TDSCDMA基本原理与关键技术PPT课件.ppt

TD SCDMA基本原理与关键技术 1 课程目标 了解TD SCDMA的基本原理了解TD SCDMA的物理层技术了解TD SCDMA的技术优势参考书目 TD SCDMA第三代移动通信技术与标准 李世鹤著 人民邮电出版社 TD SCDMA第三代移动通信系统 信令及实现 李小文等著 人民邮电出版社 TD SCDMA移动通信系统 彭木根等著 机械工业出版社 2 1时分双工与扩频 2TD SCDMA网络结构 3TD SCDMA物理层 4TD SCDMA关键技术 5TD SCDMA应用优势 TD SCDMA基本原理与关键技术 3 TD SCDMA TDD的双工工作方式系统无须对称上下行频段灵活调整上下行时隙转换点便于提供非对称业务 1时分双工与扩频 TD SCDMA智能天线 SmartAntenna 同步CDMA SynchronousCDMA 软件无线电 SoftwareRadio 4 TD SCDMA扩频调制码分多址 1时分双工与扩频 5 用户通过被分配的频率 时隙和码字来区分 1时分双工与扩频 6 是集CDMA TDMA FDMA SDMA优势于一体 系统容量大 频谱利用率高 抗干扰能力强的移动通信技术 它采用了智能天线 联合检测 上行同步 接力切换 动态信道分配 低码片速率 自适应功率调整等技术 TimeDivisionDuplex SynchronousCodeDivisionMultiplexAccess 1时分双工与扩频 7 练习 TDD和TDMA的区别是什么 TD SCDMA的用户是通过哪些因素在空中区分的 8 1时分双工与扩频 2TD SCDMA网络结构 3TD SCDMA物理层 4TD SCDMA关键技术 5TD SCDMA应用优势 TD SCDMA基本原理与关键技术 9 2TD SCDMA网络结构2 1网络结构简介 CN RNC RNC NodeB NodeB NodeB NodeB Iu Iu Iub Iub Iub Iub Iur UE Uu Uu RNS RNS 10 2TD SCDMA网络结构2 1网络结构简介 UTRAN通用协议模型 11 1时分双工与扩频 2TD SCDMA网络结构 3TD SCDMA物理层 4TD SCDMA关键技术 5TD SCDMA应用优势 TD SCDMA基本原理与关键技术 12 无线接口协议结构 L3和RLC按其功能分为控制平面 C平面 和用户平面 U平面 圆圈来标注层或子层之间的业务接入点SAP 低层通过SAP向高层提供服务 这些服务是通过原语来实现的 对于控制SAP 可以跨过不同的层或子层来向高层提供服务 物理层向MAC层提供不同的传输信道 信息在无线接口上的传输方式决定了传输信道的特性 MAC层向L2的RLC子层提供不同的逻辑信道 传输信息的类型决定了逻辑信道的特性 物理信道在物理层定义 TDD模式下一个物理信道由码 时隙和频率共同决定 物理层由RRC控制 3TD SCDMA物理层3 1传输信道与层间参数 13 传输信道分类DCH DedicatedCHannelRACH RandomAccessCHannelFACH ForwardAccessChannelBCH BroadcastCHannelPCH PagingCHannelDSCH DownlinkSharedCHannelUSCH UplinkSharedChannel 3TD SCDMA物理层3 1传输信道与层间参数 14 传输信道与物理信道的映射 PCH和FACH可以在物理层编码组合生成CCTrCH BCH不能进行自身组合 RACH不能进行自身组合 其他的传输信道数据只能进行自身组合 3TD SCDMA物理层3 1传输信道与层间参数 15 3TD SCDMA物理层3 2物理层帧结构 16 3TD SCDMA物理层3 2物理层帧结构 17 子帧结构 TS0 TS5 TS6 TS1 TS2 TS3 TS4 SubFrame5ms 6400Chip DwPTS 96Chips GP 96Chinps UpPTS 160Chips SwitchingPoint SwitchingPoint 864Chips 3TD SCDMA物理层3 2物理层帧结构 18 