3G培训之四(TDSCDMA)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,TD-SCDMA技术简介,3G培训资料之四,9/21/2024,1,第一部分：CDMA TDD概述,CDMA TDD,标准概况,两种,TDD,技术简单比较,TD-SCDMA,主要技术优势,9/21/2024,2,TDD双工方式的优点,频谱灵活性：不需要成对的频谱。,在2GHz以下已很难找到成对的频谱,上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术,支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数,FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，频率利用率显著降低,FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：,频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍),成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收发信机,9/21/2024,3,TDD双工方式的问题及解决方法,峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加(低速/话音业务),TDD系统对峰值/平均发射功率比有要求,此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能再增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务),因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高,TD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离,总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通信距离比WCDMA要大,通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMA系统，典型小区半径设置在11公里，这主要出于人口密集地区设置考虑。如果允许牺牲15%的容量，小区半径可达到40-50公里。,ITU要求TDD系统支持终端移动速度为120km/h。但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下，可高于该值。,9/21/2024,4,TDD和FDD,在第三代移动通信中必要的两种双工方式,FDD,适合于大区制的全国系统,适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等,TD-SCDMA,尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖,适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务,能提供成本低廉的设备,预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端实现漫游,9/21/2024,5,IMT2000的CDMA TDD标准,概况,两种CDMA TDD：,TD-SCDMA和UTRA TDD,两种TDD方案的异同：,项目TD-SCDMAUTRA TDD,带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps,帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms,智能天线使用选项,同步CDMA1/8chip1/4chips,多用户检测使用使用,切换接力切换硬切换,设计思想全面满足IMT2000要求与WCDMA配合使用,相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、DTX、ODMA等等,9/21/2024,6,TD-SCDMA网络同步,网络同步: 系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时,同步的目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰,同步精度要求：几微秒,同步方法：,GPS：,网络主从同步,空中主从同步,BS0,BS1,BS2,BS0,BS1,BS2,BTS Tx Rx,G,9/21/2024,7,3,G,业务与功能,未来的“承载业务”,电路交换（对称）用于诸如语音、视频会议、. 等实时 业务,包交换（非对称）用于诸如电子邮件、因特网及内部网 访问、 视频点播、,.,等非实时业务,实时业务与非实时业务的混和,无线多媒体的数据业务,移动速度为最高,240,km/h,时，数据速率为 8 . 64/144,kbit,/s,手持机环境(速度30,km/h),数据速率为 8 . 384,kbit,/s,室内环境(速度3,km/h,)，,数据速率可达,2,Mbit,/s,9/21/2024,8,TDD小区搜索和接入问题,小区搜索基本要求,以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站,在短时间内完成母网搜索,TDD系统小区搜索的困难,上下行链路使用相同载波频率，用户离基站的距离可能远远大于离一个终端的距离,用户不可能预先知道那一部分信号是来自基站,随机接入的问题,防止碰撞,建立上行同步,9/21/2024,9,动态信道分配 (,DCA),频域,DCA,频域,DCA,中每一小区使用多个无线信道(频道),在给定频谱范围内，与 5,MHz,的带宽相比，,TD-SCDMA,的,1.6,MHz,带宽使其具有3倍以上的无线信道数(频道数),时域,DCA,在一个,TD-SCDMA,载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状态的用户数量,每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户,码域,DCA,在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化,空域,DCA,通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间去耦 (降低多址干扰),下述几种动态信道分配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,9/21/2024,10,第二部分： TD-SCDMA技术,TD-SCDMA,关键技术,TD-SCDMA,物理层简介,9/21/2024,11,TD-SCDMA的,关键技术,智能天线+多用户检测,多时隙的TDMA多码道DS_CDMA,同步CDMA,信道编码和交织(和3GPP相同),接力切换,预期达到的目标,高频谱利用率,低设备成本,满足IMT2000基本要求,9/21/2024,12,TD-SCDMA简介,帧结构,Radio