移动通信和tdscdma技术课件

移动通信和TD SCDMA技术 移动通信发展概述 内容 移动通信发展历程2G向3G的演进TD SCDMA移动通信系统 移动通信发展的目标 既是目标也是推动力 蜂窝移动通信发历程 蜂窝移动通信发历程 第一代 模拟蜂窝移动通信系统采用了蜂窝组网技术模拟蜂窝移动通信系统主要有 1 北美的AMPS 2 北欧的NMT 450 900 3 英国的TACS 其工作频带都在450MHz和900MHz附近 载频间隔在30kHz以下 我国TACS制式 A系统 摩托罗拉网 B系统 爱立信网 蜂窝移动通信发历程 第二代 数字移动电话系统90年代开发出了以数字传输 时分多址和窄带码分多址为主体的移动电话系统 称之为第二代移动电话系统 代表产品分为两类 TDMA系统N CDMA系统 蜂窝移动通信发历程 TDMA系统类型TDMA系列中比较成熟和最有代表性的制式有 泛欧GSM 全球移动通信系统 美国D AMPS 数字AMPS 日本PDC 个人数字蜂窝电话 蜂窝移动通信发历程 N CDMA系统主要是以高通公司为首研制的基于IS 95的N CDMA 窄带CDMA 由美国电信工业协会制定 按双模式设计 第二代移动电话系统的不足之处 频带太窄 不能提供如高速数据 慢速图像与电视图像等的各种宽带信息业务 无线频率资源紧张 抗干扰抗衰落能力不强 系统容量不能满足需要 频率利用率低 切换容易掉话 不同系统彼此间不能兼容 使用的频率也不一样 全球漫游比较困难 GSM虽然号称 全球通 实际未能实现真正的全球漫游 尤其是在移动电话用户较多的国家如美国 日本均未得到大规模的应用 蜂窝移动通信发历程 蜂窝移动通信发历程 第三代 IMT 2000第三代移动通信技术 3G ThirdGeneration 的理论研究 技术开发和标准制定工作起始于80年代中期 国际电信联盟 ITU 将该系统正式命名为国际移动通信2000 IMT 2000 InternationalMobileTelecommunicationsintheyear2000 欧洲电信标准协会 ETSI 称其为通用移动通信系统 UMTS UniversalMobileTelecommunicationSystem IMT 2000无线传输技术 无线传输技术标准 三种主流技术 WCDMACDMA2000TD SCDMA IMT 2000无线传输技术 IMT 2000无线传输技术 三种主流技术比较 IMT 2000的频谱分配 第三代移动通信业务划分出的230MHz带宽的频率 TD SCDMA概述 中国3G频谱分配 TDD在中国同样拥有丰富的频谱资源 内容 移动通信发展历程2G向3G的演进TD SCDMA移动通信系统 3G标准化格局 日本韩国中国美国欧洲美国 2G向3G演进 中国2G向3G演进分为两个方向 通过GSM向第三代的演进 通过TD SCDMA制式来建设3G移动通信网络 中国2G向3G演进 内容 移动通信发展历程2G向3G的演进TD SCDMA移动通信系统 TD SCDMA概述 TD SCDMA全称是 时分同步码分多址接入系统 TimeDivision SynchronousCodeDivisionMultipleAccess TD SCDMA概述 TD SCDMA系统的多址方式很灵活 可以看作是FDMA TDMA CDMA的有机结合 TD SCDMA概述 TD SCDMA标准发展历程 TD SCDMA概述 TD SCDMA是TDD和CDMA TDMA技术的完美结合 它所提供的高性能主要体现在TD SCDMA有最高的频谱利用率上 通过采用时分 频分 码分以及空分几种多址技术 其频率利用率 系统容量得以大幅度提高 此外 TD SCDMA还是一种低成本系统 TD SCDMA概述 TD SCDMA系统未来发展演进 短期演进长期演进 网络接口和结构 内容 UMTS系统概述UTRAN基本结构UTRAN接口协议模型 UMTS系统概述 UMTS系统由用户设备 UserEquipment UE 域 无线接入网 RAN 域和核心网 CN 域组成 内容 UMTS系统概述UTRAN基本结构UTRAN接口协议模型 UTRAN基本结构 UTRAN基本结构 基站 NodeB UTRAN基本结构 无线网络控制器 RNC 无线网络控制器 RNC 是UTRAN的交换和控制元素 RNC位于Iub和Iu接口之间 RNC的整个功能可以分为两部分 UTRAN无线资源管理 RadioResourceManagement RRM 和控制功能 UTRAN基本结构 RNS RadioNetworkSubsystem 一个RNC和其管辖下的所有NodeB的总称 SRNS ServingRNS 即服务RNS DRNS DriftRNS 漂移RNS 内容 UMTS系统概述UTRAN基本结构UTRAN接口协议模型 UTRAN接口协议模型 接入层和非接入层 UTRAN接口协议模型 UTRAN接口协议模型 从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层 