技术基础_TD-SCDMA系统概述.ppt

1、TD-SCDMA系统概述,大唐移动通信设备有限公司 客服中心，培训中心,DTM PX 016.004-V3.0.0,2,大唐移动 版权所有,此页为版权声明页,3,大唐移动 版权所有,4,大唐移动 版权所有,5,大唐移动 版权所有,课程目标,了解TD-SCDMA的基本原理 了解TD-SCDMA的物理层技术 了解TD-SCDMA的技术优势 参考书目： TD-SCDMA第三代移动通信技术与标准，李世鹤著，人民邮电出版社 TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及 实现 ，李小文等著，人民邮电出版社 TD-SCDMA移动通信系统，彭木根等著，机械工业出版社,6,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA系统

2、概述,1 时分双工与扩频,2 TD-SCDMA网络结构,3 TD-SCDMA物理层,4 TD-SCDMA关键技术,5 TD-SCDMA应用优势,7,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA：TDD的双工工作方式 系统无须对称上下行频段 灵活调整上下行时隙转换点 便于提供非对称业务,TD-SCDMA系统概述1 时分双工与扩频,TD-SCDMA 智能天线（Smart Antenna） 同步CDMA（Synchronous CDMA） 软件无线电（Software Radio）,8,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA 扩频调制 码分多址,TD-SCDMA系统概述1 时分双工与扩频,9,大唐移动 版权所

3、有,TD-SCDMA系统概述1 时分双工与扩频,用户通过被分配的频率、时隙和码字来区分,10,大唐移动 版权所有,是集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。 它采用了智能天线、联合检测、上行同步、接力切换、动态信道分配、低码片速率、自适应功率调整等技术。,TD-SCDMA系统概述1 时分双工与扩频,Time Division Duplex Synchronous Code Division Multiplex Access,11,大唐移动 版权所有,练习,TDD和TDMA的区别是什么？ TD-SCDMA的用户是通过哪些因素在空中

4、区分的？,12,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA系统概述,1 时分双工与扩频,2 TD-SCDMA网络结构,3 TD-SCDMA物理层,4 TD-SCDMA关键技术,5 TD-SCDMA应用优势,13,大唐移动 版权所有,2.1网络结构简介 2.2 Iu接口简介 2.3 Iub接口简介 2.4 Uu接口简介,TD-SCDMA系统概述2 TD-SCDMA网络结构,14,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.1 网络结构简介,CN,RNC,RNC,Node B,Node B,Node B,Node B,Iu,Iu,Iub,Iub,Iub,Iub,Iur,UE,Uu,Uu,RNS

5、,RNS,15,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.1 网络结构简介,UTRAN通用协议模型,16,大唐移动 版权所有,2.1网络结构简介 2.2 Iu接口简介 2.3 Iub接口简介 2.4 Uu接口简介,TD-SCDMA系统概述2 TD-SCDMA网络结构,17,大唐移动 版权所有,CN,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,RNC,Node B,Node B,Iu-CS,Iub,Iub,RNS,CS Domain,PS Domain,BC Domain,Iu-PS,Iu-BC,Iu接口逻辑结构分为三种: 1、与CN的CS域连接的Iu-CS接口； 2、与CN

6、的PS域连接的Iu-PS接口； 3、与CN的BC域连接的Iu-BC接口；,18,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,MTP-3B,SSCF-NNI,SSCOP,AAL5,ATM,Physical Layer,Q.2150.1,MTP3B,SSCF-NNI,SSCOP,AAL5,Q.2630.2,Control Panel,User Panel,Radio Network Layer,Transport Network Layer,Transport Network Layer Control Layer,Transport Network Layer Use

7、r Layer,AAL2,Iu UP,RANAP,SCCP,Transport Network Layer User Layer,19,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,MTP-3B,SSCF-NNI,SSCOP,AAL5,ATM,Physical Layer,Control Panel,User Panel,Radio Network Layer,Transport Network Layer,Transport Network Layer Control Layer,Transport Network Layer User Layer,AAL5,Iu

8、UP,RANAP,SCCP,Transport Network Layer User Layer,GTP-U,UDP,IP,20,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,IP,AAL5,ATM,Physical Layer,SABP Panel,Radio Network Layer,Transport Network Layer,SABP,Transport Network Layer User Layer,TCP,21,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-RANAP,RAB 管理功能 (Overall RAB Management) Iu复位与释放(Iu Re

