TD-SCDMA工作原理(BUPT).ppt

3 24 2020 TD SCDMA 3G 1 TD SCDMA工作原理 3 24 2020 TD SCDMA 3G 2 第一章TD SCDMA概述 一 什么是TD SCDMA二 TD SCDMA的多址方式三 为什么采用TD SCDMA四 TD SCDMA主要参数五 TD SCDMA主要优势六 TD SCDMA标准进展七 中国3G频谱分配八 产品演进方案 3 24 2020 TD SCDMA 3G 3 一 什么是TD SCDMA TimeDivision SynchronousCodeDivisionMultipleAccess 时分双工的同步码分多址 ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一 它得到了3GPP的全面支持 集CDMA TDMA FDMA技术优势于一体 系统容量大 频谱利用率高 抗干扰能力强 采用智能天线 联合检测 接力切换 动态信道分配 上行同步等先进技术 有效提高系统性能 3 24 2020 TD SCDMA 3G 4 二 TD SCDMA的多址方式 3 24 2020 TD SCDMA 3G 5 三 为什么采用TD SCDMA 3G国际标准 ITU 3GPP TDD唯一商用标准支持不同环境需求 完全可以独立组网特别适合数据业务的非对称性频谱效率高网络规划和运营优势设备可靠性和成本优势差异化业务竞争国际漫游优势 全球TDD频段 未来演进优势运营先发优势 3 24 2020 TD SCDMA 3G 6 支持所有无线网络情景 伞形覆盖高起点容量 本地覆盖容量扩充 室内覆盖容量扩充企业网络 大区制 小区制 微小区制 3 24 2020 TD SCDMA 3G 7 业务上最佳适应于实现无线因特网 实现了对无线网络的要求由用户应用产生的适于上下行不对称的包交换业务 高效利用系统资源混合了面向连接和无连接业务 允许多种应用方案 例如 语音 数据 可变化的用户数据速率 8kbit s 2Mbit s 由 尽力而为 2G 向 业务质量 QoS 3G 演变 3 24 2020 TD SCDMA 3G 8 四 TD SCDMA主要参数 多址接入方式 TDMA DS CDMA双工方式 TDD码片速率 1 28Mcps载频宽度 1 6MHz调制方式 QPSK 8PSK编码方式 1 2 1 3的卷积编码 Turbo编码 3 24 2020 TD SCDMA 3G 9 时分双工 TDD TD SCDMA的优势 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 故无线传播是对称的 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 资源 3 24 2020 TD SCDMA 3G 10 TDD双工方式问题考虑 峰值 平均发射功率之比随时隙数增加而增加 低速 话音业务 TDD系统对峰值 平均发射功率比有要求 此比值随时隙数增加而增加 例如TD SCDMA可能增加7dB 而UTRA TDD则可能增加12dB 单时隙业务 因CDMA要求线性工作 对发射功率和功率放大器要求较高 TD SCDMA使用智能天线 基站接受灵敏度增加9dB 固仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离通信距离 小区半径 主要受电波传播的时延所限制 对于TD SCDMA系统 典型小区半径设置在11公里 如果允许引入部分干扰 小区半径可达到40 50公里 采用多时隙不连续传输方式 抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差 ITU仅要求TDD系统支持终端移动速度为120km h 但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下 可高于该值 3 24 2020 TD SCDMA 3G 11 TDD和FDD 在第三代移动通信中必要的两种双工方式FDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务 如话音 交互式实时数据业务等TDD TD SCDMA 尤其适合于高密度用户地区 城市及近郊区的局部覆盖适合于对称及不对称的数据业务 如话音 实时数据业务 特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备预计在3G中 使用移动卫星实现全球覆盖 使用FDD提供大区制对称业务 全国网 特别在城市及近郊区使用TD SCDMA系统 用多模终端实现漫游 3 24 2020 TD SCDMA 3G 12 五 TD SCDMA主要优势 完全满足对3G业务与功能的需求能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署能实现从第二代到第三代的平滑演进完全满足第三代业务的要求突出的频谱利用率和系统容量无需使用成对的频段支持蜂窝组网 可以形成宏小区 微小区及微微小区 每个小区可支持不同的不对称业务灵活 自适应的上下行业务分配 特别适合各种变化的不对称业务 如无线因特网 系统成本低 3 24 2020 TD SCDMA 3G 13 灵活高效的频谱使用 每个载频带宽为1 6MHz