TD基础知识培训

TD技术基础培训TD-SCDMA系统概述TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA物理层结构TD-SCDMA增强型技术及未来演进TD-SCDMA优化流程课程目的完成该课程后，您将会：

了解TD-SCDMA制式的基础知识

了解TD_SCDMA系统关键技术和物理层结构

了解TD-SCDMA制式的未来演进方向

了解TD-SCDMA的网络优化流程4TD-SCDMA标准概述

13G技术简介 2TD-SCDMA发展概述5移动通信发展历程模拟通信数字通信多媒体业务

数字调制技术数据压缩

软切换差错控制

短信息

高质量语音业务

模拟调制技术小区制硬切换网络规划IMT-2000技术

多媒体业务>>100kbps

分组数据业务动态无线资源管理

随时随地的无线接入

无缝业务提供网络融合与重用多媒体终端>>10Mbps数据速率基于全IP核心网无处不在的业务环境1G2G3G4G63G主流技术的演进73G主流技术的演进各类型通信制式移动性及速率特点：8组织、标准、专利是平衡利益、促进技术产业化的工具。“Thetotalrevenueearnedfromglobaltelecomindustryis3percentofthegrossworldproductsandisaimingatattainingmore.”–GLOBALINDUSTRYWEBWCDMATD-SCDMAcdma2000IEEE802.16IMT-20003G组织和标准93G主流三大技术标准介绍WCDMAcdma2000TD-SCDMA双工方式FDDFDDTDD多址方式FDMA＋CDMAFDMA＋CDMAFDMA＋TDMA＋CDMA＋SDMA(智能天线)载波带宽5MHz1.25MHz1.6MHz码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps同步方式异步同步同步接收检测相干解调相干解调联合检测103G主流三大技术标准介绍三种3G制式应用范围分布：113G频谱资源分配60MHz30

MHzFDDTDD100

MHz15

MHz

Satellite

178518501755188019201980201020252110217023002400

Satellite

40

MHz12第三代公众移动通信系统的工作频段：（一）主要工作频段：频分双工(FDD)方式：

1920-1980MHz/2110-2170MHz时分双工(TDD)方式：

1880-1920MHz、2010-2025MHz

（二）补充工作频率：频分双工(FDD)方式：

1755-1785MHz/1850-1880MHz时分双工(TDD)方式：2300-2400MHz（三）卫星移动通信系统工作频段：1980-2010MHz/2170-2200MHzF12011F22012.6F32014.2F42016F52017.6F62019.2F72020.8F82022.4F92024.020102015202020253G频谱资源分配3G的业务应用－会话型业务语音业务和可视电话3G的业务应用－后台类业务图铃下载数据下载E_mail收发3G的业务应用－流媒体业务视频点播(VOD)交通监控手机电视3G的业务应用－交互类业务在线游戏定位业务(LCS)网页浏览17TD-SCDMA基础理论

13G技术发展概述 2TD-SCDMA发展概述18TD-SCDMA发展历程1995年11月，CATT（电信科学技术研究院）和美国Cwill公司合资成立信威公司，开发SCDMA（大灵通）无线通信系统1998年6月，CATT代表中国向国际电联（ITU）提交TD-SCDMA技术提案，1999年加入3GPP1999年10月，CATT和西门子公司组建联合团队，合作开发TD-SCDMA系统1999年11月5日，TD-SCDMA写入ITU-RM.1457规范2001年3月16日，TD-SCDMA写入3GPPR4系列规范，成为了真正意义上的可商用国际标准2002年10月，中国为TDD分配155MHz频率资源19TD-SCDMA发展历程2002年10月30日，TD-SCDMA产业联盟正式成立202003年8月29日，华为和西门子成立了合资公司：鼎桥(TD-TECH)，研发TD-SCDMA技术2004年12月8日，芯原、凯明、中芯国际三方合力推出国产3G手机芯片2004年12月9日，温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个TD-SCDMA商用手机国际长途电话2005年3月，TD-SCDMA试验网在北京建成2006年1月20日信息产业部正式颁布，3G三大国际标准之一的“中国标准”TD-SCDMA为我国通信行业标准TD-SCDMA发展历程212006年建设青岛（中兴+大唐）、厦门（鼎桥+中兴）、保定（鼎桥+大唐）三个中等城市TD-SCDMA试验网。2007~2008年建设和扩容规模试验网，在北京、上海、天津、沈阳、广州、秦皇岛、深圳、厦门等奥运城市提供3G服务。2008~2009年对全国范围内的大、中城市进行TD-SCDMA网络建设。2008年4月1日，TD-SCDMA试商用。TD-SCDMA发展历程22TD-SCDMA的标准演进Q3

