第1章TD-SCDMA系统原理与关键技术

1、1 前言 TD-SCDMA无线网络规划技术无线网络规划技术 2 2大唐移动 版权所有 前 言 课程目的课程目的 课程对象课程对象 课程内容课程内容 必要先修课必要先修课 教学方法和计划教学方法和计划 3 3大唐移动 版权所有 课课 程程 目目 的的 了解网络规划基本概念、原理和流程了解网络规划基本概念、原理和流程 了解了解TD网络规划的方法和特点网络规划的方法和特点 了解了解TD网络建网和优化的方法和过程网络建网和优化的方法和过程 4 4大唐移动 版权所有 课课 程程 对对 象象 公司内部员工公司内部员工 对工作有用对工作有用 对对TD规划感兴趣规划感兴趣 大唐移动大唐移动 大唐移动大唐移动

2、大唐移动大唐移动 5 5大唐移动 版权所有 课课 程程 内内 容容 第第1 1章章 TD-SCDMA系统原理与关键技术系统原理与关键技术 第第2 2章章 TD-SCDMA无线网络规划技术与流程无线网络规划技术与流程 第第3 3章章 TD-SCDMA无线网络规模估算无线网络规模估算 第第4 4章章 TD-SCDMA网络室内及不同场景覆盖网络室内及不同场景覆盖 第第5 5章章 TD-SCDMA系统无线网络规划案例系统无线网络规划案例 第第6 6章章 TD-SCDMA无线传播模型测试与校正无线传播模型测试与校正 第第7 7章章 TD-SCDMA无线网络基站规划建设无线网络基站规划建设 第第8 8章章

3、 TD-SCDMA与多系统共站共存共路与多系统共站共存共路 第第9 9章章 TD-SCDMA网络性能评估与优化网络性能评估与优化 6 6大唐移动 版权所有 教学方法和计划教学方法和计划 方法方法: : 讲解讲解 研讨研讨 实践实践 计划计划: : 共共5 5次课次课 课次课次时间时间内容内容 第第1次次4.11.18:4021:401 第第2次次4.13.18:4021:402 第第3次次4.18.18:4021:403、7 第第4次次4.20.18:4021:404、5 第第5次次4.25.18:4021:406、8、9 7 7大唐移动 版权所有 必要的先修课必要的先修课 通信原理通信原理

4、CDMACDMA理论与技术理论与技术 移动通信原理与技术移动通信原理与技术 网络规划原理与技术网络规划原理与技术 通信网络知识通信网络知识 8 TD-SCDMATD-SCDMA系统原理与关键技术系统原理与关键技术 第第1 1章章 9 9大唐移动 版权所有 1 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 2 TD-SCDMA系统关键技术系统关键技术 3 TD-SCDMA系统技术演进系统技术演进 TD-SCDMA系统原理与关键技术系统原理与关键技术 10 10大唐移动 版权所有 1 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 1.1 TD-SCDMA系统技术原理 1.2 TD-SCDMA系统帧结构 1

5、.3 TD-SCDMA系统物理层过程 11 11大唐移动 版权所有 ime ivision () ynchronization() ode ivision ultiple ccess ( + + + )DMA 什么是什么是系统？系统？ 1.1 TD-SCDMA系统技术原理系统技术原理 12 12大唐移动 版权所有 Why TD-SCDMA? 3G3G国际标准（国际标准（ITU/3GPPITU/3GPP）、）、TDDTDD唯一商用标准唯一商用标准 支持不同环境需求，完全可以独立组网支持不同环境需求，完全可以独立组网 特别适合数据业务的非对称性特别适合数据业务的非对称性 频谱效率高频谱效率高 网络

6、规划和运维优势网络规划和运维优势 设备可靠性和成本优势设备可靠性和成本优势 差异化业务竞争差异化业务竞争 国际漫游优势（全球国际漫游优势（全球TDDTDD频段）频段） 未来演进优势未来演进优势 运营先发优势运营先发优势 13 13大唐移动 版权所有 TD-SCDMATD-SCDMA物理资源池物理资源池 14 14大唐移动 版权所有 TD-SCDMATD-SCDMA无线资源元素无线资源元素 频率资源频率资源 时间资源时间资源 码道资源码道资源 功率资源功率资源 空间资源空间资源 最多可达 16个码道 1.6 MHz 下行 下行 下行 下行 上行 每个用户业务信道通过临时 分配到的CDMA码来被识