FDD模式为2 5MHz 在相同的频带宽度内 可支持的载波数大大超过FDD模式可单个频率使用在频率资源紧张的国家和地区 频率可单个使用 频谱使用灵活因特网的应用导致上 下行数据业务流量的明显不同对上行与下行进行无线资源的自适应分配是频谱利用率优化的关键由于使用了智能天线 提高了系统容量智能天线波束指向用户 降低了多址干扰 提高了系统的容量 频谱效率加倍 无线干扰的最小化设计是实现最高频谱利用率的又一关键点 3 24 2020 TD SCDMA 3G 14 更高的频谱利用率 鸡尾酒会效应 CDMA系统为干扰受限系统 服务质量 QoS 比特率和覆盖范围在动态环境中互相依赖 功率控制及无线资源的优化管理至关重要 和WCDMA CDMA2000相比 TD SCDMA在设备实现中 更容易做到功率及无线资源的精细管理与控制 提高信道利用率 降低了每用户的平均成本 3 24 2020 TD SCDMA 3G 15 更高的语音频谱利用率 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 3 24 2020 TD SCDMA 3G 16 更高的数据频谱利用率 10M带宽频率 WCDMA可支持一个载波 TD SCDMA可支持六个载波 TD SCDMA在非对称设置下 其数据传输的频谱利用率是WCDMA的2倍 3 24 2020 TD SCDMA 3G 17 灵活的上下行分层容量配置 特别适合不对称数据业务 快速满足业务的动态发展需求 提升网络资源利用率 节约运营费用 3 24 2020 TD SCDMA 3G 18 灵活的上下行区域容量配置 特别适合不对称数据业务 快速满足业务的动态发展需求 提升网络资源利用率 节约运营费用 3 24 2020 TD SCDMA 3G 19 呼吸效应不明显 智能天线和TDD时分效应 3 24 2020 TD SCDMA 3G 20 覆盖与容量相关联 负载因子直接与每小区支持的话务量有关更多的话务意味着更多的干扰 小区呼吸最大建议负载 70 典型30 50 50 的负载意味着链路预算中减少3dB 3 24 2020 TD SCDMA 3G 21 WCDMA中的小区呼吸 增加负载至800kbps 覆盖缩小 低负载200kbps 大覆盖 话务负载直接影响小区大小在网优时可用RRM控制小区呼吸 3 24 2020 TD SCDMA 3G 22 覆盖收缩效应不明显 3 24 2020 TD SCDMA 3G 23 接力切换资源占用少15 TD SCDMA采用接力切换 一个用户不同时占用多个基站的空中业务信道资源及其网络传输资源 节约了基站资源 增加了用户接入量 节约运营商网络传输资源 减少运营投入 简化了RAN系统的处理 提高了集成度 3 24 2020 TD SCDMA 3G 24 动态信道分配提高资源利用 定义 在终端接入和链路持续时间期间 对信道进行动态信道分配和调整应用 信道调整 降低掉话率 资源整合 提高接入率 3 24 2020 TD SCDMA 3G 25 系统成本低 系统频谱利用率高 容量大同一基站支持的用户数多 系统及服务费用降低使用智能天线不需使用大功率射频器件 基站成本大幅度下降系统可靠性高 维护费用低 3 24 2020 TD SCDMA 3G 26 六 TD SCDMA标准进展 TD SCDMA和WCDMA同属3GPP范畴 一个TDD模式 一个FDD模式 3GPP对R4版本 及后向兼容的R99版本 的冻结 也标志着TD SCDMAR4版本的稳定 3GPP对R5 R6版本的完善 相关TD SCDMA的部分也在同步的完善 TD SCDMA和WCDMA在标准上的成熟度是完全一样的 密切跟踪 预研 后3G新技术的发展 3 24 2020 TD SCDMA 3G 27 TD SCDMA标准进展 TD SCDMA标准在3GPPR4方面的进展与WCDMA完善状况一样 对R4版本按时冻结 维护及修改相关标准 目前LCRTDDUu较稳定 相关修改很少 Iub接口有少量修改文稿 经过研究对部分RRM射频参数做了一些修改 3 24 2020 TD SCDMA 3G 28 对3GPPR5 R6标准完善 更新及发展UDHSA 上下行高速接入 专用 共享资源的快速分配IMS 多媒体子系统 全IP软切换 实现与NGN的融合MBMS 单向 点到多点 向大量用户传输高速数据空中接口基站同步方法 利用DwPTS进行基站间同步终端定位 信号到达角 AOA 辅助定位方法 由智能天线和上行同步共同完成 TD SCDMA标准进展 3 24 2020 TD SCDMA 3G 29 七 中国3G频谱分配 3 24 2020 TD SCDMA 3G 30 八 产品演进方案 3 24 2020 TD SCDMA 3G 31 第二章无线资源管理 一 什么是无线资源管理二 无线资源管理有何必要三 RRM在协议层中的位置四 TD SCDMA系统特点五 TD SCDMA系统资源内涵六 TD SCDMA系统无线资源管理七 功率控制八 TD SCDMA系统切换控制方案 九 TD SCDMA系统接纳控制方案十 TD SCDMA系统动态信道分配方案十一 负荷拥塞控制十二 TD SCDMA无线链路监测方案十三 TD SCDMA系统系统数据包调度方案 3 24 2020 TD SCDMA 3G 32 一 什么是无线资源管理 无线资源管理就是对移动通信系统中的有限无线资源进行分配和管理 