TD-SCDMA基础知识

TD-SCDMA基本原理2目录TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA的未来演进3目录TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA的概念发展历程网络结构工作频段关键指标TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA的未来演进4TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA(TimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess,时分-同步码分多址)•TD(“TDD”,TimeDivisionDuplex,时分双工)•S(Synchronization,同步)•CDMA(CodeDivisionMultipleAccess,码分多址)5TD-SCDMA主要指标与特性_定义上行同步的必要性A用户B用户C用户上行时隙下行时隙A用户B用户C用户到达时间上行时隙下行时隙上行时隙下行时隙下行时隙下行时隙下行时隙上下行时隙碰撞_干扰用户间上行正交性消失——干扰6BS0BS1BS2GBS0BTSRxTxBS2BS1UDUDUD不同步交叉时隙干扰同步避免交叉时隙干扰基站同步的必要性为避免基站间上下行间干扰，TD-SCDMA系统要求基站之间必须同步同步精度要求：3微秒；同步方法：GPS网络主从同步TD-SCDMA主要指标与特性BS0BS2BS1UDUDUD7TD-SCDMA主要指标与特性_发展历程TD-SCDMA的发展历程(标准确立)8TD-SCDMA主要指标与特性_发展历程1998年标准确立(为ITU、3GPP接受)2000.5-2001.3技术方案验证(MTNet一阶段测试)2002.2-2003.8频率规划颁布产业联盟成立2002.10产业链形成和完善(MTNet二阶段测试)2004.5-2004.9达到可商用水平(3G专项测试)2005.1-2005.6规模网络试验2005.11-2006.底2007年1月以后进入市场/后续技术发展按ITU的评估，移动通信系统技术从提出到产品成熟约需15年。TD-SCDMA从提出到产品基本成熟经历了10年。网络性能论产业化论终端论技术补充论阴谋论成本论TD-SCDMA的发展历程(产业化)9TD-SCDMA主要指标与特性_发展历程2006年，罗马尼亚建成了TD-SCDMA试验网。2007年，韩国最大的移动通信运营商SK电讯在韩国首都首尔建成了TD-SCDMA试验网。同年，欧洲第二大电信运营商法国电信建成了TD-SCDMA试验网。2007年10月，日本电信运营商IPMobile原本计划建设并运营TD-SCDMA网络，但该公司最终受限于资金困境而破产。2008年1月，中国移动通信集团公司在中国北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门、秦皇岛市建成了TD-SCDMA试验网；中国电信集团公司在中国保定市建成了TD-SCDMA试验网；原中国网络通信集团公司(现中国联合网络通信集团有限公司)在中国青岛市建成了TD-SCDMA试验网。2008年4月1日，中国移动通信集团公司在10个奥运城市启动TD-SCDMA社会化业务测试和试商用。截止2008年年末，在中国使用TD-SCDMA网络的3G手机用户已达到41.9万人。但是TD-SCDMA手机放号首日即出现诸多问题，如网络建设尚未完善、功能尚未全部开发等，因而不少手机用户仍然持观望态度。2008年9月，意大利的一家通信公司MYWAVE建设了TD-SCDMA试验网，该网络于9月12日建成并开通；从建设工程仅为11天推算，应为小型企业网。10TD-SCDMA主要指标与特性_发展历程2009年1月7日，中国政府正式向中国移动通信集团公司颁发了TD-SCDMA业务的经营许可，中国移动也已经开始在中国的28个直辖市、省会城市和计划单列市进行TD-SCDMA的二期网络建设，预计于2009年6月建成并投入商业化运营。公司计划到2011年，TD-SCDMA网络能够覆盖中国大陆100%的地市。11TD-SCDMA主要指标与特性_网络结构TD-SCDMA网络结构RNC广播域电路域数据域BSCRNCIu-BCIu-CSIu-PSIu-rA接口Gb接口Iu-bIu-bAbisAbisUuUmMSUENode-BBTS3G无线网络2G无线网络12TD-SCDMA主要指标与特性_工作频段频率范围带宽频点数主要频段2010-2025MHz15MHz9辅助频段(小灵通占用)1880-1920MHz40MHz25扩展频段2300-2400MHz100MHz62TDDTDDTDD188019202010202523002400雷达、导航等军用TD-SCDMA工作频段•单频点带宽1.6MHzPHS(小灵通)13TD-SCDMA主要指标与特性_工作频段TD-SCDMA频率资源划分TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS61个固定下行时隙6个灵活配置时隙2010TDD20259个载波(频点)15MHz带宽频分时分码分16个码道•单载频3:3时隙配置时承载•24个AMR话音用户•或6个CS64k用户•或1个384k用户•或1.1MbpsHSDPA用户14TD-SCDMA主要指标与特性_指标对比TD-SCDMA与其他两个标准主要技术指标对比15TD-SCDMA主要指标与特性_指标对比在10M频带下(等效TD-SCDMA6载频)，WCDMA的工程优化值为60个用户左右；TD-SCDMA验证已达108个，还有进一步提升的余地WCDMA(10M频带)5MHz上行满码道支持128AMR5MHz下行TD-SCDMA(10M频带)1.6MHz上下行满码道支持24个AMR业务容量指标对比16TD-SCDMA主要指标与特性_指标对比下行TD-SCDMA6载波（3:3配置）TD-SCDMA6载波（1:5配置）WCDMA单载波64k366030128k183015384k6126•10M带宽频率，WCDMA可支持一个载波，TD-SCDMA可支持六个载波•TD-SCDMA在非对称设置下，数据传输的频谱利用率是WCDMA的2倍业务容量指标对比17TD-SCDMA主要指标与特性_指标对比覆盖能力对比小区覆盖半径对比（Km）1.230.270.290.240.240.170.260.200.000.200.400.600.801.001.201.40GSM900AMR12.2kGSM1800AMR12.2kWCDMAAMR12.2kTD-SCDMAAMR12.2kWCDMACS64kTD-SCDMACS64kWCDMAPS64kTD-SCDMAPS64kTD系统覆盖能力与GSM1800近似，弱于WCDMA，更弱于GSM900!