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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,TD-SCDMA,基本原理,,2009,年,3,月,,,,“,G”,為水墨丹青筆觸,,“,3”,則頗像一輪東升紅日,,G,字以水墨形式出現(xiàn)，突出了民族文化，同時也暗示了移動,3G,的民族標準,,G3,，引領(lǐng),3G,生活,,,充分融入中國移動的三大品牌,,意在,“,帶您進入,高效的,，,精彩的,3G,新生活,”,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,移動通信業(yè)務需求發(fā)展,,不同時期 不同需求,,AMPS,TACS,NMT,其它,第一

2、代,80,年代,模擬,模,擬,技,術(shù),第二代,90,年代,數(shù)字,需求驅(qū)動,GSM,CDMA,IS95,TDMA,IS-136,PDC,數(shù),字,技,術(shù),語,音,業(yè),務,第三代,IMT-2000,WCDMA,CDMA,2000,需求驅(qū)動,寬,帶,業(yè),務,移動通信技術(shù)發(fā)展,,TD-SCDMA,,IMT-2000,制定的目標,全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋,高效的頻譜效率,高服務質(zhì)量、高保密性能,提供多媒體業(yè)務,,車速環(huán)境：,144kbps,,步行環(huán)境：,384kbps,,室內(nèi)環(huán)境：,2048kbps,,國際電聯(lián)認可的三種,3G,標準,,WCDMA,（,Wideband Code Divisio

3、n Multiple Access,）,,寬帶碼分多址,,,CDMA2000,(Code Division Multiple Access 2000),,,碼分多址,2000,,,TD-,SCDMA,(Time,Division-Synchronization Code Division Multiple Access),,,時分同步碼分多址,,TD-SCDMA,標準發(fā)展歷程,TD-SCDMA,提交到,ITU,98/06 99/12 00/05 01/03 06/01,TD-SCDMA,在,3GPP,融合,ITU,正式通過,3G,標準,TD-SCDMA,

4、寫入,3GPP R4,TD-SCDMA,成為中國通信行業(yè)標準,,3G,業(yè)務應用,會話型業(yè)務,,,語音 可視電話,,流媒體業(yè)務,,,手機電視 視頻點播 交通監(jiān)控,,交互類業(yè)務,,,在線游戲 網(wǎng)頁瀏覽 定位需求,,后臺類業(yè)務,,,數(shù)據(jù)下載,E_mail,收發(fā),,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,什么是,TD-SCDMA,,,T,ime,D,ivision,D,uplex,,,S,ynchronization,,,C,ode,D,ivision,M,ultiple,A,ccess,,,,,,,TD-SCDMA,系統(tǒng),,

5、指的是,時分雙工、同步碼分多址,系統(tǒng),,,是中國電信行業(yè)第一個完整的移動通信,,技術(shù)標準,,,是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的通信技術(shù)標準,,,什么是,CDMA?,FDMA,,Frequency Division Multiple Access,,頻分多址,f,t,Power,MS1 MS 2 MS 3,,Power,t,f,MS 1 MS 2MS 3,f,Code,t,MS 1MS 2MS 3,5 MHz,TDMA,,Time Division Multiple Access,,時分多址,CDMA,,Code Division Multiple Access,,碼分多址,

6、,什么是,CDMA?,用戶對網(wǎng)絡容量的需求是移動通信技術(shù)發(fā)展的根本驅(qū)動力！,● ● ●,CDMA,TDMA,FDMA,,什么是,TDD,？,,上行數(shù)據(jù),下行數(shù)據(jù),時分雙工,/ TDD,,頻分雙工,/,,FDD,,TDD,技術(shù)的優(yōu)缺點,,時分雙工的優(yōu)勢,無須成對,,頻率資源,,適合非,,對稱業(yè)務,,上下行,,特性相同,,時分雙工的缺點：對定時、同步的要求高,上行數(shù)據(jù),下行數(shù)據(jù),,為什么要同步？,,問題,1,：由時分所帶來的對定時、對同步的要求。,,問題,2,：地址碼的正交性無法嚴格滿足，導致多址干擾的出現(xiàn)。,,,如何解決？,,同步！,,,基站之間的同步,,上行同步,,TD-SCDMA,,,1

7、.6MHz /,每載波,f,t,下行,上行,TD-SCDMA,雙工方式,,TDD,,,TD-SCDMA,多址方式,,,TDMA,,CDMA,,FDMA,,SDMA,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,網(wǎng)絡接口,,Server,Iub,HLR/,AuC,,EIR,PSTN,,Network,SS7,,Network,Iu,-CS,A,MGW,MSC,Router,Corporate,BG,SGSN,Firewall,GGSN,LIG,,Internet,GPRS/3G,,backbone,,network,Billing Syste

