企业培训_无线专业培训无线接入网原理

0 TD SCDMA无线接入网原理 1 培训目标 学完本课程后 您应该能 了解TD SCDMA系统的发展和演进阐明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 2 目录 TD SCDMA系统概述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 3 目录 TD SCDMA系统概述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 4 移动通信发展历程 AMPS TACS NMT 其它 第一代80年代 模拟 5 TD SCDMA与其他3G制式技术比较 6 1995年11月 CATT 电信科学技术研究院 和美国Cwill公司合资成立信威公司 开发SCDMA 大灵通 无线通信系统1998年6月 CATT代表中国向国际电联 ITU 提交TD SCDMA技术提案1999年10月 CATT和西门子公司组建联合团队 合作开发TD SCDMA系统1999年11月5日 TD SCDMA写入ITU RM 1457规范2001年3月16日 TD SCDMA写入3GPPR4系列规范 成为了真正意义上的可商用国际标准2002年10月 中国为TDD分配155MHz频率资源 TD SCDMA发展历程 7 第三代公众移动通信系统的工作频段 一 主要工作频段 频分双工 FDD 方式 1920 1980MHz 2110 2170MHz时分双工 TDD 方式 1880 1920MHz F 2010 2025MHz A 二 补充工作频率 频分双工 FDD 方式 1755 1785MHz 1850 1880MHz时分双工 TDD 方式 2300 2400MHz E 三 卫星移动通信系统工作频段 1980 2010MHz 2170 2200MHz 四 TD LTE频段 2500 2690MHz D 中国3G频谱分配 8 2002年10月30日 TD SCDMA产业联盟正式成立 TD SCDMA发展历程 续 9 2003年8月29日 华为和西门子成立了合资公司 鼎桥 TD TECH 研发TD SCDMA技术2004年12月9日 温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个TD SCDMA商用手机国际长途电话2005年3月 TD SCDMA试验网在北京建成2006年1月20日信息产业部正式颁布 3G三大国际标准之一的 中国标准 TD SCDMA为我国通信行业标准2007年4月 中国移动TD SCDMA网络建设揭开序幕2008年4月1日 中国移动TD SCDMA网络放号 开始商用 TD SCDMA发展历程 续 10 NodeB RNC CN 华为中兴上海贝尔阿尔卡特所有符合UMTS标准的核心网供应商 测试仪器 华为大唐中兴普天 华为大唐中兴普天 泰克安捷伦罗德 施瓦茨 TD SCDMA系统产业链 11 3G的业务应用 会话型业务 语音业务和可视电话 12 3G的业务应用 后台类业务 图铃下载 数据下载 E mail收发 13 3G的业务应用 流媒体业务 视频点播 VOD 14 3G的业务应用 交互类业务 15 GSM GPRSBSS BTS BSC NodeB RNC PCU UMTSTD SCDMA SS7 SCP SMS SCE PSTNISDN Internet Intranet HLR AUC SGSN CG BG GGSN GPRSbackbone OtherPLMN MGW MGW VMSCServer GMSCServer IP ATMBackbone Nc Mc Nb RAN CN TD SCDMA网络结构 UE 16 Q3 Q4 Q3 Q4 Q1 Q2 Q1 Q2 Q3 2000 2001 2002 Q1 Q2 Q3 2004 Q1 Q2 2007 3GPPR4LCRTDD 3GPPR5HSDPA 3GPPR6MBMS 3GPPR7HSUPA TD SCDMA标准进展 3GPP 3GPPR8LTETDD 2010 17 目录 TD SCDMA系统概述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 18 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 19 多址技术 区分不同用户 20 CDMA实现原理 码序列的相关性 21 CDMA实现原理 扩频 UE1 1 11UE2 1 1c1 1 1 1 1 1 1 1 1c2 1 1 1 1 1 1 1 1UE1 c1 1 1 1 1 1 1 1 1UE2 c2 1 1 1 1 1 1 1 1UE1 c1 UE2 c2 0 20 20 20 2 22 UE1 c1 UE2 c2 0 20 20 20 2UE1使用c1解扩 c1 1 1 1 1 1 1 1 1解扩结果 0 20 20 20 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 20 20 20 2积分判决 4 表示 1 4 表示 1 CDMA实现原理 解扩 23 CDMA实现原理 频域解释 功率谱 Echip Eb No Ec Io 增益 24 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 25 频率 码 时间 FDMA TDMA CDMA F3 TS3 码1 F3 TS2 码2 F2 TS1 码3 F1 TS1 码4 TD SCDMA使用的多址接入技术 FDMA TDMA CDMA SDMA 智能天线 26 目录 TD SCDMA系统概述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 27 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 28 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ChipRate cps 码片速率 CDMA系统的基础参数TD SCDMA系统码片速率为1 28McpsSpreadingFactor SF 扩频因子 扩频码的长度 29 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 30 TD SCDMA的信源编码 TD SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR AdaptiveMulti Rate 语音编码编码共有8种 速率从12 2Kbps 4 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 95kbps7 40kbps IS 641 US TDMAspeechcodec 6 70kbps PDC EFR 5 90kbps 5 15kbps 4 75kbps 31 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 32 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12345678910111213141516171819202122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 33 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 34 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 35 无线帧10ms 子帧 5ms TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 GP TS3 TS6 DwPTS UpPTS TD SCDMA帧结构 7 3 7个常规时隙 TS0 TS6 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 36 TD SCDMA常规时隙 TS0 TS6 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 37 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 38 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 CchSF k SF为扩频因子 k为码道号 0 k SF 1 39 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 40 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 41 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 42 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 43 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 44 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 45 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 定义2个相位 每个相位需要1个比特表示0 0180 14PSK 定义4个相位 每个相位需要2个比特表示0 0090 01180 10270 118PSK EDGE采用 定义8个相位 每个相位由3个比特表示0 00045 00190 010135 011180 100225 101270 110315 111 46 TD SCDMA调制方式 QPSK4相移键控 16QAM16正交幅度调整用于HSDPA 47 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 48 复杂多变的无线传播环境 Dista