TD-SCDMA基礎(chǔ)及原理闡述ppt課件

TD-SCDMA基礎(chǔ)及原理,大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司,.,2,PARTI,移動(dòng)通信基礎(chǔ),.,3,現(xiàn)代通信的歷史,1880壁式電話,1947撥盤電話,1878手持電話,1910桌式電話,1986-961G,1997-20012G,2002-3G,.,4,古代通信,聲波通信晨鐘暮鼓戌樓鳴夕鼓，山寺響晨鐘光波通信烽燧“晝則舉烽，夜則舉火”旗語(yǔ),.,5,有線通信的起源,電報(bào)的發(fā)明1838年，畫家出身的莫爾斯發(fā)明了電報(bào)機(jī)電話的發(fā)明年月日，貝爾通過送話機(jī)喊道：“沃森先生，請(qǐng)過來！我有事找你！”,.,6,有線信道,有線信道（恒參量）雙絞線同軸電纜光導(dǎo)纖維（光纜）,.,7,無線通信的起源,麥?zhǔn)戏匠?864英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋(Maxwell)以理論推導(dǎo)出電磁波應(yīng)該存在的結(jié)論。赫茲試驗(yàn)1888德國(guó)物理學(xué)家赫茲(Hertz)以試驗(yàn)來證明麥克斯韋的理論,.,8,無線電波,是電磁波的一種。無線電波只占整個(gè)電磁波頻譜的一部分。頻率在30kHz至3000GHz無需通過有線媒介傳播。,.,9,無線電波的特性,衍射,反射,折射,散射,.,10,移動(dòng)通信的誕生,1880年，A.GBell發(fā)明了世界上的第一個(gè)光學(xué)電話。1901年，Marconi開始了世界上第一個(gè)陸地?zé)o線移動(dòng)電話。1910年，Ericsson夫婦發(fā)明了世界上第一個(gè)汽車電話。,.,11,移動(dòng)通信的演進(jìn),1921年，底特律警察安裝了第一批陸地移動(dòng)無線電話系統(tǒng)。1924年，BELL實(shí)驗(yàn)室聲稱發(fā)明了第一版移動(dòng)雙向語(yǔ)音無線電話。1946年，BELL實(shí)驗(yàn)室引入第一批商用移動(dòng)無線電話服務(wù)。1948年，BELL系統(tǒng)發(fā)明了晶體管，逐漸取代了電子管。,.,12,移動(dòng)通信的演進(jìn),1958年，德州儀器（TI）發(fā)明了集成電路。引發(fā)了電子工業(yè)的一場(chǎng)新的革命。1964年，Bell系統(tǒng)開始引入增強(qiáng)型移動(dòng)電信服務(wù)（IMTS）。雙工，自動(dòng)撥號(hào)，頻道自動(dòng)選擇。,.,13,移動(dòng)通信的三種損耗,路徑損耗電波空間傳播大范圍內(nèi)的變化趨勢(shì)變化最為緩慢慢衰落損耗建筑物的阻擋中等范圍內(nèi)的變化趨勢(shì)變化較緩慢快衰落損耗多徑傳播分為空間選擇性衰落頻率選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落,Pr/Pt,d=vt,.,14,移動(dòng)通信的三種效應(yīng),遠(yuǎn)近效應(yīng)路徑損耗,陰影效應(yīng)慢衰落損耗,多普勒效應(yīng)快衰落損耗,.,15,信道條件對(duì)接收信號(hào)的影響,AirtoAir:Fastfading(almostfrequencynon-selective,verytimeselective),.,16,信道條件對(duì)接收信號(hào)的影響,GroundtoGround:Slowfading(highlyfrequencyselective,notverytimeselective),.,17,信道條件對(duì)接收信號(hào)的影響,AirtoGround:Worstcase(frequencyandtimeselective),.,18,蜂窩系統(tǒng)的誕生,第一個(gè)商用蜂窩無線系統(tǒng)。1969年，BELL實(shí)驗(yàn)室。6個(gè)信道，450MHz，頻率再用。225英里沿線的火車上。付費(fèi)電話。,.,19,蜂窩系統(tǒng)的目的,更多的頻譜再用以及提高系統(tǒng)容量在寬帶接入中降低時(shí)延降低碼間干擾利用可視徑緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)降低功耗,.,20,蜂窩小區(qū)的分類,宏小區(qū)郊區(qū)微小區(qū)城區(qū)微微小區(qū)室內(nèi),.,21,切換（Handoff）,.,22,第一代移動(dòng)電話的出現(xiàn),第一個(gè)手提蜂窩電話由MartinCooper于1973年4月3日打通。Motorola公司研發(fā)。磚頭狀，重達(dá)850克的電話Motorolas“DynaTAC”第一個(gè)引入商業(yè)市場(chǎng)的蜂窩電話。重量:454克.價(jià)格:US$3,500,.,23,第一代移動(dòng)電話,第一代的移動(dòng)電話系統(tǒng)屬于模擬系統(tǒng)。主要用于語(yǔ)音傳輸例子：AMPS,TACS缺點(diǎn)：系統(tǒng)容量低。通話品質(zhì)差。容易被監(jiān)聽。兼容性能差。無國(guó)際漫游。