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2007年1月23日北京2007年1月23日北京TD-SCDMA系统概述及关键技术分析中国移动通信研究院中国移动通信研究院3提纲▪▪TDTD--SCDMASCDMA系统概述系统概述▪TD-SCDMA关键技术原理–TD物理层帧结构–智能天线–联合检测–同步技术–DCA和接力切换▪TD-SCDMA改进型技术介绍–TD系统中存在的问题–N频点组网–多小区联合检测–UpPTSShifting–HSDPA▪TD-SCDMA后续技术演进中国移动通信研究院4TD-SCDMA系统原理FrequencyTimePowerdensity(CDMAcodes)usedRUavailableRU1.6MHz0:15TS02.Carrier(optional)3.Carrier(optional)TS1TS2TS3TS4TS5TS6DLDLDLDLULULUL5msDwPTSUpPTSGPDLGPGuardPeriodDwPTSDownlinkPilotTimeSlotUpPTSUplinkPilotTimeSlotTS0TS1TS6TS5TS4TS3TS2DwPTSGPUpPTS第一转换点位于GP，第二转换点位于TSi结束点，i=1特殊时隙业务时隙5ms无线子帧同WCDMA的主要区别在于时分多址上中国移动通信研究院5时分双工(TD-SCDMA):上行频段和下行频段一样DUDDDDDD频分双工(FDD):上行频段和下行频段分开DDDDDDDU未用TDD时分双工TDD的优势9无需成对的有保护带的频段9适配于非对称业务需求，频率效率得到提高9上下行信道对称，便于智能天线的实现TDD的缺点9峰均比高，对功放线性度要求高，功放功率很难做大9通信距离（小区半径）受上下行保护间隔所允许的时延所限制，通常小区半径为10公里以下）9不连续发射，抗快衰落和多普勒效应的能力低于FDD系统，在高速移动环境的性能较差中国移动通信研究院6TD特殊时隙结构DwPTSMainGPUpPTSGPSYNC_DLGPSYNC_UL96chips96chips160chips32chips32chips64chips128chipsDwPTS：下行同步与小区搜索，75μsMainGP：上/下行保护间隔，75μsUpPTS：上行同步、随机接入，125μs▪32个PN码，区分不同小区▪用于终端和基站间的下行时隙同步▪用于确定扰码组和基本Midamble码组▪用于读取BCH信息▪共32组（每组8个）PN码▪区分随机接入时的用户▪用于随机接入用户和基站的上行预同步DwPTSUpPTS同时具备WCDMA中：P-SCH，S-SCH和CPICH的功能类似于WCDMA中PRACH中的signature▪发射和接收之间的保护间隔▪GP的取值限制了的TD覆盖半径GP信道映射物理过程时隙结构时隙结构上行同步中国移动通信研究院7TD业务时隙结构DataMidambleDataTFCI1SSTPCTFCI2DataMidambleDataTFCI3SSTPCTFCI4时隙i时隙i5ms无线子帧5ms无线子帧10ms无线帧352chips352chips144chips352chips352chips144chipsGP(16chips)GP(16chips)TD-SCDMA业务时隙TFCI，TPCTFCI,TPC,SS物理层控制字Pilot导引比特Midamble训练序列训练序列上行：DPDCH和DPCCH并行传输下行：DPDCH和DPCCH时分复用传输上下行一样DPDCH和DPCCH时分复用传输上下行承载方式WCDMATD－SCDMA信道映射物理过程时隙结构时隙结构上行同步中国移动通信研究院8TD系统码组127127126126125125124124248...2553132…776655448...1512332211000...701基本MidambleID扰码IDSYNC_ULIDSYNC_DLIDTD-SCDMA码字码组一个码组内的扰码和基本Midamble码一、一对应下行：512上行：218－1128扰码数量15个SSC8个扰码1个下行导频码，8个上行导频码，4个扰码和4个基本Midamble码码组组成下行标识小区上行标识用户标识小区扰码用途SSC组下行导频码码组标识6432码组（扰码）个数WCDMATD－SCDMA信道映射物理过程时隙结构TDTD码组码组中国移动通信研究院9TD中OVSF码SF=1SF=2SF=4c1,1=(1)c2,1=(1,1)c2,2=(1,-1)c4,1=(1,1,1,1)c4,2=(1,1,-1,-1)c4,3=(1,-1,1,-1)c4,4=(1,-1,-1,1)C8,1C8,2C8,3C8,4311112PS64/384K2191162PS64/128K1181162PS64/64K1181162CS64K1121168CS12.2K下行时隙数上行时隙数下行码道数上行码道数下行扩频因子上行扩频因子业务类型4-256（下行包括512）下行：1,16上行：1,2,4,8,16长度下行标识用户上行标识信道类型上下行标识用户用途WCDMATD－SCDMATD扩频码数量少，码资源管理简单TD上行用户可以用扩频码标识是由于TD可以做到上行同步信道映射物理过程时隙结构TDTD码组码组中国移动通信研究院10TD帧结构和码组特点总结▪同时隙内干扰用户少▪公共信道和业务信道无需共享功放资源▪扩频增益低，但便于联合检测技术的实现▪扰码和扩频码长度相同，抗干扰能力弱，存在混合码正交性差的情况▪为解决发射机拖尾引起的帧内不同时隙间串扰，每个时隙都加入GP保护时隙TDMA扩频系数小短扰码时隙间GP保护中国移动通信研究院11TD-SCDMA信道映射SharedInformationChannelforHS-DSCH(HS-SICH)SharedControlChannelforHS-DSCH(HS-SCCH)HighSpeedPhysicalDownlinkSharedChannel(HS-PDSCH