7、别 时隙 不同空间的用户可 以复用频率、时隙 码道和功率资源 功率资源包括可用功率和干扰功率。 15 15大唐移动 版权所有 TDD TDD pk pk FDDFDD 上下行使用相同频率 见缝插针使用频率 信道特性互易 高效支持非对称业务 有利于智能天线使用 精确高效的功率控制 上下行使用不同频率 要分配成对频率 信道特性非互易 非对称业务谱效率低 不利于智能天线使用 开环功控不准确 16 16大唐移动 版权所有 频率灵活分配频率灵活分配 上行下行 频率保护间隔 TDD FDD TD-SCDMA： 频宽1.6 MHz 基于TDD工作方式 频带 较窄 双工间 隔较窄 已分配未分配 TD-SCDM

8、A 17 17大唐移动 版权所有 高效支持非对称业务高效支持非对称业务 上行 下行 数据 下载 数据 上传 入城 出城 入城 出城 早上 上班 下午 下班 资源浪费 灵活分配上灵活分配上/下行时隙比例，高效支持非对称业务下行时隙比例，高效支持非对称业务 18 18大唐移动 版权所有 利于先进技术应用利于先进技术应用 上上/下行工作于同一频点，信道环境下行工作于同一频点，信道环境 具有互易性，有利于先进技术应用具有互易性，有利于先进技术应用 (智能天线和功率控制等智能天线和功率控制等) 双向行使 单向行使 ? 19 19大唐移动 版权所有 1 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 1.1 T

9、D-SCDMA系统技术原理 1.2 TD-SCDMA系统帧结构 1.3 TD-SCDMA系统物理层过程 20 20大唐移动 版权所有 1.2 TD-SCDMA1.2 TD-SCDMA帧结构帧结构 无线帧 无线子帧无线子帧 TS0TS1TS6TS5TS4TS3TS2 DwPTSGPUpPTS 5ms5ms 10ms Data 1Data 2MidambleG 352 chips352 chips144 chips16 chips 码片速率：码片速率：1.28 Mcps 频带宽度：频带宽度：1.6 MHz 调制方式：调制方式：QPSK/8PSK/16QAM 双工方式：双工方式：TDD 接入技术：接

10、入技术：DS-CDMA/TDMA/FDMA 下行上行上/下行保护间隔 第一转换点位于第一转换点位于GP，第二转换点位于，第二转换点位于TSi结束点，结束点，i=1 21 21大唐移动 版权所有 TD-SCDMA特殊时隙特殊时隙 DwPTSMain GPUpPTS GPSYNC_DLGPSYNC_UL 96 chips96 chips160 chips 32 chips32 chips64 chips128 chips 下行上行保护间隔 DwPTS： 下行同步与小区搜索，75s Main GP：上/下行保护间隔， 75s UpPTS： 上行同步、随机接入，125s 22 22大唐移动 版权所有

11、TD-SCDMA业务时隙业务时隙 DataMidambleData TFCI 1 SSTPC TFCI 2 DataMidambleData TFCI 3 SSTPC TFCI 4 时隙i时隙i 5ms无线子帧5ms无线子帧 10ms无线帧 352 chips352 chips144 chips352 chips352 chips144 chips GP(16 chips)GP(16 chips) Data： 数据部分，用于承载用户/信令数据 Midamble：训练序列，用于信道估计、功率电平测量 TFCI：传输格式组合指示，指示传输格式组合方式 SS：同步偏移，同步调整指令 TPC：发射功率

12、控制，发射功率调整指令 GP：保护间隔，发射机关闭时延保护 每时隙可同时承载每时隙可同时承载16个个SF = 16的码道的码道 23 23大唐移动 版权所有 TD-SCDMA系统码字系统码字 码组码组 TD-SCDMATD-SCDMA码字码字 SYNC_DL IDSYNC_DL IDSYNC_UL IDSYNC_UL ID扰码扰码IDID基本基本Midamble IDMidamble ID 100.7 00 11 22 33 218.15 44 55 66 77 3231248.255 124124 125125 126126 127127 24 24大唐移动 版权所有 TD-SCDMA系统信

13、道化码系统信道化码 SF = 1SF = 2SF = 4 c1,1 = (1) c2,1 = (1,1) c2,2 = (1,-1) c4,1 = (1,1,1,1) c4,2 = (1,1,-1,-1) c4,3 = (1,-1,1,-1) c4,4 = (1,-1,-1,1) C8,1 C8,2 C8,3 C8,4 OVSF Code Tree 25 25大唐移动 版权所有 TD-SCDMA信道映射信道映射 传输传输信道信道物理信道物理信道 DCHDedicated Physical Channel (DPCH) BCHPrimary Common Control Physical Cha

14、nnels (P-CCPCH) PCHSecondary Common Control Physical Channels(S-CCPCH) FACHSecondary Common Control Physical Channels(S-CCPCH) Page Indicator Channel (PICH) RACHPhysical Random Access Channel (PRACH) USCHPhysical Uplink Shared Channel (PUSCH) DSCHPhysical Downlink Shared Channel (PDSCH) Down link Pi