链路预算厦门TD对比GSM900对比（TD损耗－GSM损耗）TD对比GSM1800对比（TD损耗－GSM损耗）理论值测量值理论值测量值直射对比6.62dB7.35dB1.34dB1.79dB绕射对比4.6dB5.63dB0.93dB0.52dB透射对比NA5.06dBNA0.44dB外场测试频率越高，直射径损耗越大，绕射能力越弱，穿透能力越强;实际测试值与理论值基本吻合TD系统的覆盖能力比G1800弱0.5-2dB,比G900弱5-7dB！18TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA的概念TD-SCDMA工作频段TD-SCDMATD-SCDMA发展历程TD-SCDMA网络结构TD-SCDMA主要指标19目录TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA关键技术CDMA扩频通信TDD时分双工技术智能天线技术接力切换技术联合检测技术TD-SCDMA的未来演进20CDMA扩频通信多址技术：区分不同用户频分多址时分多址码分多址21CDMA扩频通信信源信源编码信道编码加扰噪声数字调制扩频脉冲成型滤波D/A转换信宿信源解码信道解码解扰数字解调解扩脉冲成型滤波A/D转换空中信道Chip码片Bit比特Symbol符号系统结构22CDMA扩频通信+1-1+1-1+1-1+1-1码(序列)的相关性+1+1+1+1-1+1-1+1相关(相关性100%)不相关(相关性0)编码1编码1编码2编码3编码423CDMA扩频通信CDMA实现原理：扩频UE1+1-1UE2-1+1c1+1-1+1-1+1-1+1-1c2+1+1+1+1+1+1+1+1UE1×c1+1-1+1-1-1+1-1+1UE2×c2-1-1-1-1+1+1+1+1UE1×c1+UE2×c20-20-20+20+224CDMA扩频通信CDMA实现原理：解扩UE1×c1+UE2×c20-20-20+20+2UE1使用c1解扩:c1+1-1+1-1+1-1+1-1解扩结果0+20+20-20-2求和硬判决+4(表示+1)-4(表示-1)UE2使用c2解扩:c2+1+1+1+1+1+1+1+1解扩结果0-20-20+20+2求和硬判决-4(表示-1)+4(表示+1)25CDMA扩频通信CDMA实现原理：数学解释空中发送数据:UE1×c1+UE2×c2用户1接收数据解扩:(UE1×c1+UE2×c2)×c1=UE1×c1×c1＋UE2×c2×c1由于c1×c1=1(相关)，c2×c1=0(不相关)因此上式=UE126CDMA扩频通信不同的扩频码可以区分用户功率User1User2User3User4User5扩频Code1Code2Code3Code4Code5信号叠加扩频码拓展了信号的频谱27CDMA扩频通信抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后信号近似白噪声占用带宽较大：对功放要求高(耗电较高)自干扰系统：系统内用户相互干扰(干扰受限系统)，需借助数字信号处理技术实现28CDMA扩频通信Upto16Channels(信道)Time(时间)Power(功率)Frequency(频率)TimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccessTD-SCDMA使用的多址接入技术包括频分多址、时分多址、码分多址空分多址(智能天线)29目录TD-SCDMA主要指标与特性TD-SCDMA关键技术CDMA扩频通信TDD时分双工技术智能天线技术接力切换技术联合检测技术TD-SCDMA的未来演进30TDD时分双工技术无线电通信发明之日就产生了1897年，马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里由于两次大战的需要，出现移动通信的雏形步话机、对讲机等等1941年美陆军就开始装备步话机，短波波段，电子管31频分双工（FDD）：上行频段和下行频段分开DDUDDDDDDDDDDUDU下行上行未用TDD时分双工技术时分双工（TDD）：上行频段和下行频段一样优点无需成对的频率无需双工器，简单的射频前端有利于非对称业务传输便于实现智能天线缺点峰均比高传输距离受到时隙限制终端移动速度受限32TD-SCDMA帧结构每帧有两个上/下行转换点三个特殊时隙DwPTS，GP，UpPTS七个常规时隙TS0永为下行时隙TS1永为上行时隙TS2-TS6可根据根据用户需要进行灵活UL/DL配置SystemFrameNumber5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usGPL1144chipsTD-SCDMA系统独特的帧结构Sub-frameRadioframe10msTimeslot33TD-SCDMA常规时隙配置2上4下适合CS+PS业务1上5下适合PS业务，提供少量CS业务DDDDUUUDDDDDTS0永为下行时隙，用作公共控制信道传输；TS1永为上行时隙；第一个时隙转换点在TS0和TS1之间；TS1到TS6之间有5个点，均可以作为第二个时隙转换点；实际应用中，由于下行数据量大于上行，因此采用3:3，2:4，1:5；3上3下适合CS业务DDDUUUDDD34GP(32chips)SYNC-DL(64chips)75s特殊时隙－DwPTS