8、m,CG,Other,,PLMN,,,,,,,,,,,,,,,NodeB,Uu,,,,,,,,,,,,,,,,BTS,,,RNC,Iu,-PS,Iu,-CS,Iu,-PS,Iub,RNC,Iur,,Um,,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),UTRAN,Universal Terrestrial Radio Access Network,,RNS,Radio Network Subsystem,,RNC,Radio Network Controller,,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,TD-SCDMA,,Frequency,,Time,,Power

9、,,density,,(CDMA,,codes),,1.6 MHz,,0,,:,,15,,TS0,,2. Carrier (,opti,onal,),,3. Carrier (optional),,TS1,,TS2,,TS3,,TS4,,TS5,,TS6,,DL,,DL,,DL,,DL,,UL,,UL,,UL,,5 ms,,DwPTS,,UpPTS,,GP,,DL,,T,ime,D,ivision,D,uplex —,S,ynchronous,C,ode,D,ivision,M,ultiplex,A,ccess,,物理信道幀結(jié)構(gòu),,所有的物理信道都采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀號、無線幀、子幀和時隙,/

10、,碼,,TD-SCDMA,幀結(jié)構(gòu),,,,TS0,為下行時隙,,三個特殊時隙,GP,,,DwPTS,,,UpPTS,,TS1,為上行時隙,,其余時隙可根據(jù)根據(jù)用戶需要進行靈活,UL/DL,配置,Radio frame,,10ms,System Frame Number,Sub-frame,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,GP,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,Data,Midamble,Data,675us(864chips),g,L1,144chips,,子幀結(jié)構(gòu),,Traffic TS,,864chips,UL : DL,2 : 4,UL,UL,DL,DL,DL,DL,

11、DL,UL : DL,1 : 5,UL,DL,DL,DL,DL,DL,DL,UpPTS,(160chip,s,),Subframe,,5ms (,6400chip,),1.28Mcps,Dw,PTS,(,96,chip,s,),G,P,,(,96,chip,s,),轉(zhuǎn)換點,轉(zhuǎn)換點,,Data,,352chips,Midamble,,144chips,GP,,16,Data,,352chips,675,?,s,常規(guī)時隙,,由,864 Chips,組成，時長,675us,；,,業(yè)務和信令數(shù)據(jù)由兩塊組成，每個數(shù)據(jù)塊分別由,352 Chips,組成；,,訓練序列,(,Midamble,),由,144

12、Chips,組成；,,16 Chips,為保護；,,可以進行波束賦形；,,常規(guī)時隙,,Data,Midamble,Data,TFCI 1,SS,TPC,TFCI 2,Data,Midamble,Data,TFCI 3,SS,TPC,TFCI 4,時隙,i,時隙,i,5ms,無線子幀,5ms,無線子幀,10ms,無線幀,352 chips,352 chips,144 chips,352 chips,352 chips,144 chips,GP(16 chips),GP(16 chips),Data,：,數(shù)據(jù)部分，用于承載用戶,/,信令數(shù)據(jù),,Midamble,：,訓練序列，用于信道估計、功率電平

13、測量,,TFCI,：,傳輸格式組合指示，指示傳輸格式組合方式,,SS,：,同步偏移，同步調(diào)整指令,,TPC,：,發(fā)射功率控制，發(fā)射功率調(diào)整指令,,GP,：,保護間隔,,GP (32chips),SYNC-DL(64chips),75,?,s,下行導頻時隙,DwPTS,,用于下行同步和小區(qū)搜索；,,該時隙由,96 Chips,組成,: 32,用于保護；,64,用于導頻序列；,,32,個不同的,SYNC-DL,碼，用于區(qū)分不同的基站；,,為全向或扇區(qū)傳輸，不進行波束賦形。,,GP (32chips),SYNC-UL(128chips),125,?,s,上行導頻時隙,UpPTS,,用于建立上行初始同

14、步和隨機接入，以及越區(qū)切換時鄰近小區(qū)測量,,160 Chips:,其中,128,用于,SYNC-UL,，,32,用于保護,,SYNC-UL,有,256,種不同的碼，可分為,32,個碼組，以對應,32,個,SYNC-DL,碼，每組有,8,個不同的,SYNC-UL,碼，即每一個基站對應于,8,個確定的,SYNC-UL,碼,,NodeB,從終端上行信號中獲得初始波束賦形參數(shù),,GP,保護時隙,,DwPTS,GP,UpPTS,GP,SYNC_DL,GP,SYNC_UL,96 chips,96 chips,160 chips,32 chips,32 chips,64 chips,128 chips,96