使系统性能和容量达到联合最佳状态 3 24 2020 TD SCDMA 3G 33 二 无线资源管理有何必要 由于CDMA是统计时分复用资源 每个载波所有的用户共享频率 时间和功率资源 因此 CDMA是一个干扰受限系统 它必须在有效的无线资源管理和网络的优化规划等技术的配合下 才能获得理想的频谱利用率 RRM是提高和优化系统和网络性能核心技术 也是影响移动通信设备和整体系统性能的关键部分 其最终目的是保证网络服务质量 QoS 的前提下 最大限度的提高频谱利用率和系统容量 3 24 2020 TD SCDMA 3G 34 三 RRM在协议层中的位置 3 24 2020 TD SCDMA 3G 35 四 TD SCDMA系统特点 TDD模式独特的帧结构TDMA CDMA FDMA SCDMA智能天线联合检测上行同步软件无线电 3 24 2020 TD SCDMA 3G 36 五 TD SCDMA系统资源内涵 3 24 2020 TD SCDMA 3G 37 六 TD SCDMA系统无线资源管理 频率功率码道时隙空间域虚拟物理资源 频率功率码道时隙空间域虚拟物理资源 TDD系统 FDD系统 3 24 2020 TD SCDMA 3G 38 1 RRM主要过程 功率控制过程负荷控制过程接纳控制过程切换控制过程AMR模式控制包调度控制动态信道分配 DCA 功率控制过程负荷控制过程接纳控制过程切换控制过程AMR模式控制包调度控制动态资源分配 DRC TDD系统 FDD系统 3 24 2020 TD SCDMA 3G 39 2 RRM使用的准则 功率准则基于接收功率基于发射发射功率基于干扰功率容量准则基于吞吐量基于资源利用率基于覆盖 质量准则基于QoS基于SIR基于BER容量准则 3 24 2020 TD SCDMA 3G 40 3 新技术对无线资源管理的影响 智能天线对无线资源管理的影响联合检测对无线资源管理的影响上行同步对无线资源管理的影响 3 24 2020 TD SCDMA 3G 41 七 功率控制 1 什么是供率控制通过一定的机制和算法控制发射机的发射功率 使发射机以合适的功率大小发射信号 3 24 2020 TD SCDMA 3G 42 2 功率控制有什么好处 最小化网络干扰 小区内 间干扰通过控制 保证上下行链路的质量对抗阴影衰落和快速衰落克服远近效应 减轻角效应省电 减少UE和基站的发射功率 最终提高系统容量和性能 3 24 2020 TD SCDMA 3G 43 3 功率控制方法 3 24 2020 TD SCDMA 3G 44 4 功率控制要研究的问题 周期步长时延准确度收敛性 3 24 2020 TD SCDMA 3G 45 5 TD SCDMA系统功率控制方案 TD SCDMA系统功率控制特点TD SCDMA系统功率控制方案 3 24 2020 TD SCDMA 3G 46 6 TD SCDMA系统功率控制特点 简单精确的开环功率控制简单稳步的外环功率控制简单实用的内环功率控制 3 24 2020 TD SCDMA 3G 47 7 开环功率控制 1 主要用于随机接入过程 补偿路径损耗和阴影 拐角等效应带来的功率变化 2 与内环功控相结合 提高快速功控的效果和性能 3 24 2020 TD SCDMA 3G 48 8 TD SCDMA系统外环功控 为内环功控设置SIRtarget根据环境的变化调整SIRtarget设置链路的SIRtarget范围主要用于DPCH 3 24 2020 TD SCDMA 3G 49 9 内环功率控制方案 方法 基于检测接收机端的接收信噪比来进行发射功率调整的目的 使发射机以合理的功率发射 既不能低也不需要高作用 对抗各种衰落 降低系统干扰 3 24 2020 TD SCDMA 3G 50 10 TD SCDMA系统功控 快速内环 开环 方法1 快速内环 周期性的开环调整方法2 快速内环 事件触发的开环调整 3 24 2020 TD SCDMA 3G 51 11 功率控制技术演进 新技术对功控的影响功率控制的演进方向 3 24 2020 TD SCDMA 3G 52 12 智能天线对功率控制的影响 减轻干扰 抗远近干扰的能力较强功率控制的边界约束条件较为宽松对功率控制的要求降低了使功率控制的流程发生变化功率控制的平衡点方程变得复杂 3 24 2020 TD SCDMA 3G 53 13 联合检测对功率控制的影响 能有效降低小区MAI 从而降低了CDMA系统中远近效应 进而降低功率控制要求不能只通过对功控模型的某些参数的简单修正得到 而是具有较为复杂的非线性关系 3 24 2020 TD SCDMA 3G 54 八 TD SCDMA系统切换控制方案 切换控制概述TD SCDMA系统切换解决方案TD SCDMA系统接力切换优势切换控制技术演进方向 3 24 2020 TD SCDMA 3G 55 1 切换控制概述 什么是切换 为什么要设计切换触发切换的主要因素 切换控制分类切换控制基本过程切换控制要研究的问题 3 24 2020 TD SCDMA 3G 56 2 什么是切换 在移动通信系统中 当呼叫中的移动台从一个小区移动到另一个小区 或由于无线传输 业务负荷量调整 激活操作维护 设备故障等原因 为了保证通信的连续性 系统要将该移动台与旧的小区建立的联系转移到新的小区上 这就是 越区切换 简称 切换 3 24 2020 TD SCDMA 3G 57 3 触发切换的原因 