TDSCDMA系統(tǒng)原理培訓(xùn)PPT課件

,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù),TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TD-SCDMA概述,移動通信的演進,TD-SCDMA的發(fā)展歷程,TD-SCDMA簡介,TD-SCDMA的業(yè)務(wù),TD-SCDMA概述,移動通信技術(shù)發(fā)展,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA支持的業(yè)務(wù),TD-SCDMA簡介,網(wǎng)頁瀏覽,可視電話,1.高帶寬,2.多媒體,電話會議,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA支持的業(yè)務(wù),TD-SCDMA簡介,3.流媒體業(yè)務(wù),電子商務(wù),內(nèi)容下載,.,在線觀看,1995年大唐通信開始預(yù)研TD-SCDMA技術(shù),1998年11月赫爾辛基會議TD成為ITU/3G候選方案,2000年5月會議伊斯坦布爾會議TD成為國際第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一,2002年2月第一次TD現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)備演示,TD-SCDMA發(fā)展歷程,2002年10月23日信息產(chǎn)業(yè)部公布3G頻率規(guī)劃,TD-SCDMA發(fā)展歷程,2003年12月國家下達TD專項資金,2004年12月TD國家專項試驗網(wǎng)啟動,2006年規(guī)模商用,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,CDMA簡介,多址技術(shù),雙工方式,同步技術(shù),擴頻技術(shù),物理信道,TD-SCDMA概述,TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCodeDivisionMultipleAccess）的簡寫。是一個時分同步CDMA系統(tǒng)。,TD-SCDMA簡介,時分？,同步？,CDMA？,CDMA是碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess）的英文簡寫。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,CDMA簡介,相關(guān)概念：多址技術(shù)和擴頻技術(shù),擴頻技術(shù),:將信息的頻譜展寬后進行傳輸。,頻譜的展寬通過擴頻碼序列調(diào)制的方式實現(xiàn)采用的擴頻碼序列與原信息無關(guān)擴頻碼序列隨機產(chǎn)生接收端相關(guān)解調(diào)來解擴,擴頻技術(shù),TD-SCDMA系統(tǒng)特點,擴頻方式,跳頻(FH)跳時(TH)直接擴頻(DS),擴頻技術(shù),TD-SCDMA系統(tǒng)特點,直接擴頻,壓縮頻譜,提取有用信號,擴頻技術(shù)的影響,香農(nóng)公式：C=Blog2（1+S/N）,在頻帶寬度增加的情況下，可在較低的信噪比下，保持相當(dāng)?shù)娜萘?。甚至頻寬足夠大時，在信號幾乎被噪聲淹沒的情況下，也能可靠地通信。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,擴頻技術(shù)的影響,我們可以不斷增加用戶直到整個背景噪音限制了我們。如果能控制住用戶的信號強度，在保持高質(zhì)量通話的同時，我們就可以容納更多的用戶。,德語,英語,漢語,法語,韓語,帶寬,編碼,載波,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TD-SCDMA,GSM,使用直接擴頻技術(shù)抗干擾能力強保密性高容量大,使用跳頻技術(shù)抗干擾能力強,擴頻技術(shù)的影響,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,相關(guān)概念：多址技術(shù)和擴頻技術(shù),多址技術(shù),多址技術(shù),:眾多用戶如何共享傳輸媒體,它是任何空中接口設(shè)計的基礎(chǔ)。,基本的多址技術(shù)有三種：,FDMA,FDMA,CDMA,TDMA,:每個用戶分在不同的頻率上,一個信道是一個頻率。,頻分多址,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,時分多址,多址技術(shù),TDMA,：每個用戶在不同的時間窗口中(時隙),一個信道是一個在特定頻率上的特定的時隙。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,碼分多址,多址技術(shù),CDMA,：每個用戶使用相同的頻率,使用碼子來區(qū)分彼此,一個信道是一個(一套)特別的碼子codepattern(s)。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TD-SCDMA,多址技術(shù),：FDMA、CDMA、TDMA的最優(yōu)結(jié)合。