3G-TD培训资料

TD SCDMA技术交流资料 南京奥联信息技术有限公司 QQ 119008386 南京奥联信息技术有限公司 TD SCDMA直放站介绍 TD SCDMA室内覆盖介绍 TD SCDMA技术基础介绍 TD SCDMA 多通道 覆盖方案介绍 第一部分 CDMATDD概述 CDMATDD标准概况两种TDD技术简单比较TD SCDMA主要技术优势 TDD双工方式的优点 频谱灵活性 不需要成对的频谱 在2GHz以下已很难找到成对的频谱上下行使用相同频率 上下行链路的传播特性相同 利于使用智能天线等新技术支持不对称数据业务 根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务 在不对称业务中 频率利用率显著降低FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务 但 频段相对固定 不可能灵活使用 例如下行频段比上行频段宽一倍 成本低 无收发隔离的要求 可以使用单片IC来实现RF收发信机 TDD双工方式问题及解决方法 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可能再增加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 故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离总的说来 在使用相同发射功率级别的手持机条件下 TD SCDMA的通信距离比WCDMA要大通信距离 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 这主要出于人口密集地区设置考虑 如果允许牺牲15 的容量 小区半径可达到40 50公里 ITU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 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 IMT2000的CDMATDD标准概况 两种CDMATDD TD SCDMA和UTRATDD两种TDD方案的异同 项目TD SCDMAUTRATDD带宽和码片速率1 6MHz 1 28Mcps5MHz 3 84Mcps帧结构7时隙 5ms15时隙 10ms智能天线使用选项同步CDMA1 8chip1 4chips多用户检测使用使用切换接力切换硬切换设计思想全面满足IMT2000要求与WCDMA配合使用相同技术 信道编码和交织 调制 QPSK DCA DTX ODMA等等 TD SCDMA网络同步 网络同步 系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时同步的目的 避免相邻基站的收发时隙交叉 减小干扰同步精度要求 几微秒同步方法 GPS 网络主从同步空中主从同步 BS0 BS1 BS2 BS0BS1BS2 BTSTxRx G 3G业务与功能 未来的 承载业务 电路交换 对称 用于诸如语音 视频会议 等实时业务包交换 非对称 用于诸如电子邮件 因特网及内部网访问 视频点播 等非实时业务实时业务与非实时业务的混和无线多媒体的数据业务移动速度为最高240km h时 数据速率为8 64 144kbit s手持机环境 速度30km h 数据速率为8 384kbit s室内环境 速度3km h 数据速率可达2Mbit s TDD小区搜索和接入问题 小区搜索基本要求以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站在短时间内完成母网搜索TDD系统小区搜索的困难上下行链路使用相同载波频率 用户离基站的距离可能远远大于离一个终端的距离用户不可能预先知道那一部分信号是来自基站随机接入的问题防止碰撞建立上行同步 动态信道分配 DCA 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在同一个时隙中 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 下述几种动态信道分配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 第二部分 TD SCDMA技术 TD SCDMA关键技术TD SCDMA物理层简介 TD SCDMA的关键技术 智能天线 多用户检测多时隙的TDMA 多码道DS CDMA同步CDMA信道编码和交织 和3GPP相同 接力切换 预期达到的目标高频谱利用率低设备成本满足IMT2000基本要求 TD SCDMA简介帧结构 Radioframe10ms Multiframe Sub frame 5ms TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 G TS3 TS6 DwPTS UpPTS Data Midamble Data 675us g L1 