信息与通信TDSCDMA简介.pptx

TD-SCDMA TD-SCDMA的标准演进的标准演进 TD-SCDMATD提交到提交到ITU1998年年6月月TD在在3GPP融合融合1999年年12月月ITU正式通过正式通过3G标准标准2000年年5月月TD写入写入3GPPR4规范规范2001年年3月月TD率先成为中率先成为中国通信行业标准国通信行业标准2006年年1月月TD-SCDMA标准演进标准演进TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMA(1)自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒(2)TD-SCDMA的发展，可以拉动上下游经济(3)TD-SCDMA可以保障国家的通信安全(4)TD-SCDMA可以保证技术的可持续性发展TD-SCDMA标准演进标准演进TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMATD-SCDMA标准演进标准演进TD演进可分为三个阶段：演进可分为三个阶段：3GPP（R4）语音语音数据数据N频点频点3GPP（R5/6/7）HSDPA/HSUPA/多载波多载波3GPP LTEOFDMAMIMO基本版本基本版本TD增强技术增强技术长期演进版本长期演进版本2002200220062006年年年年2007200720092009年年年年20102010TD-SCDMA发展概述 TD-SCDMATD-SCDMA关键技术关键技术 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMA时分双工(TDD):上行频带和下行频带相同 D U D D D DDD频分双工(FDD):上行频带和下行频带分离 DD D D DDDUU上行D下行未使用 TDD技术技术(1)易于使用非对称频段易于使用非对称频段,无需具有特定双工无需具有特定双工间隔的成对频段间隔的成对频段(2)适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率频谱效率(3)上行和下行使用同个载频，故无线传播是上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的对称的,有利于智能天线技术的实现有利于智能天线技术的实现(4)无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本低成本 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMATalkTalk干扰干扰自适应阵列基站自适应阵列基站普通基站普通基站智能天线的作用智能天线的作用使用智能天线：使用智能天线：能量仅指向小区内处于激活状能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端态的移动终端正在通信的移动终端在整个小正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态区内处于受跟踪状态不使用智能天线：不使用智能天线：能量分布于整个小区能量分布于整个小区内内所有小区内的移动终所有小区内的移动终端均相互干扰，此干端均相互干扰，此干扰是扰是CDMA容量限制容量限制的主要原因的主要原因 TD-SCDMA智能天线基本原理智能天线基本原理 智能天线是一个天线阵列。它由多智能天线是一个天线阵列。它由多个天线单元组成，不同天线单元对个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。产生一个输出信号。其原理是使一组天线和对应的收发信其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。如果使用数字信号的辐射方向图。如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐处理方法在基带进行处理，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。盖范围的目的。空分多空分多址大大址大大增加系增加系统容量统容量 TD-SCDMATD-SCDMA系统更适合采用智能天线系统更适合采用智能天线TDD的工作模式，便于权值的应用，上行的工作模式，便于权值的应用，上行波束赋形矩阵可直接使用于下行波束赋形矩阵可直接使用于下行子帧时间较短（子帧时间较短（5ms），便于智能天线支），便于智能天线支持高速移动持高速移动单时隙用户有限（目前最多单时隙用户有限（目前最多8个），便于个），便于实时自适应权值的生成实时自适应权值的生成TD-SCDMA系统是一个以智能天线为核心的第三代移动通信系统系统是一个以智能天线为核心的第三代移动通信系统 TD-SCDMA智能天线对智能天线对TD-SCDMA系统性能改进分析系统性能改进分析普通天线智能天线提高了基站接收机的灵敏度提高了基站接收机的灵敏度提高了基站发射机的等效发射功率提高了基站发射机的等效发射功率降低了系统的干扰降低了系统的干扰降低了系统的误码率降低了系统的误码率增加了增加了CDMA系统的容量系统的容量改进了小区的覆盖改进了小区的覆盖降低了无线基站的成本降低了无线基站的成本 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMA抗干扰技术分类抗干扰技术分类抗干扰技术抗干扰技术单用户检测单用户检测多用户检测多用户检测技术实现简单导致信噪比恶化，系统性能和容量不理想联合检测联合检测干扰抵消干扰抵消基本思想是判决反馈，它首先从总的接收信号中判决出其中部分的数据，根据数据和用户扩频码重构出数据对应的信号，再从总接收信号中减去重构信号，如此循环迭代 TD-SCDMA联合检测基本概念联合检测基本概念基于所有用户的信道化码和信道信息，消除符号基于所有用户的信道化码和信道信息，消除符号间干扰（间干扰（ISI）和用户间干扰（）和用户间干扰（MAI），从而达），从而达到提高用户信号质量的目的。