Q4

Q3

Q4

Q1

Q2

Q1

Q2

Q3

200020012002Q1

Q2

Q3

2004Q1

Q2

20073GPPR4LCRTDD3GPPR5HSDPA单载波3GPPR6MBMS3GPPR6orR7HSUPA

在3GPPR8版本中出现LTE(LongTermEvolution)23TD-SCDMA的工作频段：主要工作频段A频段：1880-1920MHzB频段：2010-2025MHz补充工作频率C频段：2300-2400MHz1005520112010201520252020100632012.6100712014.2100802016100882017.6100962019.2101042020.8101122022.4101202024目前现网主用的B频段频点号频率值TD-SCDMA频谱资源分配及可用频谱资源24TD-SCDMA网络结构-R99Intranet/Internet固定网络分组交换域SGSNGGSNMSCGMSC电路交换域SS7HLRSCPNodeBRNCNodeBRNCIurIubIubIu-CSIu-PSR99网络架构下的组网形态25TD-SCDMA网络结构-R99R99主要变化体现在无线侧：一个全新的无线接入网络-UTRAN，提高了频谱利用率和数据传送能力；支持AMR语音编解码技术，提高话音质量和系统容量;Iub,Iur和Iu接口基于ATM技术，Iub开放;R99核心网侧的主要特点和变化：核心网络逻辑上划分为CS电路域和PS分组域，核心网网络架构和GSM/GPRS保持一致，核心网和接入网之间的Iu接口引入ATM;核心网络电路域基于TDM承载技术，信令是RANAP,MAP,ISUP/TUP,并引入电路域基于64KUDI的视频业务;核心网络分组域基于GPRS技术，GTP隧道延伸到接入网;TC单元放置在核心网侧;UMTS/GSM系统间切换和漫游的考虑;系统安全性的增强;26TD-SCDMA网络结构-R4Intranet/Internet固定网络分组交换域SGSNGGSN电路交换域HLRSCPNodeBRNCNodeBRNCIurIubIubIu-CSIu-PS

GMGW

GMSCServer

MGW

ServerSS7/TDMSS7/IPNcNbMcMcR4网络架构下的组网形态27TD-SCDMA网络结构-R4R4标准是R99标准的超集，反向兼容R99网络；R4更多在网络结构层面发生变化：电路域引入基于软交换的控制和承载分离构架；R4电路域支持多种方式的核心网络承载技术：TDM/ATM/IP，标准的多样性使运营商可以根据自身的特点选择其3G核心网络的承载模式,在不损失业务能力的前提下，充分发挥运营商已有网络资源的优势R4的信令增加可选类型：基于IP承载的SS7信令；基于BICC的电路域呼叫信令;R4承载和控制分离模型下，可以引入TrFO功能，通过带外信令建立免编解码器的话路连接，TC单元被延伸到网关侧，节省网络建设投资；R4标准引入新的业务与网络结构基本无关，R4对MMS、LCS、OSA、STREAM等业务做了增强，但其业务架构同样适用于R99的网络结构；28TD-SCDMA网络结构-R5Intranet/Internet固定网络分组交换域SGSNGGSN电路交换域HSSSCPNodeBRNCNodeBRNCIurIubIubIu-CSIu-PS

GMGW

GMSCServer

MGW

ServerSS7/TDMSS7/IPNcNbMcMcMGCFCSCFIMS域R5网络架构下的组网形态29R5引入IP多媒体域IMS，在IMS域实现全业务的融合思路。IMS域为叠加域，在R99、R4的网络架构下均可以叠加；引入基于SIP的多媒体呼叫信令协议，实现端到端的IP多媒体业务；为了解决用户IP地址的问题，IPv6成为网络必选，IPv4成为网络可选；HLR演进为HSS系统，同HLR不同的是，其除原先的用户数据存储外，还要存储用户的Profile信息，甚至包括用户的业务逻辑，支持Diameter，XML协议等。R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定，R6/R7以后主要是业务功能的增强和完善，包括：Iu-flex、WLAN和3G的融合、MBMS、Presence、DRM、GUP等等。TD-SCDMA网络结构-R530TD-SCDMA网元结构UE：UE是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、宽带话音、移动多媒体、Internet应用（如E-mail、WWW浏览、FTP等）。NodeB：NodeB是系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。31TD-SCDMA网元结构RNC：