144chips TD SCDMA技术基础 智能天线 使用智能天线 能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态 不使用智能天线 能量分布于整个小区内所有小区内的移动终端均相互干扰 此干扰是CDMA容量限制的主要原因 智能天线的优势减少小区间干扰降低多径干扰基于每一用户的信噪比得以增加降低发射功率提高接收灵敏度增加了容量及小区覆盖半径 联合检测 JD 联合检测作用避免多址干扰检测动态范围急剧增大 无需软切换小区内干扰最小化联合检测原理特定的空中接口 突发 结构允许收信机对无线信道进行信道估计根据估计的无线信道 对所有信号同时进行检测 TD SCDMA全向码道和赋形码道 G DwPTS UpPTS 两种赋形波束得到小区覆盖的全向波束针对用户终端的赋形波束BCH DwPTS必须使用全向波束 覆盖整个小区 在帧结构中使用专门时隙业务码道通常使用赋形波束 只覆盖个别用户 BCH TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 TS3 TS6 TD SCDMA技术基础 同步CDMA 定义上行链路各终端信号在基站解调器完全同步优点CDMA码道正交 降低码道间干扰 提高CDMA容量简化硬件 降低成本 基站解调器 码道1 码道2 码道N 上行同步 同步的建立在随机接入时建立依靠BTS接收到的SYNC1立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制同步的保持在每一上行帧检测Midamble立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制出现失步的可能性有限小区半径 取决于G的宽度 可能超过10km 比较宽的容许范围 4chips 失步后执行链路重建 SS 上行业务时隙 BTS要求 Midamble 随机接入SYNC1 ss UpPTS UE的上行突发 TD SCDMA技术 接力切换 MS和BS0通信BS0通知邻近基站信息 并提供用户位置信息基站类型 载频 定时等切换准备MS搜索基站 建立同步MS或BS发起切换请求系统决定切换执行MS同时和两个基站建立通信完成切换不使用宏分集 BS0 BS1 BS2 MS 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 TD SCDMA简介小区搜索 TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 G TS3 TS6 DwPTS UpPTS TDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别 上下行信号工作于相同频率 可能接收到附近用户的强上行信号DwPTS同时起Pilot和SCH的作用 处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙 当DwPTS搜索到 下行同步便获得了 BTS之间同步 所有小区的DwPTS将出现在重叠的时隙 便于切换中进行测量搜索过程 设定载波频率 搜索DwPTS 获得BCH 在TS0时隙 搜索DwPTS的方法 接收并记录任意5ms的数据 用已知正交码序列在一个个窗口内求相关 TS5 TS4 5ms TS6 TD SCDMA随机接入 随机接入必须完成的工作 上行同步 功率控制 系统获得接入要求 用户鉴权 分配业务码道等随机接入必须考虑的问题 RACH FACH的高效率工作 防止碰撞的策略 加快接入速度 随机接入过程 UE 开环功率控制和开环同步控制 发射UpPTS 等待BTS回答BTS 控制UE的发射功率和时延 获得UE接入要求系统 鉴权和分配码道 G DwPTS UpPTS TS5 TS4 TS0 TS2 TS1 TS3 TS6 随机接入过程 UE NodeB UpPTS 终端选择SYNC1 以估算的时间和功率发送 基站检测到SYNC1 并回送定时和功率调整 FPACH RACH 调整定时和功率 发送随机接入请求 FACH 指配信道 继续完成接入过程和鉴权 信道及映射关系 TD SCDMA简介物理层总结 低码片速率 1 28Mcps WCDMA的1 3 适合智能天线和同步CDMATDD的帧结构用智能天线 多用户检测联合算法达到全部资源同时工作的效果采用和3GPP相同的调制 信道编码 交织和复接技术提供不对称上下行业务功率控制和上行同步控制 控制频率 0 200次 秒功率控制步长 1 3dB同步控制精度 1 8码片宽度开环和闭环控制 结论 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 比其它3G标准的现有设备高一倍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 第三部分TD SCDMA射频特性 频带与信道安排发射特性接收特性共存分析 TD SCDMA的频带与信道安排 ITU建议的3G移动通信频谱方案TD