信号强度通信质量移动速度网络原因 3 24 2020 TD SCDMA 3G 58 4 切换的分类方式 硬 软 更软 接力切换同频切换 异频切换小区内切换 小区间切换系统内切换 系统间切换其他分类方式 同步 异步 3 24 2020 TD SCDMA 3G 59 5 切换的基本过程 切换控制过程测量过程判决过程执行过程切换的基本流程控制流程信令流程 3 24 2020 TD SCDMA 3G 60 6 切换控制要研究的问题 切换准则确定切换参数选择切换性能评估 3 24 2020 TD SCDMA 3G 61 1 切换准则确定 基于信号强度准则基于信号质量准则基于干扰准则基于负荷准则基于链路预算准则基于速率准则基于联合算法准则 3 24 2020 TD SCDMA 3G 62 2 切换的参数选择 切换判决所用参数信号强度门限参数质量门限参数负荷 干扰门限类门限参数其他门限参数 3 24 2020 TD SCDMA 3G 63 3 切换性能评估 系统切换率切换成功率系统掉话率呼叫阻塞率资源利用率 3 24 2020 TD SCDMA 3G 64 7 TD SCDMA系统接力切换解决方案 接力切换概述接力切换特点接力切换过程 3 24 2020 TD SCDMA 3G 65 1 接力切换概念接力切换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 2 接力切换特点具有硬切换和软切换两者优点克服硬切换和软切换两者缺点 3 接力切换应用应用于同步TDD系统中TD SCDMA系统已使用 3 24 2020 TD SCDMA 3G 66 4 接力切换过程 测量过程预同步过程判决过程执行过程 3 24 2020 TD SCDMA 3G 67 接力切换的过程 预同步 接力切换预同步过程分为开环预同步和闭环预同步开环预同步是针对基站间同步偏差固定 且同步精度高的情况闭环预同步 基站间不同步时采用闭环预同步 移动台与目标基站间需要一个反馈过程确定上行时间提前量 3 24 2020 TD SCDMA 3G 68 接力切换过程 判决 切换判决过程主要是RNC根据切换判决算法 确定移动台是否需要切换 以及切换到哪个小区 切换判决算法主要依据移动台测量的P CCPCH功率或信噪比 一些算法加入负荷等网络信息 切换判决算法可以使用绝对门限 相对门限以及两种结合的方法 3 24 2020 TD SCDMA 3G 69 接力切换过程 执行 RNC判决移动台切换后 在目标小区为移动台分配信道 RNC通知目标小区为移动台建立无线链路 RNC通过Iub接口同时发送数据 RNC通知UE将物理信道重配置到目标小区 UE执行重配置 使用新的信道回重配置完成 RNC收到重配置完成后通知原服务小区将无线链路释放 3 24 2020 TD SCDMA 3G 70 5 接力切换的优势 充分利用同步网络优势 在切换操作前使用预同步技术 使移动台在与原小区通信保持不变的情况下与目标小区建立同步关系 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 大大缩短切换过程中的时延 降低了网络中的干扰 提升了容量和质量 接力切换具有硬切换和软切换两者的优点 3 24 2020 TD SCDMA 3G 71 8 切换控制技术演进方向 新技术的影响自适应门限多级业务切换跨时隙业务的切换准则方法多频点中的切换不同扇区或波束间的切换 3 24 2020 TD SCDMA 3G 72 九 TD SCDMA系统接纳控制方案 接纳控制概述TD SCDMA系统接纳控制解决方案TD SCDMA接纳控制方案性能优势接纳控制技术演进方向 3 24 2020 TD SCDMA 3G 73 1 接纳控制概述 什么是接纳控制 为什么要做接纳控制 CDMA与TDMA FDMA比较接纳控制基本方法接纳控制算法的性能评估 3 24 2020 TD SCDMA 3G 74 1 什么是呼叫接纳控制 CallAdmissionControl CAC 判断发起呼叫的用户是否可以接入系统 从而分配无线资源防止系统过载保证业务的服务质量 包括新用户和已连接用户 3 24 2020 TD SCDMA 3G 75 2 何时使用接纳控制 UE的初始接入 无线承载建立UE发生切换处于连接模式的UE需增加业务 3 24 2020 TD SCDMA 3G 76 3 CDMA与TDMA FDMA接纳控制比较 3 24 2020 TD SCDMA 3G 77 4 接纳控制基本方法 基于硬资源的CAC基于干扰的CAC基于负荷的CAC基于链路增益矩阵的CAC 3 24 2020 TD SCDMA 3G 78 5 接纳控制要研究的问题 采用何种接纳控制准则接纳控制门限参数的选择确定接纳控制方法的性能指标 接纳成功率 系统掉话率 系统资源利用率 算法复杂度等 3 24 2020 TD SCDMA 3G 79 2 TD SCDMA系统接纳控制解决方案 基于码道硬资源的接纳控制方法特点 3 24 2020 TD SCDMA 3G 80 3 TD SCDMA系统接纳控制方法优势 适合TD SCDMA系统 简单实用 3 24 2020 TD SCDMA 3G 81 4 接纳控制技术演进方向 多级业务系统中系统容量的归一化表示多级业务系统接入新用户的负荷增量预测多频点系统接纳控制方案结合智能天线技术的呼叫接纳控制结合联合检测技术的呼叫接纳控制结合定位技术的呼叫接纳控制 