RNC(RadioNetworkController)是无线网络控制系统信息广播、准入控制等系统接入控制功能；切换、寻呼、定位等移动性管理功能；RRC连接建立和释放、无线环境勘测(测量无线信道，估计信道质量)、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能；安全功能NAS消息的CN分发功能业务量上报（用于计帐）CN：VMSC/VLR是核心网CS域功能节点，提供CS域的呼叫接续、移动性管理、鉴权和加密等功能。GMSC是移动网CS域与外部网络之间的网关节点，完成VMSC功能中的呼入呼叫的路由功能。SGSN是核心网PS域功能节点，提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。GGSN是网关GPRS支持节点，提供数据包在移动网和外部数据网之间的路由和封装32核心无线终端芯片测试仪表直放站大唐鼎桥中兴普天天线三星英华达迪比特LG联想海尔TCL苏高宇龙多普达联芯天碁ADI展迅重邮信科泰克安捷伦R&S中创信测湖北众友安立星河亮点西安海天中山通宇电子14所安德鲁邮科京信虹信汉铭嘉载贝卡华为中兴诺基亚北电爱立信大唐华立中兴新邮通海信夏新波导Moto龙旗德信希姆通TD-SCDMA产业链状况3333

现阶段上海移动TD无线网设备主要采用华为、大唐和新邮通三家通信厂商的RAN设备，其中华为设备主要覆盖市区全部、除青浦、嘉定、崇明等区县以外的绝大部分郊区，大唐设备主要覆盖青浦、嘉定及宝山、松江、闵行部分区域，新邮通设备主要覆盖崇明三岛区域。市区全部郊区大部（除青浦、嘉定和崇明）青浦、嘉定宝山、松江、闵行部分区域崇明三岛上海TD-SCDMA

RAN网络概况34TD-SCDMA无线基本原理

1TD-SCDMA无线基本原理35双工间隔:190MHzFDD时间频率功率5MHz5MHzULDLUMTS用户1UMTS用户2时间频率功率TDD5MHzDLULDLDL675msULUMTS用户2UMTS用户1双工间隔:190MHzFDD时间频率功率5MHz5码分多址&频分双工ULDLUMTS用户1UMTS用户2时间频率功率TDD1.28MHzDLULDL码分多址&时分双工DLmsULUMTS用户2UMTS用户1

频分双工Vs时分双工双工接入技术36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双工接入技术37用户通过被分配的频率、时隙和码字来区分多址接入技术38多址接入技术0上行+下行频点F1DwptsGPUppts123456上行：F1＋TS1＋C8.8下行：F1＋TS6＋C16.1&2码分复用39CDMA扩频技术40CDMA扩频技术41CDMA实现原理－码序列的相关性CDMA实现原理：码序列的相关性相关（相关性100％）不相关（0相关）(a)(b)+1-1+1-1+1-1+142CDMA扩频原理－扩频

UE1:

＋1 －11UE2: －1 ＋1

c1:

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1c2:

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1UE1×c1： ＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1UE2×c2： －1－1－1－1＋1＋1＋1＋1UE1×c1＋UE2×c2：0－20－20＋20＋2用户扩频过程43CDMA扩频原理－解扩UE1×c1＋UE2×c2：0－20－20＋20＋2UE1使用c1解扩：c1

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解扩结果：

0＋20＋20－20－2积分判决： ＋4（表示＋1）－4（表示－1）UE2使用c2解扩：c2

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解扩结果：

0－20－20＋20＋2积分判决： －4（表示－1）＋4（表示＋1）用户解扩过程44系统所允许的最大干扰电平解调门限

功率谱可以给所有用户共享的功率a2Tbit=Ebit解扩用户增益其他用户干扰信号EchipEb/No=Ec/Io×增益CDMA实现原理－频域解释45TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving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46Bit（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＝码片速率常用术语47TD-SCDMA信源编码TD-SCDMA与WCDMA系统均采用AMR(AdaptiveMulti-Rate)语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps~4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于涉及多模终端12.2Kbps(GSM-EFR)，10.2Kbps，7.95Kbps，7.40Kbps(IS-641，US-TDMAspeechcodec)，6.70kbps(PDC-EFR)5.90Kbps，5.15Kbps，4.75Kbps48TD-SCDMA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123456789101112131415161718191202122编码类型语音编码：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根据信道质量情况，动态调整编码方式(AMC技术)，可以极大地提高有效数据速率

49TD-SCDMA无线帧结构Frame#iFrame#i+1RadioFrame10msSubFrame#1SubFrame#2SubFrame5msTS0TS5TS6TS1TS2TS3TS450子帧结构TS0TS5TS6TS1TS2TS3TS4SubFrame5ms(6400Chip)DwPTS(96Chips)GP(96Chinps)UpPTS(160Chips)SwitchingPointSwitchingPoint(864Chips)TD-SCDMA无线帧结构SubFrame#151定时时间提前量TA(TimeAdvanced)＝2△tTA最大值：GP(96chips)基站最大覆盖距离＝（96chip/1.28Mcps×光速）/2＝11.25公里TS3TS2TS5TS4TS6TS1基站发射TS0GTS3TS2TS5TS4TS6TS1UE接收TS0△tGTS3TS2TS5TS4TS6TS12△tUE发射TS0GTD-SCDMA系统覆盖范围52TD-SCDMA常规时隙结构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MidambleGP16业务数据675s业务数据物理层控制信息53TD-SCDMA使用的扩频码：OVSFOVSF：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,0≤k≤SF-1SF=1SF=2SF=4Cch1,0=(1)Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,1,-1,-1)Cch4,2=(1,-1,1,-1)Cch4,3=(1,-1,-1,1)Cch2,1=(1,-1)Cch2,0=(1,1)54典型业务数据速率(Kbps)下行码道资源上行码道资源AMR12.2K语音业务下行：12.2+3.4上行：12.2+3.42个SF＝16的码道1个SF＝8的码道可视电话

