中国移动3G培训之TDSCDMA简介

中国移动3G高级培训之六1中国移动3G高级培训之六2第一部分：CDMATDD概述CDMATDD标准概况两种TDD技术简单比较TD-SCDMA主要技术优势中国移动3G高级培训之六3TDD双工方式的优点频谱灵活性：不需要成对的频谱。在2GHz以下已很难找到成对的频谱上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，频率利用率显著降低FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍)成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收发信机中国移动3G高级培训之六4TDD双工方式问题及解决方法峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加(低速/话音业务)TDD系统对峰值/平均发射功率比有要求,此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能再增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务)因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高TD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通信距离比WCDMA要大通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMA系统，典型小区半径设置在11公里，这主要出于人口密集地区设置考虑。如果允许牺牲15%的容量，小区半径可达到40-50公里。ITU要求TDD系统支持终端移动速度为120km/h。但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下，可高于该值。中国移动3G高级培训之六5TDD和FDD在第三代移动通信中必要的两种双工方式FDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等TD-SCDMA尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端实现漫游中国移动3G高级培训之六6IMT2000的CDMATDD标准概况两种CDMATDD：TD-SCDMA和UTRATDD两种TDD方案的异同：项目TD-SCDMAUTRATDD带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps5MHz/3.84Mcps帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms智能天线使用选项同步CDMA1/8chip1/4chips多用户检测使用使用切换接力切换硬切换设计思想全面满足IMT2000要求与WCDMA配合使用相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、DTX、ODMA等等中国移动3G高级培训之六7TD-SCDMA网络同步网络同步:系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时同步的目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰同步精度要求：几微秒同步方法：GPS：网络主从同步空中主从同步BS0BS1BS2BS0BS1BS2BTSTxRxG中国移动3G高级培训之六83G业务与功能未来的“承载业务”电路交换（对称）用于诸如语音、视频会议、...等实时业务包交换（非对称）用于诸如电子邮件、因特网及内部网访问、视频点播、...等非实时业务实时业务与非实时业务的混和无线多媒体的数据业务移动速度为最高240km/h时，数据速率为8...64/144kbit/s手持机环境(速度30km/h),数据速率为8...384kbit/s室内环境(速度3km/h)，数据速率可达2Mbit/s中国移动3G高级培训之六9TDD小区搜索和接入问题小区搜索基本要求以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站在短时间内完成母网搜索TDD系统小区搜索的困难上下行链路使用相同载波频率，用户离基站的距离可能远远大于离一个终端的距离用户不可能预先知道那一部分信号是来自基站随机接入的问题防止碰撞建立上行同步中国移动3G高级培训之六10动态信道分配(DCA)频域DCA频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道)在给定频谱范围内，与5MHz的带宽相比，TD-SCDMA的1.6MHz带宽使其具有3倍以上的无线信道数(频道数)时域DCA在一个TD-SCDMA载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状态的用户数量每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户码域DCA在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化空域DCA通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间去耦(降低多址干扰)下述几种动态信道分配方法全面降低了相应的小区间干扰，从而使频谱利用率得以优化中国移动3G高级培训之六11第二部分：TD-SCDMA技术TD-SCDMA关键技术TD-SCDMA物理层简介中国移动3G高级培训之六12TD-SCDMA的关键技术智能天线+多用户检测多时隙的TDMA＋多码道DS_CDMA同步CDMA信道编码和交织(和3GPP相同)接力切换预期达到的目标高频谱利用率低设备成本满足IMT2000基本要求中国移动3G高级培训之六13TD-SCDMA简介帧结构Radioframe10msMultiframeSub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chips中国移动3G高级培训之六14TD-SCDMA技术基础：智能天线使用智能天线...能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态不使用智能天线...