9、set / Release) 寻呼(Paging) 层三消息直传,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,RANAP主要实现在RNC和CN之间通过对高层协议的封装和承载为上层业务提供信令传输功能； 无线网络层控制面协议与底层承载无关；,RAB是建立在UE和CN之间的，是接入层向非接入层提供的，用于在UE和CN之间传递用户数据；,22,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-ALCAP 接入链路控制应用部分：主要对无线网络层的命令，如建立、保持和释放数据承载作出反应，实现对用户面AAL2连接的动态建立、维护、释放和控制等功能。,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,ALCAP

10、协议包含两部分： Q.2630.2 (AAL2 Connection Signaling)动态地在Iu接口上建立和释放AAL2连接、分配和取消AAL2资源。 Q.2150.1 (AAL2 STC)是基于宽带MTP的AAL2信令传送转换器，STC的作用：透传、业务可用性报告、拥塞报告，根据上层有关参数的信息完成链路选择功能。,23,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-Iu链路管理 Iu信令链路管理 ATM虚拟连接管理 AAL2连接建立和释放功能 AAL5管理功能 GTP-U隧道管理 缓冲区的管理,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,24,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-用户平面管

11、理 IuUP帧协议模式选择 IuUP帧协议初始化,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,IuUP协议的主要用途是在Iu接口传递RAB相关的数据。 IuUP协议包括两种模式：透明模式和支持模式。 透明模式用于实时性不高的业务，支持模式用于实时业务。,25,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-移动性管理 位置信息更新 切换和重定位功能 触发寻呼,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,26,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-数据保密 无线接口加密 密钥管理 用户识别保密 Iu接口功能-数据完整性 完整性检查 完整性钥管理,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,

12、27,大唐移动 版权所有,Iu接口功能-业务和网络接入功能 CN信令数据传递 到CN的未确认数据的数据量报告 UE相关事件和活动的跟踪 位置报告,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,Iu接口功能-协调功能 CN域间的寻呼协调,28,大唐移动 版权所有,Iu接口相关协议,3GPP 25.410、25.411、25.412、25.413、25.414、25.415 ATM相关协议 Q2150.1、 Q2630.2 七号信令相关协议 SCCP、MTP3B、SSCOP等,2 TD-SCDMA网络结构 2.2 Iu接口简介,29,大唐移动 版权所有,2.1网络结构简介 2.2 Iu接口简

13、介 2.3 Iub接口简介 2.4 Uu接口简介,TD-SCDMA系统概述2 TD-SCDMA网络结构,30,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2.3 Iub接口简介,SSCOP,AAL5,ATM,Physical Layer,Q.2150.2,SSCF-UNI,SSCOP,AAL5,Q.2630.2,Control Panel,User Panel,Radio Network Layer,Transport Network Layer,Transport Network Layer Control Layer,Transport Network Layer User Laye

14、r,AAL2,FP,NBAP,Transport Network Layer User Layer,SSCF-UNI,31,大唐移动 版权所有,Iub接口功能,Iub 传输资源的管理 Node B的逻辑OM 实现特定OM传输 系统信息管理 公共信道/专用信道/共享信道的业务管理 定时和同步管理,2 TD-SCDMA网络结构 2.3 Iub接口简介,NBAP协议的主要功能包括Node B逻辑操作维护功能以及专用NBAP功能。 Node B逻辑操作维护功能主要包括小区、公共信道的建立、重配置和释放，以及小区和Node B相关的一些测量控制，还有一些故障管理功能，如资源的闭塞、解闭塞、复位等。 专用

15、NBAP功能主要包括无线链路的增加、删除和重配置；无线链路相关测量的初始化和报告、无线链路故障管理等功能。,32,大唐移动 版权所有,Iub接口相关协议,3GPP 25.430、 25.431、 25.432、 25.433、 25.434、 25.435 ATM Q2630.2、 Q2150.2 其他 SSCOP等,2 TD-SCDMA网络结构 2.3 Iub接口简介,33,大唐移动 版权所有,2.1网络结构简介 2.2 Iu接口简介 2.3 Iub接口简介 2.4 Uu接口简介,TD-SCDMA系统概述2 TD-SCDMA网络结构,34,大唐移动 版权所有,2 TD-SCDMA网络结构 2