(VideoPhone)下行：64+3.4上行：64+3.48个SF＝16的码道1个SF＝2的码道PS128k下行：128+3.4上行：16+3.41个SF＝1的码道即整个时隙1个SF＝8的码道TD-SCDMA使用的上行扩频因子为1/2/4/8/16，下行为1或16TD-SCDMA典型业务需要的扩频码资源55用户业务在时隙中的分配PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHUserA语音UserAUserAUserC可视电话UserCUserCUserCUserCUserCUserCUserCUserCUserDUserDPS128KUserB语音UserBUserB56TD-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57TD-SCDMA使用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使用扰码序列58TD-SCDMA调制技术调制是指把需要传递的消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QPSK：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示 0o－00 90o－01 180o－10 270o－1116QAM：定义16个相位，每个相位由4个比特表示 0o－0000 22.5o－0001 45o－0010 67.5o－0011 90o－0100 112.5o－0101 135o－0110 157.5o－0111 180o－0000 202.5o－0001 235o－0010 257.5o－0011 270o－0100 292.5o－0101 315o－0110 337.5o－011159QPSK4相移键控16QAM16正交幅度调整用于HSDPATD-SCDMA调制技术60TD-SCDMA关键技术

1TD-SCDMA关键技术61时分双工方式联合检测智能天线上行同步软件无线电接力切换功率控制….TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6动态信道分配

TD-SCDMA关键技术62联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)63多址干扰(MAI)多径干扰(ISI)扩频信号功率MAI有用信号acb+=移动通信系统中的干扰64传统接收机解调技术每个用户的信号“分别”进行扩频码匹配处理只有在理想正交的情况下，才能完全消除多址干扰的影响能量频率MAIISI热噪声传统接收机解调能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输65联合检测的设计思想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能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输使用联合检测能量热噪声66联合检测的数学模型K个用户信道估计AK个用户联合检测用户1用户2用户K接收数据E用户数据X甲卷： e1=a11*x1+a21*x2其中e1,a11,a21已知，求解x1合卷： e1

=a11*x1+a21*x2

e2

=a12*x1+a22*x2

其中e1,e2,a11,a12,a21,a22已知求解x1,x2e=AX，确定性计算乙卷： e2

=

a12*x1

+

a22*x2

其中e2,a12,

a22已知，求解x267联合检测的信道模型数据估计器d：用户要传输的数据 c：用户使用的扩频码h：信道冲激响应 n：高斯白噪声e：基站接收到的数据68联合检测的信道估计只要接收端知道A(扩频码c和信道脉冲响应h)，就可以估计出符号序列d扩频码c已知，信道脉冲响应h可以利用突发结构中的训练序列Midamble求解hMM*h=M*/M69联合检测算法线性检测算法匹配滤波算法： MF迫零块均衡算法： ZF-BLE最小均方误差块均衡算法： MMSE-BLE非线性检测算法迫零反馈算法： ZF-DF最小均方误差反馈算法： MMSE-DF70各算法性能比较CH0理想信道无噪声CH1噪声+多用户71联合检测的效果减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量减少噪声上升，提高覆盖克服CDMA特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求72联合检测的后续发展更快加快计算速度，支持更多用户数，提高系统容量更准改进算法，支持对同频小区间用户的联合检测，进一步降低干扰改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消除效果73联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)74智能天线的设计思想没有智能天线的情况下，小区间用户干扰严重使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善75智能天线系统的组成天线阵列圆阵或线阵收发信机一个阵元一套射频收发单元智能天线算法PAPAPAS(t)w1w2w8合分路器件