15、lot Channel (DwPCH) Up link Pilot Channel (UpPCH) Fast Physical Access Channel (FPACH) HS-DSCHHigh Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH) Shared Control Channel for HS-DSCH (HS-SCCH) Shared Information Channel for HS-DSCH (HS-SICH) 26 26大唐移动 版权所有 TD-SCDMA系统信道波束赋形系统信道波束赋形 特殊时隙特殊时隙业务时隙业务时隙

16、DwPTSUpPTS公共信道专用信道 波波 束束 赋赋 形形 全向发射上行波束赋形 BCH/PCH/PICH 等全向发射(小 区/扇区) FACH/FPACH 基于UE的特定 波束赋形 27 27大唐移动 版权所有 1 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 1.1 TD-SCDMA系统技术原理 1.2 TD-SCDMA系统帧结构 1.3 TD-SCDMA系统物理层过程 28 28大唐移动 版权所有 1.3 TD-SCDMA1.3 TD-SCDMA物理层过程物理层过程 小区搜索小区搜索 随机接入随机接入 上行同步上行同步 29 29大唐移动 版权所有 小区搜索小区搜索 比较DwPTS与PCC

17、PCH Midamble 的相对相位 DwPCH对应于4个基本Midamble 扰码与基本Midamble一一对应 搜索DwPCH 扰码与基本midamble鉴别 控制复帧同步 读取BCH 1 2 3 4 30 30大唐移动 版权所有 UEUE小区初搜实现小区初搜实现(1)(1) 利用特征窗法确定DwPCH粗略位置，误差为+/-1symbol,实现 symbol级的下行同步 利用相关法确定本小区所用的SYNC_DL码及SYNC_DL码的位置 实现chip级的下行同步 利用SYNC_DL码粗略的计算频率偏差，调整频偏，实现频偏 粗调，使频偏小于1KHz 利用信道冲击响应确定出本小区使用的基本mi

18、damble码 利用midamble码前后数据精调频偏，使频率偏差小于200Hz 同时利用TS信道冲击响应计算chip精度的下行同步偏 差 最后，寻找SYNC_DL相位，确定交织帧帧号，通知JD读取BCH 信息, S1(135，45，225，135), S2(315，225，315，45) 31 31大唐移动 版权所有 UEUE小区初搜实现小区初搜实现(2)(2) 5ms Possible location of DwPTS 特征窗确定DwPCH粗略位置 Symbol级 08162432 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 利用相关法确定本小区所用的 SYNC_DL码及

19、SYNC_DL码的位置 chip级的下行同步 32 32大唐移动 版权所有 随机接入随机接入 UENode B UpPCH FPACH RACH FACH UE选择SYNC-UL 并发起同步请求 UE调整发射功率与发 射定时，发起随机接入 Node B检测SYNC_UL，发 送定时调整与功率调整指示 信道分配 UE报到报到 33 33大唐移动 版权所有 上行同步上行同步 UENode B UpPCH FPACH UE选择SYNC-UL 并发起同步请求 Node B检测SYNC_UL，发 送定时调整与功率调整指示 UE报到报到 初始同步初始同步 同步保持同步保持 UENode B DCH DCH

20、 UE发送DCH Node B发送DCH，含SS指令 Node B根据Midamble 检测同步状况 DCH UE发送DCH UE根据SS指令 调整发射时间 34 34大唐移动 版权所有 上行同步原理与优势上行同步原理与优势 原理 同一时隙不同用户的信 号同步到达基站接收机 充分利用Walsh码的正 交性 优势 最大限度的克服MAI 简化基站解调设计方案， 降低基站成本 t CODE1 CODE2 CODEN NodeB Uu . 35 35大唐移动 版权所有 上行同步：克服多址干扰上行同步：克服多址干扰 aiai = 8 aibi = 0 +1 +1 +1 -1 -1 -1 扩频信号 扩频码

21、A 扩频码B 36 36大唐移动 版权所有 上行同步总过程上行同步总过程 同步的建立(开环同步) 在随机接入时建立 依靠NodeB接收到的 SYNC_UL 立即在对应的F-PACH进行控制 同步的保持(闭环同步) 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 峰值位置目标值调整(外环同步) 出现失步的可能性 失步后执行链路重建 SS 上行业务时隙 Midamble 随机接入SYNC-UL ss UpPTS UE的上行突发 37 37大唐移动 版权所有 开环同步过程：时间提前开环同步过程：时间提前 TS3TS0TS2TS5TS4TS6TS1G TS3TS0TS2TS

