TD-SCDMA基本原理(二)-鼎利培训

1、TD基本原理（二）基本原理（二）培训讲师:龙新旺整理ppt课程目标 学习完本课程，您将能够： 了解TD-SCDMA网络结构与接口 了解TD-SCDMA无线信道结构与功能 了解TD-SCDMA无线信道配置原则 了解TD通信的物理层过程整理ppt目 录1. TD-SCDMA网络结构与接口网络结构与接口2. TD-SCDMA无线信道结构与功能3. TD-SCDMA无线信道配置原则4. 物理层过程LTE：每个10ms无线帧被分为10个子帧，每个子帧包含两个时隙，每时隙长。帧长为1ms。TD：每个10ms被分为两个5ms的子帧。每个子帧分为7个常规时隙和三个特殊时隙。帧长为5ms。整理ppt4UTRAN

2、总体结构图SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUu整理ppt5CNCN标准发展历程标准发展历程 R99 R4 R5 R6 n 引入 Iu 接口 n 最大速率 2Mbps n 商用版本 2001.6+后续 CR 2000.3 2001.3 2002.6 功能冻结时间点 n 控制与承载分离 n 增加 TD-SCDMA n 已经商用 n 引入多媒体域(IMS) n 无线引入 HSDPA n 逐步商用 n 研究IMS与PLMN/PSTN/ISDN 的电路交换的互操作 n MBMS n HSUPA 2004.12整理ppt

3、6HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGSNBTSBTSNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubGiR99系统基本结构整理ppt7AuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubNbNcMGWGMSC ServerM

4、cMSC Server/VLRMcHHLRMGWGiR4系统基本结构整理ppt8MGWMSC ServerMGWSGSNUTRAN T-SGWMGCFR-SGWMRFPPSTN Legacy/ExternalGMSC ServerHSSR-SGW CSCFCxMsMwMgMrGiGi IMS-MGWMcMcMcCDMhMhT-SGWPS域域IP多媒体域多媒体域CS域域IuGrGi HSS CSCF GGSNR5系统基本结构整理ppt9UTRAN通用协议模型物理层物理层信令承载信令承载ALCAP应用协议应用协议无线网络层无线网络层传输网络层传输网络层 控制面控制面 传输网络控制面传输网络控制面用

5、户面用户面数据流数据流数据承载数据承载信令承载信令承载 传输网络用户面传输网络用户面 传输网络用户面传输网络用户面整理ppt10UTRAN通用协议模型 从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层； 从垂直方向上则包括以下四个平面： 控制平面：包含应用层协议，如：RANAP、RNSAP、NBAP和传输层应用协议的信令承载。 用户平面：包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。 传输网络层控制平面：包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的ALCAP协议，以及ALCAP需要的信令承载。 传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平

6、面。 整理ppt11Iub口 Iub接口是RNC和Node B之间的接口，完成RNC和Node B之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和Node B逻辑上的O&M等。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。 功能：管理Iub接口的传输资源、Node B逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。整理ppt12Iur口 Iur接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。 功能：Iur口是Iub口的延伸。它支持基本的RNC之间的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支持

7、系统管理过程。整理ppt13Iu口Iu接口是连接UTRAN和CN的接口，也可以把它看成是RNS和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的UTRAN和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。结构：一个CN可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和CN之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（Iu-BC），它们有各自的协议模型。功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。整理ppt14空中接口UuRRCMAC物理层物理层BMCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCPDCPPDCP

8、传输信道逻辑信道无线承载ControlControlControlControlControl控制面信令用户面消息Uu接口边界L1L2/MACL2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3整理ppt15空中接口Uu 无线接口从协议结构上可以划分为三层： 物理层（L1） 数据链路层（L2） 网络层（L3） L2和L3划分为控制平面（C-平面）和用户平面（U-平面）。 RLC和MAC之间的业务接入点（SAP）提供逻辑信道，物理层和MAC之间的SAP提供传输信道。RRC与下层的PDCP、BMC、RLC和物理层之间都有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。整理ppt163G Core Band1755