加权76智能天线算法基本原理上行：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aka1...Δdeka1ka0eka077智能天线算法实现模型天线阵列下行赋形下行数据信道估计赋形参数估计空域滤波联合检测上行用户数据78智能天线的天线阵圆阵天线线阵天线79智能天线应用演示：多个用户波束赋形80关闭第8根天线的发送通路81关闭第7-8根天线的发送通路82关闭第3-8根天线的发送通路83关闭第2-8根天线的发送通路84智能天线的效果对用户起到空间隔离、消除干扰的作用最大化对期望用户的能量最小化对其他用户的干扰用户间干扰被有效抑制85智能天线的效果(续)阵列天线和赋型算法可以提供15dB以上的额外增益，从而：增加覆盖范围，减少站点数量（基站数目平均降低50%）减少发射功率，延长移动台电池寿命提高信号接收质量，增加系统容量86智能天线的效果(续)智能天线的发射增益比接收增益大（仿真结果大约相差2～3dB），对于下行流量较大的非对称数据业务非常适合上行链路智能天线增益下行链路智能天线增益87智能天线技术的后续发展开发双极化智能天线，减小天线尺寸和重量采用光纤射频拉远单元(RRU)，以光纤代替馈线，进一步降低天馈成本88联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)89上行同步的基本概念ABCD时隙2A同一时隙不同用户到达基站时间点对齐BCD90上行同步的目的减小小区内用户间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和小区半径使TD-SCDMA具有区别于cdma2000和WCDMA的专利，拥有自主知识产权SF=4Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,1,-1,-1)Cch4,2=(1,-1,1,-1)Cch4,3=(1,-1,-1,1)1,1,-1,-11,-1,-1,1理想无时延1,1,-1,-11,-1,-1,1延时1chip1,1,-1,-11,-1,-1,191上行同步建立UENodeBUpPCH（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92上行同步保持SSBitsSS

命令含义00'Down'减小k/8chip个同步偏移11'Up'增加k/8chip个同步偏移01‘Donothing’保持不变业务数据GP16业务数据SSMidamble144chips93联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)94软件无线电（SDR）的由来解决多制式系统的“互通性”军事上：“沙漠风暴”行动中，各种通信设备的不兼容性暴露无疑，不得不借助许多额外的无线电台，才能保障高效的通信联络民用方面：多种移动通信系统，各国制式、频率各不相同，不能互通、兼容，对于跨国漫游的人们带来了极大的不便减少技术演进过程中的投资浪费技术的演进需要更换硬件，极大地增加了设备投资的成本：基站要全部更换95软件无线电（SDR）的设计思想尽可能以软件（算法）实现射频硬件部分的功能构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成使A/D和D/A转换器尽可能靠近天线新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性96软件无线电（SDR）实现模型模拟前端宽带A/D数字下变频器高速DSP处理器数字上变频器宽带D/A97软件无线电（SDR）实现的难点高速数字信号采样技术根据“奈奎斯特第一定律”，要想无失真地传递某一频率的信号，需要以不低于该信号最高频率2倍的采样速率进行采样！例如：对于工作在2GHz的系统，采样频率要达到4GHz，目前的器件无法达到此要求目前能够实现中频采样（100MHz左右），射频前端采用模拟技术实现随着技术的发展，采样点逐渐向射频前端推进，最终达到射频部分完全数字化的目标98采用SDR技术的基站设备MTRUMTRUMTRU基带处理单元FANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTTD-SCDMA维护单元传输子系统多模、多制式基带信号处理单元GSM维护单元MTRUMTRUMTRU多模、多载波射频单元900M频段多模、多载波射频单元2.1G频段99SDR基站设备的后续演进MBBPMBBPLTELTEFANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT多模、宽带射频单元MTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT100采用软件无线电后的效果多种通信制式的设备共享硬件平台，节省机房，降低投资技术演进时只需要进行软件升级，新技术、新制式网络建设速度大大加快101联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)102无线资源管理（RRM）的目的RRM：RadioResourceManagementRRM的目的保证CN所请求的QoS增强系统的覆盖提高系统的容量小区覆盖链路质量小区容量103RRM的主要任务贯穿整个RRM过程的主线：保证QoS，节约功率，减小干扰为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为本条连接服务－－信道配置在保证CN所请求的QoS的前提下，使用户的发射功率最小，从而减少该UE对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖－－功率控制确保UE移动到其他小区（系统）后，能够继续得到服务，以保证QoS－－切换控制104RRM的基本流程Step1：上层发送测量控制命令Step2：开始测量测量的执行者：UE，NodeB，RNCStep3：生成测量报告Step4：通过算法进行判决，决策Step5：资源的控制和执行105CN所请求信道资源的QoS特性业务类型（TrafficClasses）会话类业务（Conversational）流类业务（Streaming）交互类业务（Interactive）背景类业务（Background）质量要求（BLER）速率要求：VIP用户和普通用户可以不相同106联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)107动态信道分配（DCA）的效果1：干扰最小化频域DCA(FDMA)业务动态地分配到干扰最小的频率上EnergyTimeFDMAFrequencyCDMATDMA时域DCA(TDMA)业务分配到干扰最小的时隙空域DCA(SDMA)自适应的智能天线技术选择最佳的解耦方向码域DCA(CDMA)改变分配的码道来降低干扰108动态信道分配（DCA）的效果2：带宽“按需分配”系统容量传统信道配置业务源速率动态信道配置109带宽调整的判决MAC-dTransportChannelTrafficVolumeThresholdConfigurationinL2RLCSignalingbearerDCH1RLCTFCSelectDCH2ChannelSwitchingDCCHDTCH对Buffer中TrafficVolume进行测量根据测量结果判决是否需要动态改变该UE所使用的带宽在判决过程中，需要考虑空中接口是否受限110慢速和快速DCASlowDCA：小区载频优先级动态调整，载频上下行时隙分配与调整，各时隙优先级的动态调整一般情况下，主载波优先级最高时隙优先级有两种设置方式：TS2,TS5>TS3,TS6>TS1,TS4，适用于建网初期，容量小的场景各时隙按照负荷均衡的原则分配业务，适用于容量比较大的场景FASTDCA：针对每个UE的信道资源的分配，主要是载频、时隙、信道码资源与Midamble码资源的分配管理111联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)112功控的目的克服远近效应克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰，提高业务质量提高系统容量113远近效应CDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服“远近效应”弱信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信114无线通信的大敌：衰落115采用功率控制后的效果0200400600800-20-15-10-505101520Relativepower(dB)衰落发射功率接收信号116功率控制的类型开环功率控制：用于初始接入过程闭环功率控制：用于业务进行过程上行、下行内环功率控制上行、下行外环功率控制117为什么使用开环功率控制？没有开环功控，造成初始干扰大，而且闭环功控收敛慢timepowertimepower使用开环功控后，初始干扰变小，而且闭环功控收敛很快118开环功率控制UE通过测量导频信道的接收功率，计算上行初始发射功率TD-SCDMA采用TDD方式，上行、下行频率相同，因此对于上行初始功率的估计更准确，开环功率控制效果好于FDD方式NodeBUERACHBCH:CPICHchannelpowerULinterferencelevel119闭环功率控制－上行内环功率控制NodeB控制UE的发射功率NodeBUE发送TPC200次/秒上行信号设置SIRtarSIRmea>SIRtarSIRmea<SIRtarSIRmea=SIRtar→TPC=00→

