A1.TD-SCDMA技術及其約束(蘇2011.04.29)

1、京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司2011.042-2-參加參加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT試驗試驗TD-SCDMATD-SCDMA基站基站n TD-SCDMATD-SCDMA基站（扇區(qū)）兩個塔放射頻最大發(fā)射功率基站（扇區(qū)）兩個塔放射頻最大發(fā)射功率2W2W4X2=16W4X2=16W PCCPCH15dBi（單元天線）（單元天線）+10Lg(2w8單元天線單元天線x2碼道碼道/5碼道碼道) PDCH15dBi+10Lg(2w8G智能增益智能增益/每時隙用戶數每時隙用戶數) 15dBi+10Lg(2wx8x8/8)Or= 15dBi+10Lg(2wx

2、8x3/8) TD-SCDMA TD-SCDMA基站及天饋系統(tǒng)圖基站及天饋系統(tǒng)圖3-3-傳統(tǒng)模式建網面臨問題傳統(tǒng)模式建網面臨問題傳統(tǒng)傳統(tǒng)TD-SCDMA宏基站建網模式特點宏基站建網模式特點傳統(tǒng)宏基站體積大，重量重，對工作環(huán)境要求高，需要專傳統(tǒng)宏基站體積大，重量重，對工作環(huán)境要求高，需要專用機房用機房機房距離天頂一般有一段機房距離天頂一般有一段3030米左右距離，米左右距離，TD-SCDMATD-SCDMA頻率高，頻率高，線損大，功率嚴重浪費線損大，功率嚴重浪費智能天線及其饋電系統(tǒng)十分復雜，工程實施難度大智能天線及其饋電系統(tǒng)十分復雜，工程實施難度大4-4-參加參加TD-SCDMA RITTTD-

3、SCDMA RITT試驗試驗TD-SCDMATD-SCDMA光纖直放站接入光纖直放站接入p 采用直接耦合基站信號方式，信源強度、質量能得到保證采用直接耦合基站信號方式，信源強度、質量能得到保證p 耦合方式分機頂耦合和塔頂耦合耦合方式分機頂耦合和塔頂耦合覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)TDTD光纖遠端機光纖遠端機ANTTDTD光纖近端機光纖近端機校校準準天天線線 p 為了便于工程實施和維護，建議采用機頂耦合方式為了便于工程實施和維護，建議采用機頂耦合方式p 由于校準口對智能天線算法有關，建議不采用耦合校準口信號由于校準口對智能天線算法有關，建議不采用耦合校準口信號5-5-TD-SCDMATD-SCDMA核心頻段核心

4、頻段A An TD-SCDMATD-SCDMA核心頻段核心頻段A:2010A:20102025MHz2025MHz，每載頻，每載頻1.6MHz1.6MHz，共有，共有9 9個載波個載波n 信道號信道號Nt=5*F （2010.0F2025.0），每隔），每隔200KHz一個信道號一個信道號2010.8 MHz2012.4 MHz2014.0 MHz2015.8 MHz2017.4 MHz2019.0 MHz2020.8 MHz2022.4 MHz2024.0 MHz6-6-n 智能天線室外安裝實例智能天線室外安裝實例參加參加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT試驗試驗智能天線構

5、造和原理智能天線構造和原理7-7-n 定向智能天線定向智能天線參加參加TD-SCDMA RITTTD-SCDMA RITT試驗試驗智能天線構造和原理智能天線構造和原理8-8-平面型定向天線平面型定向天線特性特性:-輸出功率每載頻33dBm-在120(3 扇區(qū))形成自適應波束-天線增益(接收和發(fā)射)約15dBi(波束65, 90)-平面型8單元天線陣列9-9-導頻智能天線導頻和BCH覆蓋區(qū)話務信道覆蓋區(qū)BCCHBCCH和導頻信道和導頻信道TD-SCDMA中 BCH和導頻信道沒有波束成型功能話務信道采用波束成型功能10-10-TD-SCMDATD-SCMDA物理層物理層- -幀結構幀結構11-11