到提高用户信号质量的目的。TD-SCDMATD-SCDMA系统适合采用联合检测技术系统适合采用联合检测技术联合检测在TD-SCDMA系统实现的优势 TD-SCDMA与与RAKE接收技术的比较接收技术的比较 RAKE接收技术是利用扩频码相关性接收技术是利用扩频码相关性抑制本小抑制本小区其它用户的干扰区其它用户的干扰，然而由于多径和扩频码之间的，然而由于多径和扩频码之间的非正交性，本小区其它用户之间非正交性，本小区其它用户之间没有完全消除，留没有完全消除，留有残余干扰，作为噪声处理有残余干扰，作为噪声处理，随着用户数增加，残，随着用户数增加，残余干扰累加得越大。联合检测将余干扰累加得越大。联合检测将参与干扰作为可知参与干扰作为可知信号信号，从用户信号中消除，因此随着用户增加，干，从用户信号中消除，因此随着用户增加，干扰不会累加，信号质量更好。这带来的另一个好处扰不会累加，信号质量更好。这带来的另一个好处是，是，呼吸效应呼吸效应不再是一个问题。不再是一个问题。TD-SCDMA联合检测对联合检测对TD-SCDMA系统性能改进系统性能改进提高系统容量提高系统容量增大覆盖范围增大覆盖范围减小呼吸效应减小呼吸效应缓解功率控制精度缓解功率控制精度需求需求削弱远近效应削弱远近效应频率频率MAI检测到信号检测到信号能量能量Frequency允许的信号波动允许的信号波动能量能量 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMA信道分配技术信道分配技术 信道分配指在采用信道分配指在采用信道复用技术信道复用技术的小区制蜂的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设为每个小区的通信设备提供备提供尽可能多的可使用信道尽可能多的可使用信道。信道分配过。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。不同的信道分配方案在这三调整三个步骤。不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。个步骤中有所区别。信道分配方案可分为以下三种：信道分配方案可分为以下三种：固定信道分配（固定信道分配（FCA）动态信道分配（动态信道分配（DCA）混合信道分配（混合信道分配（HCA）TD-SCDMADCA的应用的应用DCA是是TD-SCDMA系统中系统中RRM算法的核算法的核心内容之一心内容之一 TD-SCDMA系统中一条信道是由系统中一条信道是由 频率频率/时时隙隙/扩频码扩频码 的组合唯一确定的组合唯一确定 DCA主要研究的是信道的分配和重分配的主要研究的是信道的分配和重分配的原则原则 DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方向通过系统负荷，干扰，用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方角等测量信息来确定最优的资源分配方案，降低系统干扰，提高系统容量案，降低系统干扰，提高系统容量 TD-SCDMADCA的分类的分类 慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点快速DCA：根据对专用业务信道或共享业务信道通信质根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的结果，自适应地对资源单元（量监测的结果，自适应地对资源单元（RU，即码道或时隙）进行调配和切换，以保证，即码道或时隙）进行调配和切换，以保证业务质量。快速业务质量。快速DCA分为以下几类：分为以下几类：频域频域DCA 时域时域DCA 码域码域DCA 空域空域DCA TD-SCDMA时域时域DCA动态调整前时隙间业务分布状况动态调整前时隙间业务分布状况经过动态信道调整使不同时隙间的用户达到了均衡经过动态信道调整使不同时隙间的用户达到了均衡8个用户个用户4个用户个用户1个用户个用户5个用户个用户4个用户个用户4个用户个用户经过动态信道调整，使各时隙的负载保持均衡有经过动态信道调整，使各时隙的负载保持均衡有效降低了负荷较高时隙的各用户的干扰。效降低了负荷较高时隙的各用户的干扰。TD-SCDMA时域时域DCA时隙动态调整的触发原因时隙动态调整的触发原因 无线链路质量恶化，功控失效，且未没有合适的切无线链路质量恶化，功控失效，且未没有合适的切换小区换小区时隙间负载严重不均衡时隙间负载严重不均衡高速业务接入时，需要将某一时隙的资源调整至另高速业务接入时，需要将某一时隙的资源调整至另一时隙一时隙 TD-SCDMA确定小区上下行时隙转换点，触发小区重配对小区上下行负荷进行统计分析获取小区平均负荷信息慢速慢速DCA慢速慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点 TD-SCDMA快速快速DCA快速快速DCA的作用的作用 呼叫到达时，为业务分配合适的无线资源呼叫到达时，为业务分配合适的无线资源 呼叫接入后，系统根据承载的业务要求、干扰呼叫接入后，系统根据承载的业务要求、干扰受限条件及终端移动要求，由受限条件及终端移动要求，由RNC进行频率、进行频率、时隙和码道的动态调整及信道间的切换时隙和码道的动态调整及信道间的切换 TD-SCDMAProcess Orchestration与5MHz的带宽相比，TD-SCDMA的1.6MHz带宽使其具有3倍以上的无线信道数频域频域DCA可使用的无线信道数Business