TPC=11→TPC=00测量信号－干扰比SIR，并与SIR目标值相比较120闭环功率控制－下行内环功率控制UE控制NodeB的发射功率NodeBUE的L3软件模块设置SIRtar发送TPC200次/秒下行信号UEL1测量信号－干扰比SIR，并与SIR目标值相比较121有内环功率控制就可以吗？最终服务QoS表征量为BLER，而非SIRSIR固定的情况下，BLER会随着无线环境的变化而变化外环功率控制使功率真正满足BLER的要求SIRBLERBLER不同曲线对应不同的多径环境122闭环功率控制－上行外环功率控制RNC通过动态调整SIRtar，间接控制UE的发射功率上行信号RNC测量接收信号的BLER，并与BLERtar相比较设置BLERtarNodeBUE内环功控设置SIRtarBLERmea>BLERtarBLERmea<BLERtarBLERmea=BLERtar→SIRtar↑→

SIRtar↓→Donothing123闭环功率控制－下行外环功率控制UE通过动态调整SIRtar，间接控制NodeB的发射功率NodeB内环功控L1UEUE的L3软件模块测量接收信号的BLER，并与BLERtar相比较设置SIRtar124联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)125切换的分类硬切换－任何移动通信系统都能够支持软切换－CDMA特有（WCDMA，cdma2000）接力切换－TD-SCDMA特有126硬切换UE移动方向目标小区源小区time通话“缝隙”硬切换的特点先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路通话会产生“缝隙”127软切换软切换特点先建立目标小区链路，后中断源小区链路，可以避免通话“缝隙”CDMA系统所特有，而且只能发生在同频小区间软切换比硬切换占用更多的系统资源UE移动方向目标小区源小区time没有通话“缝隙”128接力切换接力切换的设计思想利用上行同步技术，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的优势相对于软切换，占用系统资源少，提高了系统容量相对于硬切换，业务中断时间很短，且掉话率低129接力切换(续)源小区目标小区源小区目标小区业务同步预同步源小区目标小区切换前切换中切换后130TD-SCDMA关键技术信号强度(RSCP)信号质量(Ec/No)干扰电平(ISCP)测量判决执行是否切换？向哪个小区切换？Step1：UE预同步Step2：RNC向目标小区下发切换请求Step3：RNC通过源小区向UE下发切换命令131TD-SCDMA无线接口物理层

