TD-SCDMA基础培训.ppt

-1-,TD-SCDMA网络基础,京信通信系统（中国）有限公司2008年8月,3G技术培训,-2-,姓名：李剀,自我介绍,部门：无线优化事业部/应用技术部,公司：京信通信系统（中国）有限公司,-3-,目录,引言,TD-SCDMA系统概述,TD-SCDMA关键技术,TD-SCDMA组网方案,TD-SCDMA与WCDMA比较,-4-,1G即第一代为模拟移动电话。如TACS，1话音/对载频（25KHz）。2G即第二代为数字移动电话。如GSM，8话音/对载频（200KHz）；如CDMA，20话音/对载频（1.25MHz）。,引言,什么叫3G？,-5-,2.5G即第2.5代为数字电话+低速数据。如GPRS数据，36kb/s；如CDMA2000-1X，153.6kb/s。3G即第3代数字移动电话+高速数据。如公认的3种3G制式：A、WCDMA（5MHz）B、CDMA2000（1.25MHz）C、TD-SCDMA（1.6MHz）,引言,什么叫3G？,中国联通,中国电信,中国移动,-6-,高速运动：144kb/s步行速度：384kb/s室内环境：2Mb/s,能提供以下三种最高传输速率的通信技术叫3G,什么叫3G？,引言,-7-,引言,-8-,目录,引言,TD-SCDMA系统概述,TD-SCDMA关键技术,TD-SCDMA组网方案,TD-SCDMA与WCDMA比较,-9-,2.1TD-SCDMA基本概念2.2CDMA概念2.3扩频原理2.4TD-SCDMA帧结构2.5TD-SCDMA物理信道2.6TD-SCDMA物理过程,TD-SCDMA系统概述,-10-,TD-SCDMA基本概念TD:时分复用；S：软件无线电；同步；智能；CDMA：码分多址多址方式：时分多址、码分多址、频分多址、空分多址的完美结合双工方式：时分双工频率：18801920mHz，20102025mHz，23002400mHz载频间隔：1.6mHz码片速率：1.28Mchip/s绝对频点号：中心频率5（100795=2015.8mHz）,2.1TD-SCDMA基本概念,-11-,2.1TD-SCDMA基本概念,-12-,Englishman,Geman,Music,2.2CDMA概念,-13-,不同国家的人比作不同的用户；不同的语言比作不同的码；鸡尾酒会场比作同一个频率；酒会上的音乐比作噪声和干扰。,构成了CDMA网络的结构框架,2.2CDMA概念,-14-,扩频理论依据Shannon公式：C=Wlog2（1+S/N）C:信道容量（bit/s），W:信号频带宽度（Hz），S:信号平均功率（w），N：噪声平均功率（w）。得出结论：给定信道容量C，若有较大的传输带宽，则同样的信道容量能由较小的信号功率（较小的信噪比）来传送。,2.3扩频原理,-15-,扩频基本思想扩频通信就是将信息信号的频谱扩展100倍，甚至1000倍以上，然后再进行传输，因而提高了通信的抗干扰能力，即在强干扰的条件下保证安全可靠的通信。当有较大的传输带宽时，可以使S/N足够小，甚至有用信号在被噪声湮没的情况下，即S/N1(10log2S/N0dB),也能进行可靠通信。,2.3扩频原理,-16-,扩频技术,2.3扩频原理,-17-,2.4TD-SCDMA帧结构,TD-SCMDA物理层-帧结构,-18-,TD-SCDMA物理层-帧结构,2.4TD-SCDMA帧结构,-19-,SYNC_DL用于小区初使搜索，下行同步和识别相邻小区；TD-SCDMA系统有32个长度为64chip的基本SYNC_DL码,TD-SCMDA物理层-特殊时隙DwPTS结构,2.4TD-SCDMA帧结构,-20-,SYNC_UL用于在接入过程中区分不同的UE；TD-SCDMA系统有256个长为128的基本SYNC_UL码，分为32组，每组8个；当UE要建立上行同步时，将从8个已知的SYNC_UL中随机选择1个，并根据估计的定时和功率值在UpPTS中发射；,TD-SCMDA物理层-特殊时隙UpPTS结构,2.4TD-SCDMA帧结构,-21-,用于下行到上行转换的保护在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作确定基本的基站覆盖半径（11.25km）,TD-SCMDA帧结构-常规时隙,2.4TD-SCDMA帧结构,-22-,TD-SCMDA物理层-常规时隙,2.4TD-SCDMA帧结构,-23-,TD-SCMDA物理层-常规时隙,2.4TD-SCDMA帧结构,训练序列（Midamble）：长144Chips：由长度为128的基本训练序列生成，基本训练序列共128个；128个基本训练序列分成32组，以对应32个SYNC-DL码；每组为4个不同的基本训练序列，基本训练序列和扰码一一对应;训练序列的作用：1.上下行信道估计；2.功率测量；3.上行同步保持；,-24-,专用传输信道DCH,2.5TD-SCDMA物理信道,-25-,TD-SCDMA室内基站(单端口)信道功率配比,主载频TS0时隙共5个码道，其中PCCPCH占2个码道，公共信道功率设置都一样，因此PCCPCH占2/5功率（也即是4dB）,注：PICH和SCCPCH可配置在TS0或其他下行业务时隙,2.5TD-SCDMA物理信道,-26-,2.6物理层过程-小区搜索,-27-,在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。