3 24 2020 TD SCDMA 3G 82 十 TD SCDMA系统动态信道分配方案 动态信道分配概述TD SCDMA系统动态信道分配方案TD SCDMA动态信道分配方案优势动态信道分配技术的演进方向 3 24 2020 TD SCDMA 3G 83 1 动态信道分配概述 什么是动态信道分配 动态信道分配所要解决的问题 动态信道分配要研究的问题 3 24 2020 TD SCDMA 3G 84 1 动态信道分配基本概念 将系统中的资源动态的分配给接入的业务 按照分配方式分类 固定 FCA 动态 DCA 混合 HCA 3 24 2020 TD SCDMA 3G 85 2 动态信道分配所要解决的问题 如何确保业务QoS 如何充分有效的利用有限的信道资源 以提供尽可能多的用户接入是动态信道分配技术要解决的问题 DCA技术的研究对象频率 时隙 扩频码的分配利用空间位置和角度信息优化资源配置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 3 24 2020 TD SCDMA 3G 86 3 动态信道分配要研究的问题 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 主要方法 慢速DCA 快速DCA 3 24 2020 TD SCDMA 3G 87 2 TD SCDMA系统动态信道分配方案 慢速DCA SDCA 为小区分配资源修改小区的公共配置和公共信息快速DCA FDCA 为承载业务分配资源对用户进行信道分配和信道重配置 3 24 2020 TD SCDMA 3G 88 1 慢速DCA 慢速DCA为小区分配资源 频域资源的规划 工作频点 时域资源的调配 上下行时隙的分配 基于干扰等为信道分配优先级 3 24 2020 TD SCDMA 3G 89 上下行时隙分配 1 3 24 2020 TD SCDMA 3G 90 上下行时隙分配 2 3 24 2020 TD SCDMA 3G 91 上下行时隙分配 3 划分小区上下行时隙比例 SDCA算法的主要工作之一 也是研究的热点和难点策略追求整个系统的容量最大化兼顾系统对各个小区多种业务阻塞率的要求 3 24 2020 TD SCDMA 3G 92 信道优先级的分配 1 为接纳控制作准备涉及到资源分配的原则单载波系统信道优先级是时隙优先级 3 24 2020 TD SCDMA 3G 93 信道优先级的分配 2 常用方法 系统负荷NodeB和UE测量的本地干扰各时隙的干扰容限空闲码道数的多少依据业务确定设定优先级 3 24 2020 TD SCDMA 3G 94 2 快速DCA 信道选择信道调整资源整合 3 24 2020 TD SCDMA 3G 95 3 DCA所具有的技术优势 提高了频谱利用率减少了掉话提升链路和系统性能解决了大带宽业务低接入成功率增加了系统总的接入成功率解决了不对称业务资源优化适合非对称业务及多业务共存的系统弥补了终端的控制能力不足简化功率控制和切换的要求 3 24 2020 TD SCDMA 3G 96 4 动态信道分配技术演进方向 如何根据小区负荷和上下行业务量比例关系的变化动态的调整时隙分配结合定位技术 智能天线和联合检测技术进行灵活的信道分配利用智能天线的定向波束 减轻交叉时隙的干扰多频点系统中的DCA技术 3 24 2020 TD SCDMA 3G 97 十一 负荷拥塞控制 通过一定的方法或准则 对系统承载能力进行监控和处理 确保系统在具有高性能高容量的目标下能稳定可靠的工作 3 24 2020 TD SCDMA 3G 98 1 负荷拥塞控制的功能 LCC的主要功能是什么 Load CongestionControl LCC 预防拥塞 拥塞控制 3 24 2020 TD SCDMA 3G 99 2 LCC的基本步骤 步骤一 时隙负荷统计步骤二 拥塞检测和拥塞恢复检测步骤三 拥塞处理和拥塞恢复处理测量上报 计算 门限判决 处理动作 3 24 2020 TD SCDMA 3G 100 3 TD SCDMA中LCC的特点 以时隙为单位统计负荷分级控制按拥塞的时隙个数划分级别增加了硬资源的拥塞判决和处理过程 3 24 2020 TD SCDMA 3G 101 4 TD SCDMA中负荷拥塞方案优势 3 24 2020 TD SCDMA 3G 102 5 负荷拥塞控制技术的演进方向 智能天线和联合检测技术的LCC多频点系统的LCC多业务系统负荷因子的归一化表示方法自适应门限研究 3 24 2020 TD SCDMA 3G 103 十二 TD SCDMA无线链路监测方案 无线链路监测概述TD SCDMA无线链路监测解决方案TD SCDMA无线链路监测性能优势 3 24 2020 TD SCDMA 3G 104 1 无线链路监测概述 什么是无线链路监测 为什么要做无线链路监测 与RRM其他模块的关系无线链路监测要研究的问题 3 24 2020 TD SCDMA 3G 105 1 什么是无线链路监测 按一定的方式或准则对无线链路的质量进行监测 并根据监测结果进行相应的处理 3 24 2020 TD SCDMA 3G 106 2 为什么要做无线链路监测 无线链路质量不断变化协调RRM各模块之间的关系 3 24 2020 TD SCDMA 3G 107 3 无线链路监测需要研究的问题 如何监测链路质量 