Logic将受干扰最小的时隙动态地分配给处于激活状态的用户时域时域DCA同一载频6个业务时隙Message Brokering&Transformation实现多用户在相同载频并行传输，有效提升频谱利用率码域码域DCA同一时隙16个码道Application Connectivity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）空域空域DCA空间波束定向赋形快速快速DCA TD-SCDMADCA小结小结DCA充分体现了充分体现了TD-SCDMA系统频分、系统频分、时分、码分、空分的特点时分、码分、空分的特点DCA从频域，时域，码域，空域这四维从频域，时域，码域，空域这四维空间将用户彼此分隔，有效地降低了空间将用户彼此分隔，有效地降低了小区内用户间的干扰，小区与小区之小区内用户间的干扰，小区与小区之间的干扰，提高整个系统的容量间的干扰，提高整个系统的容量由于由于DCA技术的存在使得技术的存在使得TD系统具备系统具备更高的频谱利用率更高的频谱利用率 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMA切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个基站或信道转移到另一个基站或信道的过程 上、下行链路质量，上、下行链路信号的测量，距离或业务的变化，更优的蜂窝出现，操作和管理的干涉，业务流量情况等切换原因切换概念在蜂窝结构的无线移动通信系统中，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为保持移动用电话不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换越区切换无线测量、网络判决和系统执行切换步骤越区切换越区切换 TD-SCDMA 不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换（强制性硬切换）系统间硬切换（如与GSM之间）不同模式间硬切换（如FDD与TDD之间）硬切换硬切换 TD-SCDMA硬切换流程图硬切换流程图 TD-SCDMA软切换软切换而在软切换过程中，UE先建立与Node B2的信令和业务连接之后，再断开与Node B1的信令和业务连接，即UE在某一时刻与2个基站同时保持联系。TD-SCDMA软切换流程图软切换流程图 TD-SCDMA接力切换概念接力切换概念接力切换接力切换(Baton Handover)是是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。移动通信系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天线获取其设计思想是利用智能天线获取UE的位置的位置距离信息，同时使用距离信息，同时使用上行预同步技术上行预同步技术，在切换测量期间，使用在切换测量期间，使用上行预同步的技上行预同步的技术术，提前获取切换后的上行信道发送时，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，间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。目的。TD-SCDMA接力切换工作流程接力切换工作流程UE收到切换命令前的场景：上下行均与源小区连接UE收到切换命令后执行接力切换的场景：利用开环预计同步和功率控制，首先只将上行链转移到目标小区，而下行链路仍与源小区通信 UE执行接力切换完毕后的场景：经过N个TTI后，下行链路转移到目标小区，完成接力切换 TD-SCDMA接力切换流程图接力切换流程图 TD-SCDMA接力切换工作流程接力切换工作流程-预同步预同步预同步中移动台只是通过接收到的PCCPCH信息估算UE在源小区和目标小区上行定时偏差服务小区服务小区预同步小区预同步小区DPCHPCCPCH TD-SCDMA三种切换方式的对比三种切换方式的对比硬切换接力切换软切换切换成功率低高高资源占用少少多切换时延短短长对容量的影响低低高呼叫掉话率高低低 TD-SCDMA目录目录TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制 TD-SCDMA功率控制作用功率控制作用功率控制技术是功率控制技术是CDMA系统的基础，没有功率控系统的基础，没有功率控制就没有制就没有CDMA系统。系统。功率控制可以补偿衰落，接收功率不够时要求发功率控制可以补偿衰落，接收功率不够时要求发射方增大发射功率射方增大发射功率功率控制可以克服远近效应，对上行功控而言，功率控制可以克服远近效应，对上行功控而言，功率控制的目标即为所有的信号到达基站的功功率控制的目标即为所有的信号到达基站的功率够用即可率够用即可由于移动信道是一个衰落信道，快速闭环功控可由于移动信道是一个衰落信道，快速闭环功控可以随着信号的起伏进行快速改变发射功率，使以随着信号的起伏进行快速改变发射功率，使接收电平由起伏变得平坦接收电平由起伏变得平坦 TD-SCDMATD-SCDMA系统存在的问题系统存在的问题支持高速移动性方面：支持高速移动性方面：a、信道衰落相干时间随车速增加而减小，信道幅度衰落变信道衰落相干时间随车速增加而减小，信道幅度衰落变化加剧。化加剧。b、TD-SCDMA的的Midamble信道估计不能跟踪数据位置信道信道估计不能跟踪数据位置信道衰落衰落支持大范围覆盖方面：支持大范围覆盖方面：a、TD-SCDMA目前的帧结构决定了系统最大覆盖范围目前的帧结构决定了系统最大覆盖范围 b、最大支持、最大支持11.25km半径的小区覆盖半径的小区覆盖 TD-SCDMAThanks for your attention！