16、.4 Uu接口简介,RRC,MAC,Physical Layer,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,PDCP,PDCP,BMC,Control,Control,Control,Control,NAS,AS,Radio Bearer,Control Panel Signaling,User Panel Information,Layer 2,Layer 3,Layer 1,Logical Channel,Transport Channel,35,大唐移动 版权所有,Uu接口功能,空闲模式下： PLMN网络的选择和重选； 小区选择和重选； 位置登记； 监视寻呼信息；,

17、2 TD-SCDMA网络结构 2.4 Uu接口简介,36,大唐移动 版权所有,连接状态和转移状态下 无线资源分配 RRC连接移动性管理 RRC连接管理 无线承载控制 UE测量 系统信息的读取和更新 移动性管理 连接管理,Uu接口功能,2 TD-SCDMA网络结构 2.4 Uu接口简介,37,大唐移动 版权所有,逻辑信道：MAC子层向RLC子层提供的服务，它描述的是传送什么类型的信息； 传输信道：物理层向高层提供的服务，它描述的是如何在空中接口上传送信息； 物理信道：承载传输信道的信息；,2 TD-SCDMA网络结构 2.4 Uu接口简介-信道类型,38,大唐移动 版权所有,广播控制BCCH,寻

18、呼控制PCCH,公共控制CCCH,专用控制DCCH,共享信道控制SHCCH,控制信道CCH,专用业务DTCH,公共业务CTCH,业务信道TCH,2 TD-SCDMA网络结构 2.4 Uu接口简介-逻辑信道,39,大唐移动 版权所有,Uu接口相关协议,3GPP 25.1、25.2、25.3 25.331：Radio Access networks Radio Resource Control (RRC) Protocol Specifications,2 TD-SCDMA网络结构 2.4 Uu接口简介,40,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA系统概述,1 时分双工与扩频,2 TD-SCDMA网

19、络结构,3 TD-SCDMA物理层,4 TD-SCDMA关键技术,5 TD-SCDMA应用优势,41,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层,3.1 传输信道与层间参数,3.2 物理层帧/时隙结构,3.3 信道编码与复用,3.4 扩频与调制,3.5 物理层过程,42,大唐移动 版权所有,传输信道分类 DCH：Dedicated CHannel RACH：Random Access CHannel FACH：Forward Access Channel BCH：Broadcast CHannel PCH：Paging CHannel DSCH：Downlink Shared CHanne

20、l USCH：Uplink Shared Channel,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,43,大唐移动 版权所有,RACH：随机接入信道 上行公共传输信道 用途： 上行同步的建立 传输一些数据量有限的用户数据 映射竞争信道，不存在物理层复用 单一传输格式，不需要TFCI,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,44,大唐移动 版权所有,FACH：快速接入信道 下行公共传输信道 作用： 响应RACH 传送一些短的用户数据 可以与PCH复用,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,45,大唐移动 版权所有,BCH：广播信道 下行公共传输信道 用途

21、：承载系统广播信息 传输块固定246bit 不存在物理层复用,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,46,大唐移动 版权所有,PCH：寻呼信道 下行公共传输信道 作用：携带用户的寻呼信息 可以与FACH复用为CCTrCH,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,47,大唐移动 版权所有,DSCH/USCH：下行/上行共享信道 公共传输信道 DSCH： 用于为一个或多个用户传送数据 总与DCH或FACH共存 可以复用成CCTrCH USCH： 可由多个用户分时共享，也可独立存在 一般与DCH或RACH共存 可以复用成CCTrCH,3 TD-SCDMA物理层3.1 传

22、输信道与层间参数,48,大唐移动 版权所有,DCH：专用信道 专用传输信道 携带归用户专有的实时和非实时数据 配置后，由用户独占使用 可复用成CCTrCH,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,49,大唐移动 版权所有,传输信道与物理信道的映射,PCH和FACH可以在物理层编码组合生成CCTrCH； BCH不能进行自身组合； RACH不能进行自身组合； 其他的传输信道数据只能进行自身组合；,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,50,大唐移动 版权所有,物理层处于无线接口协议模型最底层，它提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能; 物理层通过MAC子层的传输信道