如何监测链路恢复 如何调用其他模块 3 24 2020 TD SCDMA 3G 108 2 TD SCDMA无线链路监测解决方案 无线链路恶化监测无线链路恶化处理无线链路恶化恢复检测无线链路恶化恢复处理 3 24 2020 TD SCDMA 3G 109 1 RLS 无线链路恶化检测 无线链路质量监测无线链路恶化判决此阶段的关键是如何有效检测链路质量和设计判决链路恶化的准则 3 24 2020 TD SCDMA 3G 110 2 RLS 无线链路质量检测方法 基于导频强度和信号质量相结合的方法 包括 NodeB单独上报参数的监测算法NodeB和UE联合上报参数的算法 3 24 2020 TD SCDMA 3G 111 3 RLS 无线链路恶化处理 无线链路恶化处理是RLS算法的关键 包括三个步骤 判定恶化链路业务模型判定恶化原因确定处理方法 即调用优先级 3 24 2020 TD SCDMA 3G 112 4 RLS 无线链路恶化恢复检测 原由 经过恶化处理的无线链路 一段时间后链路有可能恢复正常 为了保证业务的QoS和充分利用系统资源 需要对进行过恶化处理的链路进行恶化恢复检测 以便采取相应的恢复处理措施 方法 对功率和信号质量进行测量 并与相应的门限值进行比较 确定链路是否已经恢复正常 3 24 2020 TD SCDMA 3G 113 5 RLS 无线链路恶化恢复处理 恢复业务原有配置对只进行了DCA或HC处理的恶化链路不做恢复处理 3 24 2020 TD SCDMA 3G 114 3 无线链路监测性能优势 及时监测各个无线链路的质量情况对恶化链路提供合理的处理解决方案及时对恶化恢复链路进行恢复处理使RRM各功能模块有机协调工作 3 24 2020 TD SCDMA 3G 115 十三 TD SCDMA系统数据包调度方案 包调度概述TD SCDMA系统包调度解决方案TD SCDMA系统包调度方案性能优势包调度技术演进方向 3 24 2020 TD SCDMA 3G 116 1 包调度概述 包业务的特点包调度的目的包调度算法组成 3 24 2020 TD SCDMA 3G 117 1 包调度特点 尽力而为的传输BestEffort 3G业务的重要组成部分 业务很强的突发性Bursty 3 24 2020 TD SCDMA 3G 118 2 包调度的目的 PacketSchedule 数据包调度 简称包调度 PS 保证服务质量 QoS 尽可能利用系统资源 提高吞吐量动态的分配和调整报业无占用的资源 传输速率 发射功率 3 24 2020 TD SCDMA 3G 119 第三章TD SCDMA系统结构 一 基于GSM核心网的TD SCDMA二 试验网结构三 无线接口协议结构 3 24 2020 TD SCDMA 3G 120 一 基于GSM核心网的TD SCDMA 基于GSM核心网技术的TD SCDMA系统 如图1 即采用TD SCDMA的无线接入网络 接入到GSM协议的核心网中 可以是传统GSM设备 也可以是以IP核心交换机为构架的支持GSM协议的设备 3 24 2020 TD SCDMA 3G 121 TSM标准建立在GSM标注和TD SCDMA标准之上 它是对部分GSM规范加以修改或扩充 使之能够支持TD SCDMA的物理层而得到的 TSM规范的编号及内容与GSM对应的规范相一致 3 24 2020 TD SCDMA 3G 122 TSM系统是GSM核心网络支持下的TD SCDMA系统 其标准基于TD SCDMA标准 但又不同于TD SCDMA标准 两者在物理层的基本结构上保持一致 TSM系统的核心思想就是在现有的GSM网络中用TD SCDMA技术提供第三代移动通信业务 以实现GSM向3G的平滑过渡 3 24 2020 TD SCDMA 3G 123 一方面利用第三代移动通信频谱来解决GSM系统容量不足 特别是在高密度区用户容量不足的问题 另一方面可以为用户提供第三代移动通信业务 即在初期实现高达384kbps的多种速率的数据业务 3 24 2020 TD SCDMA 3G 124 图1基于GSM核心网的TD SCDMA系统的基本结构 空中接口 Uu接口 的无线接入部分使用TD SCDMA技术 基站收发信机BTSC通过Abis 接口与基站控制器BSCE相连 BSCE通过A接口与MSC VLR相连 通过Gb接口与SGSN相连 使用GSM核心网 3 24 2020 TD SCDMA 3G 125 图1中所涉及到的设备实体包括 移动台 UE 无线部分使用TD SCDMA技术基站收发信机 BTSC 为一个小区服务的无线收发信设备 其无线部分使用TD SCDMA技术 通过Abis 接口与BSCE相连基站控制器 BSCE 具有对一个或多个BTSC进行控制以及相应呼叫控制的功能实体BTSC和BSCE设备组成了基站子系统 BSS 基站控制器 BSCE 它是保持原GSM的BSC硬件不变 仅对软件进行修改而成的 修改的主要目的是为了把原GSM的资源描述映射到TD SCDMA的资源表中 这种映射在高层信令中将对无线资源控制子层 RRC 的协议造成影响 而其上层MM CM和下层DL都不受影响 3 24 2020 TD SCDMA 3G 126 图1中所涉及到的设备实体包括 A接口和Gb接口与GSM系统完全相同 不需要任何修改 Abis 是在Abis标准基础上的升级 空中接口Uu的物理层在底层 如射频 子帧结构 