第5章TD-SCDMA的发展及技术应用(修改版).ppt

1、1,移动通信技术(第2版),第5章 TD-SCDMA的发展及技术应用,2,第5章TD-SCDMA的发展及技术应用,内容 TD-SCDMA的发展及演进 TD-SCDMA的无线接入技术 TD-SCDMA的关键技术,3,第5章TD-SCDMA的发展及技术应用,重点 TD-SCDMA的无线接入技术、关键技术 难点 TD-SCDMA的无线接入技术 目的和要求 了解TD-SCDMA的发展及演进 理解TD-SCDMA的无线接入技术及其他关键技术,4,1.SDMA与CDMA的互补作用,当用户靠得很近时，纯SDMA无法精确分辨用户位置，利用CDMA可准确实现 SDMA采用CDMA技术后，运算量降低 CDMA中采

2、用SDMA可精确定位MS，扩大系统容量,5,2.TD-SCDMA中“S”的含义,空分多址Space Division Multiple Access（智能天线Smart Antenna） 软件无线电Soft Radio 同步Synchronous (Sync),6,3. TDSCDMA技术特点及参数,技术特点 同步CDMA系统，用软件和帧结构设计实现严格的上行同步 基于智能天线的系统，充分发挥了智能天线的优势，并可使用SDMA 基于软件无线电技术，所有基带数字信号处理均用软件实现，而不依赖ASIC 在基带数字信号处理上，联合使用了智能天线和联合检测技术，达到比UTRA TDD高一倍的频谱利用率

3、 基于智能天线，使用接力切换技术和CDMA的软切换相比，简化了用户终端的设计，克服了软切换要长期大量占用网络资源和基站下行容量资源的缺点,7,8,5.1.1 TD-SCDMA的发展及特点,TD-SCDMA标准提案由我国原无线通信标准组（CWTS，现更名为中国标准化协会，CCSA）于1998年6月提交到ITU和相关国际标准组织，成为IMT-2000无线传输技术候选方案之一 2001年3月在美国加利福尼亚州举行的3GPP RSG RAN第11次全会将TD-SCDMA列为第三代移动通信系统标准之一，包含在3GPP Release 4（R4）中 TD-SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求，

4、采用不需配对频率的TDD双工模式，以及TDMA/CDMA相结合的多址接入方式，同时使用1.28Mchip/s的低chip速率传输，扩频带宽为1.6MHz。TD-SCDMA采用了同步CDMA、智能天线、联合检测、接力切换和软件无线电等一系列高新技术。,9,技术特色 采用TDD双工方式，便于频谱划分并能更好地满足未来移动多媒体业务非对称特性的发展趋势和需求 利用DS-CDMA技术，采用TDMA和CDMA混合多址方式，有利于无线资源的合理分配和高效利用 1.28Mchip/s低chip速率传输，使设备复杂度和成本较低 采用联合检测，智能天线，上行同步，接力切换等先进技术，抗干扰能力强，掉话率低 适合

5、软件无线电的应用 TD-SCDMA标准与其他3G标准相比具有较明显的优势 频谱分配的灵活性 高频谱利用率 更适合未来非对称业务的特点,10,5.1.2 TD-SCDMA标准的演进,TD-SCDMA向B3G（4G）TDD系统基本原则 在B3G TDD系统完成商用前，不断增强TD-SCDMA系统的性能，提高覆盖和传输能力等，以满足不断增长的移动数据业务的需求 同时B3G TDD系统的设计充分考虑TD-SCDMA系统的特点，做到对TD-SCDMA系统的后向兼容。 TD-SCDMA空中接口技术增强和演进的主要目标是提高系统容量和传输效率，增强TD-SCDMA对高速移动数据业务的支持能力 对于语音业务，

6、做到提高系统可容纳的用户数量，增强覆盖，减小掉话和阻塞率 对于数据业务，做到提高数据业务的峰值速率，提高系统的吞吐量，减小业务时延，同时提高业务的覆盖范围,11,12,1. TSM,TSM是TD-SCDMA发展的第一阶段，是TD-SCDMA无线传输技术兼容GSM/GPRS核心网的一种解决方案 TSM规范在现有的GSM规范的基础上修改空中接口而成，采用与LCR基本相同的物理层，保持大部分GSM网络的设计（包括BSC，MSC等），以提供较GSM更高的频谱效率和支持更高速率的数据业务 由于TSM采用的是TD-SCDMA空中接口并基于GSM的协议栈，不是一个完整的3G系统，可视为一个2.5G系统，可做