物理信道分类DPCH DedicatedPhysicalChannel UL DLP CCPCH PrimaryCommonControlPhysicalChannel DLS CCPCH SecondaryCommonControlPhysicalChannel DLFPACH FastPhysicalAccessChannel DLPRACH PhysicalRandomAccessChannel ULPICH PagingIndicatorChannel DLPUSCH PhysicalUplinkSharedChannel ULPDSCH PhysicalDownlinkSharedChannel DL 3TD SCDMA物理层3 2物理层时隙结构 物理信道 19 3TD SCDMA物理层3 2物理层时隙结构 码资源 20 来自 送至MAC和高层的数据流 传送块 传送块集 将被编 解码从而在无线传输链路上提供传输服务 信道编码方案由差错检测 差错纠正 包括速率匹配 交织以及传输信道映射到物理信道 从物理信道分离几部分组成 3TD SCDMA物理层3 3信道编码与复用 MAC层 物理信道 扩频调制 编码复用映射到物理层 解复用解码映射到MAC层 解调解扩 扩频调制 21 经过物理信道映射之后 信道上的数据将进行扩频和扰码处理 扩频 就是用高于数据bit速率的数字序列与信道数据相乘 相乘的结果扩展了信号的带宽 将bit速率的数据流转换成了具有码片速率的数据流 扩频处理通常也叫信道化操作 所用的数字序列称为信道化码 扰码与扩频类似 不同的是 扰码的数字序列与扩频后待发送信号序列具有相同的码片速率 扰码的目的是为了标识数据的小区属性 3TD SCDMA物理层3 4扩频与调制 22 3TD SCDMA物理层3 4扩频与调制 QPSK调制 OVSF码 扰码 扩频加扰后复值码片 经过信道编码和交织的数据流 脉冲成型 23 3TD SCDMA物理层3 5物理层过程 功率控制 24 3TD SCDMA物理层3 5物理层过程 物理层测量 UE侧 25 3TD SCDMA物理层3 5物理层过程 物理层测量 UTRAN侧 26 练习 传输信道的信息是如何映射到物理信道并发送出去的 TD SCDMA系统中码资源有几种类型 他们的数量和码长各是多少 他们之间的关系 哪些物理信道没有对应的传输信道 为什么 Midamble码的作用 如何描述物理层的随机接入过程 27 1时分双工与扩频 2TD SCDMA网络结构 3TD SCDMA物理层 4TD SCDMA关键技术 5TD SCDMA应用优势 TD SCDMA基本原理与关键技术 28 易于使用非对称频段 无需具有特定双工间隔的成对频段 灵活配置时隙 优化频谱效率 有利于智能天线技术实现 无需笨重的射频双工器 基站小成本低 4TD SCDMA关键技术4 1TDD技术 29 4TD SCDMA关键技术4 2智能天线技术 智能天线技术 能量可指向小区内激活状态的移动UE 通信中的移动终端在小区内处于受跟踪状态 普通天线技术 能量分布于整个小区 小区内通信终端均相互干扰 此干扰是CDMA系统容量受限的主要原因 30 4TD SCDMA关键技术4 2智能天线技术 实例 31 4TD SCDMA关键技术4 3联合检测技术 概述 MAI ISI SignalPower Frequency Power Frequency Power 联合检测的作用 有效减少MAI干扰 解扩后的信号功率较大 但是受到MAI的影响 信噪比较差 采用联合检测后 消除MAI的影响 信噪比大大提高 32 上行同步基本原理同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机 优点充分利用Walsh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 4TD SCDMA关键技术4 4上行同步和功控技术 33 基本原理调整UE发射功率 使距离NodeB远近不同的UE的信号到达NodeB的功率大小基本相等 特点功控是CDMA系统的基础 补偿衰落 阴影效应和多径衰落 克服远近效应 快速功控可以有效提高接收电平稳定度 4TD SCDMA关键技术4 