TDSCDMA無線網(wǎng)絡關鍵技術

TD-SCDMA無線網(wǎng)絡關鍵技術時分雙工方式聯(lián)合檢測智能天線上行同步軟件無線電接力切換功率控制….TD-SCDMA系統(tǒng)的關鍵技術TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6動態(tài)信道分配

2023/2/41網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com培訓目標學完本課程后，您應該能：了解聯(lián)合檢測技術的設計思想和優(yōu)勢列出智能天線技術給網(wǎng)絡帶來的好處知道TD-SCDMA采用上行同步技術的原因了解軟件無線電技術的設計思想和對網(wǎng)絡運營的益處了解基本的無線資源管理算法：信道配置，功率控制，接力切換等算法的原理和效果2023/2/42網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/43網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com多址干擾(MAI)多徑干擾(ISI)擴頻信號功率MAI有用信號acb+=移動通信系統(tǒng)中的干擾2023/2/44網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com傳統(tǒng)接收機解調技術每個用戶的信號“分別”進行擴頻碼匹配處理只有在理想正交的情況下，才能完全消除多址干擾的影響能量頻率MAIISI熱噪聲傳統(tǒng)接收機解調能量頻率MAIISI熱噪聲CDMA信號在空中傳輸2023/2/45網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com聯(lián)合檢測的設計思想對多個用戶的信號進行“聯(lián)合”處理，充分利用用戶信號的擴頻碼、幅度、定時、延遲等信息，一步解調出所有用戶的信號能量頻率MAIISI熱噪聲CDMA信號在空中傳輸使用聯(lián)合檢測能量熱噪聲2023/2/46網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com聯(lián)合檢測的數(shù)學模型K個用戶信道估計AK個用戶聯(lián)合檢測用戶1用戶2用戶K接收數(shù)據(jù)E用戶數(shù)據(jù)X用戶1：e=a11*x1+a21*x2其中e,a11,a21已知，求解x1聯(lián)合求解：e=a11*x1+a21*x2

e=a12*x1+a22*x2

其中e,a11,a12,a21,a22已知求解x1,x2E=AX，確定性計算用戶2：e

=

a12*x1

+

a22*x2

其中e,a12,

a22已知，求解x2聯(lián)合檢測的信道模型d：用戶要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) c：用戶使用的擴頻碼h：信道沖激響應 n：高斯白噪聲e：基站接收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)估計器聯(lián)合檢測的信道估計只要接收端知道A(擴頻碼c和信道沖激響應h)，就可以估計出符號序列d擴頻碼c已知，信道脈沖響應h可以利用突發(fā)結構中的訓練序列Midamble求解hMM*h=M*/M聯(lián)合檢測算法線性檢測算法匹配濾波算法： MF迫零塊均衡算法： ZF-BLE最小均方誤差塊均衡算法： MMSE-BLE非線性檢測算法迫零反饋算法： ZF-DF最小均方誤差反饋算法： MMSE-DF2023/2/410網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comCH0理想信道無噪聲CH1噪聲+多用戶各算法性能比較2023/2/411網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com聯(lián)合檢測的效果減少多址干擾和多徑干擾，提高系統(tǒng)容量提高小區(qū)覆蓋，改善業(yè)務質量降低UE的發(fā)射功率，提高待機及通話時間克服CDMA特有的“遠近效應”，降低對功率控制的要求2023/2/412網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com聯(lián)合檢測技術的后續(xù)發(fā)展更快加快計算速度，支持更多用戶數(shù)，提高系統(tǒng)容量更準改進算法，支持對同頻小區(qū)間用戶得聯(lián)合檢測，進一步降低干擾改進信道估計方法，盡量避免由于信道估計不準確影響干擾消除效果2023/2/413網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/414網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線的設計思想沒有智能天線的情況下，小區(qū)間用戶干擾嚴重使用智能天線的情況下，小區(qū)間用戶干擾得到極大改善2023/2/415網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線系統(tǒng)的組成天線陣列圓陣或線陣收發(fā)信機一個陣元一套射頻收發(fā)單元智能天線算法PAPAPAS(t)w1w2w8合分路器件