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TD-SCDMA,多址技術(shù),：FDMA、CDMA、TDMA的最優(yōu)結(jié)合。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,FDMA,CDMA,TDMA,TD-SCDMA,GSM,多址技術(shù)與GSM的比較,FDMA、CDMA、TDMA的最優(yōu)結(jié)合.頻譜利用率最高,單載波支持23個用戶使用,系統(tǒng)容量大.,FDMA、TDMA的結(jié)合.用戶在不同頻道上通信,每頻道分8個時隙,可供8個全速率用戶同時使用.有效利用頻譜資源,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,CDMA和WCDMA都有呼吸效應(yīng),呼吸效應(yīng)：小區(qū)的覆蓋半徑隨著用戶數(shù)和業(yè)務(wù)情況的變化而變化，體現(xiàn)為“軟容量”，形成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。,呼吸效應(yīng)是一般CDMA系統(tǒng)的一個天生缺陷。CDMA和WCDMA主要靠功率控制技術(shù)來降低自干擾，并沒有從根本上消除自干擾，所以呼吸效應(yīng)現(xiàn)象明顯。,多址技術(shù)與CDMA的比較,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,干擾受限系統(tǒng),TD-SCDMA基本沒有呼吸效應(yīng),TD-SCDMA的每個載波僅占1.6MHz帶寬，每個載波又進一步劃分出多個時隙通過低帶寬FDMA和TDMA時隙的劃分消除了系統(tǒng)的絕大部分干擾,每個時隙中采用CDMA技術(shù)來提高容量，產(chǎn)生呼吸效應(yīng)的唯一原因是單時隙中多個用戶之間的自干擾單時隙最多只能支持8個12.2k的話音信道，單時隙用戶數(shù)量少使自干擾較少,碼道受限系統(tǒng),沒有呼吸效應(yīng),多址技術(shù)與CDMA的比較,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,FDD,雙工方式,：是將上行（發(fā)送）和下行（接收）的傳輸使用分離的兩個對稱頻帶的雙工模式。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TDD,雙工方式,：上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時間來區(qū)分上、下行并進行切換。,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TDD,FDD,雙工方式與GSM的比較,不需成對頻率上下行鏈路業(yè)務(wù)共享同一信道適于非對稱業(yè)務(wù),GSM,TD-SCDMA,需成對的頻率適于語音等對稱業(yè)務(wù)對于非對稱業(yè)務(wù)頻譜利用率大大降低,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TDD的影響,上下行鏈路按需分配特別適合非對稱業(yè)務(wù)（因特網(wǎng)業(yè)務(wù)）,TD-SCDMA采用TDD而優(yōu)勢明顯：,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TDD的影響,頻譜得到最大限度利用,不需要雙工器節(jié)省設(shè)備成本,優(yōu)勢,劣勢,保持大容量前提下，覆蓋距離受限,支持移動速度難以與FDD模式相比,便于智能天線等新技術(shù)使用,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,網(wǎng)絡(luò)同步,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TDD系統(tǒng)要求各個基站之間同步同步目的：相鄰基站的收發(fā)時隙不能交叉，否則將出現(xiàn)嚴重干擾。同步精度：微秒級同步方式：GPS同步,基站需要安裝GPS天線,TD-SCDMA工作頻段,TDD工作頻段,基本參數(shù)和特點1,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,基本參數(shù)和特點2,TD-SCDMA系統(tǒng)特點,TD-SCDMA的物理信道,無線幀長10ms，含2個子幀，各5ms，每個子幀由3個特殊時隙DwPTS、UpPTS、GP和7個常規(guī)時隙TS0TS6組成。,TD-SCDMA的物理信道采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀號、無線幀、子幀、時隙/碼,下行導(dǎo)頻時隙DwPTS,每個子幀中DwPTS(SYNC_DL)的設(shè)計目的是為下行導(dǎo)頻和下行同步。由NodeB以最大功率在全方向或在某一扇區(qū)上發(fā)射。,SYNC-DL(64chips),GP(32chips),DwPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu),TD-SCDMA的物理信道,SYNC_DL碼：同步碼-標(biāo)識小區(qū)用于初始小區(qū)搜索過程中UE下行同步相鄰小區(qū)有不同的SYNC_DL碼，從而UE可以識別小區(qū),解決TDD系統(tǒng)的小區(qū)搜索問題。