从垂直方向上则包括以下四个平面 控制平面 包含应用层协议 如 RANAP RASAP NBAP和传输层应用协议的信令承载 用户平面 包括数据流和相应的承载 每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述 传输网络层控制平面 包括为用户平面建立传输承载 数据承载 的ALCAP协议 以及ALCAP需要的信令承载 传输网络层用户平面 用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面 UTRAN地面接口 Iu Iu UE Uu UTRAN地面接口 Iu Iu Iub Iub Iub Iub UE Uu UTRAN地面接口 Iur 空中接口Uu 空中接口Uu 无线接口从协议结构上可以划分为三层 物理层 L1 数据链路层 L2 网络层 L3 L2和L3划分为控制平面 C 平面 和用户平面 U 平面 RLC和MAC之间的业务接入点 SAP 提供逻辑信道 物理层和MAC之间的SAP提供传输信道 RRC与下层的PDCP BMC RLC和物理层之间都有连接 用以对这些实体的内部控制和参数配置 核心网 内容 核心网的基本结构UMTSR99网络结构UMTSR4网络结构UMTSR5网络结构R6版本 核心网的基本结构 核心网从逻辑上分为 电路交换域 CircuitSwitching CS 分组交换域 PacketSwitching PS 内容 核心网的基本结构UMTSR99网络结构UMTSR4网络结构UMTSR5网络结构R6版本 UMTSR99网络结构 R99核心网络 功能实体 核心网络分为CS域和PS域 CS域以原有的GSM网络为基础 PS域以原有的GPRS网络为基础 CS域 用于向用户提供电路型业务的连接 实现方式包括TDM方式和ATM方式 它包括MSC VLR GMSC等交换实体以及用于与其它网络互通的IWF实体等 PS域 用于向用户提供分组型业务的连接 实现方式为IP包分组方式 它包括SGSN GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体 内容 核心网的基本结构UMTSR99网络结构UMTSR4网络结构UMTSR5网络结构R6版本 UMTSR4网络结构 R4核心网络 功能实体 MSCServer 完成呼叫控制 移动性管理 用户业务数据和CAMEL相关数据的管理 VLR功能 等信令处理功能 MGW 与MSCServer GMSCServer配合完成核心网络资源的配置 即承载信道的控制 同时完成回声消除 多媒体数字 信号的编解码以及通知音的播放等功能 R SGW 完成信令转换工作 即完成SS7的传送层MTP与SIGTRAN的传送层SCTP IP之间的转换 高层信令MAP CAP不进行转换 内容 核心网的基本结构UMTSR99网络结构UMTSR4网络结构UMTSR5网络结构R6版本 UMTSR5网络结构 R5核心网络 功能实体 呼叫状态控制功能 CallStateControlFunction CSCF 1 入呼叫网关功能 Incomingcallgateway ICGW 2 呼叫控制功能 CallControlFunction CCF 3 服务概要数据库功能 ServingProfileDatabase SPD 4 地址处理功能 AddressHandling AH 归属用户服务器 HomeSubscriberServer HSS R5核心网络 功能实体 二 传送信令网关 TransportSignallingGateway TSGW 是PSTN PLMN网络的终结点 媒体网关控制功能 MediaGatewayControlFunction MGCF 对一个特定网络而言 媒体网关控制功能是PSTN PLMN网络的终结点 多媒体资源功能 MultimediaResourceFunction MRF 内容 核心网的基本结构UMTSR99网络结构UMTSR4网络结构UMTSR5网络结构R6版本 核心网的演进 TD SCDMA物理层结构 内容 TD SCDMA物理层结构传输信道和物理信道信道编码和复用扩频与调制物理层处理过程 什么是TD SCDMA TimeDivisionDuplex SynchronousCodeDivisionMultiplexAccess 物理信道帧结构 所有的物理信道都采用四层结构 系统帧号 无线帧 子帧和时隙 码 TD SCDMA帧结构每帧有两个上 下行转换点TS0为下行时隙TS1为上行时隙三个特殊时隙GP DwPTS UpPTS其余时隙可根据根据用户需要进行灵活UL DL配置 物理信道帧结构 3GPP定义的一个TDMA帧长度为10ms 一个10ms的帧分成两个结构完全相同的子帧 每个子帧的时长为5ms 这是考虑到了智能天线技术的运用 智能天线每隔5ms进行一次波束的赋形 子帧分成7个常规时隙 TS0 