9、 1785 1850 1880 1900 1920 1980 2010 2025 2110 2170 2300 2400DECTTDDFDD-UMBBTDDNULLFDD-D20206030158560NULLTDDFDD-USATTDDNULLFDD-D20206030158560FDD-DTDDTDDFDD-USATTDDNULLFDD-DTDDFDD-U202060301585601003030ITUEuro./JapanChina全球全球3G3G频谱分配频谱分配TDD在全球拥有丰富的频谱资源在全球拥有丰富的频谱资源整理ppt目 录1. TD-SCDMA网络结构与接口2. TD-SCDM

10、A无线信道结构与功能无线信道结构与功能3. TD-SCDMA无线信道配置原则4. 物理层过程整理pptTD-SCDMA系统中用到的信道逻辑信道：直接承载用户业务 根据承载内容的不同，分为控制信道控制信道和业务信道业务信道传输信道：描述信息如何在无线接口上传输 根据传输的信息属性，分为专用信道专用信道和公共信道公共信道物理信道：各种信息在无线接口传输时的物理通道（频率、时隙、码）粮仓粮仓药库药库 衣物捐助点衣物捐助点公路公路铁路铁路水路水路航空航空各种物资以何种运输方式送往灾区？需要送多少？比例如何分配？整理ppt专用业务信道专用业务信道（DTCH）公共业务信道公共业务信道（CTCH）广播控制信

11、道广播控制信道（BCCH）寻呼控制信道寻呼控制信道（PCCH）专用控制信道专用控制信道（DCCH）公共控制信道公共控制信道（CCCH）逻辑业务信道逻辑业务信道逻辑控制信道逻辑控制信道逻辑信道分类整理ppt广播信道广播信道 BCH寻呼信道寻呼信道 PCH前向接入信道前向接入信道 FACH反向（随机）接入信道反向（随机）接入信道 RACH专用信道专用信道 DCH 上行或下行公共传输信道公共传输信道专用传输信道专用传输信道传输信道分类整理ppt物理信道的分类与功能基站基站 NodeB用户终端用户终端UE业务连接业务连接DPCH 专用物理信道专用物理信道小区搜索与小区选择小区搜索与小区选择DwPCH

12、下行导频信道下行导频信道 (DwPTS)PCCPCH 主公共控制物理信道主公共控制物理信道寻呼寻呼PICH 寻呼指示信道寻呼指示信道SCCPCH 从公共控制物理信道从公共控制物理信道随机接入随机接入UpPCH 上行上行导频信道导频信道 (UpPTS)FPACH 快速物理接入信道快速物理接入信道PRACH 物理随机接入物理随机接入信道信道SCCPCH 从公共控制物理信道从公共控制物理信道整理pptTD-SCDMA物理层过程小区搜索小区初搜(DwPTS)基本Midamble码和扰码识别(PCCPCH)系统消息识别(PCCPCH)UE搜索一个小区的DwPTS，识别该小区使用的SYNC-DLUE根据T

13、D-SCDMA系统码表，通过多次试探，识别该小区的基本Midamble码和扰码UE搜索到P-CCPCH里BCH的控制复帧后，读取BCH承载的系统消息5msDwPTS可能的位置由特征窗确定DwPCH利用相关法确定本小区所用的SYNC_DL码及SYNC_DL码的位置0816243200.10.20.30.40.50.60.7TD-SCDMA系统小区初搜主公共控制物理信道P-CCPCH 承载传输信道BCH，用于发送系统消息 (System Information) SF16；固定配置在TS0的前两个码道：Cch 16, 0和Cch 16, 1 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送系统消息数据GP系统消息

14、数据Midamble864chips整理ppt寻呼指示信道PICH 用于发送寻呼指示指示 (Page Indicator) SF16，一般配置在TS0 寻呼指示 (PI) 的长度LPI2，4或8 ，以一个无线帧为周期如果某个PI对应的bits全为“1”，表示该PI对应的UE需要对S-CCPCH传送的寻呼消息进行检测 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送PI0PI1保留Midamble保留PIk-1GP864chipsPI比特PI比特PIkPIk+1保留Midamble保留PIn-1GP864chipsPI比特PI比特整理ppt从公共控制物理信道S-CCPCH 承载传输信道PCH和FACH，用于发送

15、寻呼消息消息和其他下行信令 SF16，一般配置在TS0 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送下行信令数据GP下行信令数据864chipsTFCIMidamble整理pptTD-SCDMA物理层过程随机接入UENode BUpPCH （UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL，并回送定时和功率调整调整定时和功率，发送随机接入请求发送随机接入响应后，进行后续的信令接续整理ppt快速物理接入信道FPACH 用于发送定时调整和功率调整指示 SF16，可配置在任意一个下行时隙 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送定