,上行導(dǎo)頻時隙UpPTS,每個子幀中的UpPTSSYNC_UL是為上行導(dǎo)頻和上行同步而設(shè)計的。當(dāng)UE處于空中登記和隨機接入狀態(tài)時它將通過發(fā)射UpPTS發(fā)送接入請求。,SYNC-UL(128chips),GP(32chips),UpPTS的突發(fā)結(jié)構(gòu),TD-SCDMA的物理信道,SYNC_UL碼：隨機接入和切換過程中，UE初始上行同步的建立初始波束賦形測量,防止接入信號和正在工作的碼道混在一起。,保護時隙GP,GP：由發(fā)射向接收轉(zhuǎn)換的保護間隔為75us(96chips)用于上行同步建立過程中的傳播時延保護。避免上下行干擾。,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA基站小區(qū)覆蓋半徑依賴于GP：,D=CTDP/2=11.25km,D：小區(qū)覆蓋半徑C：電波在自由空間的傳播速度，為300m/us,業(yè)務(wù)時隙,7個常規(guī)時隙中：Ts0總是分配給下行鏈路。Ts1總是分配給上行鏈路。其余時隙根據(jù)業(yè)務(wù)類型按需分配。,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA每一個子幀有兩個轉(zhuǎn)換點：、各一個,UL轉(zhuǎn)DL,DL轉(zhuǎn)UL,上行鏈路的時隙和下行鏈路的時隙之間由轉(zhuǎn)換點分開。,TD-SCDMA的物理信道,DL轉(zhuǎn)UL的時間點固定為DwPTS之后,TD-SCDMA的物理信道,UL轉(zhuǎn)DL時間點并不固定,第二轉(zhuǎn)換點,第二轉(zhuǎn)換點,第二轉(zhuǎn)換點,根據(jù)業(yè)務(wù)需求不同進行上下行時隙分配，置于TS1TS6中間上行最后一個時隙的結(jié)束時刻,TD-SCDMA的物理信道,TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù),智能天線,上行同步,動態(tài)信道分配技術(shù),聯(lián)合檢測,接力切換,3G的主要目標(biāo),完成全球漫游適應(yīng)多種環(huán)境：微微小區(qū)、微小區(qū)、宏小區(qū)等，同時達到地面和衛(wèi)星移動相結(jié)合提供多種業(yè)務(wù),支持高速運動具有較高的頻譜利用率和較大的系統(tǒng)容量具有良好的經(jīng)濟性,3G是多無線接入技術(shù)共存的移動通信系統(tǒng)，因此3G的主要目標(biāo)是：,室內(nèi)環(huán)境，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率至少達到2Mbit/s(3km/h)室內(nèi)外步行環(huán)境至少滿足384kbit/s（30km/h）室外車載移動環(huán)境至少滿足144kbit/s(TDD120km/h，F(xiàn)DD500km/h)傳輸速率能夠按需分配上下行鏈路能適應(yīng)于傳輸不對稱業(yè)務(wù)的需要能向后兼容第二代移動通信系統(tǒng)，使第二代移動通信系統(tǒng)能平滑過渡,為達到3G的目標(biāo)，對無線傳輸提出的技術(shù)要求是：,3G的主要目標(biāo),TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù),為了達到第三代移動通信系統(tǒng)的目標(biāo)和要求，TD-SCDMA系統(tǒng)采用了以下關(guān)鍵技術(shù)：,智能天線,上行同步,聯(lián)合檢測,動態(tài)信道分配,接力切換,智能天線（SmartAntenna）,多根天線陣元組成天線陣列（一般4-16個陣元）,智能天線,天線陣分布方式有直線型、圓環(huán)型和平面型,1）波束賦形能同時形成多個窄波束。2）用戶跟蹤每個波束可以自動跟蹤每個用戶。,智能天線的技術(shù)優(yōu)勢,智能天線（SmartAntenna）,3）能量集中。4）低旁瓣泄漏。,智能天線的技術(shù)優(yōu)勢,能量集中，增大覆蓋距離。,低旁瓣泄漏，減少對其他用戶的干擾，提高系統(tǒng)容量。,智能天線（SmartAntenna）,智能天線的技術(shù)優(yōu)勢,5）對于干擾信號天線自動形成零陷點，使干擾信號不能被天線所接收。6）每個獨立波束相互不相干，彼此正交。,消除MAI，降低系統(tǒng)干擾，提高陣列輸出信噪比,智能天線（SmartAntenna）,智能算法是智能天線系統(tǒng)的核心部分。,智能天線實現(xiàn)機理,(1)自適應(yīng)方向圖智能天線(2)多波束智能天線,它采用自適應(yīng)算法，其方向圖沒有固定的形狀，隨著信號及干擾而變化。它的優(yōu)點是算法較為簡單，可以得到最大的信號干擾比。,智能天線（SmartAntenna）,對比GSM系統(tǒng)，TD使用智能天線將在以下幾個方面提高移動通信系統(tǒng)的性能：1提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用效率；2增大基站的覆蓋面積；3提高數(shù)據(jù)傳輸速率；4改善了信干比，改善了通信質(zhì)量；5降低基站發(fā)射功率，減少了信號干擾與電磁環(huán)境污染。