TDSCDMA系统原理培训PPT课件

,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA关键技术,TD-SCDMA系统特点,TD-SCDMA概述,移动通信的演进,TD-SCDMA的发展历程,TD-SCDMA简介,TD-SCDMA的业务,TD-SCDMA概述,移动通信技术发展,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA支持的业务,TD-SCDMA简介,网页浏览,可视电话,1.高带宽,2.多媒体,电话会议,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA支持的业务,TD-SCDMA简介,3.流媒体业务,电子商务,内容下载,.,在线观看,1995年大唐通信开始预研TD-SCDMA技术,1998年11月赫尔辛基会议TD成为ITU/3G候选方案,2000年5月会议伊斯坦布尔会议TD成为国际第三代移动通信标准之一,2002年2月第一次TD现场网络设备演示,TD-SCDMA发展历程,2002年10月23日信息产业部公布3G频率规划,TD-SCDMA发展历程,2003年12月国家下达TD专项资金,2004年12月TD国家专项试验网启动,2006年规模商用,TD-SCDMA系统特点,CDMA简介,多址技术,双工方式,同步技术,扩频技术,物理信道,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCodeDivisionMultipleAccess）的简写。是一个时分同步CDMA系统。,TD-SCDMA简介,时分？,同步？,CDMA？,CDMA是码分多址（CodeDivisionMultipleAccess）的英文简写。,TD-SCDMA系统特点,CDMA简介,相关概念：多址技术和扩频技术,扩频技术,:将信息的频谱展宽后进行传输。,频谱的展宽通过扩频码序列调制的方式实现采用的扩频码序列与原信息无关扩频码序列随机产生接收端相关解调来解扩,扩频技术,TD-SCDMA系统特点,扩频方式,跳频(FH)跳时(TH)直接扩频(DS),扩频技术,TD-SCDMA系统特点,直接扩频,压缩频谱,提取有用信号,扩频技术的影响,香农公式：C=Blog2（1+S/N）,在频带宽度增加的情况下，可在较低的信噪比下，保持相当的容量。甚至频宽足够大时，在信号几乎被噪声淹没的情况下，也能可靠地通信。,TD-SCDMA系统特点,扩频技术的影响,我们可以不断增加用户直到整个背景噪音限制了我们。如果能控制住用户的信号强度，在保持高质量通话的同时，我们就可以容纳更多的用户。,德语,英语,汉语,法语,韩语,带宽,编码,载波,TD-SCDMA系统特点,TD-SCDMA,GSM,使用直接扩频技术抗干扰能力强保密性高容量大,使用跳频技术抗干扰能力强,扩频技术的影响,TD-SCDMA系统特点,相关概念：多址技术和扩频技术,多址技术,多址技术,:众多用户如何共享传输媒体,它是任何空中接口设计的基础。,基本的多址技术有三种：,FDMA,FDMA,CDMA,TDMA,:每个用户分在不同的频率上,一个信道是一个频率。,频分多址,TD-SCDMA系统特点,时分多址,多址技术,TDMA,：每个用户在不同的时间窗口中(时隙),一个信道是一个在特定频率上的特定的时隙。,TD-SCDMA系统特点,码分多址,多址技术,CDMA,：每个用户使用相同的频率,使用码子来区分彼此,一个信道是一个(一套)特别的码子codepattern(s)。,TD-SCDMA系统特点,TD-SCDMA,多址技术,：FDMA、CDMA、TDMA的最优结合。,TD-SCDMA系统特点,TD-SCDMA,多址技术,：FDMA、CDMA、TDMA的最优结合。,TD-SCDMA系统特点,FDMA,CDMA,TDMA,TD-SCDMA,GSM,多址技术与GSM的比较,FDMA、CDMA、TDMA的最优结合.频谱利用率最高,单载波支持23个用户使用,系统容量大.,FDMA、TDMA的结合.用户在不同频道上通信,每频道分8个时隙,可供8个全速率用户同时使用.有效利用频谱资源,TD-SCDMA系统特点,CDMA和WCDMA都有呼吸效应,呼吸效应：小区的覆盖半径随着用户数和业务情况的变化而变化，体现为“软容量”，形成动态网络。,呼吸效应是一般CDMA系统的一个天生缺陷。CDMA和WCDMA主要靠功率控制技术来降低自干扰，并没有从根本上消除自干扰，所以呼吸效应现象明显。,多址技术与CDMA的比较,TD-SCDMA系统特点,干扰受限系统,TD-SCDMA基本没有呼吸效应,TD-SCDMA的每个载波仅占1.6MHz带宽，每个载波又进一步划分出多个时隙通过低带宽FDMA和TDMA时隙的划分消除了系统的绝大部分干扰,每个时隙中采用CDMA技术来提高容量，产生呼吸效应的唯一原因是单时隙中多个用户之间的自干扰单时隙最多只能支持8个12.2k的话音信道，单时隙用户数量少使自干扰较少,码道受限系统,没有呼吸效应,多址技术与CDMA的比较,TD-SCDMA系统特点,FDD,双工方式,：是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式。