16、时偏移功率偏移Midamble定时偏移功率偏移GP864chips用户1用户n整理ppt物理随机接入信道PRACH 承载传输信道RACH，用于发送上行信令 SF8，一般配置在TS1的Cch 8, 0 无波束赋型，以全小区覆盖模式发送上行信令数据GP上行信令数据864chipsTFCI，SS，TPCMidamble整理ppt专用物理信道DPCH 承载传输信道DCH，用于用户业务的收发 上行SF1，2，4，8或16 下行SF1或16 有波束赋型，由智能天线算法确定波束方向用户数据GP用户数据864chipsTFCI，SS，TPCMidamble整理pptDPCH理论速率资源单元资源单元RU业务数据

17、码片业务数据码片数数/突发脉冲突发脉冲符号数符号数/突发脉突发脉冲冲QPSK下的下的符号数符号数/突发脉突发脉冲冲QPSK下的下的理论最大数据速率理论最大数据速率RU SF13522704704704214081408/5ms281.6KRU SF235227043523522704704/5ms140.8KRU SF435227041761762352352/5ms70.4KRU SF8352270488882176176/5ms35.2KRU SF163522704444428888/5ms17.6K信道映射关系传输信道PCHBCHFACHRACHDCHSCCPCH物理信道PCCPCHDP

18、CHPRACHPCCH逻辑信道BCCHDCCHCTCHDTCH寻呼用户数据及随路信令小区广播业务系统消息信令L3数据整理ppt目 录1. TD-SCDMA网络结构与接口2. TD-SCDMA无线信道结构与功能3. TD-SCDMA无线信道配置无线信道配置原则原则4. 物理层过程整理pptTD-SCDMA物理信道典型配置1PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACH整理pptTD-SCDMA物理信道典型配置2PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHTS

19、0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHFPACHPRACH整理ppt典型业务的资源分配PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHUser A语音User AUser AUser C可视电话可视电话User CUser CUser CUser CUser CUser CUser CUser CUser DUser DPS 128KUser B语音语音User BUser B整理pptTD-SCDMA单载波理论容量语音业务：单载波最多可以支持单载波最多可以支持23个语音用户个语音用户

20、 每个时隙承载8个用户，3:3时隙配置数据业务：单载波最大业务速率单载波最大业务速率640kbps 单时隙最大业务速率128kbps，1:5时隙配置UL : DL3 : 3ULULDLULDLDLDLUL : DL1 : 5ULDLDLDLDLDLDL整理pptTD-SCDMA的N频点技术 频率 时间 功率 扩频码 1.6 MHz 0 15 TS0 第第 1 辅载波辅载波 第第 2 辅载波辅载波 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL DL DL UL UL UL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL N频点TD-SCDMA小区由一个主载波和若干个辅载波组成N频点（

21、多载波）技术可以有效提升TD-SCDMA单扇区容量N频点情况下的资源配置 主载波和辅载波使用相同的扰码和基本Midamble码 小区公共资源，如下行导频信道（DwPTS）、PCCPCH、PICH、PRACH等只在主载波配置 SCCPCH目前只允许配置在主载波 上行导频信道（UpPTS）和FPACH可以配置在任一载波 建议配置在主载波上 辅载波的TS0不使用整理pptN频点情况下的资源配置 (续) 主载波和辅载波的上下行转换点配置一致 转换点不一致将导致系统干扰增大 目前由于终端受限 用户在任一个时刻只能工作在一个频点上 多时隙配置应限定为在同一载波上 同一用户的上下行配置在同一载波上整理ppt

22、目 录1. TD-SCDMA网络结构与接口2. TD-SCDMA无线信道结构与功能3. TD-SCDMA无线信道配置原则4. 物理层过程物理层过程整理ppt42物理层过程 小区搜索 同步技术 随机接入整理ppt43搜索搜索DwPTS实现复帧同步实现复帧同步读广播信道读广播信道BCH扰码和基本训练扰码和基本训练序列码识别序列码识别UE利用利用DwPTS中中SYNC_DL得到与某一小区的得到与某一小区的DwPTS同步，在这一步中，同步，在这一步中，UE必须要识别出必须要识别出在该小区可能要使用的在该小区可能要使用的32个个SYNC_DL中的哪中的哪一个一个SYNC_DL被使用被使用小区搜索过程（一

