1papa w1w1papa s(t ) 智能天线算法基本原理 智能天线的效果 n对用户起到空间隔离，消除干扰的作用 最大化对期望用户的能量 最小化对其他用户的干扰 n阵列天线和赋型算法可以提供15db以上的增益，从而 增加覆盖范围，减少站点数量 减少发射功率，延长移动台通话和待机时间 提高信号接收质量，增加系统容量 n智能天线的发射增益比接收增益大（仿真结果大约相差2-3db） ， 对于下行流量较大的非对称数据业务非常适合 智能天线的后续发展 开发双极化智能天线，减小天 线 尺寸和重量 采用光纤射频拉远单元（rru ），以光纤代替馈线，进 一步降 低天馈成本 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 上行同步的基本概念 上行同步的目的 n减小同时隙内用户间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和 小区半径 cch4,0=(1,1,1,1) cch4,1=(1,1,-1,-1) 1,1,-1,-1 1,1,-1,-1 cch4,2=(1,-1,1,-1) cch4,3=(1,-1,-1,1) 1,-1,-1,1 1,-1,-1,1 n使td-scdma具有区别于cdma2000和wcdma的专利，具有 自主知识产权 sf=4 理想无时延 延时1chip 上行同步建立 终端选择sync -ul,以估算的时 间和功率发送 调整定时和功率 ，发送随机接入 请求 基站检测到 sync-ul，并 回送定时和功率 调整 发送随机接入响 应，进行后续的 信令接续 uppch(uppts) fpach frach(rach) sccpch(fach) uenodeb 上行同步保持 业务数据业务数据midamble ss gp ss bitsss 命令含义义 00“down”减少k/8个同步偏移 11“up”增加k/8个同步偏移 01“do nothing”保持不变变 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 软件无线电（sdr）的由来 n解决多制式系统的“互通性” 多种移动通信系统，各国制式、频率各不相同，不能互通、兼容， 对于跨国漫游的人们带来了极大的不便 n减少技术演变过程中的投资浪费 技术的演进需要更换硬件，极大地增加了设备投资的成本，基站要 全部更换 软件无线电（sdr）的设计思想 n尽可能以软件（算法）实现射频硬件部分的功能 构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台 各种功能，如工作频率、调制解调类型、数据格式、加密模式、通 信协议等用软件来完成 使a/d和d/a转换器的工作频率尽可能靠近射频工作频段 新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性 软件无线电（sdr）实现模型 模拟前端宽带a/d数字下变 频器 高速 dsp处 理器 宽带d/a数字上变 频器 软件无线电（sdr）实现的难度 n高速数字信号采用技术 根据“奈奎斯特第一定律”，要想无失真地传递某一频率的信号，需 要以不低于该信号最高频率2倍的采样频率进行采样 目前能够实现中频采样（100mhz），射频前端采用模拟技术实 现 随着技术的发展，采样点逐渐向射频前端推进，最终达到射频部 分 完全数字化的目标 采用软件无线电后的效果 n多种通信制式的设备共享硬件平台，节省机房，降低投资 n技术演进时只需要进行软件升级，新技术、新制式网络建设速度大 大加快 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） rrm的主要任务 n为了保证所请求的，需要将映射成接入层的一些特 性，从而利用接入层的资源为本条连接服务通信配置 n在保证所请求的的前提下，使用户的发射功率最小，从而 减少该对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖功率控 制 n确保移动到其他小区（系统）后，能够继续得到服务，以保证 切换控制 贯穿整个过程的主线：保证，节约功率，减小干扰 的基本流程 n：上层发送测量控制命令 n：开始测量 测量的执行者：， n：生成测量报告 n：通过算法进行判决，决策 n：资源的控制和执行 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 所请求信道资源的特性 n业务类型（ ） 会话类业务（） 流类业务（） 交互类业务（） 背景类业务（） n质量要求（） n速率要求：用户和普通用户可以不相同 慢速和快速 n ：小区载频优先级动态调整，载频上下行时隙分 配与调整，各时隙优先级的动态调整 一般情况下，主载波优先级最高 时隙优先级有两种设置方式： ，适用于建网初期，容 量小的场景 各时隙按照负荷均衡的原则分配业务，试用于容量大的场景 n ：针对每个的通信资源的分配，主要是载频 ，时隙，信道码资源与码资源的分配管理 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchronization） 4.软件无线电（soft defined radio） 5.td-scdma无线资源管理 5.1 动态信道分配（dynamic channel allocation） 5.2 功率控制（power control） 5.3 接力切换（baton handover） 功控的目的 n克服远近效应 n克服阴影衰落和快衰落 n降低网络干扰，提高业务质量 n提高系统容量 功率控制的类型 n开环功率控制：用于初始接入过程 n闭环功率控制：用于业务进行过程 上行，下行内环功率控制 上行，下行外环功率控制 开环功率控制 测量导频信道功率 rach ue通过测量导频信道的接受功率，计算上行初始发射功率 td-scdma采用tdd方式，上行、下行频率相同，因此对于上行 初始功率的估计更准确，开环功率控制效果好于fdd方式 闭环功率控制上行内环功率控制 设置 sirtar 上行信号 发送tpc 200次/秒 测量信号-干扰比sir， 并与sir目标值相比较 nodeb控制ue的发射功率 sirmeasirtartpc=00 sirmeablertarsirtar上升 blermeablertar blermea=blertar 设置blertar rnc 设置sirtar 上行信号 sirtar下降 do nothing 测量接收信号的 bler,并与blertar 相比较 闭环功率控制下行外环功率控制 内环功控 ue通过动态调整sirtar,间接控制nodeb的发射功率 ue的l3软件模块测量接收信号的 bler，并与blertar相比较 目录 1.联合检测（joint detection） 2.智能天线（smart antenna） 3.上行同步（uplink synchroni