22、5TS4TS6TS1G 定时提前量定时提前量TA = 2 t t 2t 终端帧结构 基站帧结构 38 38大唐移动 版权所有 上行同步关键点之一：同步建立上行同步关键点之一：同步建立 在上行同步建立之前，UE必须利用DwPTS上的 SYNC_DL信号建立与当前小区的下行同步 在上行同步建立过程中，UE首先在特殊时隙UpPTS上 开环发送UpPCH信号 UE根据路径损耗估计UE与Node B之间传输时间来确 定上行初始发送定时，或者以固定的发送提前量来确定 初始发送定时 Node B在UpPTS上测量UE发送UpPCH的定时偏差 然后转入闭环同步控制，Node B将UpPCH的定时偏 差在下行信

23、道FPACH上通知UE UE调整定时偏差发送PRACH或上行DPCH，建立上行 同步 39 39大唐移动 版权所有 闭环同步控制闭环同步控制过程过程 同步测量并上报同步测量并上报 与目标值比较与目标值比较 产生产生SS命令命令 UE接收并调整接收并调整 40 40大唐移动 版权所有 闭环同步控制闭环同步控制过程过程( (续续) ) 功控命令QPSK编码8PSK编码 “Up”11110 “Down”00000 Do nothing”01011 Data symbols Midamble Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS sym

24、bols G P 1 st part of TFCI code word 2 nd part of TFCI code word Data symbols Midamble Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS symbols G P 3 rd part of TFCI code word 4 th part of TFCI code word Radio Frame 10ms Sub-frame 5ms Sub-frame 5ms 同步控制命令的编码 41 41大唐移动 版权所有 上行同步关键点之二：同步保持上行同步关键点之二

25、：同步保持 Node B利用每个UE的Midamble测量路径时延的起始 位置、终止位置和主径位置。 Node B依据测量结果来形成物理层命令SS： 首先保证所有路径时延落在信道估计窗口内 其次要求主径往期望的位置移动 SS命令有3种情况：往前调整，往后调整和 不调整 Node B在下行链路将SS命令通知UE UE根据SS命令调整下次发送定时，发送定时以固定 步长进行调整，最小调整步长为1/8chip 调整步长和调整周期由高层设定(K、M) 42 42大唐移动 版权所有 上行外环同步控制上行外环同步控制 1.保证整个信道冲激响应（保证整个信道冲激响应（CIR）在信道估计窗内）在信道估计窗内 2

26、.调整用户的目标值尽可能接近时隙的目标值调整用户的目标值尽可能接近时隙的目标值 43 43大唐移动 版权所有 Target_ts = Target_user Channel Impulse Response: Counter_start thr Counter_end thr peak = Target_ts w 0 start end Delta_peak = Delta_target Delta_end peak Delta_end = w - end - 1 Target_ts Channel Impulse Response: Counter_start thr Counter_end

27、 Target_ts w 0 start end Delta_peak peak Delta_peak = peak - Target_ts Delta_start = Delta_target Target_user 峰值位置目标值调整峰值位置目标值调整 44 44大唐移动 版权所有 Target_ts Channel Impulse Response: Counter_start = thr Counter_end thr And the mean of end = w - 8 w 0 (start) Delta_end = Delta_target peak end Delta_end

28、= w - end - 1 1 chip Target_user Target_ts Channel Impulse Response: Counter_start = 8 Counter_end = thr w 0 start (end) Delta_start = Delta_target peak Delta_start = start - 1 1 chip Target_user 出窗处理和调整出窗处理和调整 45 45大唐移动 版权所有 同步偏差对检测性能的影响同步偏差对检测性能的影响 46 46大唐移动 版权所有 上行同步对设备和系统的影响上行同步对设备和系统的影响 要求系统有较高

29、 的定时精度 在多径条件下， 理想同步不能得到 只能得到主径的 同步，将其它径看 作干扰或噪声 +1 +1 +1 -1 -1 -1 扩频信号 扩频码A 多径延迟 aiai = 8 aiai = -4 多径的困扰多径的困扰 47 47大唐移动 版权所有 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 FTD-SCDMA系统技术原理 FTD-SCDMA系统帧结构 FTD-SCDMA系统物理层过程 48 48大唐移动 版权所有 互动时光互动时光 49 49大唐移动 版权所有 1 TD-SCDMA系统基本原理系统基本原理 2 TD-SCDMA系统关键技术系统关键技术 3 TD-SCDMA系统技术演进系统技术