SCDMA的信道安排 ITU建议的3G移动通信频谱方案 TDDTDD1900192020102025ITU的核心分配建议 MHz TDD FDD UL TDDTDD FDD DL 1850191019301990ITU的补充分配建议 MHz 注 TD SCDMA除ITU的建议外 不排斥对其他频谱的利用 TD SCDMA的信道安排 带宽 1 6MHz扫描间隔 0 2MHz信道号 Nt 5 F 0 0 F 3276 6MHz TD SCDMA的发射特性 发射功率特性发射频谱特性发射交调抑制调制特性 TD SCDMA的发射功率特性 项目UEBS最大输出功率21dBm34dBm最小输出功率 49dBm4dBm空闲模式功率 65dBm 82dBm功率控制步长1 2 3dB1 2 3dB TD SCDMA的发射频谱特性 项目UEBS所占带宽1 6MHz1 6MHz频率稳定性0 1PPM0 05PPM邻道泄漏33dB 1 40dB 1 比 大于 43dB 2 50dB 2 杂散辐射符合ITU RSM 329 TD SCDMA的发射交调抑制 UE的交调抑制 在1 6MHz或3 2MHz邻道存在TD SCDMA干扰信号时 交调产品分别不高于 31dBc或 41dBcBS的交调抑制 当在邻道1 6MHz 3 2MHz 4 8MHz存在低于有用信号30dB的TD SCDMA干扰信号时 所产生的交调产品不会高于带外辐射或杂散功率 TD SCDMA的调制特性 项目UEBS发射滤波器RRCRRCEVM 小于 17 5 12 5 PCDE 小于 21dB 28dB TD SCDMA的接收特性 参考灵敏度电平邻道选择性阻塞特性交调特性 TD SCDMA的参考灵敏度电平 UE的参考灵敏度电平 108dBmBS的参考灵敏度电平 110dBm TD SCDMA的邻道选择性 UE的邻道选择性ACS 33dBBS的邻道选择性ACS 45dB TD SCDMA的阻塞特性 UE的阻塞特性 在下列干扰情况下 UE的性能不会受到影响带内 61dBm 3 2MHz 49dBm 4 8MHz 带外 44dBm 1 30dBm 2 15dBm 3 BS的阻塞特性 在下列干扰情况下 UE的性能不会受到影响带内 40dBm 3 2MHz 带外 15dBm TD SCDMA的交调特性 UE的交调特性 在下列干扰情况下 UE的性能不会受到影响CW干扰 46dBm 3 2MHz TD SCDMA干扰 46dBm 6 4MHz UE的交调特性 在下列干扰情况下 UE的性能不会受到影响CW干扰 48dBm 3 2MHz TD SCDMA干扰 48dBm 6 4MHz TD SCDMA直放站介绍 TD SCDMA室内覆盖介绍 TD SCDMA技术基础介绍 TD SCDMA 多通道 覆盖方案介绍 TD SCDMA直放站 直放站简介直放站类型TD SCDMA直放站原理TD SCDMA直放站对系统的影响TD SCDMA直放站对系统的影响关键技术 作为一种有效的网络优化产品 直放站伴随着移动通信网络发展了近十年 直放站可简单理解为基站信号的转发 由于建筑物 山丘等阻挡 基站信号无法覆盖或郊区容量较低的区域可以适当选用不同类型的直放站进行深度覆盖 由于直放站实际为双向增益可控放大器 作为转发直放站只起到延伸覆盖的作用 而无法增加覆盖区容量 直放站简介 为适应复杂环境和网络建设需求 直放站品种繁多 按传输方式分为无线型和光纤型直放站 按信道方式分为选频型和宽带型直放站 按用途分为室内型和室外型直放站 其中无线型安装灵活 快捷 但容易同频自激 光纤型可实现全向覆盖 但需要光传输 选频型可选择信道 有利于网络优化 但承载容量有限 宽带型承载容量较大 但输出频谱不可控 室外型环境适应性强 但体积较大 室内型小巧易安装 但环境适应性较差 直放站类型 FDD通信系统直放站通常采用双工器将上行和下行放大链路隔离并合路 TDD通信系统直放站必须采用环型器和开关方式来隔离并合路上行和下行放大链路 TD SCDMA直放站与传统2G直放站主要区别在于时分方式下的收发同步切换控制 TD直放站类产品的同步目前主要分三种方式 GPS同步终端同步检波同步 TD SCDMA直放站原理 1 GPS同步直放站采用与基站相同的同步方式 GPS同步 网络内所有基站和直放站收发切换统一向GPS时钟同步 优点 一级同步 稳定可靠 缺点 成本高 安装地点受GPS天线限制 适用于室外直放站 TD SCDMA直放站原理 2 终端同步从终端提取同步信号供直放站收发切换 优点 同步与网管共用终端 成本较低 安装不受GPS天线制约 缺点 终端不一定入网施主扇区带来的系列问题 信号较弱的地点难同步等 适用于室内型直放站作室内分布信源 TD SCDMA直放站原理 3 检波同步通过对输入信号检波 处理实现收发切换控制 优点 成本较低 缺点 抗干扰能力较弱 适用于室内室内分布系统中干线放大器同步 TD SCDMA直放站原理 直放站的引入改变了源基站的覆盖区域 达到了预想的覆盖效果 但直放站在放大信号的同时也放大了噪声 直放站覆盖区引入额外时延 直放站覆盖区内用户无法准确赋型等 极端情况下或使用不当 