第一步：搜索DwPTSUE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器(或类似的装置)与接收到的从PN序列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用,2.6物理层过程-小区搜索,-28-,第二步:识别扰码和基本midamble码UE接收到P-CCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在现在的TD-SCDMA系统中，每个DwPTS对应一组4个不同的基本midamble码，因此共有128个midamble码且互不重叠。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。因此说32个SYNC_DL和P-CCPCH32个midamble码组一一对应（也就是说，一旦SYNC_DL确定之后，UE也就知道了该小区采用了哪4个midamble码），这时UE可以采用试探法和错误排除法确定P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果，UE可以进行下一步或返回到第一步。,2.6物理层过程-小区搜索,-29-,第三步：控制复帧同步UE搜索在P-CCPCH里的BCH的复帧MIB（MasterIndicationBlock），它由经过QPSK调制的DwPTS的相位序列（相对于在P-CCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。根据为了确定正确的midamble码所进行的控制复帧同步的结果，UE可决定是否执行下一步或回到第二步。第四步：读BCH信息UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。,2.6物理层过程-小区搜索,-30-,2.6物理层过程-同步技术,TD-SCDMA系统中的同步技术主要由两部分组成基站间的同步（SynchronizationofNodeBs）基站与移动台间上行同步（UplinkSynchronization）,-31-,同步技术基站间同步TD-SCDMA系统的TDD模式要求基站之间必须同步.同步目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰基站间同步:系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时同步精度要求：几微秒同步方法：GPS：网络主从同步空中主从同步,2.6物理层过程-基站间同步,-32-,上行同步的作用：使正交扩频码的各个码道在解扩时正交，减小干扰，提高了系统容量，简化了接收机的设计,2.6物理层过程-上行同步,-33-,2.6物理层过程-功率控制,功率控制：可以有效地限制系统内部的干扰电平，从而降低小区内和小区间的干扰；还可以克服“远近效应”并减少UE的功耗。上行：业务信道的初始发射功率是根据开环功率控制确定的，也是通过高层信令通知终端的。通话过程中闭环功控始终控制终端的发射功率保持在合理的水平上。基站根据RNC设定的信道信噪比目标值与接收信号的信噪比进行比较来产生功控指令符号，通知终端增加或降低一个步长的发射功率。在两个下行功控指令间没有上行数据的传输，终端将忽略收到的下行功率指令。下行：同理，下行基站的总发射功率也不能超过高层信令确定的最大允许发射功率。下行专用信道的初始发射功率通过高层信令确定。初始发送后，基站也进入闭环功控进程。终端根据收到的信号的信噪比与设定的业务目标信噪比进行比较来产生功控指令符号，通知基站增加或降低一个步长的发射功率。,-34-,2.6物理层过程-随机接入,随机接入：在随机接入过程中，UE首先在特殊时隙发送UpPCH，允许有较大的定时误差。在接收到响应的FPACH之后，根据FPACH信息设置PRACH的发送定时和发送功率，以很高的同步精度和合适的功率发送PRACH。这样可以大大减小对工作在该时隙的其它UE的干扰。,-35-,目录,引言,TD-SCDMA系统概述,TD-SCDMA关键技术,TD-SCDMA组网方案,TD-SCDMA与WCDMA比较,-36-,3.1时分双工3.2智能天线3.3联合检测,3.4上行同步3.5接力切换3.6动态信道分配,3TD关键性技术,-37-,3.1时分双工,频谱分配灵活高效支持非对称业务有利于先进技术应用设备成本低,3TD关键性技术,-38-,3.1TD关键性技术-TDD,3.1时分双工,-39-,3.2智能天线,智能天线波束赋形，形成方向性波束,用户跟随能量集中低旁瓣泄漏,智能天线基本概念与原理,智能天线是由多根天线阵元组成天线阵列智能天线的原理是通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列天线的方向图，从而抑制干扰，提高信干比,3.2TD关键性技术-智能天线,-40-,3.2智能天线,3.2TD关键性技术-智能天线,-41-,3.3联合检测,3.3TD关键性技术联合检测,传统的接收技术是针对某一用户进行信号检测而把其他用户作为噪声加以处理，在用户数增多时，导致了信噪比恶化，系统性能和容量都不如人意。联合检测技术是在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号及其多径的先验信息（信号之间的相关性时已知的：如确知的用户信道码，各用户的信道估计），把用户信号的分离当作一个统一的相互关联的联合检测过程来完成，从而具有优良的抗干扰性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著地提高系统容量，并削弱了“远近效应”的影响。