TD-SCDMA系统概述及关键技术分析_精品文档.ppt

1、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中国移动通信研究院3提纲提纲 TD-SCDMATD-SCDMA系统概述系统概述系统概述系统概述TD-SCDMA关键技术原理关键技术原理同步技术同步技术联合检测联合检测智能天线智能天线DCA和接力切换和接力切换TD-SCDMA改进型技术介绍改进型技术介绍TD系统中存在的问题系统中存在的问题N频点组网频点组网多小区联合检测多小区联合检测UpPTS ShiftingHSDPATD-SCDMA后续技术演进后续技术演进中国移动通信研究院4TD-SCDMA系统原理系统原理TS0TS

2、1TS6TS5TS4TS3TS2DwPTS GPUpPTS第一转换点位于第一转换点位于GP，第二转换点位于第二转换点位于TSi结束点，结束点，i=1特殊时隙特殊时隙业务时隙业务时隙5ms无线子帧无线子帧同同WCDMA的相比增的相比增加了时分加了时分多址方式多址方式中国移动通信研究院5时分双工时分双工(TD-SCDMA):上行频段和下行频段一样上行频段和下行频段一样 DUDDDDDD频分双工频分双工(FDD):上行频段和下行频段分开上行频段和下行频段分开DDDDDDDU未用 TDD时分双工时分双工TDD的优势的优势无需成对的有保护带的频段适配于非对称业务需求，频谱效率得到提高上下行信道特性一致性

3、高，便于智能天线的实现TDD的缺点的缺点峰均比高，对功放线性度要求高，功放功率很难做大最大通信距离（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）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系统码组系统码组码组码组TD-SCDMATD-SCDMA码字码字DwPTSDwPTS ID IDUpPTSUpPTS ID ID扰码扰码IDID基本基本Midamble IDMidamble ID1 10 00.70.70 00 01 11 12 22 23 33 32 21 18.158.154 44 45 55 56

4、66 67 77 732323131248.255248.255124124124124125125125125126126126126127127127127一个码组内的扰码和基本一个码组内的扰码和基本Midamble码一、一对应码一、一对应TD码组码组时隙结构TD中扰码主要中扰码主要用来用来区分小区区分小区TD上行用户可以用上行用户可以用扩频码标识是由于扩频码标识是由于TD可以做到上行同步可以做到上行同步训练序列训练序列用来用来对时隙内用户进对时隙内用户进行信道估计的行信道估计的上下行导频码主要上下行导频码主要用于终端初始网络用于终端初始网络接入时进行同步和接入时进行同步和搜索小区扰码使用

5、搜索小区扰码使用TD中使用扩频码来区分中使用扩频码来区分上下行的用户上下行的用户中国移动通信研究院7TD特殊时隙结构特殊时隙结构DwPTSMain GPUpPTSGP SYNC_DLGPSYNC_UL96 chips96 chips160 chips32 chips32 chips64 chips128 chipsDwPTS：下行同步与小区搜索，75sMain GP：上/下行保护间隔，75sUpPTS：上行同步、随机接入，125s32个个PN码，区分不同小区码，区分不同小区用于终端和基站间的下行时隙同步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用于确定扰码组和基本Midamble码组码

6、组用于读取用于读取BCH信息信息共共32组（每组组（每组8个）个）PN码码区分随机接入时的用户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用于随机接入用户和基站的上行预同步步DwPTSUpPTS发射和接收之间的保护间隔发射和接收之间的保护间隔GP的取值限制了的的取值限制了的TD覆盖半径覆盖半径GPTD码组时隙结构时隙结构中国移动通信研究院8TD业务时隙结构业务时隙结构DataMidambleDataTFCI 1SSTPCTFCI 2DataMidambleDataTFCI 3SSTPCTFCI 4时隙i时隙i5ms无线子帧5ms无线子帧10ms无线帧352 chips352 chips

7、144 chips352 chips352 chips144 chipsGP(16 chips)GP(16 chips)TD-SCDMA业务时隙业务时隙TDTDSCDMASCDMAWCDMAWCDMA上下行承上下行承载方式方式上下行一上下行一样DPDCH和和DPCCH时分复用分复用传输上行：上行：DPDCH和和DPCCH并行并行 传输下行：下行：DPDCH和和DPCCH时分分 复用复用传输训练序列训练序列Midamble训练序列序列Pilot导引比特引比特物理物理层控制字控制字TFCI,TPC,SSTFCI，TPCTD码组时隙结构时隙结构中国移动通信研究院9TD中扩频（中扩频（OVSF）码）码

8、业务类型业务类型上行扩频上行扩频因子因子下行扩频下行扩频因子因子上行码道数上行码道数下行码道数下行码道数每载波支持数量每载波支持数量（3:3）CS12.2K8161223CS64K216186PS64/64K216186PS64/128K216193PS64/384K21111TDTDSCDMASCDMAWCDMAWCDMA用途用途上下行上下行标识用用户下行下行标识用用户上行上行标识信道信道类型型长度长度下行：下行：1,16上行：上行：1,2,4,8,164-256（下行包括（下行包括512）TD扩频系数小，扩频增益低扩频系数小，扩频增益低TD码组时隙结构时隙结构中国移动通信研究院10TD帧结

9、构和码组特点总结帧结构和码组特点总结同时隙内干扰用户少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公共信道和业务信道无需共享功放资源为解决发射机拖尾引起的帧内不同时隙间串扰，每个为解决发射机拖尾引起的帧内不同时隙间串扰，每个时隙都加入时隙都加入GP保护时隙保护时隙扩频增益低，但便于联合检测技术的实现扩频增益低，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正交性差的情况 扰码数量少，造成网络扰码规划的困难扰码数量少，造成网络扰码规划的困难TDMA扩频码扩频系数小扩频码扩频系数小扰码长度短扰码长度短中国移

