TD-SCDMA基本原理

TD-SCDMA基本原理2009年3月“G”为水墨丹青笔触“3”则颇像一轮东升红日G字以水墨形式出现，突出了民族文化，同时也暗示了移动3G的民族标准G3，引领3G生活充分融入中国移动的三大品牌意在“带您进入高效的，精彩的3G新生活”目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制移动通信业务需求发展不同时期不同需求AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术第二代90年代数字需求驱动GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC数字技术语音业务第三代IMT-2000WCDMACDMA2000需求驱动宽带业务移动通信技术发展TD-SCDMAIMT-2000制定的目标全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖高效的频谱效率高服务质量、高保密性能提供多媒体业务车速环境：144kbps步行环境：384kbps室内环境：2048kbps国际电联认可的三种3G标准WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）宽带码分多址CDMA2000(CodeDivisionMultipleAccess2000)码分多址2000TD-SCDMA(TimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess)时分同步码分多址TD-SCDMA标准发展历程TD-SCDMA提交到ITU98/0699/1200/0501/0306/01TD-SCDMA在3GPP融合ITU正式通过3G标准TD-SCDMA写入3GPPR4TD-SCDMA成为中国通信行业标准3G业务应用会话型业务语音可视电话流媒体业务手机电视视频点播交通监控交互类业务在线游戏网页浏览定位需求后台类业务数据下载E_mail收发目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制什么是TD-SCDMATimeDivisionDuplexSynchronizationCodeDivisionMultipleAccessTD-SCDMA系统指的是时分双工、同步码分多址系统是中国电信行业第一个完整的移动通信技术标准是我国具有自主知识产权的通信技术标准什么是CDMA?FDMAFrequencyDivisionMultipleAccess频分多址ftPowerMS1MS2MS3PowertfMS1MS2MS3fCodetMS1MS2MS35MHzTDMATimeDivisionMultipleAccess时分多址CDMACodeDivisionMultipleAccess码分多址什么是CDMA?用户对网络容量的需求是移动通信技术发展的根本驱动力！●●●CDMATDMAFDMA什么是TDD？上行数据下行数据时分双工/TDD频分双工/FDDTDD技术的优缺点时分双工的优势无须成对频率资源适合非对称业务上下行特性相同时分双工的缺点：对定时、同步的要求高上行数据下行数据为什么要同步？问题1：由时分所带来的对定时、对同步的要求。问题2：地址码的正交性无法严格满足，导致多址干扰的出现。如何解决？同步！•基站之间的同步•上行同步TD-SCDMA1.6MHz/每载波ft下行上行TD-SCDMA双工方式TDDTD-SCDMA多址方式TDMACDMAFDMASDMA目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制网络接口ServerIubHLR/AuCEIRPSTNNetworkSS7NetworkIu-CSAMGWMSCRouterCorporateBGSGSNFirewallGGSNLIGInternetGPRS/3GbackbonenetworkBillingSystemCGOtherPLMNNodeBUuBTSRNCIu-PSIu-CSIu-PSIubRNCIurUm网络结构UTRANUniversalTerrestrialRadioAccessNetworkRNSRadioNetworkSubsystemRNCRadioNetworkController目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制TD-SCDMAFrequencyTimePowerdensity(CDMAcodes)1.6MHz0:15TS02.Carrier(optional)3.Carrier(optional)TS1TS2TS3TS4TS5TS6DLDLDLDLULULUL5msDwPTSUpPTSGPDLTimeDivisionDuplex—SynchronousCodeDivisionMultiplexAccess物理信道帧结构所有的物理信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码TD-SCDMA帧结构TS0为下行时隙三个特殊时隙GP,DwPTS,UpPTSTS1为上行时隙其余时隙可根据根据用户需要进行灵活UL/DL配置Radioframe10msSystemFrameNumberSub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675us(864chips)gL1144chips子帧结构TrafficTS864chipsUL:DL2:4ULULDLDLDLDLDLUL:DL1:5ULDLDLDLDLDLDLUpPTS(160chips)Subframe5ms(6400chip)1.28McpsDwPTS(96chips)GP(96chips)转换点转换点Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675s常规时隙由864Chips组成，时长675us；业