无线专业培训-第二阶段-03-TD-SCDMA无线接入网原理

0TD-SCDMA无线接入网原理1培训目标学完本课程后，您应该能：了解TD-SCDMA系统的发展和演进阐明TD-SCDMA的双工技术及多址技术特点描述TD-SCDMA采用的语音编码和信道编码理解扩频码和扰码在TD-SCDMA系统中的用途知道TD-SCDMA采用的调制方式2目录1.TD-SCDMA系统概述2.双工技术和多址技术3.TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线3目录1.TD-SCDMA系统概述2.双工技术和多址技术3.TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线4移动通信发展历程AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字技术驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA5TD-SCDMA与其他3G制式技术比较WCDMAcdma2000TD-SCDMA双工方式FDDFDDTDD多址方式FDMA＋CDMAFDMA＋CDMAFDMA＋TDMA＋CDMA＋SDMA(智能天线)载波带宽5MHz1.25MHz1.6MHz码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps同步方式异步同步同步接收检测相干解调相干解调联合检测61995年11月，CATT（电信科学技术研究院）和美国Cwill公司合资成立信威公司，开发SCDMA（大灵通）无线通信系统1998年6月，CATT代表中国向国际电联（ITU）提交TD-SCDMA技术提案1999年10月，CATT和西门子公司组建联合团队，合作开发TD-SCDMA系统1999年11月5日，TD-SCDMA写入ITU-RM.1457规范2001年3月16日，TD-SCDMA写入3GPPR4系列规范，成为了真正意义上的可商用国际标准2002年10月，中国为TDD分配155MHz频率资源TD-SCDMA发展历程7第三代公众移动通信系统的工作频段：（一）主要工作频段：频分双工(FDD)方式：1920-1980MHz/2110-2170MHz时分双工(TDD)方式：1880-1920MHz(F)、2010-2025MHz(A)（二）补充工作频率：频分双工(FDD)方式：1755-1785MHz/1850-1880MHz时分双工(TDD)方式：2300-2400MHz(E)（三）卫星移动通信系统工作频段：1980-2010MHz/2170-2200MHz（四）TD-LTE频段：2500—2690MHz(D)中国3G频谱分配F12011F22012.6F32014.2F42016F52017.6F62019.2F72020.8F82022.4F92024.0201020152020202582002年10月30日，TD-SCDMA产业联盟正式成立TD-SCDMA发展历程(续)92003年8月29日，华为和西门子成立了合资公司：鼎桥(TD-TECH)，研发TD-SCDMA技术2004年12月9日，温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个TD-SCDMA商用手机国际长途电话2005年3月，TD-SCDMA试验网在北京建成2006年1月20日信息产业部正式颁布，3G三大国际标准之一的“中国标准”TD-SCDMA为我国通信行业标准2007年4月，中国移动TD-SCDMA网络建设揭开序幕2008年4月1日，中国移动TD-SCDMA网络放号，开始商用……TD-SCDMA发展历程(续)10NodeBRNCCN•华为•中兴•上海贝尔阿尔卡特•所有符合UMTS标准的核心网供应商终端/芯片•华为•中兴•大唐移动•重邮信科•天碁•联想•海信•华立•夏新•凯明……测试仪器•华为•大唐•中兴•普天•华为•大唐•中兴•普天•泰克•安捷伦•罗德-施瓦茨……TD-SCDMA系统产业链113G的业务应用－会话型业务语音业务和可视电话123G的业务应用－后台类业务图铃下载数据下载E_mail收发133G的业务应用－流媒体业务交通监控手机电视视频点播(VOD)143G的业务应用－交互类业务在线游戏定位业务(LCS)网页浏览15GSM/GPRSBSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTSTD-SCDMASS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRSbackboneOtherPLMNMGWMGWVMSCServerGMSCServerIP/ATMBackboneNcMcNbMSTD-SCDMA网络结构UE16Q3Q4Q3Q4Q1Q2Q1Q2Q3200020012002Q1Q2Q32004Q1Q220073GPPR4LCRTDD3GPPR5HSDPA3GPPR6MBMS3GPPR7HSUPATD-SCDMA标准进展－3GPP3GPPR8LTETDD201017目录1.TD-SCDMA系统概述2.双工技术和多址技术3.TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线18双工技术：区分用户的上行/下行信号频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行优点：实现简单缺点：上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行优点在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱效率高上行和下行使用相同频率载频，便于引入智能天线、联合检测等新技术缺点实现较复杂，需要GPS同步和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制难度较大19功率FDMA功率TDMA多址技术：区分不同用户功率CDMA20CDMA实现原理：码序列的相关性相关（相关性100％）不相关（0相关）(a)(b)+1-1+1-1+1-1+1＋1＋1＋1＋1－1＋1－1＋121CDMA实现原理：扩频UE1:＋1－11UE2:－1＋1c1:＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