TS6 每个时隙长度为864chips 占675us DwPTS 下行导频时隙 长度为96chips 占75us GP 保护间隔 长度96chips 75us UpPTS 上行导频时隙 长度160chips 125us 子帧总长度为6400chips 占5ms 得到码片速率为1 28Mcps 物理信道帧结构 TS0总是固定地用作下行时隙来发送系统广播信息 是广播信道PCCPCH独自占用的时隙 TS1总是固定地用作上行时隙 其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上行或下行以实现不对称业务的传输 上下行的转换由一个转换点 SwitchPoint 分开 每个5ms的子帧有两个转换点 UL到DL和DL到UL 第一个转换点固定在TS0结束处 而第二个转换点则取决于小区上下行时隙的配置 常规时隙 由864Chips组成 时长675us 业务和信令数据由两块组成 每个数据块分别由352Chips组成 训练序列 Midamble 由144Chips组成 16Chips为保护 可以进行波束赋形 常规时隙 Midamble码整个系统有128个长度为128chips的基本midamble码 分成32个码组 每组4个 一个小区采用哪组基本midamble码由基站决定 当建立起下行同步之后 移动台就知道所使用的midamble码组 NodeB决定本小区将采用这4个基本midamble中的哪一个 同一时隙的不同用户将使用不同的训练序列位移 训练序列的作用 上下行信道估计 功率测量 上行同步保持 传输时Midamble码不进行基带处理和扩频 直接与经基带处理和扩频的数据一起发送 在信道解码时它被用作进行信道估计 Datasymbols Midamble Datasymbols TPCsymbols SSsymbols G P 1 st partofTFCIcodeword 2ndpartofTFCIcodeword Datasymbols Midambl e Datasymbols TPCsymbols Timeslotx 864Chips SSsymbols G P 3 rd partofTFCIcodeword 4thpartofTFCIcodeword RadioFrame10ms Sub frame5ms 常规时隙 物理层信令TPC SS TFCI 位置 位于midamble的两侧TPC 调整步长是1 2或3dBSS 最小精度是1 8个chipTFCI 分四个部分位于相邻的两个子帧内 Sub frame5ms Timeslotx 864Chips 常规时隙 物理层信令TPC SS TFCI TFCI TransportFormatCombinationIndicator 用于指示传输的格式 对每一个CCTrCH 高层信令将指示所使用的TFCI格式 对于每一个所分配的时隙是否承载TFCI信息也由高层分别告知 如果一个时隙包含TFCI信息 它总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个信道码进行扩频 TFCI是在各自相应物理信道的数据部分发送 这就是说TFCI和数据比特具有相同的扩频过程 对于每个用户 TFCI信息将在每10ms无线帧里发送一次 常规时隙 物理层信令TPC SS TFCI TPC TransmitPowerControl 用于功率控制 该控制信号每个子帧 5ms 发射一次 这也意味着TD的功控频率是每秒200次 每次调整步长为1 2 3dB SS SynchronizationShift 是TD SCDMA系统中所特有的 用于实现上行同步 他也是每隔一个子帧进行一次调整 下行导频时隙DwPTS 用于下行同步和小区搜索 该时隙由96Chips组成 32用于保护 64用于导频序列 时长75us32个不同的SYNC DL码 用于区分不同的基站 为全向或扇区传输 不进行波束赋形 上行导频时隙UpPTS 用于建立上行初始同步和随机接入 以及越区切换时邻近小区测量160Chips 其中128用于SYNC UL 32用于保护SYNC UL有256种不同的码 可分为32个码组 以对应32个SYNC DL码 每组有8个不同的SYNC UL码 即每一个基站对应于8个确定的SYNC UL码NodeB从终端上行信号中获得初始波束赋形参数 GP保护时隙 96Chips保护时隙 时长75us 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 内容 TD SCDMA物理层结构传输信道和物理信道信道编码和复用扩频与调制物理层处理过程 3种信道模式 逻辑信道 直接承载用户业务 根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分为两大类 即控制信道和业务信道 传输信道 无线接口层2和物理层的接口 是物理层对MAC层提供的服务 