30、演进 TD-SCDMA系统原理与关键技术系统原理与关键技术 50 50大唐移动 版权所有 2 TD-SCDMA2 TD-SCDMA系统主要关键技术系统主要关键技术 (.) n时分双工方式时分双工方式 n智能天线智能天线? n联合检测联合检测? n上行同步上行同步 n接力切换接力切换? n动态信道分配动态信道分配? n软件无线电软件无线电 n低码片速率低码片速率 n. 基站A基站B 51 51大唐移动 版权所有 2 TD-SCDMA2 TD-SCDMA系统主要关键技术系统主要关键技术 2.1 智能天线 2.2 联合检测 2.3 接力切换 2.4 动态信道分配 52 52大唐移动 版权所有 2.1

31、 2.1 智能天线智能天线 智能天线基本概念与原理智能天线基本概念与原理 智能天线实现方式和关键点智能天线实现方式和关键点 智能天线具有的优势智能天线具有的优势 智能天线的测试智能天线的测试 智能天线的安装智能天线的安装 智能天线对设备和系统的影响智能天线对设备和系统的影响 53 53大唐移动 版权所有 智能天线基本概念与原理智能天线基本概念与原理 智能天线是由多根天线 阵元组成天线阵列 智能天线的原理是通过 调节各阵元信号的加权 幅度和相位来改变阵列 天线的方向图，从而抑 制干扰，提高信干比。 能实现天线和传播环境 与用户和基站之间的最 佳匹配。 54 54大唐移动 版权所有 智能天线智能天

32、线组成结构组成结构 55 55大唐移动 版权所有 智能天线智能天线: FDD vs.TDD: FDD vs.TDD FDD方式：由于上、下行 链路信号传播的无线环境 受频率选择性衰落影响不 相同，所以根据上行链路 计算得到的权值不能直接 应用于下行链路 TDD方式：上、下行链路 使用相同频率传输信号， 且间隔时间短，链路无线 传播环境差异不大，可以 使用相同权值 TDD方式更能够体现智能 天线的优势 上行下行 TDD FDD 56 56大唐移动 版权所有 智能天线智能天线原理原理 d = a*cos = 2d/ d a 无波束赋形无波束赋形 S(t) = Aejejk 波束赋形波束赋形 对每个

33、天线阵元信号相位 加权，对第k根阵元加权相位 e-jk S(t) = K*Aej 功率叠加功率叠加幅度叠加幅度叠加 57 57大唐移动 版权所有 0 cos 2 xmj m ew 1 0 )cos(cos 2 0 )()( M m xmj etArtS 智能天线原理（续）智能天线原理（续） 选择不同的0，将 改变波束的所对的角度， 所以可以通过改变权值来 选择合适的方向 正如正弦波叠加的效果，假设第m个阵元的权因子: 58 58大唐移动 版权所有 数学模型数学模型 )()()(tXtWtY 1 2 1 )( )( )( )( N N tx tx tx tX 1 2 1 )( )( )( )(

34、M M ty ty ty tY NM M N N N MM tw tw tw tw tw tw tw tw tw tW )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )2( )1( )( 2 )2( 2 )1( 2 )( 1 )2( 1 )1( 1 59 59大唐移动 版权所有 数学模型（续）数学模型（续） 无线通信 系统： Nnthtstx M m nm mn 1,)()()( 1 ),( Mmh a a a h th th th m l L l m lN m l m l m l L l m l Nm m m 1, )( )( )( )( )( )( )( )( 1 )(

35、 )( 2 )( 1 )( 1 )( ),( )2,( )1 ,( a Mmtsty mm 1),()( 60 60大唐移动 版权所有 赋形方法一：波束扫描法赋形方法一：波束扫描法(GOB) Lll L l 1),1( 360 a T K KR j K R j R j l Keee a a l a l l ) ) 1(2 cos( 2 ) 2 cos( 2 )cos( 2 )( a KkLl ts l k kkTk k 1;1, )(. . )( *)( )()()*( max )( aw wRw h w KkE kHkk 1, )()()( HHRh 61 61大唐移动 版权所有 Kk ts

36、 kTk kkTk k 1, 1. . )( )()*( )()()*( max )( ww wRw h w )()()(kkk ，特征分解wR h 赋形方法二：特征向量法赋形方法二：特征向量法(EBB) 62 62大唐移动 版权所有 智能天线智能天线实现方式实现方式 阵列类型阵列类型 从维数来看：线阵从维数来看：线阵/ /面阵面阵 从形状来看：直线阵从形状来看：直线阵/ /弧线阵弧线阵 从阵元间距来看：均匀从阵元间距来看：均匀/ /非均匀阵非均匀阵 63 63大唐移动 版权所有 常用智能天线方式常用智能天线方式 智能天线的阵元通常是按直 线等距、圆周或平面等距排 列。每个阵元为全向天线 当移

