TD-SCDMA介绍

无线产品课程开发室ISSUE1TD-SCDMA系统介绍2.02TD-SCDMA的标准化和产业化CDMA基础TD-SCDMA基础TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA协议和演进简介课程内容3TD-SCDMA的标准化和产业化1999年10月底，在芬兰赫尔辛基举行的国际电联会议上，TD－SCDMA标准提案被国际电联采纳为世界第三代移动通信（3G）无线接口技术规范建议之一。2000年5月，国际电联无线大会上又正式将TD－SCDMA列入世界3G无线传输标准之一。2001年3月，3GPP通过了包含TD-SCDMA(称为LCRTDD)的技术规范R42002年9月在R5版本完成TD-SCDMA的增强型技术规范，可支持下行3.3Mbps的数据速率。4TD-SCDMA的标准化和产业化1999年开始大唐与西门子合作开发；2002年，TDD155M频谱分配方案确定，成立TD-SCDMA产业联盟，国内八家企业参与：华为、中兴、大唐、普天、联想、华力、CEC、南方高科；芯片商：凯明、T3G、RTX，意法半导体，展讯等，InterDigital最近大唐与北电联合成立实验室华为与SIEMENS合资开发TD-SCDMA5TD-SCDMA的标准化和产业化CDMA基础TD-SCDMA基础TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA协议和演进简介课程内容6移动信道电磁传播－反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分：幅度衰减较大的路径损耗伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分－大尺度变化衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落瑞利衰落：空间分布多普勒效应：时间分布多径是造成快衰落的原因快衰落频率与车速成正比，与载频成正比7移动信道－多径环境时间接收信号强度发射信号8移动信道－衰落距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落9移动信道－衰落发射数据-40-35-30-25-20-15-10-50dB接收数据10通信系统基本框图信源编码信道编码扩频调制信源译码信道译码解扩解调无线信道11多址技术：频分多址FDMA：AMPS时分多址TDMA：GSM码分多址CDMA:IS95,3G的主流多址技术多址技术12频率时间TDMA时间频率FDMA频率时间码字CDMA传统多址技术码分多址技术（直接扩频方式）多址技术图示13码字的自相关和互相关不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t)…其自相关特性决定了多径干扰特性其互相关特性决定了多址干扰特性自相关函数R(τ)=x1(t)，x1(t+τ)互相关函数V(τ)=x1(t)，x2(t+τ)14Gold序列的自相关函数00.20.40.60.811.2自相关函数近似δ函数，减轻多径干扰分段后各段的互相关近似为零，减轻多址干扰15OVSF&WalshSF=1SF=2SF=4Cch,1,0=(1)Cch,2,0=(1,1)Cch,2,1=(1,-1)Cch,4,0=(1,1,1,1)Cch,4,1=(1,1,-1,-1)Cch,4,2=(1,-1,1,-1)Cch,4,3=(1,-1,-1,1)OVSF码的互相关为零，相互完全正交。Walsh与OVSF码一样16扩频与解扩（DS-CDMA）扩频解扩码片符号数据扩频码扩频信号=数据×码字扩频码数据=扩频信号×码字1-11-11-11-11-117CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落扩频码扩频码信号合并CDMA过程中的频谱变化窄带信号fP(f)宽带信号P(f)f噪声P(f)f噪声+宽带信号P(f)f信号与噪声分离P(f)f18Rake接收机∑Q∑I合并相加I延迟估计相位旋转信道估计延迟均衡IQ第一径第二径第三径基带输入信号时间量（径位置）的相关器带DLL本地扩频码19频率选择性衰落窄带系统大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度宽带系统20CDMA技术的特点扩频码:Walsh码,当同步的时候，它是正交的异步、多径造成码间干扰同频规划造成邻小区干扰CDMA是一个自干扰系统:干扰造成远近效应，需要功率控制技术CDMA系统的容量由总的干扰水平限制21分集天线：多天线接收，克服快衰落多天线发射？宏分集&软切换UE同时与多个基站保持联系上行：UE只发射一份信号，多个基站（软切换）或者一个基站的多个小区（更软切换）同时解调，并实现合并，获得增益4～5dB下行：多个基站向UE发射信号，获得分集增益，但是同时增加干扰。SSDT技术通过UE的闭环反馈，选择一个最好的基站，避免干扰。分集技术在上行获得到增益比下行大提高容量的相关技术22采用RAKE接收机，宽带传输和多径合并，实现频率分集效果共享干扰，利用了多用户分集的效果信号类似白噪声，提高保密性扩频因子灵活变换，适合多速率并发业务的传输频谱效率高，优于以往的AMPS和GSM，频率复用系数WCDMA为1，GSM为1～18。支持软切换和更软切换CDMA在无线信道中传输的优势23复用:在UE和BS之间同时通信传统技术:频分:FDD时分双工(TDD)来自于数据通信自从80年代,TDD开始用于语音通信(CT2,DECT,等.)自从3G,TDD变成无线传输技术的一个方案FFdownFuptTSdownTSupt下行数据上行数据双工技术24TDD双工的主要特征频谱的灵活性:不需要成对的频带同样的载波用于上下行，对称的传输性能适合于智能天线，开环功控和其他技术通过调整不同的上下行时隙数支持非对称业务，在FDD中可以用不同的带宽来支持非对称业务，但是不灵活。