根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息分为专用信道和公共信道两大类 物理信道 各种信息在无线接口传输时的最终体现形式 每一种使用特定的载波频率 码 扩频码和扰码 以及载波相对相位都可以理解为一类特定的信道 信道概念 传输信道及其分类 传输信道是由L1提供给高层的服务 根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的 传输信道一般可分为两组 专用信道DCH 在这类信道中 UE是通过物理信道来识别 公共信道 在这类信道中 当消息是发给某一特定的UE时 需要有内识别信息 广播信道BCH寻呼信道PCH前向接入信道FACH随机接入信道RACH上行共享信道USCH下行共享信道DSCH 物理信道及其分类 物理信道根据其承载的信息不同被分成了不同的类别 有的物理信道用于承载传输信道的数据 而有些物理信道仅用于承载物理层自身的信息 专用物理信道DPCH 公共物理信道CPCH 主公共控制物理信道P CCPCH 辅公共控制物理信道S CCPCH 快速物理接入信道FPACH 物理随机接入信道PRACH 物理上行共享信道PUSCH 物理下行共享信道PDSCH 寻呼指示信道PICH 8 下行导频信道DwPCH 9 上行导频信道UpPCH 专用物理信道 DPCH 专用物理信道DPCH DedicatedPhysicalCHannel 用于承载来自专用传输信道DCH的数据 DPCH所使用的码和时隙等配置信息是通过信令消息配置给UE的 DPCH可以位于频带内的任意时隙和任意允许的信道码 一个UE可以在同一时刻被配置多条DPCH 若UE允许多时隙能力 这些物理信道还可以位于不同的时隙 但是 对于上行多码传输 UE在每个时隙最多可以同时使用两个物理信道 下行物理信道采用的扩频因子为16和1 上行物理信道的扩频因子可以从1 16之间选择 DPCH支持TPC SS 和TFCI所有物理层信令 物理层将根据需要把来自一条或多条DCH组合在一条或多条编码组合传输信道CCTrCH CodedCompositeTransportCHannel 内 然后再根据所配置物理信道的容量将CCTrCH数据映射到物理信道的数据域 同时 一个CCTrCH支持多个并行的物理信道 用于支持更高的数据速率 这些并行的物理信道可以采用不同的信道码同时发射 主公共控制物理信道 P CCPCH 主公共控制物理信道 P CCPCH PrimaryCommonControlPhysicalCHannel 仅用于承载来自传输信道BCH的数据 提供全小区覆盖模式下的系统信息广播 UE上电后将搜索并解码该信道上的数据以获取小区系统信息 主公共控制物理信道是单向下行信道 帧格式中没有物理层信令TFCI TPC或SS 为了满足信息容量的要求 P CCPCH使用两个码分信道来承载BCH数据 P CCPCH1和P CCPCH2 P CCPCHs固定映射到时隙0 TS0 的扩频因子SF 16的两个码道 主公共控制物理信道作为信标信道 BeaconChannel 还具有以下特点以参照功率进行发送 发送时不进行beamforming 在其占用的时隙专用m 1 和m 2 两个训练码 对P CCPCH信道的测量是UE物理层的一个重要测量 辅公共控制物理信道 S CCPCH 辅公共控制物理信道 S CCPCH SecondaryCommonControlPhysicalCHannel 用于承载来自传输信道FACH和PCH的数据 S CCPCH所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播 S CCPCH是单向下行信道 固定使用SF 16的扩频因子 不使用物理层信令SS和TPC 但可以使用TFCI 信道的编码及交织周期为20ms 受容量限制 S CCPCH也使用两个码分信道 S CCPCH1和S CCPCH2 来构成一个S CCPCH信道对 该信道可位于任一个下行时隙 使用时隙中的任意一对码分信道和Midamble移位序列 在TS0 主 辅公共控制信道也可以进行时分复用 在一个小区中 可以使用一对以上的S CCPCHs 物理层根据配置可以把来自一条或多条FACH和一条PCH得数据组合在一条编码组合传输信道CCTrCH CodedCompositeTransportCHannel 上 然后再根据所配置将CCTrCH数据映射到一条或者多条S CCPCH物理信道上 物理随机接入信道 PRACH 物理随机接入信道 PRACH PhysicalRandomAccessCHannel 用于承载来自传输信道RACH的数据 PRACH所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播 PRACH为单向上行信道 它可以使用的扩频因子有16 8 4 受信道容量限制 对不同的扩频因子 信道的其它结构参数也相应发生变化 SF 16 