A1.TD-SCDMA技术及其约束(苏2011.04.29)

1、京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司2011.042-2-参加参加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT试验试验TD-SCDMATD-SCDMA基站基站n TD-SCDMATD-SCDMA基站（扇区）两个塔放射频最大发射功率基站（扇区）两个塔放射频最大发射功率2W2W4X2=16W4X2=16W PCCPCH15dBi（单元天线）（单元天线）+10Lg(2w8单元天线单元天线x2码道码道/5码道码道) PDCH15dBi+10Lg(2w8G智能增益智能增益/每时隙用户数每时隙用户数) 15dBi+10Lg(2wx8x8/8)Or= 15dBi+10Lg(2wx

2、8x3/8) TD-SCDMA TD-SCDMA基站及天馈系统图基站及天馈系统图3-3-传统模式建网面临问题传统模式建网面临问题传统传统TD-SCDMA宏基站建网模式特点宏基站建网模式特点传统宏基站体积大，重量重，对工作环境要求高，需要专传统宏基站体积大，重量重，对工作环境要求高，需要专用机房用机房机房距离天顶一般有一段机房距离天顶一般有一段3030米左右距离，米左右距离，TD-SCDMATD-SCDMA频率高，频率高，线损大，功率严重浪费线损大，功率严重浪费智能天线及其馈电系统十分复杂，工程实施难度大智能天线及其馈电系统十分复杂，工程实施难度大4-4-参加参加TD-SCDMA RITTTD-

3、SCDMA RITT试验试验TD-SCDMATD-SCDMA光纤直放站接入光纤直放站接入p 采用直接耦合基站信号方式，信源强度、质量能得到保证采用直接耦合基站信号方式，信源强度、质量能得到保证p 耦合方式分机顶耦合和塔顶耦合耦合方式分机顶耦合和塔顶耦合覆盖区覆盖区TDTD光纤远端机光纤远端机ANTTDTD光纤近端机光纤近端机校校准准天天线线 p 为了便于工程实施和维护，建议采用机顶耦合方式为了便于工程实施和维护，建议采用机顶耦合方式p 由于校准口对智能天线算法有关，建议不采用耦合校准口信号由于校准口对智能天线算法有关，建议不采用耦合校准口信号5-5-TD-SCDMATD-SCDMA核心频段核心

4、频段A An TD-SCDMATD-SCDMA核心频段核心频段A:2010A:20102025MHz2025MHz，每载频，每载频1.6MHz1.6MHz，共有，共有9 9个载波个载波n 信道号信道号Nt=5*F （2010.0F2025.0），每隔），每隔200KHz一个信道号一个信道号2010.8 MHz2012.4 MHz2014.0 MHz2015.8 MHz2017.4 MHz2019.0 MHz2020.8 MHz2022.4 MHz2024.0 MHz6-6-n 智能天线室外安装实例智能天线室外安装实例参加参加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT试验试验智能天线构

5、造和原理智能天线构造和原理7-7-n 定向智能天线定向智能天线参加参加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT试验试验智能天线构造和原理智能天线构造和原理8-8-平面型定向天线平面型定向天线特性特性:-输出功率每载频33dBm-在120(3 扇区)形成自适应波束-天线增益(接收和发射)约15dBi(波束65, 90)-平面型8单元天线阵列9-9-导频智能天线导频和BCH覆盖区话务信道覆盖区BCCHBCCH和导频信道和导频信道TD-SCDMA中 BCH和导频信道没有波束成型功能话务信道采用波束成型功能10-10-TD-SCMDATD-SCMDA物理层物理层- -帧结构帧结构11-11

6、- Frequency Time Power density (CDMA codes) used RU available RU 1.6 MHz 0 : 15 TS0 2. Carrier (optional) 3. Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL /UL DL /UL DL /UL UL UL /DL UL /DL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL GP Guard Period DwPTS Downlink Pilot Time Slot UpPTS Uplink Pilot Time Slot TD-SCDMA

7、TD-SCDMA物理层物理层- -帧结构帧结构12-12- 用于下行到上行转换的保护 在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作 在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作 确定基本的基站覆盖半径（11.25km）.在公路、铁路覆盖中，系统的覆盖距离将受限GP保护时隙的影响，此时根据实际情况需要采用_UpPch Shiftting_技术扩大系统覆盖区。TD-SCMDATD-SCMDA帧结构帧结构- -特殊时隙特殊时隙GP结构结构特殊时隙特殊时隙GP结构结构13-13-3. TD-SCDMA system for mobile(TSM3. TD-SCDMA syste