7、到GSM系统向TD-SCDMA的平滑演进TSM只是3G和B3G的演进中的一个可选阶段。对运营商而言如果没有GSM网络，该阶段可略过 这一阶段的数据传输速率静止可达2Mbit/s，中低速率可达384kbit/s，高速可达144kbit/s，语音数据传输速率12.2kbit/s,13,2. LCR,LCR系统是一个真正意义上的3G系统，采用3G核心网络和构架，能够提供所有3G要求的业务 作为IMT-2000标准之一，LCR是被ITU和3GPP正式采纳的一个国际标准，采用了3GPP的高层协议和TD-SCDMA空中接口，满足ITU对IMT-2000的各方面要求 该阶段的语音和数据服务是由电路级交换机或

8、数据包交换机提供 语音服务速度是12.2kbit/s，而数据传输最大速率是2Mbit/s,14,3. HSDPA/HSUPA,3GPP认为高速下行分组接入HSDPA和高速上行分组接入HSUPA共用信息渠道可提供最好的数据包服务。 通过采用自适应调制编码AMC技术、混合自动重传请求HARQ技术、快速小区选择FCS和快速分组调度技术及多天线系统MIMO，与CDMA2000和WCDMA相同带宽下的情况相比，TD-SCDMA的数据传输速率和小区吞吐量都大大提升 在NodeB和UE配置单一天线，以16QAM，3/4Turbo编码、占用36个无线资源单位（4个数据时隙，每个时隙9个码道）可提供950kbi

9、t/s的数据速率 如有更多的无线资源和先进的无线电技术，TD-SCDMA可达到更高数据速率峰值,15,4TDD LTE,国际标准化组织正在推动无线传输技术从2Mbit/s向100Mbit/s（E3G）、1Gbit/s（B3G）的目标发展 相比目前3G系统，3G LTE具有如下主要特点 更高的通信速率和频谱效率，在20MHz的带宽下，下行峰值速率为100Mbit/s、上行为50Mbit/s 分组交换与QoS保证，系统在整体架构上将基于分组交换，同时通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务（VoIP、视频流等）服务质量 支持各种系统带宽，除了20MHz的最大带宽外，还能支持1.25MHz，1.

10、6MHz，2.5MHz，5MHz，10MHz和15MHz等系统带宽及成对和不成对频段的部署，以保证将来在系统部署上的灵活性 3G LTE还明确提出了“系统在支持高速移动的基础上，为低移动速率用户优化”、“提高小区边缘用户的吞吐量”等具体的系统需求,16,54G,4G还没有确切定义，较获得认同的是“4G将是以IP为基础的、多功能集成的、各种网络融合的宽带移动通信系统，可提供数据传输速率达100Mbit/s1Gbit/s”。 目前所称的4G实际上是ITU提出的B3G系统，发展的方向和目标是： 网络业务数据化、分组化，移动Internet逐步形成 网络技术数字化、宽带化 网络设备智能化、小型化 应用

11、于更高的频段，有效利用频率 移动网络的综合化、全球化、个人化 各种网络的融合 高速率、高质量、低费用,17,5.2.1 TD-SCDMA的系统结构,TD-SCDMA与UMTS具有一样的网络结构 由CN、UTRAN和UE三个部分组成。 CN和UTRAN间的接口为Iu接口，是有线接口UTRAN和UE间的接口为Uu接口，即空中接口 各组成部分的功能和接口（除空中接口）的含义、分层等均相同,18,5.3 TD-SCDMA的关键技术,智能天线技术 联合检测 接力切换技术 动态信道分配 软件无线电技术 其他技术：系统码道 同步码分多址技术,19,5.3.1 接力切换技术,硬切换和软切换都存在一些缺点如：硬