加權2023/2/416網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線算法基本原理上行：基站根據(jù)各個陣元接收信號的相位差估計UE的方向下行：根據(jù)UE的方向，調整各個陣元上的振幅和相位，形成指向該UE的指向波束a天線2...Δd天線12023/2/417網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com圓陣天線線陣天線智能天線的天線陣2023/2/418網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線應用演示：多個用戶波束賦形2023/2/419網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com關閉第8根天線的發(fā)送通路2023/2/420網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com關閉第7-8根天線的發(fā)送通路2023/2/421網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com關閉第3-8根天線的發(fā)送通路2023/2/422網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線的效果對用戶起到空間隔離、消除干擾的作用最大化對期望用戶的能量最小化對其他用戶的干擾用戶間干擾被有效抑制2023/2/423網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線的效果(續(xù))陣列天線和賦型算法可以提供15dB以上的額外增益，從而：增加覆蓋范圍，減少站點數(shù)量（基站數(shù)目平均降低50%）減少發(fā)射功率，延長移動臺通話和待機時間提高信號接收質量，增加系統(tǒng)容量2023/2/424網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com智能天線技術的后續(xù)發(fā)展開發(fā)雙極化智能天線，減小天線尺寸和重量采用光纖射頻拉遠單元(RRU)，以光纖代替饋線，進一步降低天饋成本2023/2/425網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/426網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comABCD時隙2A同一時隙不同用戶到達基站時間點對齊BCD上行同步的基本概念2023/2/427網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com上行同步的目的減小小區(qū)內用戶間的上行多址干擾和多徑干擾，增加小區(qū)容量和小區(qū)半徑使TD-SCDMA具有區(qū)別于cdma2000和WCDMA的專利，擁有自主知識產權SF=4Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,1,-1,-1)Cch4,2=(1,-1,1,-1)Cch4,3=(1,-1,-1,1)1,1,-1,-11,-1,-1,1理想無時延1,1,-1,-11,-1,-1,1延時1chip1,1,-1,-11,-1,-1,12023/2/428網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com上行同步建立UENodeBUpPCH（UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）終端選擇SYNC-UL，以估算的時間和功率發(fā)送基站檢測到SYNC-UL，并回送定時和功率調整調整定時和功率，發(fā)送隨機接入請求發(fā)送隨機接入響應后，進行后續(xù)的信令接續(xù)2023/2/429網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com上行同步保持SSBitsSS