6、- Frequency Time Power density (CDMA codes) used RU available RU 1.6 MHz 0 : 15 TS0 2. Carrier (optional) 3. Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL /UL DL /UL DL /UL UL UL /DL UL /DL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL GP Guard Period DwPTS Downlink Pilot Time Slot UpPTS Uplink Pilot Time Slot TD-SCDMA

7、TD-SCDMA物理層物理層- -幀結構幀結構12-12- 用于下行到上行轉換的保護 在小區(qū)搜索時，確保DwPTS可靠接收，防止干擾UL工作 在隨機接入時，確保UpPTS可以提前發(fā)射，防止干擾DL工作 確定基本的基站覆蓋半徑（11.25km）.在公路、鐵路覆蓋中，系統(tǒng)的覆蓋距離將受限GP保護時隙的影響，此時根據實際情況需要采用_UpPch Shiftting_技術擴大系統(tǒng)覆蓋區(qū)。TD-SCMDATD-SCMDA幀結構幀結構- -特殊時隙特殊時隙GP結構結構特殊時隙特殊時隙GP結構結構13-13-3. TD-SCDMA system for mobile(TSM3. TD-SCDMA syste

8、m for mobile(TSM) )空中接口時隙空中接口時隙14-14-物理信道映射過程物理信道映射過程例例: 2Mbps: 2Mbps下行分組數據物理信道映射過程下行分組數據物理信道映射過程注：2Mbps業(yè)務僅用一些特殊環(huán)境如室內表: 2Mbps分組數據參數表Transport block size傳輸塊大小20480*B bits(B=0,1)CRC循環(huán)冗余校驗24 bitsCoding 編碼noTTI傳輸時間間隔10 msMidamble中間碼144 chipsCodes and time slots碼與時隙SF = 1 1 codes x 5 time slots/1碼5時隙TFCI

9、傳輸格式組合指示24bitsL1control signals第1層控制信令6bits15-15-352log28子幀分割速率匹配第2次交織物理信道映射子幀#1子幀#2碼塊級聯碼塊分割附加CRC傳輸塊20480Transport blockCRC attachment2nd interleavingCode blocksegmentationCode blockconcatenationRate matching21060Physical Channelmapping51205120512051205120CRCCRC5120CRC5120CRC5120205762424242421060MA

10、1441044103812126Subframe #1MA10561056Timeslot #i+4Subframesegmentation1053010530MA10561056Timeslot #i+3MA10561056Timeslot #i+2MA10561056Timeslot #i+1Timeslot #iMA1441044103812126Subframe #2MA10561056Timeslot #i+4MA10561056Timeslot #i+3MA10561056Timeslot #i+2MA10561056Timeslot #i+1Timeslot #i物理信道映射過程

11、物理信道映射過程右圖可以看出：對于2Mbps分組數據沒有進行編碼，擴頻因子Q（SF1）=1，采用8PSK調制，M=8（352log2M=1056，M=8），在一個子幀中占用了5個常規(guī)時隙。16-16-信道編碼和射頻調制TD-SCDMA信號編碼、擴頻、擾碼和射頻調制（下行） 信源傳輸塊 CRC編碼卷積Turbo均衡交積速率匹配數據調制QPSK/8PSKDEMUX擴頻擴頻擾碼擾碼A數字信號IQIQTDM及子幀形成A濾波濾波DCADCAIQIQSync-DLMidamble f1正交調制Cos2tSin2tIQ發(fā)射天線17-17-4. 各碼字間的對應關系各碼字間的對應關系碼紐碼紐關聯碼關聯碼下行導頻

12、碼下行導頻碼IDID上行導頻碼上行導頻碼擾碼擾碼IDID基本基本MidambleMidamble碼碼IDID碼組碼組1 10 00-70-70 00 01 11 12 22 23 33 3碼組碼組2 21 18-158-154 44 45 55 56 66 67 77 73131248-255248-255124124124124125125125125126126126126127127127127TD-SCDMA各碼字間的對應關系表各碼字間的對應關系表18-18-a)自相關作用：用于自相關作用：用于UE(用戶）解調本小區(qū)用戶）解調本小區(qū)sync-DL（下行同步）（下行同步）碼的多徑，自相關