23、实现向上层提供数据传输服务； 物理层的主要功能包括：信道编解码、扩频调制和解扩解调、闭环功率控制等。,3 TD-SCDMA物理层3.1 传输信道与层间参数,51,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层,3.1 传输信道与层间参数,3.2 物理层帧/时隙结构,3.3 信道编码与复用,3.4 扩频与调制,3.5 物理层过程,52,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层帧结构,53,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层帧结构,54,大唐移动 版权所有,子帧结构,TS0,TS5,TS6,TS1,TS2,TS3,TS4,Sub Frame 5ms (

24、6400Chip),DwPTS (96Chips),GP (96Chinps),UpPTS (160Chips),Switching Point,Switching Point,(864Chips),3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层帧结构,55,大唐移动 版权所有,DwPTS 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,3 T

25、D-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（1）,56,大唐移动 版权所有,GP 96 Chips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,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（2）,57,大唐移动 版权所有,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Node B从UE上行信号中获

26、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。,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（3）,58,大唐移动 版权所有,TS0 在TD-SCDMA系统中，TS0可认为是特殊时隙： P-CCPCH （ BCH）必须分配在TS0； PICH、PCH信道安排在TS0； 对TS0上的信道不进行功率控制； TS0上的信道进行全小区覆盖，除了FACH信道外不进行波束赋形。,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（4）,59,大唐移动 版权所有,常规时隙 在TS1TS6业务时隙可以安排： 公共信道（包括共享信道）； 专用信道

27、； 分成了4个域：两个数据域、一个训练序列域（Midamble）和一个用作时隙保护的空域（GP） 需要进行扩频、加扰操作； 可以波束赋型，对用户定向发射接收； 需要功率控制。,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,60,大唐移动 版权所有,常规时隙 Data域： 需进行扩频、加扰、调制等操作； 携带MAC层的用户数据； 携带的L1控制命令作为数据部分，进行相同的扩频、加扰、调制等操作； 每一数据域所能承载的数据符号数(S)与扩频因子(SF)的关系为：SSF352chip； 上行方向SF可取1、2、4、8、16；下行方向1、16。,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结

28、构（5）,61,大唐移动 版权所有,Data域：带有L1控制信息_TFCI,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,62,大唐移动 版权所有,Data域带有L1控制信息_SS、TPC,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,63,大唐移动 版权所有,Midamble码 由128chip的基本Midamble生成 用途： 上、下行信道估计； 功率测量； 上行同步保持。,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,64,大唐移动 版权所有,Midamble码生成与分配 查表：基本Midamble码：mp（128个）； 长度周期性扩展： 最大长度：imax

29、Lm（K1）W 得到新的序列：m（m1mpmimax） m的前P（128）个元素与基本Midamble码的矢量相同，后面的n(P + 1) imax个元素重复mp的前n个元素； 码分配：时隙中第k个用户的Midamble码为:mi+(K-k)w ; i=1Lm；k=1K,3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,65,大唐移动 版权所有,Midamble码生成与分配,K4 WP/K=128/4=32 imax=240 新序列( m1 , m128 , m1 , m112 ),3 TD-SCDMA物理层3.2 物理层时隙结构（5）,66,大唐移动 版权所有,物理信道分类 DPCH:

30、 Dedicated Physical Channel, UL 如果SIRestSIRtarget，则要发射的TPC命令设置为”up”。 UE侧执行TPC比特的软判决。 TPC为“Down”: 减小一个功控步长； TPC为“Up”: 增加一个功控步长。,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-上行链路功率控制,93,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-下行链路功率控制,94,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-随机接入,Node B,UE,DL Synchronization,UpPTS,FPACH,RACH,FACH,UE捕捉

31、DwPTS； 读取BCH,UE选择SYNC_UL；以估算时间和功率发送,NB检测到SYNC_UL;回送时间和功率调整量,调整定时和功率，发送随机接入请求,RNC,指配信道;继续完成接入过程和鉴权,95,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-随机接入(下行同步),DwPTS搜索,UE通过与接收到的PN序列中的SYNC_DL进行匹配，确定与某一个小区的DwPTS同步；,识别扰码和基本Midamble,控制复帧同步,读取BCH消息,UE通过试探确定P-CCPCH采用的（基本）Midamble码，进而确定扰码；,控制复帧由DwPTS上的QPSK符号序列定位，UE通过N个连续