frame,10ms,Multi frame,Sub-frame,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,G,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,Data,Midamble,Data,675us,g,L1,144chips,9/21/2024,13,TD-SCDMA,技术基础：,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 .,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,减少小区间干扰,降低多径干扰,基于每一用户的信噪比得以增加,降低发射功率,提高接收灵敏度,增加了容量及小区覆盖半径,9/21/2024,14,联合检测 (,JD),联合检测作用,避免多址干扰,检测动态范围急剧增大，无需软切换,小区内干扰最小化,联合检测原理,特定的空中接口,“,突发”结构允许收信机对无线信道进行信道估计,根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测,9/21/2024,15,TD-SCDMA简介,全向码道和赋形码道,G,DwPTS,UpPTS,两种赋形波束,得到小区覆盖的全向波束,针对用户终端的赋形波束,BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使用专门时隙,业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户,BCH,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,9/21/2024,16,TD-SCDMA,技术基础:同步CDMA,定义,上行链路各终端信号在基站解调器完全同步,优点,CDMA码道正交，,降低码道间干扰，,提高CDMA容量,简化硬件，降低成本,t,基站解调器,码道1,码道2,码道N,9/21/2024,17,上行同步,同步的建立,在随机接入时建立,依靠BTS接收到的SYNC1,立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制,同步的保持,在每一上行帧检测Midamble,立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制,出现失步的可能性,有限小区半径,(取决于G的宽度，可能超过10km),比较宽的容许范围,(+/- 4 chips,),失步后执行链路重建,SS,上行业务时隙(BTS要求),Midamble,随机接入SYNC1,ss,UpPTS,UE的上行突发,9/21/2024,18,TD-SCDMA技术：,接力切换,MS和BS0,通信,BS0通知邻近基站信息,并提供用户位置信息,基站类型、载频、定时等,切换准备,MS搜索基站，建立同步,MS或BS发起切换请求,系统决定切换执行,MS同时和两个基站建立通信,完成切换,不使用宏分集,BS0,BS1,BS2,MS,9/21/2024,19,TD-SCDMA,与WCDMA及GSM的切换,TD-SCDMA(1.28Mcps TDD)与3GPP内其他模式之间的测量和切换已经在3GPP内进行讨论并正在完善之中,TD-SCDMA -GSM: 测量和切换与UTRA 3.84Mcps TDD相同,GSM - TD-SCDMA: 在GSM以后的版本中, 将会考虑向3G系统的切换问题, 包括向TD-SCDMA的测量和切换(在3GPP GERAN讨论),9/21/2024,20,TD-SCDMA简介,小区搜索,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,G,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,TDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别：,上下行信号工作于相同频率，可能接收到附近用户的强上行信号,DwPTS同时起Pilot和SCH的作用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙。当DwPTS搜索到，下行同步便获得了。,BTS之间同步，所有小区的DwPTS将出现在重叠的时隙，便于切换中进行测量,搜索过程：设定载波频率；搜索DwPTS；获得BCH(在TS0时隙),搜索DwPTS的方法：接收并记录任意5ms的数据，用已知正交码序列在一个个窗口内求相关。,TS5,TS4,5ms,TS6,9/21/2024,21,TD-SCDMA简介,随机接入,随机接入必须完成的工作：,上行同步、功率控制、系统获得接入要求、用户鉴权、分配业务码道等,随机接入必须考虑的问题：,RACH/FACH的高效率工作；,防止碰撞的策略；,加快接入速度。,随机接入过程：,UE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答,BTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求,系统：鉴权和分配码道,G,DwPTS,UpPTS,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,9/21/2024,22,随机接入过程,UE,Node B,UpPTS,终端选择SYNC1,以估算的时间和功率发送,基站检测到SYNC1,并回送定时和功率调整,FPACH,RACH,调整定时和功率, 发送随机接入请求,FACH,指配信道, 继续完成接入过程和鉴权,9/21/2024,23,信道及映射关系,9/21/2024,24,TD-SCDMA简介,物理层总结,低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3),适合智能天线和同步CDMA TDD的帧结构,用智能天线+多用户检测联合算法达到全部资源同时工作的效果,采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技术,提供不对称上下行业务,功率控制和上行同步控制:,控制频率:0-200次/秒,功率控制步长:1-3dB,同步控制精度:1/8码片宽度,开环和闭环控制,9/21/2024,25,结论：,TD-SCDMA,的主要优势,完全,满足,对3G 业务与功能的需求,能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署,能实现从第二代到第三代的平滑演进,完全满足第三代业务的要求,突出的频谱利用率：比其它3G标准的现有设备高一倍,无需使用成对的频段,支持蜂窝组网，可以形成宏小区、微小区及微微小区，每个小区可支持不同的不对称业务,灵活、自适应的上下行业务分配，特别适合各种变化的不对称业务(如无线因特网),系统成本低,9/21/2024,26,Thank You,9/21/2024,27,