1c2:＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1UE1×c1：＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1UE2×c2：－1－1－1－1＋1＋1＋1＋1UE1×c1＋UE2×c2：0－20－20＋20＋222UE1×c1＋UE2×c2：0－20－20＋20＋2UE1使用c1解扩：c1＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解扩结果：0＋20＋20－20－2积分判决：＋4（表示＋1）－4（表示－1）UE2使用c2解扩：c2＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解扩结果：0－20－20＋20＋2积分判决：－4（表示－1）＋4（表示＋1）CDMA实现原理：解扩23系统所允许的最大干扰电平解调门限CDMA实现原理：频域解释功率谱可以给所有用户共享的功率Ebit增益其他用户干扰信号EchipEb/No=Ec/Io×增益24码分多址（CDMA）的技术特点抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后的信号近似白噪声系统的用户容量是软容量，各有利弊占用带宽较大：对功放要求高（耗电较大）自干扰系统－系统内用户互相干扰，技术实现难度大25频率码时间FDMA＋TDMA＋CDMAF3＋TS3＋码1F3＋TS2＋码2F2＋TS1＋码3F1＋TS1＋码4TD-SCDMA使用的多址接入技术：FDMA＋TDMA＋CDMA＋SDMA（智能天线）26目录1.TD-SCDMA系统概述2.双工技术和多址技术3.TD-SCDMA无线基本原理TD-SCDMA的语音编码TD-SCDMA的信道编码TD-SCDMA的帧结构和时隙结构TD-SCDMA的扩频、加扰TD-SCDMA的调制方式TD-SCDMA的联合检测和智能天线27TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码调制解调射频发射射频接收无线信道加扰解扰扩频解扩时隙突发脉冲时隙信息提取28常用术语Bit（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据Symbol（符号）：经过信道编码、交织后的数据Chip（码片）：经过最终扩频得到的数据ChipRate(cps)：码片速率，CDMA系统的基础参数TD-SCDMA系统码片速率为1.28McpsSpreadingFactor（SF，扩频因子）：扩频码的长度29TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码调制解调射频发射射频接收无线信道加扰解扰扩频解扩时隙突发脉冲时隙信息提取30TD-SCDMA的信源编码TD-SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR(AdaptiveMulti-Rate)语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps～4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端12.2kbps(GSM-EFR),10.2kbps,7.95kbps7.40kbps(IS-641,US-TDMAspeechcodec),6.70kbps(PDC-EFR)5.90kbps,5.15kbps,4.75kbps31TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码调制解调射频发射射频接收无线信道加扰解扰扩频解扩时隙突发脉冲时隙信息提取32TD-SCDMA的信道编码信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号12345678910111213141516171819202122编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3）数据业务：卷积码或Turbo码编码效率将直接影响用户对数据业务的体验33TD-SCDMA的交织交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响1111333344441324132413241324要发送的信息发送端交织过程这段数据处于深衰落，或者有强干扰1324132413241324接收端解交织连续的错误变成随机的错误2222222234TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码调制解调射频发射射频接收无线信道加扰解扰扩频解扩时隙突发脉冲时隙信息提取35无线帧10ms子帧5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSTD-SCDMA帧结构：7＋37个常规时隙（TS0～TS6）＋3个辅助时隙DwPTS：下行导频时隙，用于下行同步UpPTS：上行导频时隙，用于上行同步GP：上行、下行同步间的保护时隙36TD-SCDMA常规时隙（TS0～TS6）结构Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于联合检测算法物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步等）的控制信号MidambleGP16业务数据675s业务数据物理层控制信息37TD-SCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码调制解调射频发射射频接收无线信道加扰解扰扩频解扩时隙突发脉冲时隙信息提取38TD-SCDMA使用的扩频码：OVSF(Walsh)OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成码道定义：CchSF,k,SF为扩频因子，k为码道号,0≤k≤SF-1SF=1SF=2SF=4Cch1,0=(1)Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,