华为技术培训教程--TD-SCDMA_无线接入网原理.ppt

TD-SCDMA 无线接入网原理,内部公开,培训目标,学完本课程后，您应该能： 阐明TD-SCDMA的双工技术及多址技术特点 描述TD-SCDMA采用的语音编码和信道编码 理解扩频码和扰码在TD-SCDMA系统中的用途 知道TD-SCDMA采用的调制方式 了解TD-SCDMA联合检测和智能天线的基本原理,目 录,双工技术和多址技术 TD-SCDMA无线基本原理 TD-SCDMA的语音编码 TD-SCDMA的信道编码 TD-SCDMA的帧结构和时隙结构 TD-SCDMA的扩频、加扰 TD-SCDMA的调制方式 TD-SCDMA的联合检测和智能天线,目 录,双工技术和多址技术 TD-SCDMA无线基本原理 TD-SCDMA的语音编码 TD-SCDMA的信道编码 TD-SCDMA的帧结构和时隙结构 TD-SCDMA的扩频、加扰 TD-SCDMA的调制方式 TD-SCDMA的联合检测和智能天线,双工技术：区分用户的上行/下行信号,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行 优点：实现简单 缺点：上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低 时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行 优点 在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱效率高 上行和下行使用相同频率载频，便于引入智能天线、联合检测等新技术 缺点 实现较复杂，需要GPS同步 和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制难度较大,Page 5,多址技术：区分不同用户,CDMA实现原理：码序列的相关性,CDMA实现原理：扩频,UE1: 1 1 1 UE2: 1 1 c1: 1 1 1 1 1 1 1 1 c2: 1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1： 1 1 1 1 1 1 1 1 UE2c2： 1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2,UE1c1 UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2 UE1使用c1解扩：c1 1 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2 积分判决： 4（表示1） 4（表示1） UE2使用c2解扩：c2 1 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2 积分判决： 4（表示1） 4（表示1）,CDMA实现原理：解扩,CDMA实现原理：频域解释,功率谱,Echip,Eb / No = Ec / Io 增益,码分多址（CDMA）的技术特点,抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高 保密性强：扩频后的信号近似白噪声 系统的用户容量是软容量，各有利弊 占用带宽较大：对功放要求高（耗电较大） 自干扰系统系统内用户互相干扰，技术实现难度大,频率,码,时间,FDMATDMACDMA,F3TS3码1,F3TS3码2,F2TS2码4,F1TS1码3,TD-SCDMA使用的多址接入技术： FDMATDMACDMASDMA（智能天线）,目 录,双工技术和多址技术 TD-SCDMA无线基本原理 TD-SCDMA的语音编码 TD-SCDMA的信道编码 TD-SCDMA的帧结构和时隙结构 TD-SCDMA的扩频、加扰 TD-SCDMA的调制方式 TD-SCDMA的联合检测和智能天线,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,常用术语,Bit（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据 Symbol（符号）：经过信道编码、交织后的数据 Chip（码片）：经过最终扩频得到的数据 Chip Rate (cps)：码片速率，CDMA系统的基础参数 TD-SCDMA系统码片速率为1.28Mcps Spreading Factor（SF，扩频因子）：扩频码的长度 符号速率SF码片速率,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,TD-SCDMA的信源编码,TD-SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR (Adaptive Multi-Rate) 语音编码 编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端 12.2kbps (GSM-EFR), 10.2kbps, 7.95kbps 7.40kbps (IS-641,US-TDMA speech codec), 6.70kbps (PDC-EFR) 5.90kbps, 5.15kbps, 4.75kbps,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,TD-SCDMA的信道编码,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 编码类型 语音业务：卷积码（1/2、1/3） 数据业务：卷积码或Turbo码 编码效率将直接影响用户对数据业务的体验,TD-SCDMA的交织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,1,1,1,1,3,3,3,3,4,4,4,4,发送端交织过程,这段数据处于深衰落，或者有强干扰,2,2,2,2,1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 ,8 16 . . . 456,2 10 . . . 450,6 14 . . . 454,1 9 . . . 449,4 12 . . . 452,7 15 . . . 455,3 11 . . . 451,5 13 . . . 453,B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7,A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3,一次交织：,二次交织：,TD-SCDMA交织的实现,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,无线帧 10ms,子帧,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,GP,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,TD-SCDMA帧结构：73,7个常规时隙（TS0TS6）3个辅助时隙 DwPTS：下行导频时隙，用于下行同步 UpPTS：上行导频时隙，用于上行同步 GP：上行、下行同步间的保护时隙,TD-SCDMA常规时隙（TS0TS6）结构,Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于联合检测算法 物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步等）的控制信号,物理层控制信息,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,TD-SCDMA使用的扩频码：OVSF (Walsh),OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成 码道定义：Cch SF, k, SF为扩频因子，k 为码道号, 0 k SF-1,TD-SCDMA典型业务需要的扩频码资源,TD-SCDMA使用的上行扩频因子为1/2/4/8/16，下行为1或16,上行 公共信道,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,用户业务在时隙中的分配,下 行 公 共 信 道,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,TD-SCDMA系统扩频码、扰码的区别,区别1：作用不同 扩频码用于区分同一个小区相同时隙内的不同用户 扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码 区别2：对码序列的相关性的要求不同 扩频码只需要关注码间互相关特性 扰码不但关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性,码序列的自相关和互相关,互相关函数 V() = 互相关特性决定了多址干扰特性 互相关特性理想的码序列很多，比如：OVSF码 自相关函数 R() = 自相关特性决定了多径干扰特性 自相关特性理想的码序列非常难找！,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列） 0和1个数各一半 1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8， m序列 由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度） 其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为 -1/(2n-1)，单值性,m序列的生成,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,TD-SCDMA使用的扰码序列：Gold序列,Gold序列：由m序列的不同相位异或而成 比m序列数量多： 2n-1个（n为移位寄存器长度） 码间干扰比m序列稍大（大10左右） TD-SCDMA的扰码长度固定为16chips，共有128个,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,调制的作用,把需要传递的信息送上射频信道 不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力 2PSK（BPSK） ：定义2个相位，每个相位需要1个比特表示 00 1801 4PSK（QPSK） ：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示 000 9001 18010 27011 8PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示 0000 45 001 90010 135011 180100 225101 270110 315111,TD-SCDMA 调制方式,QPSK 4 相移键控,16QAM 16 正交幅度调整 用于HSDPA,TD-SCDMA通信模型,信源 解码,信源 编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙 突发 脉冲,时隙 信息 提取,复杂多变的无线传播环境,Distance(m),接收功率(dBm),10,20,30,-20,-40,-60,慢衰落,快衰落,克服干扰的利器：联合检测,对多个用户的信号的多径分量进行联合处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，大幅度降低多径和多址干扰,联合检测的效果,减少多址干扰和多址干扰，提高系统容量 减少噪声上升，提高覆盖 克服远近效应，降低对功率控制的要求,使用联合检测,控制干扰的法宝：智能天线,在没有智能天线的情况下，小区间用户干扰严重,在使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善,智能天线：天线阵,圆 阵 天 线,线 阵 天 线,智能天线：赋型算法,智能天线算法 上行：基站根据各个阵元接收信号的相位差估计UE的方向 下行：根据UE的方向，调整各个阵元上的振幅和相位，形成指向该UE的指向波束，称为波束赋形 实时跟踪UE的方向信息，使得指向波束始终指向该UE,智能天线的效果,对用户起到空间隔离、消除干扰的作