23、）整理ppt44搜索搜索DwPTS实现复帧同步实现复帧同步读广播信道读广播信道BCH扰码和基本训练扰码和基本训练序列码识别序列码识别UE通过试探法或排除法确定通过试探法或排除法确定P-CCPCH采用的采用的Midamble码，从而进一步确定扰码码，从而进一步确定扰码小区搜索过程（二）整理ppt45搜索搜索DwPTS实现复帧同步实现复帧同步读广播信道读广播信道BCH扰码和基本训练扰码和基本训练序列码识别序列码识别控制复帧由调制在控制复帧由调制在DwPTS上的上的QPSK符号序列定符号序列定位，位，UE通过通过n个连续个连续DwPTS检测检测BCH主信息块主信息块的位置，实现控制复帧的同步的位置，

24、实现控制复帧的同步小区搜索过程（三）整理ppt46搜索搜索DwPTS实现复帧同步实现复帧同步读广播信道读广播信道BCH扰码和基本训练扰码和基本训练序列码识别序列码识别UE读取被搜索到小区的一个或多个读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的上的（全）广播信息，根据读取的结果，（全）广播信息，根据读取的结果，UE可可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。索。小区搜索过程（四）整理ppt47小区搜索过程第一步：搜索DwPTS UE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器(或类似的装置)与接收到的从PN序

25、列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。整理ppt48小区搜索过程第二步: 识别扰码和基本midamble码 UE接收到P-CCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在现在的TD-SCDMA系统中，每个DwPTS对应一组4个不同的基本midamble码

26、，因此共有128个midamble码且互不重叠。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。因此说32个SYNC_ DL和P-CCPCH 32个midamble码组一一对应（也就是说，一旦SYNC_DL确定之后，UE也就知道了该小区采用了哪4个midamble码），这时UE可以采用试探法和错误排除法确定P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果， UE可以进行下一步或返回到第一步。整理ppt49小区搜索过程第三步：控制复帧同步

27、UE搜索在P-CCPCH里的BCH的复帧MIB（Master Indication Block），它由经过QPSK 调制的DwPTS的相位序列（相对于在P-CCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。根据为了确定正确的midamble码所进行的控制复帧同步的结果，UE可决定是否执行下一步或回到第二步。第四步：读BCH信息 UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。整理ppt50物理层过程 小区搜索 同

28、步技术 随机接入整理ppt51同步技术TD-SCDMA系统中的同步技术主要由两部分组成 基站间的同步（Synchronization of Node Bs） 基站与移动台间上行同步（Uplink Synchronization）整理ppt52同步技术基站间同步TD-SCDMA系统的系统的TDD模式要求基站模式要求基站之间必须同步之间必须同步 同步目的：同步目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰 基站间同步基站间同步: 系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时 同步精度要求：同步精度要求：几微秒 同步方法：同步方法： GPS： 网络主从同步 空中主从同步BS0BS1BS2BS0BS1BS2BT

29、S Tx RxG整理ppt53同步技术上行同步 定义：上行链路各终端信号在基站解调器基本同步。目的：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。上行同步过程主要用于随机接入过程和切换过程前，用于建立UE和基站之间的初始同步，也可以用于当系统失去上行同步时的再同步，同步的精度一般要求在1/81chip整理ppt54上行同步实现同步的准备：建立下行同步同步的建立：UE通过对接收到的DwPTS和或P-CCPCH的 功率估计来确定SYNC_UL的发射时刻，然后在UpPTS发送基站检测SYNC_UL 序列，估计接收功率和时间，通过FPACH调整下次发射的功率和时间在以后的4个子帧内，基站用FPACH里的一个单一子帧消息向UE发射调整信息同步的保持：在每一上行帧检测Midamble，估计UE的发射功率和发射时间偏移立即在下一个可用的下行帧发射SS和TPC命令进行闭环控制SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE的上行突发整理ppt55手机发射信号发同步调整命令SSUE上行同步过程上行同步过程信 道 估 计信 道 估 计1h2h:信 道 估 计Nh:同 步 算 法 和 同 步命 令 生 产:.天 线 1天 线 Ka各 个 用 户 的 同 步 控 制 命 令 Data symbols Midamb