TD-SCDMA关键技术介绍

1TD-SCDMA关键无线技术信息产业部电信研究院通信标准研究所徐霞艳[e-mail]2信息产业部电信研究院通信标准研究所提纲时分双工（TDD）码分多址（CDMA）网络同步上行同步智能天线（SA）接力切换联合检测（JD）动态信道分配（DCA）3信息产业部电信研究院通信标准研究所TD-SCDMA:时分双工和码分多址相结合最多可达16个码道★TD-SCDMA特性TDD的特性CDMA的特性扩频增益较低，内在抗噪能力不如FDD系统4信息产业部电信研究院通信标准研究所无线接入方式与双工方式之比较FDDTDDCDMACDMATDMA++WCDMA/cdma2000TD-SCDMA时间频率码5/1.25MHzCDMA5/1.25MHz频率码TDD/TDMACDMA时间1.6MHz675µs75µs75µs125µs675µs675µs5信息产业部电信研究院通信标准研究所同步网络同步网络同步主要是关于UTRAN内各节点对同步信号的获得，以及UTRAN内时钟的稳定性。其中最主要的功能是为了保证NodeB无线接口产生正确的信号。节点同步RNC-NodeBNodeSynchronisationInterNodeBNodeSynchronisation传输信道同步无线接口同步FDDTDDIntercellSynchronisation;上行链路同步（上行同步）TimeAlignmentHandling时间调整程序用于控制CN与RAN之间Iu链路上，下行链路的传输时间，从而尽量减少SRNC的缓冲时延。该过程是由SRNC控制。6信息产业部电信研究院通信标准研究所同步功能示意图IubCNRNCNodeBUEIuUu网络同步节点同步功能帧同步功能无线接口同步7信息产业部电信研究院通信标准研究所节点同步过程—RNC&NodeB间SRNCNodeBBFNRFN1234409440950149150151152153147148DLNodeSynchronization[T1=40941.250]ULNodeSynchronization[T1=40941.250,T2=1492.500,T3=1505.000]T1T2T3(T2-T1)+(T4-T3)两部分之合，就是RoundTripDelay(RTD))T4作用：获得RNC与NodeB间定时参考的差异（偏差），以支持传输信道同步。并不需要在RNC、NodeB间提供公共的定时参考。方式：Iub接口FP节点同步程序8信息产业部电信研究院通信标准研究所节点同步过程—NodeB间TD-SCDMAv.s.WCDMA比较WCDMANodeB间节点同步：通过RNC-NodeB节点同步实现，以决定NodeB间定时的关系，不需在NodeB间提供公共的定时参考。TD-SCDMA在NodeB间需提供公共的定时参考，以支持cell间同步。方式：标准的同步端口（引入外部同步源，如GPS）、空中接口(Release5)。同步精度：要求几微秒9信息产业部电信研究院通信标准研究所节点同步过程—NodeB间RNCRFN1234409440950NodeB-1BFN-1149150151152153147148NodeB-2BFN-2404405406407408402403NodeB间BFN同步BFN：NodeBFrameNumbercounter10信息产业部电信研究院通信标准研究所NodeB同步端口（1）SyncInputPortSyncOutputPortNodeBSyncInputPortSyncOutputPortNodeBSyncInputPortSyncOutputPortNodeBSyncOutputPortSyncInputPortNodeBAdaptorExternalSync.Source例如GPS11信息产业部电信研究院通信标准研究所NodeB同步端口（2）2.56s10ms2ms3ms5s1ms40.96s4ms5msSFN=0SFN=04ms5ms同步信号形式GPS同步：将GPS时间信号作为同步输入端口的同步信号每64s（即6400frame），GPS时间的整秒、256frame组成的multiframe的起点正好一致。GSP整秒对应的帧SFN=(GPStime*100)mod409612信息产业部电信研究院通信标准研究所传输信道同步RNCNodeBSFNCFN1501511521531471481491173117411751176117711711172DLDataFrame[CFN=150]ReceivingWindowTOAUEDLCFN149150151152153147148DLRadioFrameULRadioFrameULDataFrame[CFN=150]CFN149150151152153147148FrameOffsetFramearrowsrepresentfirstchiporfirstbitinframes,TTI=10ms,[FDD-ChipOffset=0]ULisdelayedTocomparedwithDLL2同步，在UTRAN、UE间提供L2公共的帧编号（CFN）。在L2每一TBS关联1个CFN，并由L1映射到SFN；并在L2实体对等端，对同一TBS接收到的是相同的CFN。Iub/Iur接口上定时调整、TOA的监视：TD-SCDMA、WCDMA相同。13信息产业部电信研究院通信标准研究所Iub接口定时调整程序SRNCNodeBCFNCFN150151152153147148149149150151152153147148DLDataFrame[CFN=150]TimingAdjustment[TOA=-5.250ms]ReceivingWindowTOA14信息产业部电信研究院通信标准研究所Iub接口TOA的监视SRNCNodeBCFNCFN150151152153147148149149150151152153147148DLSynchronization[CFN=151]ULSynchronization[TOA=5.750ms]ReceivingWindowTOASRNCNodeBCFNCFN150151152153147148149149150151152153147148DLSynchronization[CFN=150]ULSynchronization[TOA=-5.250ms]ReceivingWindowTOATOA0TOA015信息产业部电信研究院通信标准研究所无线接口同步与无线帧发送定时相关定时机制与精度要求对TD-SCDMA与WCDMA不一样WCDMA下行链路目标：UE同步地从多个小区接收下行帧TD-SCDMA上、下行链路包括两方面小区间同步–目的：相邻小区帧边界同步、时隙同步–方式：通过NodeB节点同步来保证上行同步–时间提前主要用于UE和UTRAN之间，上行专用信道的上行无线信号的对齐。