由于噪声的叠加 对扇区容量可能带来较大影响 TD SCDMA直放站对系统的影响 TD SCDMA信号中继关键技术 时域同步 TD SCDMA信号中继关键技术 时域同步 TD SCDMA信号中继关键技术 拉远传输 单点中继 无线直放站 干放 远距离中继 射频拉远 移频拉远 模拟中频拉远 数字中频 基带拉远 光纤拉远 对于 网络而言 信号中继技术已相当丰富 各种技术方案既是竞争又是互补 TD SCDMA信号中继关键技术 线性放大 TD SCDMA信号中继关键技术 线性放大 TD SCDMA直放站介绍 TD SCDMA室内覆盖介绍 TD SCDMA技术基础介绍 TD SCDMA 多通道 覆盖方案介绍 1 实现与2G共享室内分布资源2 多系统室内共存干扰的抑制3 链路预算与模拟测试4 话务预测5 高层污染与低层泄漏的控制 TD SCDMA室内分布关键技术 用最简单方法将3G信号接入到已有的分布系统中 达到低成本快速建网的效果 早期建设的2G室内覆盖系统并不支持2GHz频段 但经过几年的改造 目前大多数室内覆盖系统已经能够兼容800 2500MHz TD SCDMA室内覆盖网络建设时 仍需要新增加一部分投资 主要包括 1 信号源 可以是微蜂窝基站 RRU 直放站2 多系统合路器 可能是两网或三网或是多网合路3 3G信号主干线与干线放大器 多数大楼都需要新建4 天馈线 部分大楼需要做楼层天线布局的调整 必要时可能增加少量天线和馈线 实现与2G共享室内分布资源 实现与2G共享室内分布资源 三网合一主干示意图三网合一楼层分布图 2G 3G多系统共存 2G 3G多系统共存 GSM900 CDMA800 DCS1800 WLAN2400使用频段TD SCDMA使用频段相隔较远 因此对TD SCDMA之间相互干扰影响相对较小 这里我们重点分析3GFDD PHS1900与TD CDMA之间的干扰 可能存在的干扰如下 PHS 3G FDD 基站下行信号对TD基站接收机干扰 TD基站下行信号对PHS 3G FDD 基站接收机干扰 干扰类型 2G 3G多系统共存 以PHS系统为例 PHS基站 干放对TD基站接收机干扰细分为以下三种 首先进行干扰解决措施的定位 杂散干扰 在产生杂散的PHS CS侧解决接收机阻塞干扰 在被干扰的TD NodeB侧解决接收机互调干扰 在被干扰的TDNodeB侧解决 2G 3G多系统共存 TD SCDMA基站Idle底噪 108dBm 通过80dB隔离度的合路器 TD可以与频率最接近2G系统PHS安全共存 允许的灵敏度下降程度 ROT 原始底噪与干扰之比PHSCS杂散PHSCS与TD NodeB隔离度要求 NIM TD室内链路预算 覆盖目标 TD SCDMA室内覆盖以PCCPCHC I RSCP作为参考进行方案设计 室内外同频组网时 室内覆盖的覆盖效果受到室外站影响很大 TD室内链路预算 上行链路预算 TD室内链路预算 下行链路预算 TD室内链路预算 链路预算 对于同频 网络 室内覆盖高层临窗区域应考虑较大的下行干扰储备 下行覆盖能力明显受限制 设计时应以下行为依据 TD室内链路预算 下行干扰储备 同频组网 室内下行信号受到室外站信号的干扰 甚至导频污染 室内信号必须吸收绝大部分的话务量 必须保证室内是最优的一个 临窗的切换占用系统资源 但是对于用户没有实际意义 因此必须减少此类切换区的存在 室内导频信号必须比次强导频信号优 dB以上 TD室内链路预算 模拟测试 TD室内链路预算 3G室内覆盖须考虑最小耦合损耗MCL住宅小区分布 室内分布必须保证TD CDMA严格的功率控制性能正常 手机发射范围 50dBm 24dBm手机与天线最近距离 1 5m最小路损 根据GemaVallejo室内NLOS传输模型L 38 32 5lg1 5 0 43dBUE进行语音业务时 到达基站的功率应为 110dBm左右 功率过大对其他用户是干扰 对于吸顶全向天线 发射功率 UE天线增益 人体损耗 传播损耗 吸顶天线增益 分配路损17dB全向天线 3dBi 输入DCH功率应 33 17 16dBm 一般的室内覆盖系统都可以满足要求 当用户通话行为不可能靠近天线发生时 可以放宽要求 这里给出了一个分析方法 在实际网络中 UE与NodeB路径损耗超过MCL的情况属于小概率事件 话务预测 话务预测方法 话务量预测公式 A S a b c 0 05其中A为话务容量 S是建筑面积 a是建筑面积和使用面积的比率 一般取70 b为每平方米人数 根据建筑的不同功能进行估算 c为3G手机占有率 一般取30 根据3GPP的统一规定 统一将每一用户忙时平均业务量取为0 05Erl 话务预测 话务预测方法 话务量预测公式 A A0 b 1 c 1 d 其中A0为2G网络的话务数据 b为2G向3G转网的用户比例 一般取80 新增用户占原来用户的c 一般取20 数据等效语音信道与语音话务量的比例为d 一般取30 3G容量 业务等效模型 是将混合业务等效为一种业务 据此来计算该业务的信道数和等效业务话务 等效业务模型以现有2G的话务数据为基础 具有较好的实际意义 TD基站单载波的等效语音信道为23个 即1