32、DwPTS检测BCH主信息块的位置，实现控制复帧同步；,UE读取小区的一个或多个BCH上的广播信息，完成小区搜索过程；,96,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-随机接入(上行同步),上行同步准备,UE与小区建立下行同步；,上行同步建立,上行同步保持,UE从8个已知的SYNC_UL中随机选择一个根据估计的定时和功率发射；Node B根据检测到的SYNC_UL码，在FPACH中回送定时和功率控制信息；,Node B测量同一时隙不同UE的Midamble码估计UE发射定时偏移和功率，在下一个下行时隙发送SS和TPC命令；,97,大唐移动 版权所有,Node B测量接收

33、的SYNC-UL时间的偏差UpPCHPOS ，在FPACH上发射。 PRACH开始时间TTX-PRACHTTX-PRACH= TRX-PRACH (UpPCHADV+UpPCHPOS128*Tc)其中TTX-PRACH 是相对UE时间的PRACH发射开始时间。结果表示为1/8chip的整数倍。,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-上行闭环同步控制,98,大唐移动 版权所有,使用DPCH和PUSCH的符号SS命令。 Node B连续测量UE时间，并在每个子帧发送必要的SS命令。 UE接收到SS命令后，每经过M子帧，对其发射时间进行一次调整，步长为k/8个chip或者不调整。其中M(18

34、)和k(18)的缺省值通过BCH广播。M和k的数值也可以在呼叫建立时调整。或者在呼叫中Node B通知UE。 QPSK 下SS 编码：,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-上行闭环同步控制,99,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-物理层测量(UE侧),100,大唐移动 版权所有,3 TD-SCDMA物理层3.5 物理层过程-物理层测量(UTRAN侧),101,大唐移动 版权所有,练习,传输信道的信息是如何映射到物理信道并发送出去的？ TD-SCDMA系统中码资源有几种类型？他们的数量和码长各是多少？他们之间的关系？ 哪些物理信道没有对应的传输信道？为什

35、么？ Midamble码的作用？ 如何描述物理层的随机接入过程？,102,大唐移动 版权所有,TD-SCDMA系统概述,1 时分双工与扩频,2 TD-SCDMA网络结构,3 TD-SCDMA物理层,4 TD-SCDMA关键技术,5 TD-SCDMA应用优势,103,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术,4.2 智能天线技术,4.3 联合检测技术,4.4 上行同步和功控技术,4.5 接力切换技术,4.6 动态信道分配技术,4.1 TDD技术,104,大唐移动 版权所有,易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段,灵活配置时隙，优化频谱效率,有利于智能天线技术实现,无需笨重的射

36、频双工器，基站小成本低,4 TD-SCDMA关键技术 4.1 TDD技术,105,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术,4.3 联合检测技术,4.4 上行同步和功控技术,4.5 接力切换技术,4.6 动态信道分配技术,4.1 TDD技术,4.2 智能天线技术,106,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术,智能天线技术： 能量可指向小区内激活状态的移动UE； 通信中的移动终端在小区内处于受跟踪状态；,普通天线技术： 能量分布于整个小区； 小区内通信终端均相互干扰，此干扰是CDMA系统容量受限的主要原因；,107,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDM

37、A关键技术 4.2 智能天线技术,天线阵,1、设备冗余度提高； 2、补偿信号衰落，提高接收灵敏度；,波束赋形,EIRP提高,1、降低多用户干扰，提高系统容量； 2、可用于用户定位和越区切换；,1、降低基站发射功率，降低成本； 2、提高小区覆盖半径；,108,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术,信道估计,联合检测,上行数据,DOA估计,赋形权值生成,下行赋形,下行数据,多RF通道收发信机系统,109,大唐移动 版权所有,智能天线总增益（Node B发射） 发射天线增益： 8dBi/15dBi 阵列天线增益： 7dB(=10lg6) 波束赋形增益： 8dB(69