13、碼的多徑，自相關為為1；b) 互相關作用：相鄰小區(qū)的互相關作用：相鄰小區(qū)的sync-DL碼對本碼對本小區(qū)小區(qū)sync-DL碼的干擾為碼的干擾為0.5. 下行下行(導頻碼導頻碼)同步碼同步碼sync-DL的相關性的相關性19-19-a)擾碼的自相關：本小區(qū)擾碼的自相關：本小區(qū)UE（或（或Node B）對）對于常規(guī)時隙多徑信號的解調自相關時應為于常規(guī)時隙多徑信號的解調自相關時應為1（0碼片偏移），在碼片偏移），在+-8（1-15）個碼片偏內）個碼片偏內相關結果為相關結果為0.25的旁瓣；的旁瓣；b) 擾碼的互相關：相鄰小區(qū)的信號對于本小區(qū)擾碼的互相關：相鄰小區(qū)的信號對于本小區(qū)信號干擾，在信號干擾，

14、在128個擾碼中有個擾碼中有114個互相關為個互相關為1，因此擾碼的互相關要慎重規(guī)劃。，因此擾碼的互相關要慎重規(guī)劃。c)TD-SCDMA有有128個擾碼個擾碼,擾碼長為擾碼長為16個個CHIPS.(比較比較WCDMA有有8192個擾碼個擾碼,擾碼長擾碼長為為38400個個CHIPS,有最佳自相關和互相關有最佳自相關和互相關,由此決定由此決定WCDMA不需不需GPS).6. 擾碼的相關性擾碼的相關性20-20-智能天線智能天線n智能天線波束賦形，形成方向性波束智能天線波束賦形，形成方向性波束用戶跟隨能量集中低旁瓣泄漏n智能天線基本概念與原理智能天線基本概念與原理智能天線是由多根天線陣元組成天線陣

15、列智能天線的原理是通過調節(jié)各陣元信號的加權幅度和相位來改變陣列天線的方向圖，從而抑制干擾，提高信干比21-21-智能天線智能天線使用智能天線使用智能天線 . .能量僅指向小區(qū)內處于激活狀態(tài)的移動終端正在通信的移動終端在整個小區(qū)內處于受跟蹤狀態(tài)不使用智能天線不使用智能天線 . .能量分布于整個小區(qū)內所有小區(qū)內的移動終端均相互干擾，此干擾是CDMA容量限制的主要原因 智能天線的優(yōu)勢智能天線的優(yōu)勢減少小區(qū)間和小區(qū)內干擾減少小區(qū)間和小區(qū)內干擾降低多徑干擾降低多徑干擾等效發(fā)射功率提高提高系統(tǒng)信噪比提高接收靈敏度改進了小區(qū)覆蓋（合成波束）增加了容量及小區(qū)覆蓋半徑降低發(fā)射功率，基站成本降低有利于精確定位業(yè)務

16、22-22-聯合檢測聯合檢測 傳統(tǒng)的接收技術是針對某一用戶進行信號檢測而把其他用戶作為噪聲加以處理，在用戶數增多時，導致了信噪比惡化，系統(tǒng)性能和容量都不如人意。 聯合檢測技術是在傳統(tǒng)檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號及其多徑的先驗信息（信號之間的相關性時已知的：如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計），把用戶信號的分離當作一個統(tǒng)一的相互關聯的聯合檢測過程來完成，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，降低了系統(tǒng)對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行鏈路頻譜資源，顯著地提高系統(tǒng)容量，并削弱了“遠近效應”的影響。23-23-8.8.聯合檢測聯合檢測Joint DetectionJoin

17、t Detection 聯合檢測Joint Detection: 所有信道的信號被同時解碼 從復合信號中減去其他信道的信號來獲得每一個信道的信號 聯合檢測可獲得小區(qū)內干擾為零24-24-3.3 3.3 聯合檢測聯合檢測利用接收到多個用戶的信號，實現目標用戶信號的判斷聯合檢測優(yōu)勢 抑制抑制ISI(ISI(碼間干擾碼間干擾) )與與MAIMAI（多用戶干擾）（多用戶干擾） 抑制遠近效應，降低功率控制要求抑制遠近效應，降低功率控制要求 25-25-3.4 3.4 上行同步上行同步 n上行同步基本概念上行同步基本概念n上行同步優(yōu)勢上行同步優(yōu)勢同一時隙不同用戶的信號同步到達基站接收機；充分利用OVSF碼