命令含義00'Down'減小k/8chip個同步偏移11'Up'增加k/8chip個同步偏移01‘Donothing’保持不變業(yè)務數(shù)據(jù)GP16業(yè)務數(shù)據(jù)SSMidamble144chips2023/2/430網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/431網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com軟件無線電（SDR）的設計思想盡可能以軟件（算法）實現(xiàn)射頻硬件部分的功能構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺各種功能，如工作頻段、調制解調類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成使A/D和D/A轉換器的工作頻率盡可能靠近射頻工作頻段新一代無線通信系統(tǒng)具有高度靈活性、開放性2023/2/432網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com軟件無線電（SDR）實現(xiàn)的難點高速數(shù)字信號采樣技術根據(jù)“奈奎斯特第一定律”，要想無失真地傳遞某一頻率的信號，需要以不低于該信號最高頻率2倍的采樣速率進行采樣！目前能夠實現(xiàn)中頻采樣（100MHz左右），射頻前端采用模擬技術實現(xiàn)隨著技術的發(fā)展，采樣點逐漸向射頻前端推進，最終達到射頻部分完全數(shù)字化的目標寬帶天線2023/2/433網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com采用SDR技術的基站設備MTRUMTRUMTRU基帶處理單元FANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTTD-SCDMA維護單元傳輸子系統(tǒng)多模、多制式基帶信號處理單元GSM維護單元MTRUMTRUMTRU多模、多載波射頻單元900M頻段多模、多載波射頻單元2.1G頻段2023/2/434網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comMBBPMBBPLTELTESDR基站設備的后續(xù)演進FANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT多模、寬帶射頻單元MTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPMBBPMBBPUTRPGMPTTMPTMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUMTRUFANPWRPWRMBBPMBBPUTRPGMPTTMPT2023/2/435網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com采用軟件無線電后的效果多種通信制式的設備共享硬件平臺，節(jié)省機房，降低投資技術演進時只需要進行軟件升級，新技術、新制式網(wǎng)絡建設速度大大加快2023/2/436網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/437網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com無線資源管理（RRM）的目的RRM：RadioResourceManagementRRM的目的保證CN所請求的QoS增強系統(tǒng)的覆蓋提高系統(tǒng)的容量小區(qū)覆蓋鏈路質量小區(qū)容量2023/2/438網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comRRM的主要任務為了保證CN所請求的QoS，需要將QoS映射成接入層的一些特性，從而利用接入層的資源為本條連接服務－－信道配置在保證CN所請求的QoS的前提下，使用戶的發(fā)射功率最小，從而減少該UE對于整個系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的容量和覆蓋－－功率控制確保UE移動到其他小區(qū)（系統(tǒng)）后，能夠繼續(xù)得到服務，以保證QoS－－切換控制貫穿整個RRM過程的主線：保證QoS，節(jié)約功率，減小干擾2023/2/439網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comRRM的基本流程Step1：上層發(fā)送測量控制命令Step2：開始測量測量的執(zhí)行者：UE，NodeB，RNCStep3：生成測量報告Step4：通過算法進行判決，決策Step5：資源的控制和執(zhí)行2023/2/440網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/441網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.comCN所請求信道資源的QoS特性業(yè)務類型（TrafficClasses）會話類業(yè)務（Conversational）流類業(yè)務（Streaming）交互類業(yè)務（Interactive）背景類業(yè)務（Background）質量要求（BLER）速率要求：VIP用戶和普通用戶可以不相同2023/2/442網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com頻域DCA(FDMA)業(yè)務動態(tài)地分配到干擾最小的頻率上EnergyTimeFDMAFrequencyCDMATDMA時域DCA(TDMA)業(yè)務分配到干擾最小的時隙空域DCA(SDMA)自適應的智能天線技術選擇最佳的解耦方向碼域DCA(CDMA)改變分配的碼道來降低干擾動態(tài)信道分配（DCA）的原則1：干擾最小化2023/2/443網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com動態(tài)信道分配（DCA）的原則2：帶寬“按需分配”系統(tǒng)容量傳統(tǒng)信道配置業(yè)務源速率動態(tài)信道配置2023/2/444網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切換(BatonHandover)2023/2/445網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com功控的目的克服遠近效應克服陰影衰落和快衰落降低網(wǎng)絡干擾，提高業(yè)務質量提高系統(tǒng)容量2023/2/446網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com遠近效應CDMA自從被提出以來，一直沒有得到大規(guī)模應用的主要問題就是無法克服“遠近效應”弱信號被離基站近的UE的信號“淹沒”，無法通信2023/2/447網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com無線通信的大敵：衰落2023/2/448網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com采用功率控制后的效果0200400600800-20-15-10-505101520Relativepower(dB)衰落發(fā)射功率接收信號2023/2/449網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com功率控制的類型開環(huán)功率控制：用于初始接入過程閉環(huán)功率控制：用于業(yè)務進行過程上行、下行內環(huán)功率控制上行、下行外環(huán)功率控制2023/2/450網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com沒有開環(huán)功控，造成初始干擾大，而且閉環(huán)功控收斂慢timepowertimepower為什么使用開環(huán)功率控制？使用開環(huán)功控后，初始干擾變小，而且閉環(huán)功控收斂很快2023/2/451網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com開環(huán)功率控制UE通過測量導頻信道的接收功率，計算上行初始發(fā)射功率TD-SCDMA采用TDD方式，上行、下行頻率相同，因此對于上行初始功率的估計更準確，開環(huán)功率控制效果好于FDD方式NodeBUERACH測量P-CCPCH信道功率2023/2/452網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com閉環(huán)功率控制－上行內環(huán)功率控制NodeB控制UE的發(fā)射功率NodeBUE發(fā)送TPC200次/秒上行信號設置SIRtarSIRmea>SIRtarSIRmea<SIRtarSIRmea=SIRtar→TPC=00→TPC=11→TPC=00測量信號－干擾比SIR，并與SIR目標值相比較2023/2/453網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com閉環(huán)功率控制－下行內環(huán)功率控制UE控制NodeB的發(fā)射功率NodeBUE的L3軟件模塊設置SIRtar發(fā)送TPC200次/秒下行信號UEL1測量信號－干擾比SIR，并與SIR目標值相比較2023/2/454網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com有內環(huán)功率控制就可以嗎？最終服務QoS表征量為BLER，而非SIRSIR固定的情況下，BLER會隨著無線環(huán)境的變化而變化外環(huán)功率控制使功率真正滿足BLER的要求SIRBLERBLER不同曲線對應不同的多徑環(huán)境2023/2/455網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com閉環(huán)功率控制－上行外環(huán)功率控制RNC通過動態(tài)調整SIRtar，間接控制UE的發(fā)射功率上行信號RNC測量接收信號的BLER，并與BLERtar相比較設置BLERtarNodeBUE內環(huán)功控設置SIRtarBLERmea>BLERtarBLERmea<BLERtarBLERmea=BLERtar→SIRtar上升→

SIRtar下降→Donothing2023/2/456網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com閉環(huán)功率控制－下行外環(huán)功率控制UE通過動態(tài)調整SIRtar，間接控制NodeB的發(fā)射功率NodeB內環(huán)功控L1UEUE的L3軟件模塊測量接收信號的BLER，并與BLERtar相比較設置SIRtar2023/2/457網(wǎng)優(yōu)維護中心gzlxq00@126.com目錄聯(lián)合檢測(JointDetection)智能天線(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)軟件無線電(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA無線資源管理5.1動態(tài)信道分配(DynamicChannelAllocation