低成本:不要求接收和发射端的高度分隔，可以为UE的RF设计单个的IC。25tTDD的主要缺点UE有更高的传送功率峰均比FDD:连续发射TDD:仅一个时隙工作，额外的比率是10lgM，M是时隙的个数对传送和功放有更高的要求。接收机低的接收灵敏度带宽:总的码片速率数据率:由时隙数限制灵敏度损失:10lgM.不连续操作较小的通信距离,接近一半高速移动困难26TDD的缺点导致:TDD仅能用于Micro-和Pico小区TDD仅能支持慢速移动克服缺点可能的解决方法智能天线:增加灵敏度和EPRI智能天线和联合检测：更短的帧结构如何克服缺点?27TD-SCDMA的标准化和产业化CDMA基础TD-SCDMA基础TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA协议和演进简介课程内容28TD-SCDMA基础－总体设计TDD双工方式，智能天线技术实现简单，提供不对称上下行业务FDMA+TDMA+CDMA混合多址技术，联合检测技术实现简单上行同步技术，提高码间正交性5ms的子帧长度，200Hz内环功率控制，提高移动性。动态信道分配技术，平衡负载，降低干扰较大的下行到上行转换保护时隙，扩大覆盖采用和WCDMA相同的调制、信道编码、交织和复接技术与WCDMA共用L2/L3协议以及核心网协议低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)，占用1.6MHz带宽，降低芯片要求，适合软件无线电29frame#iframe#i+1Radioframe(10ms)subframe#1subframe#2subframe(5ms)timeslot#0timeslot#1timeslot#2timeslot#6Physicalchannelsignalformatfor1.28McpsTDDoptionTD-SCDMA基础－帧结构TD-SCDMA物理帧结构30UpPTS(160chips)Subframe5ms(6400chip)1.28McpsDwPTS(96chips)GP(96chips)SwitchingPointSwitchingPointTD-SCDMA基础TD-SCDMA子帧结构31TD-SCDMA基础DwPTS每个小区一个下行导频码SYN-DLUE通过搜索SYN-DL码获得下行同步，并进一步通过映射关系获得小区的基本信息，用于解调广播信道UpPTS每个小区有8个SYNC-ULUE在随机接入随机选择一个发射监听NodeB在FPACH上的回应，获得初始发射功率和同步调整信息减少在RACH上的碰撞GP：96chipGP(32chips)SYN-DL(64chips)StructureforDwPTS75usSYN-UL(128chips)GP(32chips)125us325mssymmetricDL/ULallocation5msasymmetricDL/ULallocationTD-SCDMA基础TD-SCDMA双工方式3310msMultiple-switching-pointconfiguration(asymmetricDL/ULallocation)TD-SCDMA基础比较：URA-TDD的双工方式34TD-SCDMA时隙结构DatasymbolsMidambleDatasymbolsTPCsymbolsTimeslotx(864Chips)SSsymbolsGP1stpartofTFCIcodeword2ndpartofTFCIcodewordDatasymbolsMidambleDatasymbolsTPCsymbolsTimeslotx(864Chips)SSsymbolsGP3rdpartofTFCIcodeword4thpartofTFCIcodewordRadioFrame10msSub-frame5msSub-frame5msPositionoftheTFCIcodewordinthetrafficburstincaseofTPCandSSin1.28McpsTDDTD-SCDMA基础35TD-SCDMA的编码方式CRC:24,16,12,8or0bits信道编码：1/2、1/3卷积码1/3Turbo码TD-SCDMA基础36TD-SCDMA的数据调制方式1.QPSK:2bits/symbol2.8PSK:3bits/symbol3.QAM:4bits/symbol,HSDPATD-SCDMA基础37TD-SCDMA多址方式扩频：OVSF扰码：16bit,cellspecificQ=1Q=2Q=4)1()1(1kQc)1,1()1(2kQc)1,1()2(2kQc)1,1,1,1()1(4kQc)1,1,1,1()2(4kQc)1,1,1,1()3(4kQc)1,1,1,1()4(4kQc21,,...,16161,...,=i;1,1)j(iiii1621ν,...,ν,νν.ThTD-SCDMA基础38TD-SCDMA多址方式)...,,,.(),(),(2),(1),(1ikQikikikkcccd)...,,,.(),(),(2),(1),(2ikQikikikkcccd…)...,,,.(),(),(2),(1),(ikQikikikQQkkMAXcccd),(1ikd),(2ikd…),(ikQQkMAXddatasymbolsSpreadingofeachweighteddatasymbolbychannelisationcodec(k)MAXkMAXkkkQQQQQQ,,...,,,,,....,,12121ChipbychipmultiplicationbyscramblingcodesequenceSpreadandscrambleddataWeightingofeachdatasymbolbymultiplierwQ(k)wQ(k).wQ(k).wQ(k).Figure2:SpreadingofdatasymbolsTD-SCDMA基础39TD-SCDMA的调制方式－多码道传输DifferentULDPCHPowerSettingj(pointSinFigure3)1