–TD-SCDMA中，由上行同步过程产生时间提前ACTIVESLOTSNodeB-1NodeB-21239101112391011FRAMEKFRAMENTD-SCDMA小区间同步16信息产业部电信研究院通信标准研究所TimeAlignmentHandlingTTA:CNSRNCDLDataFrames(fromCN,writtenintoSRNCbuffer)TimeAligment[n*500µs]ACKBufferintheSRNCBufferthresholdDLDataFrames(readfromSRNCbuffer,towardsNodeB)SRNC控制，通过调整CN下行发送定时，来减小RNC中bufferdelay17信息产业部电信研究院通信标准研究所与WCDMA/cdma2000比较CDMA2000PN1GPSPN5PN3PN4PN6PN7PN2WCDMASC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2同步小区•以同一PN序列的不同时移来区分小区•系统实现简单，易于实现切换及小区搜索•整个系统的运行依赖于GPS异步小区•以不同的扰码来区分小区•避免了对GPS的依赖•小区搜索(利用SCH)及切换等过程的复杂性增加TD-SCDMASC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2同步小区•为了降低时隙间干扰并便于终端对邻小区的测量，需保证基站间一定同步精度（相邻小区幀起始时间差）•目前首选方案是每个基站配外接参考时钟口（例如GPS）GPS18信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步TD-SCDMA是一个上行同步系统基本原理－同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机－充分利用Walsh码的正交性优势－最大限度的克服MAI－简化基站解调设计方案，降低基站成本tCODE1CODE2CODENNodeBUu19信息产业部电信研究院通信标准研究所定时提前△t2△t△tNodeB发射UE发射UE接收定时提前量TA=2△t20信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步的不同阶段上行同步准备上行同步建立上行同步维护21信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步准备UE开机之后，必须首先与小区建立下行同步。只有在建立下行同步之后，它才能开始建立上行同步22信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步的建立在随机接入过程中完成，涉及UpPCH和FPACH。尽管UE可以从NodeB接收到下行信号，但到NodeB的距离仍是不确定的。这导致非同步的上行发射。因此为了减小业务时隙的干扰，上行链路方向的首次发射是在UpPTS这个特殊时隙进行的。UpPCH发送时间的设置可依据DwPCH和/或P-CCPCH的接收功率电平。在搜索窗内检测到SYNC-UL序列后，NodeB估计出时间，然后通过FPACH发送调整信息答复UE，使UE在下次发送时调整发送时间。这通过FPACH在接下来的4个子帧内完成。发送过PRACH之后，上行同步建立。UENodeBUpPCHFPACHUE选择SYNC-UL并发起同步请求NodeB检测SYNC_UL，发送定时调整与功率调整指示UE报到23信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步的维护（1）通过发送相对下行链路接收时间的上行链路提前时间来维护。上行同步的维持可以利用每个上行突发中的Midamble序列。在每个上行时隙中每个UE的Midamble不同。NodeB可以通过计算同一时隙中每个UE的信道冲激响应估计时间。之后，在下一个可用的下行时隙中，NodeB发送同步偏移(SS)命令使UE能够适当地调整其Tx时间。UENodeBDCHDCHUE发送DCHNodeB发送DCH，含SS指令NodeB根据Midamble检测同步状况DCHUE发送DCHUE根据SS指令调整发射时间24信息产业部电信研究院通信标准研究所上行同步的维护（2）UE调整发送定时频率：M个子帧，M取(1..8)即“Uplinksynchronisationfrequency”步长：k/8chip，k取(1..8)即“Uplinksynchronisationstepsize”执行调整时间：0modMNSFSFN’:统计子帧得到的系统帧号，SFN=SFN’div225信息产业部电信研究院通信标准研究所开环、闭环上行同步开环上行同步控制用于UpPCHUE可基于利用接收的P-CCPCH和/或DwPCH功率得到的路径损失估计传播延迟tp，开环决定上行UpPCH的发送时间上行同步建立过程即包括了开环控制闭环上行同步建立后，NodeB和UE开始进入闭环上行同步控制程序使用下行DPCH符号(SS命令)，NodeB来控制UE调整上行发送时间上行同步的维持即为闭环过程TTX-UpPCH=TRX-DwPCH-2tp+12*16TC2tp：UpPCH定时提前量TRX-DwPCH：DwPCH起始接收时刻（相对UE定时）26信息产业部电信研究院通信标准研究所智能天线智能天线基本概念与原理智能天线实现方式和关键点智能天线具有