TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)分析 - 圖文-

1、 頁(yè)碼,1/9資料中心 汽車電氣設(shè)備防爆類電力其它光伏科技微波測(cè)碳防電弧服 郵箱訂閱退訂 使用GSM的SIM卡;(5語(yǔ)音編譯碼,GSM/3G,8kbit/s;(6終端配備數(shù)據(jù)接口或大尺寸LCD顯示屏幕;(7TD-SCDMA系統(tǒng)的價(jià)位,平均每戶價(jià)格將比GSM擴(kuò)容降低至少20%,與GSM系統(tǒng)同基站安裝不需另投資。3.時(shí)分雙工通信TD-SCDMA作為CDMA TDD的一種,具備CDMA TDD的一切特點(diǎn)。CDMA TDD上行和下行鏈路在同一頻點(diǎn)、不同的時(shí)隙進(jìn)行雙工通信。這不同于在不同頻點(diǎn)上進(jìn)行雙工通信的FDD (FDD是在上下對(duì)稱的一對(duì)頻點(diǎn)上進(jìn)行雙工通信。由于CDMA TDD在同一頻點(diǎn)上進(jìn)行雙工通信

2、,這就使得上、下鏈路的信道特性基本一致,從而保證智能天線等先進(jìn)技術(shù)的采用。這個(gè)方案的優(yōu)勢(shì)還在于在TDD模式下,采用在周期性重復(fù)的時(shí)間幀里傳輸基本的TDMA 突發(fā)脈沖的工作模式(和GSM相同,通過(guò)周期性地轉(zhuǎn)換傳輸方向,在同一個(gè)無(wú)線電載波上交替地進(jìn)行上下行鏈路傳輸,上下行鏈路間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置可以因業(yè)務(wù)的不同而任意調(diào)整。當(dāng)進(jìn)行對(duì)稱業(yè)務(wù)傳輸時(shí),可選用對(duì)稱的轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置;當(dāng)進(jìn)行非對(duì)稱業(yè)務(wù)傳輸時(shí),可在非對(duì)稱的轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置范圍選擇。這樣,對(duì)于上述兩種業(yè)務(wù),TDD模式都可提供最佳頻譜利用率和最佳業(yè)務(wù)容量。CDMA TDD的時(shí)隙按上、下行鏈路所需的數(shù)據(jù)量動(dòng)態(tài)分配,這不僅僅適合于對(duì)稱的如傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù),尤其適合于日益

3、增長(zhǎng)的非對(duì)稱的實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如多媒體、Internet所需要的不對(duì)稱的、基于包交換(IP的業(yè)務(wù)。動(dòng)態(tài)地按需分配時(shí)隙,可以使得頻譜資源得以最大、最優(yōu)地利用。二、TD-SCDMA移動(dòng)通信關(guān)技術(shù)TD-SCDMA除了具備CDMA TDD的所有特點(diǎn)外,還采用了以下的技術(shù),保證TD-SCDMA有著其獨(dú)特的特色和優(yōu)點(diǎn),這也是TD-SCDMA提案被國(guó)際電聯(lián)接受的重要原因。1.多址技術(shù)在IMT-2000中的CDMA TDD模式同時(shí)使用了FDMA、TDMA、SDMA和CDMA的技術(shù)。眾所周知,在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,必須使用多個(gè)載波頻率,以充分利用一個(gè)頻段資源,這就是傳統(tǒng)的FDMA。CDMA和TDMA的聯(lián)合使用

4、可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的容量和靈活性,特別是對(duì)不對(duì)稱的IP業(yè)務(wù)?？辗侄嘀?SDMA能成倍地提高系統(tǒng)的容量。SDMA是基于智能天線技術(shù),用波束賦形來(lái)分隔不同方向的用戶,使同一組資源可以在不同方向上復(fù)用。此技術(shù)的使用首先要求天線波束賦形的技術(shù)更完善,不同波束之間的干擾大大降低。2.信道編碼TD-SCDMA系統(tǒng)將工作于ITU劃定的頻段內(nèi),每一載波帶寬為1.6MHz,擴(kuò)頻后的碼片速率大約為 1.3542Mchip/s,預(yù)留200kHz作為頻率合成器的步長(zhǎng)。每一個(gè)射頻碼道包括10時(shí)隙,去除保護(hù)時(shí)隙后,每一時(shí)隙平均長(zhǎng)度為478s,每一個(gè)時(shí)隙又包含16個(gè)Walsh區(qū)分的碼道,這些時(shí)隙和碼道通過(guò)使用直接擴(kuò)頻技術(shù)來(lái)

