华为TD-SCDMA 无线接入网原理.ppt

1、TD-SCDMA无线接入网原理,内部公开,培训目标,学完本课程后，您应该能： 了解TD-SCDMA物理层基本过程 了解必要的物理测量量,提纲,TD-SCDMA物理层基本过程 常用的物理测量量,提纲,TD-SCDMA物理层基本过程 常用的物理测量量,物理层功能,传输信道错误检测和上报。 FEC编/解码以及传输信道的交织/解交织。 传输信道的复用以及编码合成传输信道的解复用。 速率匹配。 编码组合传输信道到物理信道的映射。 物理信道的功率加权与合并。 物理信道的调制扩频/解调解扩。 频率和时间（码片，比特，时隙，帧）同步。,物理层功能（续）,测量和向上层报告（FER，SIR，干扰功率，传送功率等等

2、）。 闭环功率控制。 RF处理。 支持上行信道的时间提前。 支持上行同步。,TD-SCDMA通信模型,TD-SCDMA通信模型,TD-SCDMA的信源编码,TD-SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR (Adaptive Multi-Rate) 语音编码 编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端 12.2kbps (GSM-EFR), 10.2kbps, 7.95kbps 7.40kbps (IS-641,US-TDMA speech codec), 6.70kbps (PDC-EFR) 5.90kbps, 5.1

3、5kbps, 4.75kbps,TD-SCDMA通信模型,TD-SCDMA的信道编码,循环冗余校验（CRC）： 估计BLER 传输块级联/分割：匹配成编码块大小 信道编码：卷积码、Turbo码、不编码：对抗快衰落 无线帧均衡：和无线帧能力进行匹配 第一次交织：对抗时间较长的深度衰落 无线帧分割：从交织器出来的数据被均分为2个序列，每个10ms无线帧一个 速率适配：传输信道上的比特数被重复或者被打孔 传输信道复用：生成一条或者多条编码组合传输信道CCTrCH 物理信道分割：根据单条物理信道的承载能力进行分割 第二次交织：帧交织或时隙交织 子帧分割：5ms分割 物理信道映射：映射到子帧中对应时隙的

4、码道上,差错检验,CRC循环冗余校验 对每一个TTI内到达的传输块，都要附加上一个独立的CRC码 作用：计算接收数据块的错误率,为外环功控提供BLER值,信道编码,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 有效对抗突发干扰或快衰落 编码类型 语音业务：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,交织,把原始顺序比特流按照一定规律打乱后在发出去，接收端再把接收的数据恢复原来的顺序。 特点： 是连续错误变成随机错误 可有效对抗较长时间的深衰落周期,交织,远看山有色 近听水无声 春去花还在 人来鸟不惊,远远远看看看山山山有有有色

5、色色 近近近听听听水水水无无无声声声 春春春去去去花花花还还还在在在 人人人来来来鸟鸟鸟不不不惊惊惊,远近春人远近春人远近春人看听去来看听去来看听去来山水花鸟山水花鸟山水花鸟有无还不有无还不有无还不声色在惊声色在惊声色在惊,远近春人远近春人远近春人看听去来看听去来看听去来山水花鸟山水花鸟山水花鸟有无还不有无还不有无还不声色在惊声色在惊声色在惊,交织,远看山有色 近听水无声 春去花还在 人来鸟不惊,远远远看看看山山山有有有色色色 近近近听听听水水水无无无声声声 春春春去去去花花花还还还在在在 人人人来来来鸟鸟鸟不不不惊惊惊,还好出门前老婆给用了交织,丢了10个，要被降薪了！,TD-SCDMA的交

6、织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,1,1,1,1,3,3,3,3,4,4,4,4,发送端交织过程,这段数据处于深衰落，或者有强干扰,2,2,2,2,1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 ,8 16 . . . 456,2 10 . . . 450,6 14 . . . 454,1 9 . . . 449,4 12 . . . 452,7 15 . . . 455,3 11 . . . 451,5 13 . . . 453,.,.,B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7,A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0