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352Chips组成；训练序列(Midamble)由144Chips组成；16Chips为保护；可以进行波束赋形；常规时隙DataMidambleDataTFCI1SSTPCTFCI2DataMidambleDataTFCI3SSTPCTFCI4时隙i时隙i5ms无线子帧5ms无线子帧10ms无线帧352chips352chips144chips352chips352chips144chipsGP(16chips)GP(16chips)Data：数据部分，用于承载用户/信令数据Midamble：训练序列，用于信道估计、功率电平测量TFCI：传输格式组合指示，指示传输格式组合方式SS：同步偏移，同步调整指令TPC：发射功率控制，发射功率调整指令GP：保护间隔GP(32chips)SYNC-DL(64chips)75s下行导频时隙DwPTS用于下行同步和小区搜索；该时隙由96Chips组成:32用于保护；64用于导频序列；32个不同的SYNC-DL码，用于区分不同的基站；为全向或扇区传输，不进行波束赋形。GP(32chips)SYNC-UL(128chips)125s上行导频时隙UpPTS用于建立上行初始同步和随机接入，以及越区切换时邻近小区测量160Chips:其中128用于SYNC-UL，32用于保护SYNC-UL有256种不同的码，可分为32个码组，以对应32个SYNC-DL码，每组有8个不同的SYNC-UL码，即每一个基站对应于8个确定的SYNC-UL码NodeB从终端上行信号中获得初始波束赋形参数GP保护时隙DwPTSGPUpPTSGPSYNC_DLGPSYNC_UL96chips96chips160chips32chips32chips64chips128chips96Chips保护时隙，时长75us用于下行到上行转换的保护确定基本的基站覆盖半径目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制Uu接口协议结构控制平面用户平面3种信道模式逻辑信道直接承载用户业务根据承载内容不同，分为控制信道和业务信道传输信道描述信息如何在空中接口上传输根据传输的信息属性，分为专用信道和公共信道物理信道信息在空中接口传输时的物理通道频率、时隙、码传输信道到物理信道的映射传输信道物理信道DCH专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道(PUSCH)DSCH物理下行共享信道(PDSCH)下行导频信道(DwPCH)上行导频信道(UpPCH)寻呼指示信道（PICH）快速物理接入信道F-PACH频谱分配物理信道物理信道缩写英文解释上下行方向公共物理信道PCCPCHPrimaryCommonControlPhysicalChannel下行SCCPCHSecondaryCommonControlPhysicalChannel下行PRACHPhysicalRandomAccessChannel上行FPACHFastPhysicalAccessChannel下行PUSCHPhysicalUplinkShareChannel上行PDSCHPhysicalDownlinkShareChannel下行PICHPagingIndicatorChannel下行DwPCHDownlinkPilotChannel下行UpPCHUplinkPilotChannel上行专用物理信道DPCHDedicatedPhysicalChannel下行、上行物理信道的分类与功能小区搜索与小区选择DwPCH-下行导频信道（DwPTS）PCCPCH-主公共控制物理信道寻呼PICH-寻呼指示信道SCCPCH-从公共控制物理信道随机接入UpPCH-上行导频信道（UpPTS）FRACH-快速物理接入信道PRACH-物理随机接入信道SCCPCH-从公共控制物理信道业务连接DPCH–专用物理信道上行同步建立终端选择SYNC-UL,以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL,并回送定时和功率调整调整定时和功率,发送随机接入请求UpPCHFPACHRACHFACH指配信道,继续完成接入过程和鉴权DwPCHUENodeB手机随机接入过程信道在系统中的配置PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICH1PRACHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICH2目录概述什么是TD-SCDMA网络结构物理层结构信道映射扩频与调制数据简要发送过程数据编码交织扩频加扰调制射频发送射频接收解调解扰解扩解码解交织数据信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力适合纠正非连续的少量错误目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）无纠错编码：BER10-1~10-2不能满足通信需要卷积编码：BER10-3满足语音通信需要Turbo码：BER10-6满足数据通信需要原理和目的作用和效果信道编码扩频技术原理（1）扩频通信：将信号的频谱展宽后进行传输的技术。其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)。FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignalfS（f）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号S（f）ff0解扩频后的信号频谱信号干扰噪声fS（f）f0解扩频前的信号频谱信号干扰噪声信号脉冲干扰白噪声扩频技术原理（2）Qk=1Qk=2Qk=4)1()1(1kQa)1,1()1(2kQa)1,1()2(2kQa)1,1,1,1()1(4kQa)1,1,1,1()2(4kQa)1,1,1,1()3(4kQa)1,1,1,1()4(4kQa正交可变扩频因