,TD-SCDMA系统特点,TDD,双工方式,：上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换。,TD-SCDMA系统特点,TDD,FDD,双工方式与GSM的比较,不需成对频率上下行链路业务共享同一信道适于非对称业务,GSM,TD-SCDMA,需成对的频率适于语音等对称业务对于非对称业务频谱利用率大大降低,TD-SCDMA系统特点,TDD的影响,上下行链路按需分配特别适合非对称业务（因特网业务）,TD-SCDMA采用TDD而优势明显：,TD-SCDMA系统特点,TDD的影响,频谱得到最大限度利用,不需要双工器节省设备成本,优势,劣势,保持大容量前提下，覆盖距离受限,支持移动速度难以与FDD模式相比,便于智能天线等新技术使用,TD-SCDMA系统特点,网络同步,TD-SCDMA系统特点,TDD系统要求各个基站之间同步同步目的：相邻基站的收发时隙不能交叉，否则将出现严重干扰。同步精度：微秒级同步方式：GPS同步,基站需要安装GPS天线,TD-SCDMA工作频段,TDD工作频段,基本参数和特点1,TD-SCDMA系统特点,基本参数和特点2,TD-SCDMA系统特点,TD-SCDMA的物理信道,无线帧长10ms，含2个子帧，各5ms，每个子帧由3个特殊时隙DwPTS、UpPTS、GP和7个常规时隙TS0TS6组成。,TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧、时隙/码,下行导频时隙DwPTS,每个子帧中DwPTS(SYNC_DL)的设计目的是为下行导频和下行同步。由NodeB以最大功率在全方向或在某一扇区上发射。,SYNC-DL(64chips),GP(32chips),DwPTS的突发结构,TD-SCDMA的物理信道,SYNC_DL码：同步码-标识小区用于初始小区搜索过程中UE下行同步相邻小区有不同的SYNC_DL码，从而UE可以识别小区,解决TDD系统的小区搜索问题。,上行导频时隙UpPTS,每个子帧中的UpPTSSYNC_UL是为上行导频和上行同步而设计的。当UE处于空中登记和随机接入状态时它将通过发射UpPTS发送接入请求。,SYNC-UL(128chips),GP(32chips),UpPTS的突发结构,TD-SCDMA的物理信道,SYNC_UL码：随机接入和切换过程中，UE初始上行同步的建立初始波束赋形测量,防止接入信号和正在工作的码道混在一起。,保护时隙GP,GP：由发射向接收转换的保护间隔为75us(96chips)用于上行同步建立过程中的传播时延保护。避免上下行干扰。,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA基站小区覆盖半径依赖于GP：,D=CTDP/2=11.25km,D：小区覆盖半径C：电波在自由空间的传播速度，为300m/us,业务时隙,7个常规时隙中：Ts0总是分配给下行链路。Ts1总是分配给上行链路。其余时隙根据业务类型按需分配。,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA每一个子帧有两个转换点：、各一个,UL转DL,DL转UL,上行链路的时隙和下行链路的时隙之间由转换点分开。,TD-SCDMA的物理信道,DL转UL的时间点固定为DwPTS之后,TD-SCDMA的物理信道,UL转DL时间点并不固定,第二转换点,第二转换点,第二转换点,根据业务需求不同进行上下行时隙分配，置于TS1TS6中间上行最后一个时隙的结束时刻,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA关键技术,智能天线,上行同步,动态信道分配技术,联合检测,接力切换,3G的主要目标,完成全球漫游适应多种环境：微微小区、微小区、宏小区等，同时达到地面和卫星移动相结合提供多种业务,支持高速运动具有较高的频谱利用率和较大的系统容量具有良好的经济性,3G是多无线接入技术共存的移动通信系统，因此3G的主要目标是：,室内环境，数据业务速率至少达到2Mbit/s(3km/h)室内外步行环境至少满足384kbit/s（30km/h）室外车载移动环境至少满足144kbit/s(TDD120km/h，FDD500km/h)传输速率能够按需分配上下行链路能适应于传输不对称业务的需要能向后兼容第二代移动通信系统，使第二代移动通信系统能平滑过渡,为达到3G的目标，对无线传输提出的技术要求是：,3G的主要目标,TD-SCDMA关键技术,为了达到第三代移动通信系统的目标和要求，TD-SCDMA系统采用了以下关键技术：,智能天线,上行同步,联合检测,动态信道分配,接力切换,智能天线（SmartAntenna）,多根天线阵元组成天线阵列（一般4-16个阵元）,智能天线,天线阵分布方式有直线型、圆环型和平面型,1）波束赋形能同时形成多个窄波束。2）用户跟踪每个波束可以自动跟踪每个用户。,智能天线的技术优势,智能天线（SmartAntenna）,3）能量集中。4）低旁瓣泄漏。,智能天线的技术优势,能量集中，增大覆盖距离。,低旁瓣泄漏，减少对其他用户的干扰，提高系统容量。