,.,24,第一代移動(dòng)電話,1G系統(tǒng)的年增長(zhǎng)率為30to50%截至1990年，2000萬用戶需要改進(jìn):傳輸質(zhì)量系統(tǒng)容量覆蓋率低保密性差,.,25,信號(hào)概念,定義數(shù)據(jù)的物理表示時(shí)間和空間的函數(shù)分類連續(xù)時(shí)間/離散時(shí)間連續(xù)取值/離散取值模擬信號(hào)=連續(xù)時(shí)間+連續(xù)取值數(shù)字信號(hào)=離散時(shí)間+離散取值周期信號(hào)參數(shù)周期頻率幅度相位,.,26,信號(hào)質(zhì)量,SNR.信噪比（dB）SignaltonoiseRatioindBSIR.信干比（dB）SignaltoInterferenceRatioindBC/I.載干比（dB）CarrieroverInterferenceindBEb/No.SignalEnergyperbittonoisePowerDensityperhertz.Measureshowstrongthesignalis.,.,27,噪聲vs干擾,噪聲來源：接收機(jī)內(nèi)熱噪聲宇宙噪聲不同的隨機(jī)干擾干擾來源其它同頻用戶小區(qū)內(nèi)小區(qū)間其它同頻系統(tǒng),.,28,第二代移動(dòng)電話（2G）,90年代初，北美引入IS-54。雙模數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，TDMA。1992年，歐洲引入了GSM。1992年，JDC在東京開始運(yùn)營(yíng)。1994年，高通公司推出IS-95系統(tǒng)。1995年，CDMA開始在香港運(yùn)營(yíng)。,.,29,第二代移動(dòng)電話（2G）,第二代的系統(tǒng)為數(shù)字系統(tǒng)?？商峁┱Z(yǔ)音/數(shù)據(jù)/傳真?zhèn)鬏?，以及一系列加值型的服?wù)。目前還在演進(jìn)當(dāng)中例子：GSM,CDMA在世界范圍內(nèi)GSM是主要的無線標(biāo)準(zhǔn)：全世界72%的數(shù)字市場(chǎng)。全世界60%的無線市場(chǎng)。,.,30,多址技術(shù),目標(biāo)允許多個(gè)用戶同時(shí)共享一個(gè)頻譜資源方式空間（s）時(shí)間（t）頻率（f）擴(kuò)譜（c）,.,31,時(shí)分復(fù)用,不同信道占用不同的時(shí)間。優(yōu)點(diǎn):單載波比特速率靈活-多個(gè)時(shí)隙有效使用信道缺點(diǎn):精確同步比特速率高,.,32,頻分復(fù)用,不同信道占用不同的頻率。優(yōu)點(diǎn):無需同步連續(xù)發(fā)射也適用于模擬信號(hào)低比特速率（便宜）缺點(diǎn):浪費(fèi)帶寬不靈活保護(hù)間距窄帶濾波器對(duì)衰落敏感,.,33,碼分復(fù)用,不同信道占用不同的擴(kuò)頻碼。優(yōu)點(diǎn):節(jié)省帶寬抗干擾缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)速率低復(fù)雜度高需要功率控制,.,34,混合復(fù)用方式,.,35,第二點(diǎn)五代移動(dòng)電話(2.5G),為3G之前的過渡性產(chǎn)品2.5G的速度較2G增快許多(114kbps)例子：GeneralPacketRadioServiceGPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）,.,36,第二點(diǎn)七五代移動(dòng)電話(2.75G),為2.5G之前后，3G之前的過渡性產(chǎn)品。2.75G的速度較2.5G又增快許多(384kbps)例子：EnhancedDataratesforGlobalEvaluation(EDGE)（全球演進(jìn)式數(shù)據(jù)速率增強(qiáng)技術(shù)）,.,37,第三代移動(dòng)電話(3G),1997年，在韓國(guó)舉辦的UMTS研討會(huì)上，寬帶CDMA被認(rèn)為是第三代移動(dòng)通信的主要技術(shù)之一。1999年，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）正式確定下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(比如，W-CDMA,cdma2000等)2001年，3G系統(tǒng)開始運(yùn)營(yíng)Cdma2000在韓國(guó)。UMTS在歐洲。Foma(和UMTS接近)在日本,.,38,第三代移動(dòng)電話(3G),實(shí)現(xiàn)了任何人(whoever),在任何時(shí)間(whenever),任何地點(diǎn)(wherever),進(jìn)行通信的夢(mèng)想。3G傳輸速度2Mbps（靜止）384kbps（步行）144kbps（車載）具有語(yǔ)音、文字、靜態(tài)影像、動(dòng)態(tài)影像等多媒體傳輸?shù)奶攸c(diǎn)與能力。取實(shí)際資料傳輸量為收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。