38、dB),4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术,智能天线总增益（Node B接收） 接收天线增益： 8dBi/15dBi 阵列天线增益： 7dB(=10lg6) 波束赋形增益： 8dB(69dB),智能天线总增益（UE接收） 接收天线增益： 2dBi 阵列天线增益： 0dB 波束赋形增益： 0dB,智能天线总增益（UE发射） 发射天线增益： 2dBi 阵列天线增益：0dB 波束赋形增益： 0dB,110,大唐移动 版权所有,数学模型（以接收为例） ； 输入信号X（t）是多个用户的多径信号的叠 加 加权网络W（t）的调整，可以实现波束赋形,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天

39、线技术-算法原理,111,大唐移动 版权所有,智能天线单小区的圆形阵列的方向图（到达角：180度）,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-算法原理,112,大唐移动 版权所有,智能天线扇区的直线阵列的方向图（到达角：60度）,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-算法原理,113,大唐移动 版权所有,上行: 提高基站接收灵敏度（10lgN dB） 下行: 增大覆盖距离（等效功率增加10lgN dB）,能量集中照得很远,能量集中,增加覆盖,全向照明区域小,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（1）,114,大唐移动 版权所有,降低了系统的干扰,干

40、扰抑制度,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（2）,115,大唐移动 版权所有,上行：基站接收信号有方向性，对接收方向 以外干扰有很强的抑制作用,下行：波束赋形后低旁瓣泄漏，大大减小对 小区内/小区间其他用户信号的干扰,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（2）,116,大唐移动 版权所有,改善了接收信噪比：,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（3）,117,大唐移动 版权所有,增加了CDMA系统的容量： 全向小区容量：N 三扇区容量：3N 智能天线小区容量：45N 空分多址小区容量：LN,4 TD-SCDMA关键技术 4.

41、2 智能天线技术-优越性（4）,118,大唐移动 版权所有,智能天线小区的容量计算,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（4）,119,大唐移动 版权所有,上行链路智能天线增益 下行链路智能天线增益,上行链路多天线接收产生链路性能增益 下行链路波束赋形产生链路性能增益（约6dB）,8用户（满码道）的性能：不使用智能天线技术，误块率只能降到0.05左右，不能满足QOS要求；采用智能天线技术后，误块率能够降到10-3量级，性能得到明显改善。,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（4）,120,大唐移动 版权所有,实现单基站定位,用户的定位（DOA） 估计

42、每个用户的主到达方向 估计每个用户的各多径的到达方向,基于智能天线的单小区定位，无需GPS、只需一个小区参与定位，是最经济的定位方式,波束扫描法（GOB） 特征值分解法 （EBB）,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-优越性（5）,121,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-实例,122,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.2 智能天线技术-实例,123,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术,4.2 智能天线技术,4.4 上行同步和功控技术,4.5 接力切换技术,4.6 动态信道分配技术,4.1 TDD技术,4.

43、3 联合检测技术,124,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-概述,MAI,ISI,Signal Power,Frequency,Power,Frequency,Power,联合检测的作用:有效减少MAI干扰;,解扩后的信号功率较大，但是受到MAI的影响，信噪比较差;,采用联合检测后，消除MAI的影响，信噪比大大提高;,125,大唐移动 版权所有,ISI,MAI,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-概述,Direct Path,Multi-Path,Multi-Path,DATA FIELD 1,midamble,DATA FIELD 2,g

44、uard,Data Field 1,Midamble,Data Field 2,GP,Data Field 1,Midamble,Data Field 2,GP,N Symbols (Q chips / symbol),1,2,K,126,大唐移动 版权所有,K个用户 信道估计,用户1,用户2,用户K,接收 数据 Y,用户 数据 X,原理：利用对多用户信道的估计，根据某种信号估计准则，估计同时工作的多个码道的用户信息，在多个用户中检测提取出所需的用户信号； 数学模型，信号检测理论:Y = AX; 将估计变换为确定性计算；,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-概述,K个用户联合检

45、测,甲卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2,a11, a12已知，求解x1,合卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2, a11, a12 , a21, a22已知 求解x1 , x2,乙卷：y1 = a11*x1 + a21*x2 y2 = a12*x1 + a22*x2 其中y1, y2,a21, a22已知，求解x2,127,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-系统模型,C(1),h(1),C(k),h(k),C(K),h

