TD-SCDMA技术交流资料

1、TD-SCDMA技术交流资料技术交流资料南京奥联信息技术有限公司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南京奥联信息技术有限公司TD-SCDMATD-SCDMA直放站介绍直放站介绍TD-SCDMA室内覆盖介绍室内覆盖介绍TD-SCDMATD-SCDMA技术基础介绍技术基础介绍TD-SCDMA“多通道多通道”覆盖方案介绍覆盖方案介绍第一部分：CDMA TDD概述 CDMA TDD 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

2、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

3、)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

4、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预计在3G3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDDFDD提供大区制对称提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMATD-SCDMA系统，用多模终系统，用多模终端实现漫游端实现漫游IMT2000的CDMA TDD标准概况两种CDMA TDD：TD-SCDMA和UTRA TDD两

5、种TDD方案的异同：项目TD-SCDMAUTRA TDD带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/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BS0BS1BS2BS0BS1

6、BS2BTS Tx RxG3G 业务与功能未来的未来的“承载业务承载业务”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无线多媒体的数据业务z移动速度为最高240km/h时，数据速率为 8 . 64/144 kbit/sz手持机环境(速度30km/h),数据速率为 8 . 384 kbit/s z室内环境(速度3 km/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

7、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)z频域频域 DCAz频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道)z在给定频谱范围内，与 5 MHz 的带宽相比， TD-SCDMA 的1.6 MHz 带宽使其具有3倍以上的无线信道数(频道数)z时域时域 DCAz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z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z码域码域 DCAz在同一个时隙中，通

8、过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化z空域空域 DCAz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

9、构Radio frame10msMulti frame Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chips TD-SCDMA技术基础：智能天线智能天线z使用智能天线使用智能天线 .z能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端z正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态z不使用智能天线不使用智能天线 .z能量分布于整个小区内z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

10、增加了容量及小区覆盖半径 联合检测 (JD)z联合检测作用z避免多址干扰z检测动态范围急剧增大，无需软切换z小区内干扰最小化z联合检测原理z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 z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GDwPTSUpPTS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BCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6TD-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

11、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t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(+/- 4 chips)失步后执行链路重建SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE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、

12、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BS0BS1BS2MSTD-SCDMA与WCDMA及GSM的切换TD-SCDMA(1.28Mcps TDD)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UTRA 3.84Mcps TDD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3GPP GERAN讨论)TD-SCDMA简介 小区搜索TS5TS4TS0TS2TS1GTS

13、3TS6DwPTSUpPTSTDD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。TS5TS45msTS6TD-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

14、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GDwPTSUpPTSTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6随机接入过程UENode BUpPTS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FPACHRACH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TransportchannelsPhysical channe

15、lsDCHDedicated Physical Channel (DPCH)BCHPrimary Common Control Physical Channels (P-CCPCH)PCHSecondary Common Control Physical Channels(S-CCPCH)FACHSecondary Common Control Physical Channels(S-CCPCH)PICHRACHPhysical Random Access Channel (PRACH)USCHPhysical Uplink Shared Channel (PUSCH)DSCHPhysical

16、 Downlink Shared Channel (PDSCH)Down link Pilot Channel (DwPCH)Up link Pilot Channel (UpPCH)FPACHTD-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CDMA TDD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：结论：TD-SCDMA主要优势主要

17、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 TDD TDD 1900 192

18、0 2010 2025 ITU的核心分配建议(MHz) TDD & FDD (UL) TDD TDD & FDD (DL) 1850 1910 1930 1990 ITU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 (0.0F=-85dBm=-3dB二类地区CS64KbpsPS128Kbps=-85dBm=-3dBTD-SCDMA 室内覆盖以PCCPCH C/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

19、。TD室内链路预算室内链路预算-上行链路预算上行链路预算TD室内链路预算室内链路预算-下行链路预算下行链路预算TD室内链路预算室内链路预算-链路预算链路预算上行、下行灵敏度上行、下行灵敏度12.2Kbp12.2KbpsCSsCS话音话音64Kbps 64Kbps CSCS128Kbps 128Kbps PSPS384Kbps 384Kbps PSPS多种业务数据速率多种业务数据速率扩频增益扩频增益SF16*2SF16*8SF16*8* 2TSSF16*10 *2TS码道类型码道类型* *码道数量码道数量* *时隙数量时隙数量dBdB1212121212121212扩频增益扩频增益= =10Ig

20、扩频因子扩频因子最小需求最小需求Eb/No ( (下行下行/ /上行）上行）dBdB3.4/2.93.4/2.92.5/1.2.5/1.0 02.3/0.42.3/0.42.4/0.62.4/0.6各种各种ITU移动环境，各种业务的移动环境，各种业务的需求的需求的Eb/No由由3GPP协议给出：协议给出：（室内覆盖取静态性能要求）（室内覆盖取静态性能要求）最小需求最小需求C/I （下行（下行/ /上行）上行）dBdB-8.6/-8.6/-9.19.1-9.5/-9.5/-1111-9.7/-9.7/-11.611.6-9.6/-9.6/-11.411.4最小需求最小需求C/I= =最小需求最小

21、需求Eb/No- -扩扩频增益频增益UE灵敏度灵敏度RSCPdBmdBm-105.6-105.6-107.5-107.5-107.7-107.7-107.6-107.6实际网络中，应考虑更大的下行实际网络中，应考虑更大的下行干扰储备，下行覆盖能力明显受干扰储备，下行覆盖能力明显受限。限。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室内链路预算室内链路预算-下行干扰储备（同频组网）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

22、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；下行下行PCCPCHPCCPCH覆盖要求覆盖要求 计算表计算表12.2Kbps12.2KbpsCSCS话音话音64Kbps 64Kbps PSPS128Kbp128Kbps PSs PS384Kbps 384Kbps PSPS多种业务数据速率多种业务数据速率C/IC/I-8.6-8.6-9.5-9.5-9.7-9.7-9.6-9.6取整取整ISCP=-90dBmISCP=-90dBmRSCPRSCP-98.6-98.6-99.5-99.5-99.7-99.7-99.6-99.6一般干扰情

23、况下一般干扰情况下ISCP=-80dBmISCP=-80dBmRSCPRSCP-88.6-88.6-89.5-89.5-89.7-89.7-89.6-89.6室外站信号形成中等干扰情况下室外站信号形成中等干扰情况下ISCP=-70dBmISCP=-70dBmRSCPRSCP-78.6-78.6-79.5-79.5-79.7-79.7-79.6-79.6室外站信号形成较强干扰情况下室外站信号形成较强干扰情况下 （室内软切换区可能较多）（室内软切换区可能较多）ISCP=-60dBmISCP=-60dBmRSCPRSCP-68.6-68.6-69.5-69.5-69.7-69.7-69.6-69.6

24、室外站信号形成很强干扰情况下（通常室外站信号形成很强干扰情况下（通常RSCPRSCP难以满足要求，建议采用异频室内覆难以满足要求，建议采用异频室内覆盖方案）盖方案）TD室内链路预算室内链路预算-模拟测试模拟测试TD室内链路预算室内链路预算-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L3832.5lg1.5043dBUE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业务最低接收电平-50 0 3433分配路损 17dB全向天线（3dBi）输入DCH功率应-85dBm,楼外米边缘场强95dBm为标准。对于封闭性较差的大楼，层高米，需要考虑外泄控制的最大层数为层。TD-SCDMATD-SCDMA直放站介绍直放站介绍TD-SC