4功率控制 34 接力切换基本定义使用上行预同步技术 在切换过程中 UE从源小区接收下行数据 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 接力切换原理在切换测量期间 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 接力切换目标高切换成功率高资源利用率 4TD SCDMA关键技术4 5接力切换技术 35 接力切换 硬切换 软切换 长期保持 软切换浪费资源 硬切换容易掉话 4TD SCDMA关键技术4 5接力切换 在切换操作中大大减少因失步造成的丢包 这样在不损失容量的前提下 极大的提升了通信质量 实际测试结果已验证了接力切换的性能优势 36 定义在终端接入和链路持续期间 对信道进行动态的分配和调整 DCA技术主要研究的是频率 时隙 扩频码的分配方法 对TD系统而言还可以利用空间位置和角度信息协助进行资源的优化配置 应用信道调整 降低掉话率 资源整合 提高服务接入率 DCA可使系统资源利用率最大化和提高链路质量 DCA是一种最小化系统自身干扰的方法 其减小系统内干扰的手段更为多元化 4TD SCDMA关键技术4 6动态信道分配技术 37 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 4TD SCDMA关键技术4 6动态信道分配技术 38 4TD SCDMA关键技术4 6动态信道分配技术 慢速DCA快速DCA 主要方法 策略 业务构成 系统负荷 网络性能指标 信道和干扰的变化情况 慢速DCA主要功能划分上下行时隙 划分不对称的上下行时隙比例是为了更好的支持不对称数据业务 业务分布模型 业务量模型 交叉时隙的干扰损失 39 慢速DCA 把资源分配到小区小区间资源的动态分配 时隙转换点分配 频点排序 时隙优先级排序 4TD SCDMA关键技术4 6动态信道分配技术 3 3 1 5 f1 f2 2 4 3 3 1 5 40 快速DCA 在终端接入和链路持续期间 对信道进行动态地分配和调整 最小化系统内干扰 提高资源利用率 增加大带宽业务的接入和切换成功率 方法 信道选择信道调整资源整合触发原因 信道质量恶化且功率控制失效信道质量恶化且不宜执行切换码分配占用了过多的 虚码道 资源整合时调用信道调整RRM其它算法触发 4TD SCDMA关键技术4 6动态信道分配技术 41 练习 智能天线的原理是什么 使用智能天线带来哪些增益 为什么联合检测技术配合智能天线技术的应用发挥的功效更大 接力切换的主要特征 与硬切换和软切换相比有哪些应用优势 DCA能为系统带来哪些好处 42 1时分双工与扩频 2TD SCDMA网络结构 3TD SCDMA物理层 4TD SCDMA关键技术 5TD SCDMA应用优势 TD SCDMA基本原理与关键技术 43 智能天线 联合检测 同步CDMA 接力切换 动态信道分配 时分双工 支持不同环境的组网支持高效的非对称业务更高的频谱利用率接力切换节省资源呼吸效应不明显同径覆盖 TD SCDMA系统概述5TD SCDMA应用优势 44 5TD SCDMA应用优势支持不同环境的组网 45 灵活的上下行分层容量配置 灵活的上下行区域容量配置 5TD SCDMA应用优势支持高效的非对称业务 46 5TD SCDMA应用优势更高的频谱利用率 47 频谱利用率相对较高 每用户平均成本低频率容易规划 可 见缝插针 充分利用零碎频段 5TD SCDMA应用优势更高的频谱利用率 48 节约了基站资源 增加了用户接入量 节约了运营商网络传输资源 减少了运营投入 简化了RAN系统的处理 提高了集成度 接力切换 TD SCDMA 软切换 RNC NodeB WCDMACDMA2000 5TD SCDMA应用优势接力切换占用资源少 NodeB RNC NodeB 49 TD SCDMA WCDMA CDMA2000 5TD SCDMA应用优势呼吸效应不明显 50 覆盖范围 容量 TD SCDMA WCDMA CDMA2000 5TD SCDMA应用优势呼吸效应不明显 51 5TD SCDMA应用优势同径覆盖 52 TD SCDMA 5TD SCDMA应用优势基站的优势 5