持续时间为4个子帧 20ms SF 8 持续时间为2个子帧 10ms SF 4 持续时间为1个子帧 5ms PRACH信道可位于任一上行时隙 使用任意允许的信道化码和Midamble位移序列 小区中配置的PRACH信道 或SF 16时的信道对 数目与FPACH信道的数目有关 两者配对使用 传输信道RACH的数据不与来自其它传输信道的数据编码组合 因而PRACH信道上没有TFCI 也不使用SS和TPC控制符号 快速物理接入信道 FPACH 快速物理接入信道 FPACH FastPhysicalAccessCHannel 不承载传输信道信息 FPACH所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播 FPACH是单向下行信道 扩频因子SF 16 单子帧交织 信道的持续时间为5ms 数据域内包含SS和TPC控制符号 因为FPACH不承载来自传输信道的数据 也就不需要使用TFCI NodeB使用FPACH来响应在UpPTS时隙收到的UE接入请求 从而调整UE的发送功率和同步定时偏移 下行导频信道 DwPCH 下行导频信道 DwPCH 就是整个下行导频时隙 DwPTS DwPTS时隙被NodeB用来发送下行同步码 SYNC DL UE用来建立与NodeB的下行同步 NodeB必须在DwPTS发送唯一的下行同步码 具体值由配置决定 功率必须保证覆盖整个小区且保持不变 下行同步码作为TD SCDMA系统中重要的资源只有32个 必须采用复用的方式在不同的小区中使用 一般而言 同频相邻小区将使用不同的下行同步码标识不同的小区 上行导频信道 UpPCH 上行导频信道 UpPCH 就是整个上行导频时隙 UpPTS UpPTS时隙被UE用来发送上行同步码 SYNC UL 建立与NodeB的上行同步 NodeB可以在同一子帧的UpPTS时隙识别最多8个不同的上行同步码 SYNC UL 多个UE可同时发起上行同步建立 但必须有不同的上行同步码 可以理解为 一个小区最多可有8个用于上行同步建立的上行导频信道UpPCH同时存在 寻呼指示信道 PICH 寻呼指示信道 PICH PagingIndicatorCHannel 不承载传输信道的数据 PICH所使用的码和时隙等配置信息在小区中广播 PICH为单向下行信道 PICH固定使用扩频因子SF 16 一个完整的PICH信道由两条码分信道构成 信道的持续时间为两个子帧 10ms 根据需要 也可将多个连续的PICH帧构成一个PICH块 PICH与传输信道PCH配对使用 用以指示特定的UE是否需要解读其后跟随的PCH信道 映射在S CCPCH上 共享物理信道 PUSCH PDSCH 物理上行共享信道 PUSCH PhysicalUplinkSharedCHannel 用于承载来自传输信道USCH的数据 物理下行共享信道 PDSCH PhysicalDownlinkSharedCHannel 用于承载来自传输信道DSCH的数据 物理上下行共享信道的物理层参数与专用物理信道相同 所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用 或者说信道具有较短的持续时间 共享物理信道由系统预先建立 然后根据UE的业务需求 按照某种方式分配给某个UE使用 传输信道到物理信道的映射 说明 左表中部分物理信道与传输信道并没有映射关系 按3GPP规定 只有映射到同一物理信道的传输信道才能够进行编码组合 由于PCH和FACH都映射到S CCPCH 因此来自PCH和FACH的数据可以在物理层进行编码组合生成CCTrCH 其它的传输信道数据都只能自身组合成 而不能相互组合 另外 BCH和RACH由于自身性质的特殊性 也不可能进行组合 内容 TD SCDMA物理层结构传输信道和物理信道信道编码和复用扩频与调制物理层处理过程 TD SCDMA数据简要发送过程 数据 编码交织 扩频 加扰 调制 射频发送 射频接收 解调 解扰 解扩 解码解交织 数据 编码和复用过程 Codeddata Databefore1stinterleaving Dataafter1stinterleaved Ratematcheddata CCTrCH data Databefore2stinterleaved Dataafter2stinterleaved TFCI SS TPC CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 CRC校验传送块级联和码块分割信道编码无线帧尺寸均衡第一次交织无线帧分段速率匹配TrCH复用物理信道的分段第二次交织子帧分割物理信道映射 编码和复用过程 信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息 从而获得纠错能力适合纠正非连续的少量错误目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码 