10、动通信研究院11提纲提纲TD-SCDMA系统概述系统概述 TD-SCDMATD-SCDMA关键技术原理关键技术原理关键技术原理关键技术原理同步技术同步技术联合检测联合检测智能天线智能天线DCA和接力切换和接力切换TD-SCDMA改进型技术介绍改进型技术介绍TD系统中存在的问题系统中存在的问题N频点组网频点组网多小区联合检测多小区联合检测UpPTS ShiftingHSDPATD-SCDMA后续技术演进后续技术演进中国移动通信研究院12TD系统内的干扰消除方法系统内的干扰消除方法小区内干扰小区间干扰用户自身信号用户自身信号 符号间干扰 多径效应用户间信号用户间信号 多址干扰 时隙间干扰邻区的信道

11、干扰邻区的信道干扰 业务信道干扰 公共信道干扰基站间基站间 交叉时隙 -业务时隙交叉 下行导频对上行的干扰 单小区联合检测单小区联合检测GP保护上行同步保护上行同步空间隔离空间隔离频率隔离频率隔离调度算法调度算法UpPTS ShfitingGPS同步同步N频点频点多小区联合检测多小区联合检测？中国移动通信研究院13TD中主要技术中主要技术同步技术同步技术空中接口：降低基站间干扰空中接口：降低基站间干扰上行同步：保证码间正交性，降低处理复杂性上行同步：保证码间正交性，降低处理复杂性联合检测联合检测JD消除小区内干扰消除小区内干扰智能天线智能天线最小化小区间干扰最小化小区间干扰动态信道分配动态信道

12、分配 支持无线资源自适应分配支持无线资源自适应分配接力切换接力切换基站A基站B中国移动通信研究院14TD的同步的同步空口同步空口同步SC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2同步小区同步小区为了降低时隙间干扰并便于终端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同步精度（相邻小区幀起始时间差）不超过差）不超过3 3 s s目前首选方案是每个基站配外接目前首选方案是每个基站配外接参考时钟口（例如参考时钟口（例如GPSGPS）GPS智能天线其他技术同步同步同步同步联合检测上行同步上行同步tCODE1CODE2CODEnUu上行同步

13、上行同步上行链路各终端信号同步到达基上行链路各终端信号同步到达基站解调器站解调器 使得上行可用扩频码标识用户使得上行可用扩频码标识用户 可提高可提高CDMACDMA码道正交，降低码码道正交，降低码道间干扰道间干扰 降低联合检测处理难度降低联合检测处理难度中国移动通信研究院15为什么用为什么用JD？一个特定的空中接口脉冲结构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允许通过接收器来估计无线信道 考虑到被估计的无线信道考虑到被估计的无线信道，每个时隙所有信号同时被检测每个时隙所有信号同时被检测避免多避免多址接入干扰和符号间干扰址接入干扰和符号间干扰相对扩大检测动态范围，相对扩大检测动

14、态范围，因此因此无需快速功控和无需软切换无需快速功控和无需软切换JD是如何工作的？是如何工作的？联合检测联合检测智能天线其他技术同步联合检测联合检测联合检测联合检测中国移动通信研究院16联合检测联合检测工作原理工作原理检测到的信号检测到的信号MAI-消除消除允许的信号波动区域允许的信号波动区域Eb/N0 9频率nn+1 1扩频信号扩频信号检测到的信号检测到的信号频率 =校正增益校正增益能量MAInx+1 1扩频信号扩频信号 频率 =扩频信号能量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编码程

15、序无线通道无线通道数据输出信号以每时隙以每时隙8 8码道为例码道为例123智能天线其他技术同步联合检测联合检测联合检测联合检测中国移动通信研究院17联合检测和联合检测和WCDMA中中Rake接收的性能比较接收的性能比较BER仿真曲线BLER仿真曲线在在Case 3信道、信道、12.2K语音业务条件下，对不采用语音业务条件下，对不采用RAKE的直接解扩、的直接解扩、RAKE接收接收和联合检测（和联合检测（ZF和和MMSE）四种解调算法进行了仿真比较）四种解调算法进行了仿真比较仿真结果表明，联合检测算法比仿真结果表明，联合检测算法比Rake接收机以及直接对主径解扩接收机以及直接对主径解扩(no R

16、ake)有较强的都有较强的抗多有较强的都有较强的抗多径以及多址干扰能力，随着用户的增加，径以及多址干扰能力，随着用户的增加，JD的性能越优。的性能越优。四种不同的接收机算法性能从好到差依次为：四种不同的接收机算法性能从好到差依次为：MMSEZFRakeno Rake JD比Rake计算量多3%左右智能天线其他技术同步联合检测联合检测联合检测联合检测中国移动通信研究院18智能天线基本概念智能天线基本概念天线阵列水平传播模式什么是智能天线？什么是智能天线？智能天线的基本原理是通过改变各天线单元的权重在空间形成方向智能天线的基本原理是通过改变各天线单元的权重在空间形成方向性波束，主波束对期望用户的信号进行跟踪，而在干扰用户的方向性波束，主波束对期望用户的信号进行跟踪，而在干扰用户的方向形成零陷形成零陷它可以带来上行合成（赋形）增益和下行赋形增益它可以带来上行合成（赋形）增益和下行赋形增益它由它由2个天线以上的阵列天线和软件控制算法两部分来完成个天线以上的阵列天线和软件控制算法两部分来完成智能天线和分集天线智能天线和分集天线的不同在于天线间的不同在于天线间具有相关性具有相关性天线间距约天线间距