37、动台距天线足够远，实 际信号入射角的均值和方差 满足一定条件时，可以近似 地认为信号来自一个方向 64 64大唐移动 版权所有 实现方式之一：实现方式之一：均匀直线阵均匀直线阵 方向向量（方向向量（1） T dK j dk j k w k w ak w a ee )cos( ) 1(2 )cos( ) 1(2 )( )()( 1)( a 均匀直线阵（ULA） 20406080100120140160180 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 degree original pattern 65 65大唐移动 版权所有 实现方式之二：实现方式之二：均匀圆阵均匀圆阵 方向向量（方向向

38、量（2） T R j R j R j k w a Kk w a kk w k w eee )cos( 2 )cos( 2 )cos( 2 )( )()()()()1()( )( a 均匀圆阵（UCA） 050100150200250300350 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 degree directional pattern 0 dB 66 66大唐移动 版权所有 实现关键点之一：去耦实现关键点之一：去耦 ZZ 3311 2 5 0 4 Antenna mAntenna n 发 射 互 耦 接 收 互 耦 分析解决方法：IEMF、MOM、AEP 互藕的影响：导致副瓣增大；

39、影响DOA和 MUSIC谱估计；降低系统容量。 67 67大唐移动 版权所有 校准方法校准方法 采用导频天线 采用校准网络 自校准 Calibration Network ka2 ka1 kai kaN Port1 Port2 Porti PortN Port0 实现关键点之二：校准实现关键点之二：校准 校准必要性：校准必要性：为了使智能天线能准确地接 收和发射信号，必须要保证各阵元的射频 馈电缆和射频收发信机之间基本没有区别 ，这需要对每条发射及接收链路进行相位 及幅度补偿，即射频校准。 68 68大唐移动 版权所有 在上、下行链路中的应用在上、下行链路中的应用 69 69大唐移动 版权所有

40、 与其它天线方式比较与其它天线方式比较 全向、扇区、空间分集、自适应天线全向、扇区、空间分集、自适应天线 全向天线三扇区天线 智能天线 70 70大唐移动 版权所有 智能天线的优势智能天线的优势 使用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 移动终端在整个小区内 处于受跟踪状态 不使用智能天线不使用智能天线 . 能量分布于整个小区内 在没有激活状态的移动终 端的地区内，干扰并没有 得到减少 智能天线的优势智能天线的优势 提高了基站接收机的灵敏提高了基站接收机的灵敏 度度 提高了基站发射机的等效提高了基站发射机的等效 发射功率发射功率 降低了系统的干扰降低了系统的干扰

41、增加了增加了CDMA系统的容量系统的容量 改进了小区的覆盖改进了小区的覆盖 降低了系统的成本降低了系统的成本 71 71大唐移动 版权所有 上行上行: 提高基站接收灵敏度提高基站接收灵敏度（10lgN dB） 下行下行: 增大覆盖距离增大覆盖距离（等效功率增加（等效功率增加20lgN dB） 能量集中照得很远能量集中照得很远 能量集中能量集中 增加覆盖增加覆盖 全向照明区域小全向照明区域小 智能天线的优势（智能天线的优势（1 1） 72 72大唐移动 版权所有 降低了系统的干扰 N n n mean P N P Pmean P P P 1 max )( 1 )(max )( )(max )(8

42、2351. 6dB 智能天线的优势（智能天线的优势（2 2） 干扰抑制度干扰抑制度 73 73大唐移动 版权所有 干扰抑制示意图干扰抑制示意图 上行上行: 基站接收信号有方向性，对接收方向基站接收信号有方向性，对接收方向 以外干扰有很强的抑制作用以外干扰有很强的抑制作用 下行下行: 波束赋形后低旁瓣泄漏大大减小对波束赋形后低旁瓣泄漏大大减小对 小区内小区内/小区间其他用户信号的干扰小区间其他用户信号的干扰 74 74大唐移动 版权所有 智能天线的优越性（智能天线的优越性（3 3） 改善了接收信噪比：改善了接收信噪比： M SINR SINR SINRSINR SINRSINR Gain Out

43、 OutArray InOut InArrayOutArray Array , 1 , , 1, 1 , / / 75 75大唐移动 版权所有 智能天线的优势（智能天线的优势（4 4） 增加了增加了CDMA系统的容量：系统的容量： 全向小区容量：全向小区容量：N 三扇区容量：三扇区容量：3N 智能天线小区容量：智能天线小区容量：56N 空分多址小区容量：空分多址小区容量：LN N N 76 76大唐移动 版权所有 智能天线小区的容量计算智能天线小区的容量计算 m L SF m EL N E SF N E b bb 2 lg10)lg(10 )1(2 lg10)lg(10 0 0 )lg(10