6減少了基站的數(shù)目，節(jié)省整個移動通信系統(tǒng)運營成本。,智能天線（SmartAntenna）,上行同步（UplinkSynchronization),同一時隙不同用戶的信號同步到達基站接收機,基本原理,上行同步的準(zhǔn)備,接收來自基站的信號中SYNC(訓(xùn)練系列)的起點確定接收參考定時預(yù)計出發(fā)射起點時間和功率電平并發(fā)出接入請求,UE開機之后必須首先與小區(qū)建立，只有建立了下行同步UE才能開始建立。,上行同步,下行同步,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的建立,在隨機接入時建立依靠NodeB接收到的SYNC1立即在下一個下行幀SS位置進行閉環(huán)控制此同步建立的過程在每個終端每次發(fā)起或響應(yīng)呼叫時都要重復(fù)一次。,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的保持,依靠SYNC2保持同步根據(jù)檢測SYNC2的同步偏差，并在下一幀發(fā)出此SS之值，終端糾正其同步偏差，使同步得到保持,上行同步（UplinkSynchronization),上行同步的優(yōu)勢,最大限度的克服MAI簡化基站解調(diào)設(shè)計方案，降低成本降低碼道間干擾，提高系統(tǒng)容量,上行同步（UplinkSynchronization),聯(lián)合檢測（JointDetection）,聯(lián)合檢測簡介,通過測量各個用戶擴頻碼之間的非正交性,用矩陣求逆的方法或迭代方法消除多用戶之間的相互干擾。,與傳統(tǒng)檢測的比較,傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)的信號分離方法是用戶檢測（Single-userDetection）：把MAI看作熱噪聲一樣的干擾，導(dǎo)致信噪比嚴重惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。,TD-SCDMA系統(tǒng)采用多用戶檢測（Multi-userDetection）：充分利用MAI中的先驗信息而將所有用戶信號的分離看作一個統(tǒng)一的過程。,聯(lián)合檢測（JointDetection）,聯(lián)合檢測的優(yōu)勢,隨著用戶數(shù)的增加和無線信道環(huán)境的惡化,聯(lián)合檢測的性能也將變差,因此需將聯(lián)合檢測技術(shù)和智能天線等其它技術(shù)相結(jié)合以使誤碼率進一步降低。,抑制MAI和ISI。提高了系統(tǒng)容量。減少建站個數(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)成本。抑制遠近效應(yīng)，降低功率控制要求。,聯(lián)合檢測（JointDetection）,接力切換（BatonHandover),接力切換簡介,根據(jù)同步CDMA技術(shù)所具有的對終端精確定位的功能，在同步CDMA系統(tǒng)中實現(xiàn)的更有效的越區(qū)切換方式。,在切換之前，目標(biāo)基站已經(jīng)獲得移動臺比較精確的位置信息,因此在切換過程中UE斷開與原基站的連接之后,能迅速切換到目標(biāo)基站。,接力切換的過程,當(dāng)UE需要切換并測量到目標(biāo)小區(qū)時,與目標(biāo)小區(qū)建立上行同步,然后UE在與NodeB1保持信令和業(yè)務(wù)連接的同時,與NodeB2建立信令連接。,UE在與NodeB1通信。,接力切換（BatonHandover),接力切換的過程,UE嘗試建立與NodeB2建立業(yè)務(wù)連接，成功之后進行第五步。,UE與NodeB2的信令連接建立之后，刪除與NodeB1的業(yè)務(wù)連接。,接力切換（BatonHandover),接力切換的過程,UE刪除與NodeB1的信令連接，只與NodeB2保持了信令和業(yè)務(wù)的連接,切換完成。,接力切換（BatonHandover),接力切換與傳統(tǒng)切換的比較,接力切換（BatonHandover),接力切換與傳統(tǒng)切換的比較,接力切換（BatonHandover),接力切換的優(yōu)勢,高切換成功率。高資源利用率。切換時延小。,接力切換關(guān)鍵技術(shù)上行預(yù)同步。,硬切換UE需要反復(fù)調(diào)整才知道發(fā)射功率和定時,接力切換UE只需12次發(fā)送同步啟動消息就可確定,接力切換（BatonHandover),動態(tài)信道分配技術(shù)(DynamicChannelAllocation),動態(tài)信道分配定義,根據(jù)實際需要和業(yè)務(wù)狀況，根據(jù)系統(tǒng)鏈路資源和系統(tǒng)負荷，對信道參數(shù)進行實時配置和調(diào)整。,在TD-SCDMA系統(tǒng)中，信道的定義包括：載頻-頻域擴頻碼-碼域時隙-時域波束-空域（空間方向）,動態(tài)信道分配技術(shù)(DynamicChannelAllocation),動態(tài)信道分配原理,主要依靠智能天線的波束賦形來完成利用智能天線的波束成形和定位能力，進行空間距離比較，將同一方向的用戶分配到不同的時隙里避