,-42-,3.3联合检测,3.3TD关键性技术联合检测,-43-,3.3联合检测,利用接收到多个用户的信号，实现目标用户信号的判断联合检测优势拟制ISI(码间干扰)与MAI（多用户干扰）拟制远近效应，降低功率控制要求,3.3TD关键性技术联合检测,-44-,3.4上行同步,上行同步基本概念,上行同步优势,同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机；充分利用OVSF码的正交性。,最大限度的克服MAI；简化基站解调设计方案，降低基站成本。,上行同步实现,同步的建立；同步的动态保持；实时闭环同步的精确跟踪控制。,3.4TD关键性技术-上行同步,-45-,3.5接力切换,接力切换基本概念与原理,接力切换基本定义：接力切换使用上行预同步技术，在切换过程中，UE从原小区接收,接力切换原理：利用上行同步技术，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。,接力切换是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。,下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。,3.5TD关键性技术-接力切换,-46-,3.5接力切换,3.5TD关键性技术-接力切换,-47-,3.5接力切换,接力切换特点,3.5TD关键性技术-接力切换,接力切换是基于同步和TDD的基础上的切换方法，它是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。它克服了软切换需要占用的信道资源较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点，也克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。接力切换的突出优点是切换高成功率和信道高利用率。它具有硬切换和软切换两者的优点。,-48-,动态信道分配的基本概念与原理,定义：在终端接入和链路持续期间，对信道进行动态分配和调整。,3.6动态信道分配,3.6TD关键性技术-DCA,-49-,动态信道分配方法,3.6动态信道分配,频域DCA时域DCA码域DCA空域DCA,以上几种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。,3.6TD关键性技术-DCA,-50-,3.6动态信道分配,3.6TD关键性技术-DCA,DCA技术的特点：能够高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量；适应3G业务的需要，尤其是高速率的上、下行不对称的数据业务和多媒体业务，保证其服务质量要求（QoS）；TDD系统的优势所在：通过灵活的时隙分配，进行上下行链路的转换，更有利于支持不对称业务；DCA的缺点是DCA算法相对于固定信道分配来说较为复杂，系统开销也比较大。,-51-,3.7TD关键性技术小结,时分双工:对非对称业务的更好适配，提高频谱利用率智能天线:大大抑制小区间及小区内干扰联合检测:消除小区内干扰和符号间干扰上行同步:多址干扰的进一步降低,同时确保无上下行之间的干扰接力切换:接力切换比硬切换成功率高，比软切换节省无线资源DCA分配:通过资源的灵活分配,使整个系统的实际干扰降到最低,3.7TD关键性技术,-52-,目录,引言,TD-SCDMA系统概述,TD-SCDMA关键技术,TD-SCDMA组网方案,TD-SCDMA与WCDMA比较,-53-,4.1同频组网4.2异频组网4.3N频点同频组网4.4网络扩容,4TD系统组网方案,-54-,每个小区对应一个绝对频点号单个扇区配置多个载频后，每个载频对应一个逻辑小区TS0和特殊时隙在每个载频上分别发射,4TD系统组网方案,-55-,优点-最高的频谱利用率-不必进行频率规划缺点-轻微的小区呼吸效应(相邻小区干扰引起)-链路预算在小区干扰余量上需要考虑11.5dB邻区干扰余量-每小区每载频负荷量相应减小-轻微呼吸效应造成小区半径一定程度收缩-需要做更多的网规网优工作在15M带宽内可支持的最大配置是S9/9/9,4.1TD同频组网,-56-,优点-每小区每载频支持更高的负荷-由于没有同频干扰,小区覆盖会更好-网络规划和优化更加容易缺点-最低的频谱利用率-需要进行频率规划在15M带宽内可支持的最大配置是S3/3/3,4.2TD异频组网,-57-,仅在小区/扇区的一个载频上发送DwPTS和广播信息承载P-CCPCH的载频称为主载频，其余载频称为辅载频主载频和辅载频使用相同的扰码和基本midamble码,4.3N频点组网,-58-,优点-主载波上的公共控制信道具有较好的覆盖能力(BCH,FACH,FPACH等)-最高的频谱利用率缺点-需要进行频率规划在15M带宽内可支持的最大配置是S9/9/9,4.3N频点组网,-59-,4.3N频点组网,-60-,增加站点调整覆盖会引起连锁反应,增加载频保持原有站点覆盖不变,4.4网络扩容,-61-,初始阶段用户话务量低,主要关注覆盖-建议:采用异频组网中期同时关注覆盖,容量和频谱效率-建议:逐步过渡至N载