,智能天线（SmartAntenna）,智能天线的技术优势,5）对于干扰信号天线自动形成零陷点，使干扰信号不能被天线所接收。6）每个独立波束相互不相干，彼此正交。,消除MAI，降低系统干扰，提高阵列输出信噪比,智能天线（SmartAntenna）,智能算法是智能天线系统的核心部分。,智能天线实现机理,(1)自适应方向图智能天线(2)多波束智能天线,它采用自适应算法，其方向图没有固定的形状，随着信号及干扰而变化。它的优点是算法较为简单，可以得到最大的信号干扰比。,智能天线（SmartAntenna）,对比GSM系统，TD使用智能天线将在以下几个方面提高移动通信系统的性能：1提高通信系统的容量和频谱利用效率；2增大基站的覆盖面积；3提高数据传输速率；4改善了信干比，改善了通信质量；5降低基站发射功率，减少了信号干扰与电磁环境污染。6减少了基站的数目，节省整个移动通信系统运营成本。,智能天线（SmartAntenna）,上行同步（UplinkSynchronization),同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机,基本原理,上行同步的准备,接收来自基站的信号中SYNC(训练系列)的起点确定接收参考定时预计出发射起点时间和功率电平并发出接入请求,UE开机之后必须首先与小区建立，只有建立了下行同步UE才能开始建立。,上行同步,下行同步,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的建立,在随机接入时建立依靠NodeB接收到的SYNC1立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制此同步建立的过程在每个终端每次发起或响应呼叫时都要重复一次。,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的保持,依靠SYNC2保持同步根据检测SYNC2的同步偏差，并在下一帧发出此SS之值，终端纠正其同步偏差，使同步得到保持,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的优势,最大限度的克服MAI简化基站解调设计方案，降低成本降低码道间干扰，提高系统容量,上行同步（UplinkSynchronization),联合检测（JointDetection）,联合检测简介,通过测量各个用户扩频码之间的非正交性,用矩阵求逆的方法或迭代方法消除多用户之间的相互干扰。,与传统检测的比较,传统的CDMA系统的信号分离方法是用户检测（Single-userDetection）：把MAI看作热噪声一样的干扰，导致信噪比严重恶化，系统容量也随之下降。,TD-SCDMA系统采用多用户检测（Multi-userDetection）：充分利用MAI中的先验信息而将所有用户信号的分离看作一个统一的过程。,联合检测（JointDetection）,联合检测的优势,随着用户数的增加和无线信道环境的恶化,联合检测的性能也将变差,因此需将联合检测技术和智能天线等其它技术相结合以使误码率进一步降低。,抑制MAI和ISI。提高了系统容量。减少建站个数，降低网络成本。抑制远近效应，降低功率控制要求。,联合检测（JointDetection）,接力切换（BatonHandover),接力切换简介,根据同步CDMA技术所具有的对终端精确定位的功能，在同步CDMA系统中实现的更有效的越区切换方式。,在切换之前，目标基站已经获得移动台比较精确的位置信息,因此在切换过程中UE断开与原基站的连接之后,能迅速切换到目标基站。,接力切换的过程,当UE需要切换并测量到目标小区时,与目标小区建立上行同步,然后UE在与NodeB1保持信令和业务连接的同时,与NodeB2建立信令连接。,UE在与NodeB1通信。,接力切换（BatonHandover),接力切换的过程,UE尝试建立与NodeB2建立业务连接，成功之后进行第五步。,UE与NodeB2的信令连接建立之后，删除与NodeB1的业务连接。,接力切换（BatonHandover),接力切换的过程,UE删除与NodeB1的信令连接，只与NodeB2保持了信令和业务的连接,切换完成。,接力切换（BatonHandover),接力切换与传统切换的比较,接力切换（BatonHandover),接力切换与传统切换的比较,接力切换（BatonHandover),接力切换的优势,高切换成功率。高资源利用率。切换时延小。,接力切换关键技术上行预同步。,硬切换UE需要反复调整才知道发射功率和定时,接力切换UE只需12次发送同步启动消息就可确定,接力切换（BatonHandover),动态信道分配技术(DynamicChannelAllocation),动态信道分配定义,根据实际需要和业务状况，根据系统链路资源和系统负荷，对信道参数进行实时配置和调整。,在TD-SCDMA系统中，信道的定义包括：载频-频域扩频码-码域时隙-时域波束-空域（空间方向）,动态信道分配技术(DynamicChannelAllocation),动态信道分配原理,主要依靠智能天线的波束赋形来完成利用智能天线的波束成形和定位能力，进行空间距离比较，将同一方向的用户分配到不同的时隙里避