8、m for mobile(TSM) )空中接口时隙空中接口时隙14-14-物理信道映射过程物理信道映射过程例例: 2Mbps: 2Mbps下行分组数据物理信道映射过程下行分组数据物理信道映射过程注：2Mbps业务仅用一些特殊环境如室内表: 2Mbps分组数据参数表Transport block size传输块大小20480*B bits(B=0,1)CRC循环冗余校验24 bitsCoding 编码noTTI传输时间间隔10 msMidamble中间码144 chipsCodes and time slots码与时隙SF = 1 1 codes x 5 time slots/1码5时隙TFCI

9、传输格式组合指示24bitsL1control signals第1层控制信令6bits15-15-352log28子帧分割速率匹配第2次交织物理信道映射子帧#1子帧#2码块级联码块分割附加CRC传输块20480Transport blockCRC attachment2nd interleavingCode blocksegmentationCode blockconcatenationRate matching21060Physical Channelmapping51205120512051205120CRCCRC5120CRC5120CRC5120205762424242421060MA

10、1441044103812126Subframe #1MA10561056Timeslot #i+4Subframesegmentation1053010530MA10561056Timeslot #i+3MA10561056Timeslot #i+2MA10561056Timeslot #i+1Timeslot #iMA1441044103812126Subframe #2MA10561056Timeslot #i+4MA10561056Timeslot #i+3MA10561056Timeslot #i+2MA10561056Timeslot #i+1Timeslot #i物理信道映射过程

11、物理信道映射过程右图可以看出：对于2Mbps分组数据没有进行编码，扩频因子Q（SF1）=1，采用8PSK调制，M=8（352log2M=1056，M=8），在一个子帧中占用了5个常规时隙。16-16-信道编码和射频调制TD-SCDMA信号编码、扩频、扰码和射频调制（下行） 信源传输块 CRC编码卷积Turbo均衡交积速率匹配数据调制QPSK/8PSKDEMUX扩频扩频扰码扰码A数字信号IQIQTDM及子帧形成A滤波滤波DCADCAIQIQSync-DLMidamble f1正交调制Cos2tSin2tIQ发射天线17-17-4. 各码字间的对应关系各码字间的对应关系码纽码纽关联码关联码下行导频

12、码下行导频码IDID上行导频码上行导频码扰码扰码IDID基本基本MidambleMidamble码码IDID码组码组1 10 00-70-70 00 01 11 12 22 23 33 3码组码组2 21 18-158-154 44 45 55 56 66 67 77 73131248-255248-255124124124124125125125125126126126126127127127127TD-SCDMA各码字间的对应关系表各码字间的对应关系表18-18-a)自相关作用：用于自相关作用：用于UE(用户）解调本小区用户）解调本小区sync-DL（下行同步）（下行同步）码的多径，自相关

13、码的多径，自相关为为1；b) 互相关作用：相邻小区的互相关作用：相邻小区的sync-DL码对本码对本小区小区sync-DL码的干扰为码的干扰为0.5. 下行下行(导频码导频码)同步码同步码sync-DL的相关性的相关性19-19-a)扰码的自相关：本小区扰码的自相关：本小区UE（或（或Node B）对）对于常规时隙多径信号的解调自相关时应为于常规时隙多径信号的解调自相关时应为1（0码片偏移），在码片偏移），在+-8（1-15）个码片偏内）个码片偏内相关结果为相关结果为0.25的旁瓣；的旁瓣；b) 扰码的互相关：相邻小区的信号对于本小区扰码的互相关：相邻小区的信号对于本小区信号干扰，在信号干扰，

14、在128个扰码中有个扰码中有114个互相关为个互相关为1，因此扰码的互相关要慎重规划。，因此扰码的互相关要慎重规划。c)TD-SCDMA有有128个扰码个扰码,扰码长为扰码长为16个个CHIPS.(比较比较WCDMA有有8192个扰码个扰码,扰码长扰码长为为38400个个CHIPS,有最佳自相关和互相关有最佳自相关和互相关,由此决定由此决定WCDMA不需不需GPS).6. 扰码的相关性扰码的相关性20-20-智能天线智能天线n智能天线波束赋形，形成方向性波束智能天线波束赋形，形成方向性波束用户跟随能量集中低旁瓣泄漏n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