44、0 10 2 N E SF b m L 77 77大唐移动 版权所有 智能天线智能天线/ /链路性能增益链路性能增益 89101112131415161718 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 Comparision in CASE3 channel on performance of Smart Antenna Eb/N0*Ka(dB) BLER SA OFF SA ON 6810121416182022 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 Comparision in CASE3 channel on performance of Smart Antenna Eb/N

45、0*Ka(dB) BLER SA OFF SA ON 上行链路智能天线增益 下行链路智能天线增益 上行链路多天线接收产生链路性能增益 下行链路波束赋形产生链路性能增益（约6dB） 8用户（满码道）的性能：不使用智能天线技术，误块率只能降到用户（满码道）的性能：不使用智能天线技术，误块率只能降到0.05左右，左右， 不能满足不能满足QOS要求；采用智能天线技术后，误块率能够降到要求；采用智能天线技术后，误块率能够降到10-3量级，性量级，性 能得到明显改善能得到明显改善 78 78大唐移动 版权所有 智能天线智能天线/ /系统容量增强系统容量增强 79 79大唐移动 版权所有 实现单基站定位实现

46、单基站定位 用户的定位用户的定位（DOADOA） 估计每个用户的主到达方向估计每个用户的主到达方向 估计每个用户的各多径的到达方向估计每个用户的各多径的到达方向 智能天线优势（智能天线优势（5 5） 基于智能天线的单小区 定位，无需GPS、只 需一个小区参与定位， 是最经济的定位方式最经济的定位方式 波束扫描法（波束扫描法（GOB） 特征值分解法特征值分解法 （EBB） 方方 法法 80 80大唐移动 版权所有 天线性能比较：天线性能比较：pk WCDMA：分集天线，：分集天线，3-4dB链路链路 增益，增益，10-20%容量提升容量提升 TD-SCDMA：智能天线，：智能天线，7-9dB 链

47、路增益，链路增益，30%以上容量提升以上容量提升 81 81大唐移动 版权所有 全向天线全向天线 扇区化天线扇区化天线 智能天线实例智能天线实例 82 82大唐移动 版权所有 智能天线测试智能天线测试 智能天线测试的基本内容 测试环境的选择 测试结果 83 83大唐移动 版权所有 智能天线测试内容智能天线测试内容 上行增益 下行增益 上行干扰抑制 下行干扰抑制 84 84大唐移动 版权所有 相关参数和公式相关参数和公式 SIR：译码前的符号信干比； RSCP：目标用户接收信号码道功率； ISCP： 高斯白噪声+邻小区干扰功率； Q：目标用户扩频因子； . RSCP SIRQ ISCP 85 8

48、5大唐移动 版权所有 上行增益测试原理上行增益测试原理 上行增益是智能天线接收的增益，表 现在每根天线上最强信号的叠加。 计算公式： RSCPRSCP G ISCPISCP 单天线多天线 上,1 单天线多天线 86 86大唐移动 版权所有 上行增益测试方法上行增益测试方法 固定NodeB侧上行的SIR-Target，在单天线 和多天线下分别记录NodeB上行接收的 DPCH RSCP和ISCP 多组数据平均，多根天线平均，降低环境干 扰、时间变化以及天线位置等因素带来的带 来的影响 87 87大唐移动 版权所有 下行增益测试原理下行增益测试原理 下行增益是智能天线波束赋形后带来的 增益 计算公

49、式 GRSCPRSCP 赋形全向 下,1 88 88大唐移动 版权所有 下行增益测试方法下行增益测试方法 固定NodeB的发射功率，在智能天线打开赋形 和关闭赋形的情况下分别记录UE侧下行的 DPCH RSCP 多组数据时间平均，降低环境干扰和时变因素 带来的影响 89 89大唐移动 版权所有 上行干扰抑制测试原理上行干扰抑制测试原理 理论上，智能天线接收对有用信号的增 益是幅度叠加，对噪声的增益是功率叠 加。因此要满足相同的SIR Target时， 干扰功率增量大于有用信号功率增量。 计算公式： G上，2 = G上,1有干扰 G上,1无干扰 90 90大唐移动 版权所有 上行干扰抑制测试方法

50、上行干扰抑制测试方法 在环境干扰小的时候测试智能天线的 上行增益 在环境干扰大的时候测试智能天线的 上行增益 按照公式，计算出上行干扰抑制增益 干扰可以是邻小区同频小区加载产生， 也可以是环境变化的热噪声 91 91大唐移动 版权所有 下行干扰抑制测试原理下行干扰抑制测试原理 下行干扰抑制来源于邻小区采用智能天线赋 形后其传播信号的能量具有方向性，对本小 区的干扰降低。 UE的下行功率控制与智能天线赋形结合，增 加了下行干扰抑制的效果 由于天线赋形的随机性，干扰抑制效果是一 种统计意义上的平均效果 计算公式： G下,2 = ISCP全向 ISCP赋形 92 92大唐移动 版权所有 下行干扰抑制

