TD-SCDMA-无线接入网原理VIP

TD-SCDMA无线接入网原理,培训目标,学完本课程后，您应该能：阐明TD-SCDMA的双工技术及多址技术特点描述TD-SCDMA采用的语音编码和信道编码理解扩频码和扰码在TD-SCDMA系统中的用途知道TD-SCDMA采用的调制方式了解TD-SCDMA联合检测和智能天线的基本原理,目录,双工技术和多址技术TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线,目录,双工技术和多址技术TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线,双工技术：区分用户的上行/下行信号,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行优点：实现简单缺点：上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行优点在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱效率高上行和下行使用相同频率载频，便于引入智能天线、联合检测等新技术缺点实现较复杂，需要GPS同步和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制难度较大,Page5,多址技术：区分不同用户,CDMA实现原理：码序列的相关性,CDMA实现原理：扩频,UE1:111UE2:11c1:11111111c2:11111111UE1c1：11111111UE2c2：11111111UE1c1UE2c2：02020202,UE1c1UE2c2：02020202UE1使用c1解扩：c111111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）UE2使用c2解扩：c211111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）,CDMA实现原理：解扩,CDMA实现原理：频域解释,功率谱,Echip,Eb/No=Ec/Io增益,码分多址（CDMA）的技术特点,抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后的信号近似白噪声系统的用户容量是软容量，各有利弊占用带宽较大：对功放要求高（耗电较大）自干扰系统系统内用户互相干扰，技术实现难度大,频率,码,时间,FDMATDMACDMA,F3TS3码1,F3TS3码2,F2TS2码4,F1TS1码3,TD-SCDMA使用的多址接入技术：FDMATDMACDMASDMA（智能天线）,目录,双工技术和多址技术TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,常用术语,Bit（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据Symbol（符号）：经过信道编码、交织后的数据Chip（码片）：经过最终扩频得到的数据ChipRate(cps)：码片速率，CDMA系统的基础参数TD-SCDMA系统码片速率为1.28McpsSpreadingFactor（SF，扩频因子）：扩频码的长度符号速率SF码片速率,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,TD-SCDMA的信源编码,TD-SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR(AdaptiveMulti-Rate)语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端12.2kbps(GSM-EFR),10.2kbps,7.95kbps7.40kbps(IS-641,US-TDMAspeechcodec),6.70kbps(PDC-EFR)5.90kbps,5.15kbps,4.75kbps,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,TD-SCDMA的信道编码,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号12345678910111213141516171819202122编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3）数据业务：卷积码或Turbo码编码效率将直接影响用户对数据业务的体验,TD-SCDMA的交织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,1,1,1,1,3,3,3,3,4,4,4,4,发送端交织过程,这段数据处于深衰落，或者有强干扰,2,2,2,2,12345678.452453454,816.456,210.450,614.454,19.449,412.452,715.455,311.451,513.453,.,.,B0B1B2B3B4B5B6B7,A4,B0A5,B1A6,B2A7,B3B4,C0B5,C1B6,C2B7,C3,一次交织：,二次交织：,TD-SCDMA交织的实现,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,无线帧10ms,子帧,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,GP,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,TD-SCDMA帧结构：73,7个常规时隙（TS0TS6）3个辅助时隙DwPTS：下行导频时隙，用于下行同步UpPTS：上行导频时隙，用于上行同步GP：上行、下行同步间的保护时隙,TD-SCDMA常规时隙（TS0TS6）结构,Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于联合检测算法物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步等）的控制信号,物理层控制信息,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,TD-SCDMA使用的扩频码：OVSF(Walsh),OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成码道定义：CchSF,k,SF为扩频因子，k为码道号,0kSF-1,TD-SCDMA典型业务需要的扩频码资源,TD-SCDMA使用的上行扩频因子为1/2/4/8/16，下行为1或16,上行公共信道,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,用户业务在时隙中的分配,下行公共信道,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,TD-SCDMA系统扩频码、扰码的区别,区别1：作用不同扩频码用于区分同一个小区相同时隙内的不同用户扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码区别2：对码序列的相关性的要求不同扩频码只需要关注码间互相关特性扰码不但关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性,码序列的自相关和互相关,互相关函数V()=互相关特性决定了多址干扰特性互相关特性理想的码序列很多，比如：OVSF码自相关函数R()=自相关特性决定了多径干扰特性自相关特性理想的码序列非常难找！,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列）0和1个数各一半1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8，m序列由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度）其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1/(2n-1)，单值性,m序列的生成,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,TD-SCDMA使用的扰码序列：Gold序列,Gold序列：由m序列的不同相位异或而成比m序列数量多：2n-1个（n为移位寄存器长度）码间干扰比m序列稍大（大10左右）TD-SCDMA的扰码长度固定为16chips，共有128个,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,调制的作用,把需要传递的信息送上射频信道不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力2PSK（BPSK）：定义2个相位，每个相位需要1个比特表示0018014PSK（QPSK）：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示000900118010270118PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示00004500190010135011180100225101270110315111,TD-SCDMA调制方式,QPSK4相移键控,16QAM16正交幅度调整用于HSDPA,TD-SCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙突发脉冲,时隙信息提取,复杂多变的无线传播环境,Distance(m),接收功率(dBm),10,20,30,-20,-40,-60,慢衰落,快衰落,克服干扰的利器：联合检测,对多个用户的信号的多径分量进行联合处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，大幅度降低多径和多址干扰,联合检测的效果,减少多址干扰和多址干扰，提高系统容量减少噪声上升，提高覆盖克服远近效应，降低对功率控制的要求,使用联合检测,控制干扰的法宝：智能天线,在没有智能天线的情况下，小区间用户干扰严重,在使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善,智能天线：天线阵,圆阵天线,线阵天线,智能天线：赋型算法,智能天线算法上行：基站根据各个阵元接收信号的相位差估计UE的方向下行：根据UE的方向，调整各个阵元上的振幅和相位，形成指向该UE的指向波束，称为波束赋形实时跟踪UE的方向信息，使得指向波束始终指向该UE,智能天线的效果,对用户起到空间隔离、消除干扰的作用阵列天线和赋型算法可