1TD-SCDMA无线接口物理层132用户通过被分配的频率、时隙和码字来区分TD-SCDMA无线资源构成133TD-SCDMA无线帧结构Frame#iFrame#i+1RadioFrame10msSubFrame#1SubFrame#2SubFrame5msTS0TS5TS6TS1TS2TS3TS4134子帧结构TS0TS5TS6TS1TS2TS3TS4SubFrame5ms(6400Chip)DwPTS(96Chips)GP(96Chinps)UpPTS(160Chips)SwitchingPointSwitchingPoint(864Chips)TD-SCDMA无线帧结构SubFrame#1135DwPTS：下行导频时隙GP(32chips)SYNC_DL(64chips)75s96chipsDwPTS用于下行同步和小区初搜；32组不同的SYNC_DL码，每个小区用1个SYNC_DL码，由网络规划确定；对SYNC_DL码（DwPCH）不进行扩频、加扰操作；DwPCH需全小区覆盖，不进行波束赋形；DwPCH以恒定功率发射，不进行功率控制；DwPCH的发射功率由网络规划确定，由高层（RRC层）指示136GP：保护时隙GP75s96chipsGP

96Chips保护时隙，时长75us

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137UpPTS：上行导频时隙UpPTS用于建立上行初始同步和随机接入；整个系统共有256个不同的SYNC_UL码，分成32个码组，对应32个SYNC_DL码；对SYNC-UL码（UpPCH）不进行扩频、加扰操作；UpPCH信道是否需波束赋形，由NodeB从UE上行信号中获得的初始波束赋形参数决定；UpPCH信道的发射功率，在上行同步阶段，由UE按照开环功控算法计算初始发射功率；GP(32chips)SYNC_UL(128chips)125s160chipsTD-SCDMA常规时隙（TS0～TS6）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和智能天线算法物理层控制信息：物理层过程（如TFCI、TPC、SS等）的控制信号业务数据GP16业务数据675s，864chips物理层控制信息Midamble144chips352chips352chipsTD-SCDMA物理层控制信息TPC：TransmissionPowerControl，传输功率控制用于内环快速功率控制每个子帧SS：SynchronizationShift，同步偏移控制UE的上行传输时延保证上行同步TPCBitsTPC命令含义00'Down'降低发射功率11'Up'提高发射功率SSBitsSS

命令含义00'Down'减小k/8chip同步偏移11'Up'增加k/8chip同步偏移01‘Donothing’保持不变TD-SCDMA物理层控制信息(续)TFCI：TransmissionFormatControlIdentification，传输格式控制指示，指示时隙内数据的传输格式（数据块位置、大小等）

业务数据

Midamble业务数据

TPC

时隙n(864Chips)

SS

GPTFCI的第1部分

业务数据

Midamble

业务数据

无线帧10ms

子帧5ms

-子帧5ms

TFCI的第2部分

TPC

SS

TFCI的第3部分

TFCI的第4部分GP时隙n(864Chips)141TD-SCDMA系统中的Midamble码Midamble：中间码，或称为训练序列；主要作用为：测量：信号强度，用于功率控制、切换等算法上行同步保持：Midamble码的时延做为SS调整的依据信道估计：利用Midamble码接收信号，评估无线传播过程中的多址干扰（MAI）和多径干扰（ISI）情况，评估结果用于联合检测142码组各相关码SYNC-DLIDSYNC-ULID扰码ID基本Midamble码ID码组100~700112233码组218~15

44556677……码组3231248~255124124125125126126127127基本Midamble码共128个，分32组，对应32个SYNC-DL码；基本Midamble码和扰码一一对应，如下表：TD-SCDMA系统的码表143TD-SCDMA信道类型逻辑信道：直接承载用户业务根据承载内容的不同，分为控制信道和业务信道传输信道：描述信息如何在无线接口上传输根据传输的信息属性，分为专用信道和公共信道物理信道：各种信息在无线接口传输时的物理通道（频率、时隙、码）粮仓药库衣物捐助点公路铁路水路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？144TD-SCDMA逻辑信道专用业务信道 （DTCH）公共业务信道 （CTCH）广播控制信道 （BCCH）寻呼控制信道 （PCCH）专用控制信道 （DCCH）公共控制信道 （CCCH）逻辑业务信道逻辑控制信道根据信息类型划分145TD-SCDMA传输信道广播信道 BCH寻呼信道 PCH前向接入信道FACH反向（随机）接入信道

RACH专用信道 DCH

上行或下行公共传输信道专用传输信道信息如何在空中接口传送146TD-SCDMA物理信道基站NodeB

用户终端UE

业务连接DPCH –专用物理信道小区搜索与小区选择DwPCH –下行导频信道(DwPTS)PCCPCH –主公共控制物理信道寻呼PICH –寻呼指示信道SCCPCH –从公共控制物理信道随机接入UpPCH

–上行导频信道

(UpPTS)FPACH –快速物理接入信道PRACH

–物理随机接入信道SCCPCH –从公共控制物理信道147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TD-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TD-SCDMA物理信道1485msDwPTS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TD-SCDMA物理信道TD-SCDMA小区初搜主公共控制物理信道-PCCPCH承载传输信道BCH，用于发送系统消息(SystemInformation)SF＝16；固定配置在TS0的前两个码道：