1 2 1 3 无纠错编码 BER 10 1 10 2 不能满足通信需要 卷积编码 BER 10 3 满足语音通信需要 Turbo码 BER 10 6 满足数据通信需要 原理和目的 作用和效果 信道编码技术 信道编码方案 信道编码举例 床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国 床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国 床 前前明明月月光光春春眠眠 不觉觉晓晓白白发发三三 千丈 红红豆豆生生南 国国 信道编码适合纠正非连续的少量错误 交织技术原理 1 床床前前明 不觉觉晓晓白白发发三三 千丈 红红豆豆生生南 国国 根据交织的复杂性 也决定了交织的深度 交织技术原理 2 床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国 床 前明明月月光光春 眠不不觉 晓白 发 三千千丈丈红 豆生生南南国国 交织技术原理 3 优点交织技术是改变数据流的传输顺序 将突发的错误随机化 提高纠错编码的有效性 缺点 由于改变了数据流的传输顺序 必须要等整个数据块接收后才能纠错 加大了处理延时 因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择 在特殊情况下 若干个随机独立差错有可能交织为突发差错 交织技术原理 4 Sub Mission4内容 TD SCDMA物理层结构传输信道和物理信道信道编码和复用扩频与调制物理层处理过程 扩频与调制 数据调制 比特流的数据到符号数据的形成过程扩频调制 符号数据到高速码片数据的形成过程 调制和扩频的基本参数 QPSK 8PSK 数据调制 将连续的两个比特映射为信号空间的一个点 将连续的三个比特映射为信号空间的一个点 扩频通信的定义 扩展频谱 SS SpreadSpectrum 通信简称扩频通信 扩频通信技术 在发端采用扩频码调制 使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽 在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据 直接序列扩展频谱DSSSCDMA采用的是直接序列扩频 即将需要传送的信号与速率远大于信息速率的伪随机序列编码 扩频码 直接混合 这样调制信号的频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度 调频FH跳时TH C B log2 1 S N C 信道容量 单位b sB 信号频带宽度 单位HzS 信号平均功率 单位WN 噪声平均功率 单位W 结论 在信道容量C不变的情况下 信号频带宽度B与信噪比S N完全可以互相交换 即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量 扩频通信的理论基础 扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术 其理论基础为Shannon定理 扩频码速率 1 28Mc s 扩频码 OVSF码 直接序列扩频通信 码序列的正交累加为0表示正交 码序列的正交性 TD SCDMA系统扩频码 信道化码 TD SCDMA扩频码是由Walsh函数生成 叫做OVSF码 正交可变扩频因子码 OVSF码互相关为零 相互完全正交 Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统 可用哈达玛矩阵H通过递推关系构成 由于它仅有可能的取值是 1和 1 或0和1 比较适合于用来表达和处理数字信号 Walsh函数具有理想的互相关特性 在Walsh函数中 两两之间的互相关函数为 0 亦即它们之间是正交的 SF 1 SF 2 SF 4 ch 1 0 1 C ch 2 0 1 1 C ch 2 1 1 1 C ch 4 0 1 1 1 1 C ch 4 1 1 1 1 1 C ch 4 2 1 1 1 1 C ch 4 3 1 1 1 1 OVSF Orthogonalvariablespreadingfactor OVSF 正交可变扩频因子 TD SCDMA扩频过程 数据比特 扩频后码片 OVSF码 扰码 符号速率 SF 1 28Mcps TD SCDMA中 上行信道码的SF为 1 2 4 8 16 下行信道码的SF为 1 16 TD SCDMA扩频示意 用户数据 1 1 1 1 1 1 扩频码 1 1 1 1 1 1 1 1 扩频信号 用户数据 扩频码 解扩数据 用户数据 扩频码 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 解扩 扩频 不同用户使用不同的扩频码 扩频 解扩 C1与C2正交 C1xC2 0 扩频解扩过程举例 