5、共享同一射頻信道。橫向每一幀的時(shí)隙數(shù)共有10個(gè);縱向碼道數(shù)共有16個(gè)。由每一時(shí)隙和碼道確定的物理信道可以作為資源單元,分配給任何一個(gè)用戶。上、下行業(yè)務(wù)的保護(hù)時(shí)隙可以保證手機(jī)和基站之間20km的通信范圍。在每一時(shí)隙單元之間,還有8個(gè)碼片的保護(hù)時(shí)隙,以防止不同時(shí)隙之間的重疊。上行導(dǎo)標(biāo)序列,用于手機(jī)和基站間的接入,它是一個(gè)長(zhǎng)度為96bit的二進(jìn)制序列碼,用于上行接入碼道的區(qū)別。下行接入序列是長(zhǎng)度為128bit的序列碼,用于對(duì)基站小區(qū)的識(shí)別,這一序列碼可以采用復(fù)用的方式用于不同的基站,目的是用于正向接入信道。上述的碼道經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)分配,可以支持多至2048kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),但此時(shí)至少要有一個(gè)碼道用于

6、上行的接入。中國(guó)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA最為重要的特點(diǎn)是同步碼分多址技術(shù),它意味著代表所有用戶的偽隨機(jī)碼在到達(dá)基站時(shí)是同步的,由于偽隨機(jī)碼之間是同步正交性的,因而這一系統(tǒng)可以有效地消除碼間干擾,在系統(tǒng)容量方面將帶來(lái)極大的好處,它的系統(tǒng)容量是其他第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的45倍。同步的建立過(guò)程是,當(dāng)一個(gè)手機(jī)加電工作時(shí),它將接收來(lái)自基站的最強(qiáng)信號(hào),通過(guò)解相關(guān)獲得接收同步,并且從公共控制物理信道中獲得要求的信息。在接收同步建立之后,手機(jī)用戶將開始空中注冊(cè)?；镜捻憫?yīng)則是,接收注冊(cè)信息,搜尋發(fā)射的功率冗余度和同步,并且將功率控制和同步偏移信息在下一個(gè)下行的公共控制物理通道中發(fā)送。手機(jī)將調(diào)整它的發(fā)射

7、功率和發(fā)射時(shí)間以建立起初始的同步。TD-SCDMA系統(tǒng)中,上行鏈路和下行鏈路一樣,都采用正交碼擴(kuò)頻。移動(dòng)臺(tái)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)往基站的發(fā)射時(shí)間,使上行信號(hào)到達(dá)基站時(shí)保持同步,保證了上行信道信號(hào)的不相關(guān),降低了碼間干擾。這樣,系統(tǒng)的容量由于碼間干擾的降低大大提高,同時(shí)基站接收機(jī)的復(fù)雜度也大為降低。如果碼序列在傳輸中有傳輸時(shí)延,在收端便不能解調(diào)恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),需要在接收端通過(guò)人工的時(shí)延來(lái)補(bǔ)償傳輸及數(shù)字信號(hào)處理造成的時(shí)延。要做到這種補(bǔ)償,必須建立一種同步體制,即必須使收、發(fā)端產(chǎn)生的碼序列同步。這就是CDMA系統(tǒng)的同步問(wèn)題。由于CDMA系統(tǒng)中的碼速率非常高,因此必須有一套高精度的同步時(shí)鐘作為參考,協(xié)調(diào)全網(wǎng)所有基

8、站的工作。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS是這種參考時(shí)鐘的最佳選擇。作為備份,遠(yuǎn)距離導(dǎo)航(LORAN-C系統(tǒng)也是一個(gè)很好的選擇。3.功率控制CDMA系統(tǒng)的功率控制尤為重要,功率控制被認(rèn)為是所有CDMA關(guān)鍵技術(shù)的核心?？梢栽O(shè)想,如果小區(qū)中的所有用戶均以相同的功率發(fā)射信號(hào),則靠近基站的手機(jī)到達(dá)基站的信號(hào)就強(qiáng),而遠(yuǎn)離基站的手機(jī)到達(dá)基站的信號(hào)就弱,這樣將導(dǎo)致強(qiáng)信號(hào)掩蓋弱信號(hào),這就是移動(dòng)通信中的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題。因?yàn)樗杏脩艄餐褂猛活l率(載波,所以“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題更加突出。CDMA 功率控制的目的就是克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”,使系統(tǒng)既能維持高質(zhì)量通信,又不對(duì)占用同一信道的其他用戶產(chǎn)生不應(yīng)有的干擾。CDMA系統(tǒng)有一套