18、的正交性。最大限度的克服MAI；簡化基站解調設計方案，降低基站成本。n上行同步實現上行同步實現同步的建立；同步的動態(tài)保持；實時閉環(huán)同步的精確跟蹤控制。26-26-上行同步上行同步通過精確調整移動臺 發(fā)射的時間提前量不同移動臺信號 同時到達基站保證擴頻碼間正交性提高聯合檢測性能UplinkDownlinkTimeDistance from BasestationNearFarTiming AdvancePropagation Delay27-27-接力切換接力切換n接力切換基本概念與原理接力切換基本概念與原理接力切換基本定義：接力切換基本定義：接力切換使用上行預同步技術，在切換過程中，UE從原小

19、區(qū)接收下行接力切換原理：接力切換原理：利用上行同步技術，在切換測量期間，使用上行預同步的技術，提前獲取切換后的上行信道發(fā)送時間、功率信息，從而達到減少切換時間，提高切換的成功率、降低切換掉話率的目的。接力切換是接力切換是TD-SCDMATD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。數據，向目標小區(qū)發(fā)送上行數據，即上下行通信鏈路先后轉移到目標小區(qū)。28-28-接力切換接力切換29-29-n動態(tài)信道分配的基本概念與原理動態(tài)信道分配的基本概念與原理定義：在終端接入和鏈路持續(xù)期間，對信道進行動態(tài)分配和調整。動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配30-30-n動態(tài)信道分配方法動態(tài)信道分配方法

20、動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配 頻域DCA 時域DCA 碼域DCA 空域DCA以上幾種方法全面降低了相應的小區(qū)間干擾，從而使頻譜利用率得以優(yōu)化。以上幾種方法全面降低了相應的小區(qū)間干擾，從而使頻譜利用率得以優(yōu)化。6 6 MHzMHz1616code code can be can be usedusedEach user are indentified by Each user are indentified by each CDMA code each CDMA code timeslottimeslotdownlinkdownlinkdownlinkdownlinkdownlinkdownlink

21、uplinkuplinktimetimecodecodefrequencyfrequency31-31-動態(tài)信道分配動態(tài)信道分配DCADCA技術的特點：技術的特點：能夠高效率地利用有限的無線資源，提高系統(tǒng)容量；適應3G業(yè)務的需要，尤其是高速率的上、下行不對稱的 數據業(yè)務和多媒體業(yè)務，保證其服務質量要求（QoS）；TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢所在：通過靈活的時隙分配，進行上下行 鏈路的轉換，更有利于支持不對稱業(yè)務；DCA的缺點是DCA算法相對于固定信道分配來說較為復 雜，系統(tǒng)開銷也比較大。32-32-33-33-每個小區(qū)對應一個絕對頻點號每個小區(qū)對應一個絕對頻點號單個扇區(qū)配置多個載頻后，每個載頻對應一個邏輯小區(qū)單個扇區(qū)配置多個載頻后，每個載頻對應一個邏輯小區(qū)TS0TS0和特殊時隙在每個載頻上分別發(fā)射和特殊時隙在每個載頻上分別發(fā)射34-34-優(yōu)點優(yōu)點-最高的頻譜利用率最高的頻譜利用率-不必進行頻率規(guī)劃不必進行頻率規(guī)劃缺點缺點-輕微的小區(qū)呼吸效應輕微的小區(qū)呼吸效應( (相鄰小區(qū)干擾引起相鄰小區(qū)干擾引起) )-鏈路預算在小區(qū)干擾余量上需要考慮鏈路預算在小區(qū)干擾余量上需要考慮11.5dB11.5dB鄰區(qū)干擾余量鄰區(qū)干擾余量-每小區(qū)每載頻負荷量相應減小每小區(qū)每載頻負荷量相應減小-輕微呼吸效應造