时隙结构及主要物理信道 和TD SCDMA标准相同 其第二 三层结构主要基于GSM标准 3 24 2020 TD SCDMA 3G 127 图1中所涉及到的设备实体包括 移动业务交换中心 MSC 对位于它管辖区域中的移动台进行控制 交换的功能实体拜访位置寄存器 VLR MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库 VLR存储与呼叫处理有关的一些数据 例如用户的号码 所处区域的识别 向用户提供的业务等参数归属位置寄存器 HLR 管理部门用于移动用户管理的数据库 每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记服务GPRS支持节点 SGSN 执行移动性管理 安全管理和接入控制和路由选择等功能网关GPRS支持节点 GGSN 负责提供GPRSPLMN与外部分组数据网的接口 并提供必要的网间安全机制 如防火墙 3 24 2020 TD SCDMA 3G 128 二 试验网结构 如图2 图3所示的现有GSM网络中 使用TD SCDMA的BSS设备 而保持GSM的核心网络 它继续使用A接口和Gb接口来分别提供话音 包括电路交换型数据 和分组数据业务 继续使用GSM的SIM卡 鉴权中心 短消息中心和网络管理 整个试验系统由三部分组成 GSM核心网 TD SCDMA无线接入网 RAN 包括BSCE BTSC及相关的操作维护终端 测试用终端 包括移动终端和固定终端 便携式PC 局域网服务器等 另外 在考虑TD SCDMA系统到GSM的切换 可选 时 在组网结构中还需要增加相应的GSM系统的BSC和BTS 图中未包括 3 24 2020 TD SCDMA 3G 129 1 单系统配置 单系统配置无线子系统设备包括2个BTSC TD SCDMA基站 和1个BSCE TD SCDMA基站控制器 核心网设备包括MSC VLR和SGSN GGSN HLR EIR以及相关的操作维护设备 图2 3 24 2020 TD SCDMA 3G 130 2 多系统配置 图3 3 24 2020 TD SCDMA 3G 131 3 频率配置 设备工作频率 2010 2025MHzTD SCDMA网络采用以下的工作频段 3 24 2020 TD SCDMA 3G 132 载频间隔 1 6MHz每载波码片速率 每载波码片速率为1 28Mcps扩频方式 直接序列扩频方式 DS 扩频因子SF 1 2 4 8 16双工方式 TDD调制方式 QPSK和8PSK帧结构 超帧720ms 无线帧10ms子帧 一个10ms无线帧由两个子帧组成 每个子帧长为5ms时隙数 每子帧时隙数为7 作为业务信道 三个特殊时隙作为控制保护带 TD SCDMA系统间 TD SCDMA与其它制式间的保护带待技术试验测试后确定 4 TD SCDMA空中接口参数 3 24 2020 TD SCDMA 3G 133 信道编码 卷积码 turbo码功率控制 开环 闭环控制长度 1dB 2dB或3dB控制速率 200次 s支持核心网 GSM MAP智能天线 基站由8个天线组成天线阵 4 TD SCDMA空中接口参数 3 24 2020 TD SCDMA 3G 134 5 TD SCDMA与WCDMA及GSM的切换 TD SCDMA 1 28McpsTDD 与3GPP内其他模式之间的测量和切换已经在3GPP内进行讨论并正在完善之中TD SCDMA GSM 测量和切换与UTRA3 84McpsTDD相同GSM TD SCDMA 在GSM以后的版本中 将会考虑向3G系统的切换问题 包括向TD SCDMA的测量和切换 在3GPPGERAN讨论 3 24 2020 TD SCDMA 3G 135 三 无线接口协议结构 无线接口协议结构无线接口高层各 子 层的主要功能 3 24 2020 TD SCDMA 3G 136 无线接口协议层结构 3 24 2020 TD SCDMA 3G 137 1 无线接口协议层结构 无线接口主要分为三层 L1层 物理层L2层 数据链路层 包括MAC层 媒体接入控制 RLC层 无线链路控制 BMC层 广播 多播控制 PDCP层 分组数据汇聚协议L3层 网络层 包括无线资源控制RRC层等子层 3 24 2020 TD SCDMA 3G 138 RRC子层包含功能实体路由功能实体 RFE 广播控制实体 BCFE 寻呼及通告功能实体 PVFE 专用控制功能实体 DCFE 共享控制功能实体 SCFE 传输模式实体 TME 3 24 2020 TD SCDMA 3G 139 2 无线接口高层各 子 层的主要功能 MAC层 完成逻辑信道和传输信道的映射RLC层 保证数据的正确有效传输RLC子层提供了3类SAP 对应于RLC的3种操作模式 非确认 UM 确认 AM 透明 TM BMC层 小区广播消息和分配等BMC消息的保存和传送 广播 多播控制子层 BMC 位于用户平面 处于RLC子层上 是L2的一个子层 该子层除了广播 多播服务以外的其它服务都是透明的 在网络侧 UTRAN 侧 BMC子层对于每个小区都有一个BMC实体 每个BMC实体要求单独占用一个逻辑信道CTCH BMC要RLC提供非确认模式服务 3 24 2020 TD SCDMA 3G 140 BMC子层的功能存储小区广播 CB 消息 业务流量监控和小区广播服务 CBS 的无线资源请求 BMC消息的调度 