能量分布于整个小区内所有小区内的移动终端均相互干扰，此干扰是CDMA容量限制的主要原因智能天线的优势减少小区间干扰降低多径干扰基于每一用户的信噪比得以增加降低发射功率提高接收灵敏度增加了容量及小区覆盖半径中国移动3G高级培训之六15联合检测(JD)联合检测作用避免多址干扰检测动态范围急剧增大，无需软切换小区内干扰最小化联合检测原理特定的空中接口“突发”结构允许收信机对无线信道进行信道估计根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测中国移动3G高级培训之六16TD-SCDMA全向码道和赋形码道GDwPTSUpPTS两种赋形波束得到小区覆盖的全向波束针对用户终端的赋形波束BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使用专门时隙业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户BCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6中国移动3G高级培训之六17TD-SCDMA技术基础:同步CDMA定义上行链路各终端信号在基站解调器完全同步优点CDMA码道正交，降低码道间干扰，提高CDMA容量简化硬件，降低成本t基站解调器码道1码道2码道N中国移动3G高级培训之六18上行同步同步的建立在随机接入时建立依靠BTS接收到的SYNC1立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制同步的保持在每一上行帧检测Midamble立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制出现失步的可能性有限小区半径(取决于G的宽度，可能超过10km)比较宽的容许范围(+/-4chips)失步后执行链路重建SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE的上行突发中国移动3G高级培训之六19TD-SCDMA技术：接力切换MS和BS0通信BS0通知邻近基站信息,并提供用户位置信息基站类型、载频、定时等切换准备MS搜索基站，建立同步MS或BS发起切换请求系统决定切换执行MS同时和两个基站建立通信完成切换不使用宏分集BS0BS1BS2MS中国移动3G高级培训之六20TD-SCDMA与WCDMA及GSM的切换TD-SCDMA(1.28McpsTDD)与3GPP内其他模式之间的测量和切换已经在3GPP内进行讨论并正在完善之中TD-SCDMA--GSM:测量和切换与UTRA3.84McpsTDD相同GSM--TD-SCDMA:在GSM以后的版本中,将会考虑向3G系统的切换问题,包括向TD-SCDMA的测量和切换(在3GPPGERAN讨论)中国移动3G高级培训之六21TD-SCDMA简介小区搜索TS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSTDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别：上下行信号工作于相同频率，可能接收到附近用户的强上行信号DwPTS同时起Pilot和SCH的作用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙。当DwPTS搜索到，下行同步便获得了。BTS之间同步，所有小区的DwPTS将出现在重叠的时隙，便于切换中进行测量搜索过程：设定载波频率；搜索DwPTS；获得BCH(在TS0时隙)搜索DwPTS的方法：接收并记录任意5ms的数据，用已知正交码序列在一个个窗口内求相关。TS5TS45msTS6中国移动3G高级培训之六22TD-SCDMA随机接入随机接入必须完成的工作：上行同步、功率控制、系统获得接入要求、用户鉴权、分配业务码道等随机接入必须考虑的问题：RACH/FACH的高效率工作；防止碰撞的策略；加快接入速度。随机接入过程：UE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答BTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求系统：鉴权和分配码道GDwPTSUpPTSTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6中国移动3G高级培训之六23随机接入过程UENodeBUpPTS终端选择SYNC1,以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC1,并回送定时和功率调整FPACHRACH调整定时和功率,发送随机接入请求FACH指配信道,继续完成接入过程和鉴权中国移动3G高级培训之六24信道及映射关系TransportchannelsPhysicalchannelsDCHDedicatedPhysicalChannel(DPCH)BCHPrimaryCommonControlPhysicalChannels(P-CCPCH)PCHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)FACHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)PICHRACHPhysicalRandomAccessChannel(PRACH)USCHPhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH)DSCHPhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)DownlinkPilotChannel(DwPCH)UplinkPilotChannel(UpPCH)FPACH中国移动3G高级培训之六25TD-SCDMA简介物理层总结低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)适合智能天线和同步CDMATDD的帧结构用智能天线+多用户检测联合算法达到全部资源同时工作的效果采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技术提供不对称上下行业务功率控制和上行同步控制:控制频率:0-200次/秒功率控制步长:1-3dB同步控制精度:1/8码片宽度开环和闭环控制中国移动3G高级培训之六26结论：TD-SCDMA主要优势完全满足对3G业务与功能的需求能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署能实现从第二代到第三代的平滑演进完全满足第三代业务的要求突出的频谱利用率：比其它3G标准的现有设备高一倍无需使用成对的频段支持蜂窝组网，可以形成宏小区、微小区及微微小区，每个小区可支持不同的不对称业务灵活、自适应的上下行业务分配，特别适合各种变化