Cch16,0和Cch16,1无信道复用，无TFCI、TPC、SS中间码总使用TS0中的M1和M2无波束赋型，以全小区覆盖模式发送系统消息数据GP系统消息数据Midamble864chips150从公共控制物理信道-SCCPCH承载传输信道PCH和FACH，发送寻呼消息和其他下行信令SF＝16，一般配置在TS0无SS和TPC，可有TFCI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864chipsTFCIMidamble151物理随机接入信道-PRACH承载传输信道RACH，用于发送上行信令SF＝8，一般配置在TS1的Cch8,0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，TPCMidamble152寻呼指示信道-PICH用于发送寻呼指示(PageIndicator)SF＝16，一般配置在TS0寻呼指示(PI)的长度LPI＝2，4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︷︷153快速物理接入信道-FPACH响应UE发送的接入请求，同时发送定时调整和功率调整指示SF＝16，可配置在任意一个下行时隙不使用TFCI、TPC和SS无波束赋型，以全小区覆盖模式发送定时偏移功率偏移……Midamble……定时偏移功率偏移GP864chips用户1用户n…………︷︷154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SF＝1，2，4，8或16下行SF＝1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，TPCMidamble155R4版本，单载波最大速率计算方法如下：一个常规时隙含数据块：704chips单时隙符号数：704个符号（Symbol）扩频后最大符号数（SF=1)：704（Symbol）调制后最大符号数（QPSk）：704×2=1408（Symbol）子时隙宽度5ms：1408÷5=281.6Kbps考虑采用1/3Turbo信道编码，得到单时隙最高数据速率为128kbpsDPCH理论速率资源单元RU业务数据码片数/突发脉冲符号数/突发脉冲QPSK下的符号数/突发脉冲QPSK下的理论最大数据速率RUSF1352×2＝704704704×2＝14081408/5ms＝281.6KRUSF2352×2＝704352352×2＝704704/5ms＝140.8KRUSF4352×2＝704176176×2＝352352/5ms＝70.4KRUSF8352×2＝7048888×2＝176176/5ms＝35.2KRUSF16352×2＝7044444×2＝8888/5ms＝17.6K156PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICHPRACHTD-SCDMA业务信道典型配置157TD-SCDMA信道映射关系系统消息

寻呼信令用户数据及随路信令

BCCHPCCCCHBCHPCCHPCHSCPCCHPICHPRACHRACHDCHCCCHDTCHDPCHFACHDCCHL3数据逻辑信道传输信道物理信道158语音业务：单载波最多可以支持23个语音用户每个时隙承载8个用户，3:3时隙配置数据业务：单载波最大业务速率640kbps单时隙最大业务速率128kbps，1:5时隙配置UL:DL3:3ULULDLULDLDLDLUL:DL1:5ULDLDLDLDLDLDLTD-SCDMA单载波容量计算159N频点TD-SCDMA小区由一个主载波和若干个辅载波组成N频点（多载波）技术可以有效提升TD-SCDMA单扇区容量TD-SCDMA的N频点技术160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TD-SCDMA的N频点技术161TD-SCDMA增强型技术及未来演进

1HSDPA 2HSUPA

3LongTermEvolution162基于3GPPR4版本的TD-SCDMA接入网系统容量受限于下行容量，主要体现在：系统单载波理论最大下行容量最小，128bps/时隙×最多5个下行时隙=640bps/载波目前的信道配置方式，在数据业务的突发和低活动性特性，使下行容量的实际利用率非常低，进一步加剧了下行容量受限的矛盾。

对此，引入了一个重要的增强技术——HSDPA（HighSpeedDownlinkPacketAccess）单载波最大速率可达2.8Mbps。HSDPA技术引入163HSDPA采用关键技术164Release99:QPSKRelease5:16-QAM010011100000000100100011010001010110011110101001101111001101111011111000新的调制和纠错编码提供了更高的平均数据速率HSDPA采用关键技术165使用物理层的确认机制来决定重传在解码之前通过对原来及后续的数据包进行软合并以提高增益对于HSDPA,H–ARQ是由NodeB中的MAC–hs层完成的－这将提供比RLC确认机制更短的时延合并方式Chase合并每次重传与原传输的内容一样，在终端处提供最大的合并比率终端实现较简单与普通ARQ相比性能更好增量备份每次重传包含额外的以前没传过的备份信息，在终端进行码合并提高合并增益相比chase合并性能更好终端实现较复杂HSDPA采用关键技术166HSDPA引入信道PCCPCHPRACH

HS-PDSCHHS-PDSCHHS-PDSCHHS-SCCHPCCPCH

HS-SCCHSCCPCH

SCCPCH

SCCPCH

SCCPCH

PICH

PICH

FPACH

HS-SICH

HS-PDSCH：高速物理下行共享信道DPCH：下