f S f f0 扩频前的信号频谱 信号 S f f f0 扩频后的信号频谱 信号 S f f f0 解扩频后的信号频谱 信号 干扰噪声 f S f f0 解扩频前的信号频谱 信号 干扰噪声 信号 窄带干扰 宽带干扰 扩频通信示意图 扩频通信的特点 抗干扰能力强保密性高低发射功率易于实现大容量多址通信占用频带宽 扰码介绍 符号速率 SF 1 28Mcps TD SCDMA中 上行信道码的SF为 1 2 4 8 16 下行信道码的SF为 1 16 数据比特 扩频后码片 OVSF码 扰码 扰码介绍 一个数据符号经过长为Qk的扩频码扩频后 还要经过一个扰码 1 2 QMAX 进行加扰 加扰前可以通过级联QMAX Qk个扩频数据而实现长度匹配 可用的扰码共128个扰码 分成32组 每组4个 扰码码组由基站使用的SYNC DL序列确定 加扰的目的是为了区分小区 小区码组配置是指小区特有的码组 不同的邻近的小区将配置不同的码组 小区码组配置有 1 下行同步码SYNC DL 2 上行同步码SYNC UL 3 基本Midamble码 共128个 4 小区扰码 ScramblingCode 共128个 TD SCDMA系统中 有32个SYNC DL码 256个SYNC UL码 128个Midamble码和128个扰码 所有这些码被分成32个码组 每个码组包含1个SYNC DL码 8个SYNC UL码 4个Midamble码和4个扰码 TD SCDMA系统码组 TD SCDMA系统码组 Sub Mission4内容 TD SCDMA物理层结构传输信道和物理信道信道编码和复用扩频与调制物理层处理过程 功率控制作用 功率控制技术是CDMA系统的基础 没有功率控制就没有CDMA系统 功率控制可以补偿衰落 接收功率不够时要求发射方增大发射功率功率控制可以克服远近效应 对上行功控而言 功率控制的目标即为所有的信号到达基站的功率够用即可由于移动信道是一个衰落信道 快速闭环功控可以随着信号的起伏进行快速改变发射功率 使接收电平由起伏变得平坦 闭环 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 内环控制 外环控制 测量误帧率 误块率 调整目标信噪比 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 闭环功率控制 功率控制分类 开环功率控制接收机测量接收到的宽带导频信号的功率 并估计传播路径损耗 根据路径损耗计算得到需要发射的功率 接收到的功率越强 说明收发双方距离较近或有非常好的传播路径 发射的功率就越小开环功控只能在决定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率的时候使用 NodeB UE 进行功率估计 接收机测量接收到的宽带导频信号的功率 并估计传播路径损耗 根据路径损耗计算得需要发射的功率 开环控制原理 功率控制 开环 闭环 内环功率控制 功率控制 闭环 内环 NodeB UE 下发TPC 测量接收信号SIR并比较 内环 设置SIRtar 可以得到BLER稳定的业务数据 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 外环功率控制 功率控制 闭环 外环 开环功率控制 UpPTS PRACH闭环功率控制 DPCH 功率控制参数 功率控制 物理层过程 小区搜索同步技术随机接入 搜索DwPTS 实现复帧同步 读广播信道BCH 扰码和基本训练序列码识别 UE利用DwPTS中SYNC DL得到与某一小区的DwPTS同步 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 小区搜索过程 一 搜索DwPTS 实现复帧同步 读广播信道BCH 扰码和基本训练序列码识别 UE通过试探法或排除法确定P CCPCH采用的Midamble码 从而进一步确定扰码 小区搜索过程 二 搜索DwPTS 实现复帧同步 读广播信道BCH 扰码和基本训练序列码识别 控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列定位 UE通过n个连续DwPTS检测BCH主信息块的位置 实现控制复帧的同步 小区搜索过程 三 搜索DwPTS 实现复帧同步 读广播信道BCH 扰码和基本训练序列码识别 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 小区搜索过程 四 小区搜索过程 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 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 小区搜索过程 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m