15、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21-21-智能天线智能天线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正在通信的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和小区内干扰减少小区间和小区内干扰降低多径干扰降低多径干扰等效发射功率提高提高系统信噪比提高接收灵敏度改进了小区覆盖（合成波束）增加了容量及小区覆盖半径降低发射功率，基站成本降低有利于精确定位业务

16、22-22-联合检测联合检测 传统的接收技术是针对某一用户进行信号检测而把其他用户作为噪声加以处理，在用户数增多时，导致了信噪比恶化，系统性能和容量都不如人意。 联合检测技术是在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号及其多径的先验信息（信号之间的相关性时已知的：如确知的用户信道码，各用户的信道估计），把用户信号的分离当作一个统一的相互关联的联合检测过程来完成，从而具有优良的抗干扰性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著地提高系统容量，并削弱了“远近效应”的影响。23-23-8.8.联合检测联合检测Joint DetectionJoin

17、t Detection 联合检测Joint Detection: 所有信道的信号被同时解码 从复合信号中减去其他信道的信号来获得每一个信道的信号 联合检测可获得小区内干扰为零24-24-3.3 3.3 联合检测联合检测利用接收到多个用户的信号，实现目标用户信号的判断联合检测优势 抑制抑制ISI(ISI(码间干扰码间干扰) )与与MAIMAI（多用户干扰）（多用户干扰） 抑制远近效应，降低功率控制要求抑制远近效应，降低功率控制要求 25-25-3.4 3.4 上行同步上行同步 n上行同步基本概念上行同步基本概念n上行同步优势上行同步优势同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机；充分利用OVSF码

18、的正交性。最大限度的克服MAI；简化基站解调设计方案，降低基站成本。n上行同步实现上行同步实现同步的建立；同步的动态保持；实时闭环同步的精确跟踪控制。26-26-上行同步上行同步通过精确调整移动台 发射的时间提前量不同移动台信号 同时到达基站保证扩频码间正交性提高联合检测性能UplinkDownlinkTimeDistance from BasestationNearFarTiming AdvancePropagation Delay27-27-接力切换接力切换n接力切换基本概念与原理接力切换基本概念与原理接力切换基本定义：接力切换基本定义：接力切换使用上行预同步技术，在切换过程中，UE从原小

19、区接收下行接力切换原理：接力切换原理：利用上行同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。接力切换是接力切换是TD-SCDMATD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。移动通信系统的核心技术之一。数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。28-28-接力切换接力切换29-29-n动态信道分配的基本概念与原理动态信道分配的基本概念与原理定义：在终端接入和链路持续期间，对信道进行动态分配和调整。动态信道分配动态信道分配30-30-n动态信道分配方法动态信道分配方法

20、动态信道分配动态信道分配 频域DCA 时域DCA 码域DCA 空域DCA以上几种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。以上几种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。6 6 MHzMHz1616code code can be can be usedusedEach user are indentified by Each user are indentified by each CDMA code each CDMA code timeslottimeslotdownlinkdownlinkdownlinkdownlinkdownlinkdownlink

21、uplinkuplinktimetimecodecodefrequencyfrequency31-31-动态信道分配动态信道分配DCADCA技术的特点：技术的特点：能够高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量；适应3G业务的需要，尤其是高速率的上、下行不对称的 数据业务和多媒体业务，保证其服务质量要求（QoS）；TDD系统的优势所在：通过灵活的时隙分配，进行上下行 链路的转换，更有利于支持不对称业务；DCA的缺点是DCA算法相对于固定信道分配来说较为复 杂，系统开销也比较大。32-32-33-33-每个小区对应一个绝对频点号每个小区对应一个绝对频点号单个扇区配置多个载频后，每个载频对应一个逻辑小区单个扇区配置多个载频后，每个载频对应一个逻辑小区TS0TS0和特殊时隙在每个载频上分别发射和特殊时隙在每个载频上分别发射34-34-优点优点-最高的频谱利用率最高的频谱利用率-不必进行频率规划不必进行频率规划缺点缺点-轻微的小区呼吸效应轻微的小区呼吸效应( (相邻小区干扰引起相邻小区干扰引起) )-链路预算在小区干扰余量上需要考虑链路预算在小区干扰余量上需要考虑11.5dB11.5dB邻区干扰余量邻区干扰余量-每小区每载频负荷量相应减小每小区每载频负荷量相应减小-轻微呼吸效应造