于二零零三年至二零零五年間發(fā)展成熟,.,39,國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)(IMT-2000)由ITU發(fā)起。通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)由ETSI發(fā)起。3G系統(tǒng)的基本特性:全世界范圍內(nèi)通用用在所有的移動(dòng)應(yīng)用上提供最高速率達(dá)2Mbps的數(shù)據(jù)通信。提供更高的頻譜利用率,第三代(3G):標(biāo)準(zhǔn),.,40,第三代：綜合環(huán)境,.,41,未來發(fā)展,低價(jià)化多功能體積小,淺談流動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò),.,42,3G概念產(chǎn)品,可視眼罩電話,手杖上的電視電話,.,43,小結(jié),.,44,PARTII,擴(kuò)頻通信基礎(chǔ),.,45,擴(kuò)頻技術(shù),定義：是把信息的頻譜展寬進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)好處：帶寬與信噪比的互換(抗干擾)分類：跳頻、跳時(shí)、直接序列擴(kuò)頻原理：香農(nóng)定理,.,46,DSCDMA的原理,.,47,FH-CDMA的原理,.,48,DS-CDMA的簡(jiǎn)單示例發(fā)送端,d0(t),t,t,t,c0(t),d1(t),t,t,t,c1(t),s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+s1(t),.,49,DS-CDMA的簡(jiǎn)單示例接收端,b0(t)=s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t)=s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,.,50,CDMA系統(tǒng)干擾類型,f1,f2,Channel1,Channel2,Frequency,Power,.,51,擴(kuò)頻技術(shù)的抗干擾,.,52,多用戶情況,.,53,移動(dòng)傳播環(huán)境,Thepeaksandbottomsofreceivedpowerappear,inproportiontoDopplerfrequency.,BaseStation(BS),MobileStation(MS),multi-pathpropagation,.,54,傳統(tǒng)技術(shù)RAKE接收機(jī),因?yàn)镃DMA具有很高的時(shí)間分辨度,CDMA信號(hào)的不同路徑延遲均可以等同對(duì)待所以，來自所有路徑的能量可以通過調(diào)整相位和路徑延遲而被累加起來-這就是RAKE接收機(jī)的原理,CDMAReceiver,CDMAReceiver,SynchronizationAdder,來自path-2和path-3的干擾,.,55,傳統(tǒng)技術(shù)功率控制,精確功率控制是CDMA系統(tǒng)能成功運(yùn)行的重要條件反向功率控制“遠(yuǎn)近效應(yīng)”正向功率控制鄰小區(qū)干擾功率控制算法：開環(huán)、閉環(huán)、外環(huán),.,56,傳統(tǒng)技術(shù)軟切換,切換過程,.,57,PARTIII,TD-SCDMA基礎(chǔ),.,58,IMT-2000的歷史背景,1985年,ITU啟動(dòng)了FPLMTS（未來公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)）1991年,ITU成立了TG8/1工作組，專門負(fù)責(zé)FPLMTS的標(biāo)準(zhǔn)制定。1992年,WARC（世界無線電行政大會(huì)）對(duì)FPLMTS的頻率進(jìn)行了劃分。1996年，正式更名為IMT-2000.1997年，征集空中接口的無線傳輸技術(shù)（RTT）的候選方案2000年，在芬蘭赫爾辛基召開的ITUTG8/1第18次會(huì)議最終通過了IMT-2000無線接口技術(shù)規(guī)范建議(IMT.RSPC)。最終確立了IMT-2000所包含的5個(gè)無線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,DMAMC,CDMADS,.,59,3G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,ITU:是一個(gè)政府間組織,在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用協(xié)商一致的原則。1865年成立，總部位于瑞士日內(nèi)瓦。1920年我國(guó)加入國(guó)際電聯(lián)（1972年恢復(fù)）。