)HS-DSCHFastPhysicalAccessChannel(FPACH)UplinkPilotChannel(UpPCH)DownlinkPilotChannel(DwPCH)PhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)DSCHPhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH)USCHPhysicalRandomAccessChannel(PRACH)RACHPageIndicatorChannel(PICH)SecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)FACHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)PCHPrimaryCommonControlPhysicalChannels(P-CCPCH)BCHDedicatedPhysicalChannel(DPCH)DCH物理信道传输信道TD中特有物理信道物理过程信道映射信道映射时隙结构TD码组W中特有物理信道：CPICH，SCH，AICH，CSICH，AP-AICH，CD/CA-ICH中国移动通信研究院12TD中小区搜索TD-SCDMA检测P-CCPCH的基本midamble码与相应扰码DwPCH搜索读取BCH上的广播信息控制复帧同步WCDMAS-SCH(帧同步和检测扰码组)P-SCH(时隙同步)CPICH(检测扰码)CCPCH(广播系统信息)TD中通过DwPTS和Midamble来确定扰码，由于DwPTS和Midamble都是不经过扩频和加扰、且相关性非常好的PN序列，所以TD中对扰码的确定要比W简单W中通过CPICH检测扰码，而CPICH经过扩频和加扰，容易出现导频污染问题信道映射物理过程物理过程时隙结构TD码组中国移动通信研究院13随机接入UENodeBUpPCHFPACHRACHFACHUE选择SYNC-UL并发起同步请求UE调整发射功率与发射定时，发起随机接入NodeB检测SYNC_UL，发送定时调整与功率调整指示信道分配UE报到和上行预同步上行预同步TD特有的随机接入过程WCDMA中对应AICH信道映射物理过程物理过程时隙结构TD码组中国移动通信研究院14提纲▪TD-SCDMA系统概述▪▪TDTD--SCDMASCDMA关键技术原理关键技术原理–TD物理层帧结构–智能天线–联合检测–同步技术–DCA和接力切换▪TD-SCDMA改进型技术介绍–TD系统中存在的问题–N频点组网–多小区联合检测–UpPTSShifting–HSDPA▪TD-SCDMA后续技术演进中国移动通信研究院15TD系统内的干扰消除小区内干扰小区间干扰用户自身信号•符号间干扰•多径效应用户间信号•多址干扰•时隙间干扰邻区的信道干扰•业务信道干扰•公共信道干扰基站间•交叉时隙-业务时隙交叉－下行导频对上行的干扰单小区联合检测GP保护＋上行同步空间隔离频率隔离调度算法UpPTSShfitingGPS同步N频点多小区联合检测？中国移动通信研究院16TD中主要技术▪同步CDMA–保证码间正交性，降低处理复杂性▪联合检测JD–消除小区内干扰▪智能天线–最小化小区间干扰▪动态信道分配–支持无线资源自适应分配▪其他–接力切换基站A基站B中国移动通信研究院17TD的同步－空中接口同步WCDMASC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2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，需保证基站间同步精度（相邻小区幀起始时间差）不超过3μs•目前首选方案是每个基站配外接参考时钟口（例如GPS）GPS智能天线其他技术同步同步联合检测中国移动通信研究院18TD的同步－上行同步▪▪定义定义–上行链路各终端信号同步到达基站解调器▪▪优点优点–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tCODE1CODE2CODEnNodeBUu.Σaiai=8Σaibi=0+1+1+1-1-1-1扩频信号扩频码A扩频码B智能天线其他技术同步同步联合检测中国移动通信研究院19上行同步总过程▪同步的建立(开环同步)–在随机接入时建立–依靠NodeB接收到的SYNC_UL–立即在对应的F-PACH进行控制▪同步的保持(闭环同步)–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–同步精度为1/8chipSS上行业务时隙Midamble随机接入SYNC-ULssUpPTSUE的上行突发智能天线其他技术同步同步联合检测中国移动通信研究院20为什么用JD？ª一个特定的空中接口脉冲结构,允许通过接收器来估计无线信道ª考虑到被估计的无线信道，每个时隙所有信号同时被检测9避免多址接入干扰和符号间干扰9相对扩大检测动态范围，因此无需快速功控和无需软切换JD是如何工作的？RXInputusersignal1•••••••InputusersignalnJointdetectionMAI-CalculationMatrixOutputusersignal1•••••••Outputusersignaln•••••••Channelestimatorfornchannels联合检测智能天线其他技术同步联合检测联合检测中国移动通信研究院21联合检测工作原理检测到的信号MAI-消除允许的信号波动区域Eb/N0≈9频率nn+11扩频信号检测到的信号频率β=校正增益能量MAInx+11扩频信号频率Σ=扩频信号能量能量能量终端1终端2终端3终端4终端6终端7终端8终端5RF/BD单元匹配过滤单元123信道估计联合检测单元编码程序无线通道数据输出信号以每时隙8码道为例123智能天线其他技术同步联合检测联合检测中国移动通信研究院22联合检测和Rake接收的性能比较BER仿真