9、精確的功率控制方法。為了克服寬帶CDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng),需要?jiǎng)討B(tài)范圍達(dá)80dB的功率控制。CDMA系統(tǒng)中的功率控制分為前向功率控制和反向功率控制。反向功率控制又分為僅有手機(jī)參與的開環(huán)控制和手機(jī)、基站同時(shí)參與的閉環(huán)功率控制。開環(huán)功率控制主要用來(lái)克服距離衰減。反向開環(huán)功率控制由手機(jī)獨(dú)立完成,手機(jī)根據(jù)自身在小區(qū)中所接收功率的變化,迅速調(diào)節(jié)手機(jī)發(fā)射功率。資料中心 頁(yè)碼，6/9 閉環(huán)功率控制用于克服多普勒頻率產(chǎn)生的衰落，以此保證基站接收到的所有移動(dòng)臺(tái) 信號(hào)具有相同的功率。在下行鏈路中，為了實(shí)現(xiàn)快速和自適應(yīng)的功控算法，也插入功控 子信道實(shí)現(xiàn)前向的閉環(huán)功控。正是由于這些精確的功率控制，才使CDMA手機(jī)能保持

10、適當(dāng) 的發(fā)射功率。 4智能天線 智能天線的理論基礎(chǔ)是信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)與估計(jì)理論、信號(hào)處理及最優(yōu)控制理論。 TD-SCDMA系統(tǒng)中所用的智能天線采用波束成形技術(shù)，智能天線陣在干擾和噪聲環(huán)境 下，方向圖隨移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)而動(dòng)態(tài)跟蹤（基站裝配智能天線），通過(guò)其自身的反饋控制 系統(tǒng)改變輻射單元的輻射方向圖、頻率響應(yīng)以及其他參數(shù)，使接收機(jī)輸出端有最大的信 噪比。 智能天線陣由N單元天線陣、AD轉(zhuǎn)換器、波束形成器（Beam-former）、波束方向 估計(jì)及跟蹤器等幾部分組成。N單元天線陣是收發(fā)射頻信號(hào)的輻射單元；AD轉(zhuǎn)換器完成 模數(shù)轉(zhuǎn)換以便進(jìn)行數(shù)字域處理；波束形成器由自適應(yīng)控制處理器和波束形成網(wǎng)絡(luò)組成， 把一定規(guī)

11、律的激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與各波束相對(duì)應(yīng)的幅度相位分別提供給各輻射單元，以確 定波束形成網(wǎng)絡(luò)的各部分方向圖（波束）的增益，計(jì)算各支路之間的耦合以及耦合與各 部分方向圖的交叉電平的關(guān)系，以消除各支路之間的耦合；波束方向估計(jì)及跟蹤器估計(jì) 并跟蹤接收信號(hào)的到達(dá)方向（DOA），以控制波束形成器改變波束方向來(lái)跟蹤發(fā)送信號(hào) 源?？梢越o出多個(gè)波束賦形，每一個(gè)波瓣對(duì)應(yīng)于一個(gè)特別的手機(jī)用戶，波束也可以動(dòng)態(tài) 地追蹤用戶。它通過(guò)滿足某種準(zhǔn)則的算法去調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位，從而調(diào) 節(jié)天線陣列的方向圖形狀，增強(qiáng)所需信號(hào)，抑制干擾信號(hào)。利用信號(hào)入射方向上的差 別，將同頻率、同時(shí)隙的信號(hào)區(qū)分開來(lái)，從而成倍地?cái)U(kuò)展通信系統(tǒng)容量

12、。 為了能夠動(dòng)態(tài)地接收多頻段的射頻信號(hào)(串行或并行,必須使用寬帶天線。同時(shí),要 根據(jù)電波傳播條件設(shè)計(jì)天線.使之具有一定的極化或方向圖分集控制能力。智能天線是普 遍被人們看好的一個(gè)解決方案。智能天線要實(shí)現(xiàn)所謂的智能化,就必須重點(diǎn)依靠算法,依 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 2008-11-25 資料中心 頁(yè)碼，7/9 靠軟件來(lái)進(jìn)行控制。它有以下優(yōu)點(diǎn)：(1減少接收到的多徑信號(hào)的數(shù)量,降低衰落； (2對(duì)接收到的多徑信號(hào)進(jìn)行最佳合并,充分利用多徑信號(hào)的信息能量；(3利用智能天線 的較強(qiáng)的抑制多徑干擾的能力,提高系統(tǒng)性能；(4提高頻譜的利用率。 此外,智能天線的不少功能也是

13、用數(shù)字的方法完成的,即采用各種DSP技術(shù),精確地測(cè) 向、測(cè)頻。因此它適合與多頻段、多功能電臺(tái)，即軟件無(wú)線電臺(tái)配套使用。 5接力切換 中國(guó)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)提出了接力切換的概念，它不同于硬切換和軟切換，是 一種嶄新的切換技術(shù)，是基于同步碼分多址技術(shù)和智能天線的結(jié)合技術(shù)。在移動(dòng)系統(tǒng) 中，對(duì)于移動(dòng)用戶的準(zhǔn)確定位一直是人們追求的目標(biāo)。TD-SCDMA系統(tǒng)可以利用天線陣列 和同步碼分多址技術(shù)中碼片周期的精巧測(cè)定，得出用戶的大體位置，在手機(jī)輔助之下， 伺服的基站根據(jù)周圍空中傳播條件和信號(hào)質(zhì)量，命令手機(jī)切換到信號(hào)更為優(yōu)良的基站。 它可以對(duì)整個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)的容量進(jìn)行動(dòng)態(tài)地優(yōu)化分配，也可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的切換。