46、(K),Data Estimation,Noise,d(1),d(k),d(K),d(1),d(k),d(K),b(1),b(k),b(K),e,原理：发送端的符号（d）经过扩频（扩频码c）和无线信道（信道冲击响应h），到达接收端（接收信号e，包含噪声n）； C已知（扩频码已知），h已知（通过Midamble码计算）； 数学模型，e=Ad+n；,128,大唐移动 版权所有,联合检测后的信道响应图（4个用户，初始6码片时延）,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-系统模型,129,大唐移动 版权所有,线性检测算法: WMF：白化匹配滤波； ZF-BLE：迫零均衡算法； MMSE-B

47、LE：最小均方误差块均衡算法；,判决反馈检测算法: ZF-DF:迫零反馈算法； MMSE-DF：最小均方误差反馈算法；,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-算法,130,大唐移动 版权所有,单用户情况下，联合检测技术与Rake接收技术的系统误码性能一致，说明联合检测技术与Rake接收技术都有较强的抗多径能力；,多用户情况下，联合检测技术比Rake接收技术的系统误码性能要好，说明联合检测技术比Rake接收技术的抗多址干扰的能力强；,JD比Rake计算量多3%左右,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-算法性能,131,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术

48、 4.3 联合检测技术-SA+JD,信道估计,联合检测,上行数据,DOA估计,赋形权值生成,下行赋形,下行数据,多RF通道收发信机系统,TD-SCDMA系统中，采用了联合检测技术和智能天线技术相结合的方法，上行获得分集接收的好处，下行实现波束赋形。,132,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-SA+JD,智能天线的主要作用： 降低多址干扰，提高CDMA系统容量； 提高接收灵敏度和EIRP； 智能天线不能克服的问题： 用户处于同一方向； 联合检测： 利用Midamble序列做信道估计，同时处理多码道的干扰抵消。但存在多码道时处理复杂和无法完全解决多址干扰问题；

49、 SAJD：在移动通信系统中，结合使用智能天线和联合检测技术，可获得理想的效果；,133,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.3 联合检测技术-SA+JD,系统容量增强,134,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术,4.2 智能天线技术,4.3 联合检测技术,4.4 上行同步和功控技术,4.5 接力切换技术,4.6 动态信道分配技术,4.1 TDD技术,135,大唐移动 版权所有,上行同步基本原理 同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机； 优点 充分利用Walsh码的正交性 最大限度的克服MAI 简化基站解调设计方案，降低基站成本,4 TD-SCDMA关键技术

50、4.4 上行同步和功控技术,136,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 上行同步-开环同步,TS0,DwPTS,GP,UpPTS,TS1,TS,TS0,DwPTS,GP,UpPTS,TS1,TS,Tp,Tp,TRX-DwPTS,TTX-UpPTS,192Tc,TTX-UpPTS= TRX-DwPTS+192Tc- 2Tp,NB Time,UE Time,137,大唐移动 版权所有,上行内环同步： 通过Midamble码的信道冲击响应得到用户定时信息 与外环同步目标值对比，生成同步控制命令字（SS） 终端根据SS进行调整 上行外环同步 调整内环的同步目标值 保证左右用户的信

51、道冲击响应在接收窗内,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 上行同步-闭环同步,138,大唐移动 版权所有,基本原理 调整UE发射功率，使距离Node B远近不同的UE的信号到达Node B的功率大小基本相等； 特点 功控是CDMA系统的基础； 补偿衰落，阴影效应和多径衰落； 克服远近效应； 快速功控可以有效提高接收电平稳定度；,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 功率控制,139,大唐移动 版权所有,开环功控 主要针对上行链路 主要用于随机接入 UE空闲模式下的开环功控,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 功率控制-开环功控,Node B以PTX-PCCPCH在PCCPCH上发射， 并在