12、切换掉话率高；软切换资源利用率低等 TD-SCDMA系统使用了智能天线、联合检测等空时处理技术及上行同步和特殊的帧结构设计后，系统的切换控制方法和过程得到改进，进而系统的切换性能得到提高。 TD-SCDMA系统中的接入切换就是综合利用了该系统各种技术特点和优势而发明的一种不同于传统切换方式的切换技术,20,1接力切换的特点,设计思想 利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和到达角进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域 接力切换概念 利用开环上行预同步和功率控制，在切换过程中首先将上行链路转移到目标小区，而下行链路仍与原

13、小区保持通信，经短暂时间的分别收发过程后，再将下行链路转移到目标小区，完成接力切换,21,特点 与软切换相比： 接力切换是在精确知道UE位置的情况下进行切换，具有较高的切换成功率、较低的掉话率及较小的上行干扰等优点 接力切换不需多个基站为一个移动台提供服务，克服了软切换占用信道资源多、信令复杂导致系统负荷加重、增加下行链路干扰等缺点 与硬切换相比： 具有较高的资源利用率，较简单的算法，及系统相对较轻的信令负荷等优点 接力切换断开原基站和目标基站建立通信链路几乎是同时进行的，克服了掉话率高、切换成功率较低的缺点 使系统性能得到优化 不仅UE所需切换测量工作量减少，而且可实现高质量的越区切换，切换

14、掉话率较低，时延也相应减少 由于需要监测的相邻小区减小，也相应减少了UE、NodeB和RNC间的信令交互，减轻了网络负荷,22,2接力切换过程,接力切换执行分三个过程 测量过程 判决过程 执行过程,23,测量过程,接力切换与硬切换的测量过程和要求相同，即需终端进行信号强度、质量和符合切换条件的相邻小区的同步时间参数进行测量、计算和保存 接力切换不需要额外增加新的测量参数 UE需计算和保存的参数有 本小区与邻小区导频信道的功率差P 来自各邻近小区基站的信号与来自本小区基站信号的时延差t （上行预同步及保持过程） 上行预同步及保持过程并不是一个单独的时间过程，也不需特别的控制或信令过程，而是在测量

15、过程中同时进行的,24,接力切换测量开始后，当前服务小区不断检测UE的位置信息，并将它发送到RNC RNC判断UE可能进入哪些相邻小区，即确定哪些相邻小区最可能成为UE切换的目标小区，并作为切换候选小区 在确定候选小区后，RNC通知UE对它们进行监测和测量，把测量结果报告给RNC。RNC根据确定的切换算法判断是否进行切换。,25,判决过程,接力切换的判决过程由RNC完成 首先处理当前小区的测量结果 如果其服务质量还足够好，则判决不对其他监测小区测量报告进行处理 如服务质量介于业务需求门限和质量好门限间，则激活切换算法对所有的测量报告进行整体评估 如评估结果表明，监测小区中存在比当前服务小区信号

16、更好的小区，则判决进行切换 如前小区的服务质量已低于业务需求门限，则立即对监测小区进行评估，选择最强的小区进行切换,26,判决切换 RNC立即执行接入控制算法，判断目标基站是否可接受该切换申请 如果允许接入，则RNC通知目标小区对UE进行扫描，确定信号最强的方向，做好建立信道的准备并反馈给RNC RNC通过原基站通知UE无线资源重配置的信息，并通知UE向目标基站发SYNC-UL，取得上行同步的相关信息 RNC发信令给原基站拆除信道，同时与目标小区建立通信,27,执行过程,当UE要切换的目标小区确定后，RNC对目标小区发送无线链路建立请求 RNC收到目标小区的无线链路建立完成消息后，向原小区和目标小区同时发送业务数据承载，同时RNC向UE发送切换命令 UE接收到接入切换命令后，继续在原小区的下行链路接收业务数据和信令，同时在目标小区发射上行的承载业务和信令 分别收发的过程持续一段时间后，接收来自目标小区的下行数据，实现闭环功率和同步控制，中断和原小区的通信，完成切换过程 如RNC收到切换成功消息，则删除原小区的通信链路；如RNC收到切换失败消息，则删除目标小区新通信链路如由于特殊原因网络端没有收到终端