ITU-T:電信標(biāo)準(zhǔn)部,電信標(biāo)準(zhǔn)部設(shè)有14個(gè)研究組ITU-R:無線電通信部，無線電通信部設(shè)有8個(gè)研究組ITU-D:電信發(fā)展部，電信發(fā)展部門旨在促進(jìn)第三世界國(guó)家的電信發(fā)展3GPP：該組織由各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的電信標(biāo)準(zhǔn)化組織組成1998年12月，第三代協(xié)作項(xiàng)目組織成立主要是制訂以GSM核心網(wǎng)為基礎(chǔ)，UTRA為無線接口的第三代技術(shù)規(guī)范3GPP2：該組織是于1999年1月成立主要是制訂以ANSI-41核心網(wǎng)為基礎(chǔ)，CDMA2000為無線接口的第三代技術(shù)規(guī)范。,.,60,ITU3G候選技術(shù),RadioInterfaces,CDMA,TDMA,.,61,三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn),DS-FDD,J-Phone愛立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電富士通夏普,TDD(LCR),大唐西門子中興華為普天,.,62,TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)的歷程,TDSCDMA成為國(guó)際第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)之一2000.5,香山會(huì)議,正式向ITU提交TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)建議1998.6,TD-SCDMA成為ITU3G候選方案1999.11,赫爾辛基ITU會(huì)議,伊斯坦布爾無線電大會(huì),TDSCDMA成為3GPP標(biāo)準(zhǔn)R42001.3,加洲棕櫚泉3GPP全會(huì),郵電部批準(zhǔn)中國(guó)提交TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)1998.1,大唐集團(tuán)在1995年開始預(yù)研SCDMA和TDSCDMA技術(shù),.,63,TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)環(huán)境,60MHz,30MHz,FDD,TDD,15MHz,Satellite,1785,1850,1755,1880,1920,1980,2010,2025,2110,2170,2300,2400,Satellite,40MHz,TDD155MHz,.,64,TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)環(huán)境,.,65,什么是TD-SCDMA,TDSCDMATimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess是ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持是中國(guó)電信百年來第一個(gè)完整的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是UTRAFDD可替代的方案是集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)它采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、同步CDMA、低碼片速率、多時(shí)隙、可變擴(kuò)頻因子、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù),.,66,與WCDMA的對(duì)比,WCDMA,Frequency,Time,code,5MHz,TD-SCDMA,Frequency,Time,code,1.6MHz,.,67,TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù),時(shí)分雙工（TDD）靈活的無線資源分配方式;上行同步降低干擾，提高系統(tǒng)容量;智能天線與聯(lián)合檢測(cè)大幅降低系統(tǒng)干擾動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）降低系統(tǒng)干擾接力切換提高切換效率,.,68,雙工方式,1920,1925,2110,2115,Uplink,Downlink,WCDMA/GSM,1885,1886.6,TD-SCDMA,frequency,code,time,frequency,code,time,.,69,時(shí)分雙工,時(shí)分雙工的優(yōu)勢(shì),便于利用不成稱的頻譜資源可高效率地滿足不對(duì)稱業(yè)務(wù)需要上下行對(duì)稱，利于使用智能天線、預(yù)RAKE等新技術(shù)無需笨重的射頻雙工器,資源:,.,70,上行同步,所有終端的上行信號(hào)到達(dá)NodeB時(shí)是同步的上行的信道碼是正交的可降低多址干擾提高系統(tǒng)性能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本,Basestation,Codechannel1,Codechannel2,CodechannelN,.,71,智能天線,使用智能天線.能量?jī)H指向小區(qū)內(nèi)處于激