52、系统消息广播中通报此功率,UE接收BCH广播， 并测量接收到的PCCPCH功率PPCCPCH-RSCP,UE计算路损= PPCCPCH-RSCP- PTX-PCCPCH,140,大唐移动 版权所有,各个信道的初始功率的计算 初始UpPCH信道功率： PUpPCH = LPCCPCH + PRXUpPCHdes + (i-1)* Pwrramp 初始PRACH信道功率：PPRACH=LPCCPCH+PRXPRACHdes+(iUpPCH-1)*Pwrramp 初始上行DPCH信道功率： PDPCH=PRXPDPCHdes+LPCCPCH 下行各个信道的初始功率 DPCH的( 基站最大发射功率/1

53、6 )*业务所占码道数。 其余信道直接分配下行初始发射功率（RNC配置）。,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 功率控制-开环功控,141,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 功率控制,内环,外环,测量接收信号SIR 并与目标SIR比较,测量接收数据BLER 并与目标BLER比较,下发TPC,设置SIRtar,设置BLERtar,UE,Node B,RNC,内环功控 测量SIR和目标SIR的差异，并向对方发送调整指令； 外环功控 测量误块率，调整目标SIR；,142,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.4 功率控制,开环功控对象：UpPTS, PRAC

54、H； 闭环功控对象：DPCH；,143,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术,4.2 智能天线技术,4.3 联合检测技术,4.4 上行同步和功控技术,4.5 接力切换技术,4.6 动态信道分配技术,4.1 TDD技术,144,大唐移动 版权所有,接力切换基本定义使用上行预同步技术，在切换过程中，UE从源小区接收下行数据，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。 接力切换原理在切换测量期间，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。 接力切换目标 高切换成功率 高资源利用率,4

55、TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换技术,145,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换,（1）测量控制过程,（3）切换判决过程,（2）测量（预同步）过程,（4）切换执行过程,146,大唐移动 版权所有,PCCPCH,PCCPCH,服务小区i,DPCH,在t=TRxSFNk接收K小区PCCPCH 在t=TRxSFNi接收i小区PCCPCH,预同步小区K,开环预同步中移动台是UE通过接收到的信息计算上行同步时间。 同步小区的观测时差计算:SFN-SFN OTD TRxTSk -TRxTSi 非同步小区的观测时差计算:OTD OFFset12800+TRxTSk

56、-TRxTSi,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换-开环预同步,147,大唐移动 版权所有,下行接收DwPTS时间调整量 Td -Td0 上行UpPTS时间调整量 TuTu0-2 ,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换-预同步保持,Td0,Tu0,Td=Td0+5*N+ ,Tu=Tu0+5*N-2 ,同步建立时目标基站DwPTS,同步建立时UE的UpPTS,t,t,经过N子帧后目标基站DwPTS,经过N子帧后UE的UpPTS,148,大唐移动 版权所有,TS0,TS5,TS6,TS1,TS2,TS3,TS4,T0,T2,T3,T1,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接

57、力切换-测量,149,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换-测量,频率内报告事件：1G：最佳小区改变 10lgMi+Oi-H1g10lgMprevious_best+Oprevious_best,其中： Mprevious_best是当前服务小区的P-CCPCH的接收功率； Oprevious_bset是当前服务小区的偏移量； Mi是当前被评估小区的P-CCPCH的接收功率； Oi是当前被评估小区的偏移量； H1g是1g事件的报告滞后参数；,150,大唐移动 版权所有,1.切换判决过程主要是RNC根据切换判决算法，确定移动台是否需要切换，以及切换到哪个小区。 2.

58、切换判决算法主要依据移动台测量的P-CCPCH功率或信噪比，一些算法加入负荷等网络信息。 3.切换判决算法可以使用绝对门限、相对门限以及两种结合的方法。,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换-判决和执行,RNC判决移动台切换后，在目标小区为移动台分配信道。 RNC通知目标小区为移动台建立无线链路。 RNC同时通过原基站和目标基站发送下行数据； RNC通知UE将物理信道重配置到目标小区。 UE执行重配置，使用新的信道回重配置完成。 RNC收到重配置完成后通知原服务小区将无线链路释放。,151,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换,搜索邻小区并测量,开环预同步,预同步保持,测量报告,切换判决,无线承载业务,无线链路建立,物理信道重配置,无线承载业务,无线链路删除,152,大唐移动 版权所有,4 TD-SCDMA关键技术 4.5 接力切换,153,大唐移动 版权所有,接力切换,硬切换,软切换 （长期保持）,软切换浪费资源！,