7、 B5,C1 B6,C2 B7,C3,一次交织：,二次交织：,TD-SCDMA交织的实现,TD-SCDMA通信模型,TD-SCDMA常规时隙（TS0TS6）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,物理层控制信息,上行 公共信道,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,用户业务在时隙中的分配,下 行 公 共 信 道,TD-SCDMA 调制方式,QPSK 4 相移键控,16QAM 16 正交幅度调整 用于HSDPA,调制的作用,作用 把需要传递的信息送上射频信道 把宽频普的数字

8、脉冲转换为低带通的模拟信号 TD常用调制方式 QPSK:一般业务和信道 16QAM:HSDPA 特点 不同的调制方式，可提供的吞吐率相差很大 不同的调制方式，对无线信号的质量要求不同,TD-SCDMA通信模型,CDMA实现原理：频域解释,功率谱,Echip,Eb / No = Ec / Io 增益,C = B*LOG2(1+S/N),CDMA实现原理：码序列的相关性,CDMA实现原理：扩频,UE1: 11 1 UE2:11 c1:1 1 1 1 1 1 1 1 c2:1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1：1 1 1 1 1 1 1 1 UE2c2：1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c

9、1UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2,UE1c1 UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2 UE1使用c1解扩：c11 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2 积分判决：4（表示1） 4（表示1） UE2使用c2解扩：c21 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2 积分判决：4（表示1） 4（表示1）,CDMA实现原理：解扩,TD-SCDMA使用的扩频码：OVSF (Walsh),OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成 码道定义：Cch SF, k, SF为扩频因子，k 为码道号, 0 k SF-1,码分多址（

10、CDMA）的技术特点,抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高 保密性强：扩频后的信号近似白噪声 系统的用户容量是软容量，各有利弊 占用带宽较大：对功放要求高（耗电较大） 自干扰系统系统内用户互相干扰，技术实现难度大,TD-SCDMA典型业务需要的扩频码资源,TD-SCDMA使用的上行扩频因子为1/2/4/8/16，下行为1或16,TD-SCDMA通信模型,TD-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

11、码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性,码序列的自相关和互相关,互相关函数 V() = 互相关特性决定了多址干扰特性 互相关特性理想的码序列很多，比如：OVSF码 自相关函数 R() = 自相关特性决定了多径干扰特性 自相关特性理想的码序列非常难找！,TD-SCDMA使用的扰码序列：,TD-SCDMA的扰码长度固定为16chips，共有128个，每个小区配置4个扰码 在进行扰码分配时需根据扩频码和扰码的组合码,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列） 0和1个数各一半 1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8， m序列 由移位寄存器生成，是最大

12、长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度） 其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为 -1/(2n-1)，单值性,m序列的生成,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,TD-SCDMA使用的扰码序列：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通信模型,频率,码,时间,FDMATDMACDMA,F3T

13、S3码1,F3TS3码2,F2TS2码4,F1TS1码3,TD-SCDMA使用的多址接入技术：FDMATDMACDMASDMA（智能天线）,复杂多变的无线传播环境,Distance(m),接收功率(dBm),10,20,30,-20,-40,-60,慢衰落,快衰落,Page 41,多址技术：区分不同用户,TDD射频技术,射频发射功能在室外RRU实现 采用8通道阵元智能天线 射频频段：20102025MHz 信道带宽：1.28MHz 时分双工：TDD,双工技术：区分用户的上行/下行信号,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

14、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,克服干扰的利器：联合检测,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,联合检测的效果,减少多径干扰和多址干扰，提高系统容量 减少噪声上升，提高覆盖 克服远近效应，降低对功率控制的要求,使用联合检测,控制干扰的法宝：智能天线,在没有智能天线的情况

15、下，小区间用户干扰严重,在使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善,智能天线：天线阵,圆 阵 天 线,线 阵 天 线,智能天线：赋型算法,智能天线算法 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，称为波束赋形 实时跟踪UE的方向信息，使得指向波束始终指向该UE,智能天线的效果,对用户起到空间隔离、消除干扰的作用 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，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量 提高信号接收质量，降低掉话率 增加系统容量 减少发射功率，延长移动台电池寿命 TD-SCDMA由于采用TDD双工方式，上下行信道特性一致，算法实现简单，非常适合采用智能天线,提纲,TD-SCDMA物理层基本过程 常用的物理测量量,常用术语,Bit（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 Chip Rate (cps)：码片速率，CDMA系统的基础参数 TD-SCDMA系统码片速率为1