TD-SCDMA培训系列五把板斧(二基本原理).ppt

TD-SCDMA基本原理2009.07,TD-SCDMA概述,TD-SCDMATimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess，时分同步码分多址。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。由中国提出的第一个完整的通信技术标准，是UTRAFDD的可替代方案。集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA等技术于一体。系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强。该系统采用时分双工（TDD）的工作方式，即上下行使用同一载频，利用不同的时隙进行用户信息的交互采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、动态信道分配等技术。,TD-SCDMA多址方式,TD-SCDMA标准发展历程,1998年6月30日TD-SCDMA提交到ITU,1999年12月TD-SCDMA开始与UTRATDD在3GPP融合,2001年3月TD-SCDMA写入3GPPR4系列规范,2002年10月中国为TDD分配155MHz频率,1999年11月TD-SCDMA写入ITU-RM.1457,2000年5月被WARC正式采纳,1999200020012002,中国3G频谱分配,60MHz,30MHz,FDD,TDD,15MHz,40MHz,155MHz,1785,1850,1755,1880,1920,1980,2010,2025,2110,2170,2200,2400,Satellite,Empty,Satellite,2300,TD-SCDMA具有高频谱利用率,三种3G标准的技术比较,基站间同步,同步的目的：相邻基站的收发时隙不能交叉，否则，将出现严重干扰。TDD系统各基站之间必须实现同步同步精度要求：几微秒同步方法：GPS：简单基站同步通过空中接口中的特定突发时隙，即网络同步突发来实现基站通过接收其他小区的下行导频DwPTS来实现同步RNC通过Iub接口向基站发布同步信息,BS0,BS1,BS2,BS0BS1BS2,BTSTxRx,G,上行同步,下行同步定义：上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。目的：CDMA码道正交；降低码道间干扰；提高CDMA容量；简化硬件、降低成本。,基站解调器,码道1,码道2,码道N,上行同步的建立上行信道的首次发送在UpPTS这个特殊时隙进行，SYNC_UL突发的发射时刻可通过对接收到的DwPTS和/或P-CCPCH的功率估计来确定。在搜索窗内通过对SYNC_UL序列的检测，NodeB可估计出接收功率和时间，然后向UE发送反馈信息,调整下次发射的发射功率和发射时间，以便建立上行同步。在以后的4个子帧内，NodeB将向UE发射调整信息（用F-PACH里的一个单一子帧消息）。同步的保持在每一上行时隙检测Midamble，估计UE的发射功率和发射时间偏移在下一个下行时隙发送SS命令和TPC命令进行闭环控制上行同步过程，通常用于系统的随机接入，也可以用于当系统失去上行同步时的再同步,上行同步,功率控制目的,克服远近效应和补偿衰落降低小区内和小区间干扰，保证网络容量降低UE功耗,下行功率控制,小区发射功率,上报功率控制比特,手机发射信号,功率控制命令,上行功率控制,功率控制分类,开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率,闭环内环测量信噪比和目标信躁比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率若测定SIR目标SIR，降低移动台发射功率若测定SIR目标SIR，增加移动台发射功率,闭环外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比,功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等,NodeB,UE,下发TPC,测量接收信号SIR并比较,内环,设置SIRtar,1500Hz,每一个UE都有一个自己的控制环路,闭环-内环功控,NodeB,UE,下发TPC,测量接收信号SIR并比较,内环,设置SIRtar,测量传输信道上的BLER,外环,RNC,测量接收数据BLER并比较,设置BLERtar,10-100Hz,闭环-外环功控,TDD技术,易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段适应用户业务需求，灵活配置时隙优化频谱效率上行和下行使用同个载频，故无线播是对称的,有利于智能天线技术的实现无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本,智能天线（S.A.）,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,智能天线（S.A.）,智能天线的主要功能：1:提高了基站接收机的灵敏度2:提高了基站发射机的等效发射功率3:降低了系统的干扰4:增加了CDMA系统的容量5:改进了小区的覆盖6:降低了无线基站的成本,联合检测(J.D.),CDMA系统中多址干扰（M.A.I.）是主要干扰;小区间的干扰在最恶劣的情况下也不超过小区内部干扰的。传统的CDMA系统信号分离方法把MAI看作热噪声。J.D.充分利用MAI中的先验信息,切换方式,硬切换：当从一个小区切换到另一个小区时，首先中断与原先基站的通信，再与新的基站建立起通信。硬切换在切换过程中有可能丢失信息。软切换：用户终端在使用相同载波频率的小区或扇区之间切换时，首先同时与两个小区或扇区内的基站通信，传输相同的信息，然后再中断和原基站的通信。软切换过程不丢失信息，不中断通信，但软切换只解决了终端在使用相同载波频率的小区或扇区间切换的问题。接力切换：不仅具有“软切换”功能，而且可以在使用不同载波频率的SCDMA基站之间，甚至在SCDMA系统与其它移动通信系统，如GSM或IS-95CDMA系统的基站之间实现不丢失信息、不中断通信的理想的越区切换。实现接力切换的必要条件是：网络要准确获得UE的位置信息，包括UE的信号到达方向DOA和UE与基站之间的距离。在TD-SCDMA系统中，由于采用了智能天线和上行同步技术，系统能够比较容易获得UE的位置信息。,硬切换,接收到切换命令前接收到切换命令后（在激活时间点，上下行链路同时转移到目标小区，并且首先要进行同步和介入过程）,接力切换,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。基站B（目标小区）和基站A（源小区）在各自的下行链路上发送相同的数据，但是此时UE只在基站A的下行链路上接收数据。）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）,可从信令解码上判断是否为接力切换，当physicalChannelReconfiguration里含有fpach的信息时为硬切换，不含该信息时为接力切换,接力切换,可从信令解码上判断是否为接力切换，当physicalChannelReconfiguration里含有fpach的信息时为硬切换，不含该信息时为接力切换,接力切换,频域DCA频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道)在给定频谱范围内，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(频道数)时域DCA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码域DCA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空域DCA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),动态信道分配（DCA）,这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,动态信道分配（DCA）分类,慢速DCA把资源分配到小区。慢速DCA的主要任务是进行各个小区间的资源分配，在每个小区内分配和调整上下行链路的资源，测量网络端和用户端的干扰，并根据本地干扰情况为信道分配优先级。相邻小区间由于上下行时隙划分不一致所带来的交叉时隙干扰是DCA技术需要解决的一个问题。在小区边界可根据用户实测上下行干扰情况决定该用户在该时隙进行哪个方向上的通信比较合适。快速DCA把资源分配给承载业务（一条或多条物理信道）。包括信道分配和信道调整两个过程。信道分配是根据其需要资源单元的多少为承载业务分配一条或多条物理信道。信道调整（信道重分配）可以通过RNC对小区负荷情况、终端移动情况和信道质量的监测结果，动态地对资源单元（主要是时隙和码道）进行调配和切换。,为了达到提高下