14、 由于TD-SCDMA系統(tǒng)中智能天線的使用，系統(tǒng)可得到移動(dòng)臺(tái)所在的位置信息。接力切 換就是利用移動(dòng)臺(tái)的位置信息，準(zhǔn)確地將移動(dòng)臺(tái)切換到新的小區(qū)。接力切換避免了頻繁 的切換，大大提高了系統(tǒng)容量。 6軟件無(wú)線電 軟件無(wú)線電臺(tái)是一種波形可編程、多頻段、多模式的無(wú)線電臺(tái)，因此必須要使用可 編程軟件，使波形、頻段以及工作模式可以進(jìn)行識(shí)別與選擇。DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù) 的發(fā)展為軟件無(wú)線電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了可能性。由于軟件無(wú)線電的軟、硬件便于升級(jí)， 因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)性與兼容性。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用A/D和D/A 轉(zhuǎn)換器，在通用的硬件平臺(tái)上，盡可能通過(guò)軟件來(lái)定義無(wú)線電的功能，以軟件方式替代

15、 硬件實(shí)施信號(hào)處理，實(shí)時(shí)配置信號(hào)波形、調(diào)制方式，提供不同的無(wú)線通信功能與業(yè)務(wù)。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 2008-11-25 資料中心 頁(yè)碼，8/9 軟件無(wú)線電技術(shù)是多種技術(shù)的結(jié)合。智能RF波束賦形、RF校正、載波恢復(fù)以及定時(shí) 調(diào)整許多傳統(tǒng)無(wú)線傳輸功能將由DSP技術(shù)來(lái)完成。A/D、D/A變換器取樣率、數(shù)字信號(hào)處理 能力的限制，大多數(shù)頻段的RF變換部分還必須是模擬的。因此,只能在中頻部分進(jìn)行數(shù)字 化。一個(gè)中頻數(shù)字化的軟件無(wú)線電的信號(hào)處理,接收時(shí),流程有,多頻段天線技術(shù)、射頻轉(zhuǎn) 換技術(shù)、寬帶ADC和DAC以及在通用可編程器件上實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)、基帶信號(hào)、比特流的處

16、 理等等。ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器,和DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器是軟件無(wú)線電的關(guān)鍵部件之一，必須仔細(xì)地 設(shè)計(jì)或選擇。就性能指標(biāo)而言A/D變換器要求有較高的采樣率與分辨率,以便在恢復(fù)時(shí)降 低失真。除此之外,還要求大的線性動(dòng)態(tài)范圍，以減少互調(diào)失真,使接收的弱信號(hào)仍能在 強(qiáng)的干擾信號(hào)中檢測(cè)出來(lái)。這在移動(dòng)通信中有遠(yuǎn)近效應(yīng)時(shí)尤為重要。 軟件無(wú)線電最大的優(yōu)點(diǎn)是基于同樣的硬件環(huán)境，針對(duì)不同的功能采用不同的軟件來(lái) 實(shí)施，其系統(tǒng)升級(jí)、多種模式的運(yùn)行可以自適應(yīng)地完成。它可以解決多種通信標(biāo)準(zhǔn)及頻 譜擁擠的問(wèn)題，以達(dá)到多種通信頻段、多種信道調(diào)制及多種數(shù)據(jù)格式的互操作性。 7聯(lián)合檢測(cè) 聯(lián)合檢測(cè)即多用戶檢測(cè)，就是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)而不是干擾信號(hào)來(lái) 處理，這樣可以充分利用每個(gè)用戶信號(hào)的用戶碼、幅度、定時(shí)、延遲等信息，從而大幅 度地降低多徑多址干擾。聯(lián)合檢測(cè)是TDSCDMA系統(tǒng)中使用的又一重要技術(shù)。在基站側(cè)， 由于信號(hào)從移動(dòng)臺(tái)多徑到達(dá)基站，因此上行同步技術(shù)只能保證主徑在一定范圍內(nèi)的同 步。聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)把同一時(shí)隙中多個(gè)用戶的信號(hào)及多徑信號(hào)一起處理，精確地解調(diào)出各 個(gè)用戶的信號(hào)。在移動(dòng)臺(tái)側(cè)，基站智能天線的波束成形，雖然極大地降低了多用戶干擾 的強(qiáng)度，但是多用戶干擾依然存在，尤其是當(dāng)用戶的位置非?？拷鼤r(shí)，多用戶干擾問(wèn)題 仍很嚴(yán)重。聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)能很好地解決多