把BMC消息发送给用户 3 24 2020 TD SCDMA 3G 141 PDCP层 IP数据流的头部压缩与解压缩 如 TCP IP和RTP UDP IP头部 以及将非接入层送来的PDCP SDU转发到RLC层 分组数据汇聚协议 PDCP 子层 PDCP子层协议应用在PS域 每个PS域的无线接入承载 RAB 都与一个无线承载 RB 相关联 每个RB都与一个PDCP实体相关联 而每个PDCP又都与一个RLC实体相关联 3 24 2020 TD SCDMA 3G 142 PDCP子层功能在发送和接收实体中分别完成IP数据的头压缩和解压缩用户数据的发送对于配置为支持无损SRNS重定位的无线承载 3 24 2020 TD SCDMA 3G 143 层之间的业务接入点 SAP 在物理层和MAC子层之间的SAP提供传输信道 在RLC与MAC子层之间的SAP提供逻辑信道 3 24 2020 TD SCDMA 3G 144 第四章TD SCDMA物理层结构 物理层位于GSI参考模型中的最底层 它的主要任务是为上层提供数据传输服务以及完成其它一些基本过程 如物理层测量 小区选择 随机接入 同步建立与确定等 物理层向上层提供的服务主要通过层间抽象服务原语 Primitive 来实现 这种抽象服务原语描述了层间信息的逻辑交换 3 24 2020 TD SCDMA 3G 145 原语共分四类 3 24 2020 TD SCDMA 3G 146 一 物理信道1 物理信道结构 TD SCDMA系统的物理信道采用4层结构 系统帧号 无线帧 子帧 时隙 码 系统使用时隙和扩频码来在时域和码域上区分不同的用户信号 3 24 2020 TD SCDMA 3G 147 信道的映射与组合 传输信道的数据通过物理信道来承载 除FLASH和PCH两者都映射到物理信道S CCPCH外 其它传输信道到物理信道都有一一对应的映射关系 即该传输信道的数据由该物理信道来承载 3 24 2020 TD SCDMA 3G 148 传输信道与物理信道的映射关系 3 24 2020 TD SCDMA 3G 149 由表可见 所有的传输信道都有一个物理信道来与之相映射 而物理信道与传输信道没有映射关系 这些物理信道不承载来自传输信道的信息 PCH和FACH都映射到S CCPCH 来自PCH和FACH的数据可以在物理层进行编码组合生成CCTrCH RACH和BCH也不可能进行组合 3 24 2020 TD SCDMA 3G 150 传输信道 分公共传输信道 专用传输信道 位于MAC与物理层之间 3 24 2020 TD SCDMA 3G 151 物理信道分类 专用物理信道 DPCH 用于承载来自专用信道 DCH 的数据 公共物理信道主公共控制物理信道 P CCPCH 用于承载来自传输信道BCH的数据 P CCPCH使用两个码分信道来承载BCH数据 UE上电后将搜索并对该信道上的数据解码 以获得小区系统信息 辅巩固控制物理信道 S CCPCH 用于承载来自传输信道FACH和PCH的数据 S CCPCH也使用两个码分信道 S CCPCH1和S CCPCH2 来构成一个S CCPCH信道时 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训练序列 3 24 2020 TD SCDMA 3G 152 物理信道分类 快速物理接入信道 FPACH 不承载传输信道信息 NodeB使用FPACH来响应在UpPTS时隙收到的用户接入请求 调整用户的发送功率和同步偏移 物理随机接入信道 PRACH 用于承载来自传输信道RACH的数据 物理上行共享信道 PUSCH 用于承载来自传输信道USCH的数据 所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用 物理下行共享信道 PDSCH 用于承载来自传输信道DSCH的数据 寻呼指示信道 PICH 不承载传输信道的数据 但却与传输信道PCH配对使用 3 24 2020 TD SCDMA 3G 153 2 子系统子帧结构 3 24 2020 TD SCDMA 3G 154 3 时隙 TS 结构 每时隙由704Chips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 864chips 3 24 2020 TD SCDMA 3G 155 4 训练序列 Midamble 由144Chips组成 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 即一个小区可选择4个不同的基本训练序列 训练序列的作用 上下行信道估计 功率测量 上行同步保持 3 24 2020 TD SCDMA 3G 156 5 TD SCDMA特殊时隙 275 s 3 24 2020 TD SCDMA 3G 157 6 DwPTS下行导频时隙 用于下行同步和小区初搜 该时隙由96Chips组成 32用于保护 64用于同步 时长75us32组不同的SYNC DL码 用于区分不同的小区 为全向或扇区传输 不进行波束赋形 3 24 2020 TD SCDMA 3G 158 7 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 3 24 2020 TD SCDMA 3G 159 8 UpPTS上行导频时隙 用于建