51、测试方法下行干扰抑制测试方法 在邻小区全向并加载用户时，本小区UE记 录此时的ISCP干扰功率 在邻小区赋形并加载用户时，本小区UE记 录此时的ISCP干扰功率 按照公式，计算出下行干扰抑制 加载用户按照必须指定路线移动，得到下 行干扰抑制的平均效果 93 93大唐移动 版权所有 测试环境的选择测试环境的选择 直达径和反射径 近点和远点 中心点和边缘点（线 阵） 开阔地点和密集地点 快衰落点和慢衰落点 94 94大唐移动 版权所有 测试结果测试结果 典型环境的测试结论如下： 上行增益：68dB 下行增益：69dB 上行干扰抑制：24dB 下行干扰抑制：25dB ？ 95 95大唐移动 版权所有

52、 测试结论测试结论 在各种测试环境下，上行增益测 试结果无明显差别 直达径和反射径无明显差别 近点和远点无明显差别 中心点和边缘点（线阵）比较， 前者略优于后者。 开阔地点和密集地点，前者优于 后者 快衰落点和慢衰落地点，后者优 于前者 96 96大唐移动 版权所有 天线安装工程与技术要求天线安装工程与技术要求 安装的技术要求安装的技术要求 安装的工程要求安装的工程要求 参见第7章 97 97大唐移动 版权所有 智能天线对设备的影响智能天线对设备的影响 降低了实现复杂降低了实现复杂 增加设备可靠性增加设备可靠性 降低了基站成本降低了基站成本 可联合采用系列可联合采用系列 化天线化天线 98 9

53、8大唐移动 版权所有 小结：智能天线小结：智能天线 智能天线基本概念与原理智能天线基本概念与原理 智能天线实现方式和关键点智能天线实现方式和关键点 智能天线具有的优势智能天线具有的优势 智能天线的测试智能天线的测试 智能天线的安装智能天线的安装 智能天线对设备和系统的影响智能天线对设备和系统的影响 99 99大唐移动 版权所有 互动时光互动时光 100 100大唐移动 版权所有 2 TD-SCDMA2 TD-SCDMA系统主要关键技术系统主要关键技术 2.1 智能天线 2.2 联合检测 2.3 接力切换 2.4 动态信道分配 101 101大唐移动 版权所有 2.2 2.2 联合检测联合检测

54、联合检测基本概念联合检测基本概念 联合检测系统模型联合检测系统模型 联合检测信道估计方法联合检测信道估计方法 联合检测常用算法联合检测常用算法 联合检测优势联合检测优势 102 102大唐移动 版权所有 联合检测基本概念联合检测基本概念 DATA FIELD 1midambleDATA FIELD 2guard DATA FIELD 1midambleDATA FIELD 2GP DATA FIELD 1midambleDATA FIELD 2GP N symbols ( Q chips/symbol ) 1 2 K ISI MAI 103 103大唐移动 版权所有 K个用户 信道估计 K个用

55、户 联合检测 用户1 用户2 用户K 接收接收 数据数据 Y 用户用户 数据数据 X Y = AX + N，信号检测理论，信号检测理论 原理：原理： 充分利用对多用户信充分利用对多用户信 道的估计，根据某种道的估计，根据某种 信号估计准则，估计信号估计准则，估计 同时工作的多个码道同时工作的多个码道 的用户信息，在的用户信息，在多个多个 用户中检测、提取出用户中检测、提取出 所需的用户信号所需的用户信号 联合检测实现原理联合检测实现原理 104 104大唐移动 版权所有 数学模型数学模型 K个用户 信道估计 K个用户 联合检测 用户1 用户2 用户K 接收接收 数据数据 Y 用户用户 数据数据

56、 X Y = AX + N，信号检测理论，信号检测理论 甲卷：甲卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2,a11, a12已知，求解x1 合卷：合卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2, a11, a12 , a21, a22已知 求解x1 , x2 Y = AX，确定性计算，确定性计算 乙卷：乙卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2,a21, a22已知，求解x2 105 105大唐移动 版权所有 nAde 联合检测系统模型联合检测系统模型(1)(1) 106 106大唐移动 版权所有 )()2()1 (K bbbV V V矩阵： 联合检测系统模型联合检测系统模型(2)(2) 107 107大唐移动 版权所有 A A矩阵： 联合检测系统模型联合检测系统模型(3)(3) 108 108大唐移动 版权所有 P mmm 21 m )()( 2 )( 1 )(k L kkk mmmm KkLimm PWWPi k ik j j 1,1; 1%1 )( 1 1 )( max 联合检测信道估计联合检测