15、 Chips,保護時隙，時長,75us,,用于下行到上行轉(zhuǎn)換的保護,,確定基本的基站覆蓋半徑,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,Uu,接口協(xié)議結(jié)構(gòu),控制平面,用戶平面,,3,種信道模式,,,邏輯信道,直接承載用戶業(yè)務,,根據(jù)承載內(nèi)容不同，分為,控制信道,和,業(yè)務信道,,,傳輸信道,描述信息如何在空中接口上傳輸,,,根據(jù)傳輸?shù)男畔傩裕譃?專用信道,和,公共信道,,,物理信道,信息在空中接口傳輸時的物理通道,,,頻率、時隙、碼,,傳輸信道到物理信道的映射,,傳輸信道,物理信道,DCH,專用物理信道,(DPCH),BCH,主公共控

16、制物理信道,(P-CCPCH),PCH,輔助公共控制物理信道,(S-CCPCH),FACH,輔助公共控制物理信道,(S-CCPCH),RACH,物理隨機接入信道,(PRACH),USCH,物理上行共享信道,(PUSCH),DSCH,物理下行共享信道,(PDSCH),,下行導頻信道,(,DwPCH,),,上行導頻信道,(,UpPCH,),,尋呼指示信道（,PICH,）,,快速物理接入信道,F-PACH,,頻譜分配,,,物理信道,物理信道縮寫,英文解釋,上下行方向,公共物理信道,,,PCCPCH,Primary Common Control Physical Channel,下行,SCCPCH,S

17、econdary Common Control Physical Channel,下行,PRACH,Physical Random Access Channel,上行,FPACH,Fast Physical Access Channel,下行,PUSCH,Physical Uplink Share Channel,上行,PDSCH,Physical Downlink Share Channel,下行,PICH,Paging Indicator Channel,下行,DwPCH,Downlink Pilot Channel,下行,UpPCH,Uplink Pilot Channel,上行,專用物

18、理信道,,,DPCH,Dedicated Physical Channel,下行、上行,,物理信道的分類與功能,,小區(qū)搜索與小區(qū)選擇,,DwPCH,-,下行導頻信道（,DwPTS,）,,PCCPCH -,主公共控制物理信道,尋呼,,PICH -,尋呼指示信道,,SCCPCH -,從公共控制物理信道,隨機接入,,UpPCH,-,上行導頻信道（,UpPTS,）,,FRACH -,快速物理接入信道,,PRACH -,物理隨機接入信道,,SCCPCH -,從公共控制物理信道,業(yè)務連接,,DPCH –,專用物理信道,,,上行同步建立,,,終端,選擇,SYNC-UL,,以估算的時間和功率發(fā)送,基站檢測到,

19、SYNC-UL,,并回送定時和功率調(diào)整,調(diào)整定時和功率,,,發(fā)送隨機接入請求,,,UpPCH,FPACH,RACH,FACH,指配信道, 繼續(xù)完成接入過程和鑒權(quán),DwPCH,UE,NodeB,手機隨機接入過程,,信道在系統(tǒng)中的配置,PCCPCH,PCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,PICH 1,PRACH,FPACH,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,PICH 2,,目錄,,概述,,什么是,TD-SCDMA,,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),,物理層結(jié)構(gòu),,信道映射,,擴頻與調(diào)制,,,數(shù)據(jù)簡要發(fā)送過程,,數(shù)據(jù),編碼交織,擴頻,加擾,調(diào)制,射頻發(fā)送,射頻接收,解

20、調(diào),解擾,解擴,解碼解交織,數(shù)據(jù),,,,信道編碼技術(shù)是通過給原數(shù),,據(jù)添加冗余信息，從而獲得,,糾錯能力,,適合糾正非連續(xù)的少量錯誤,,目前使用較多的是卷積編碼,,和,Turbo,編碼（,1/2,，,1/3,）,無糾錯編碼：,BER<10,-1,~,,10,-2,不能滿足通信需要,卷積編碼：,BER<10,-3,滿足語音通信需要,Turbo,碼：,BER<10,-6,滿足數(shù)據(jù)通信需要,原理和目的,作用和效果,,信道編碼,,,擴頻技術(shù)原理（,1,）,擴頻通信：將信號的頻譜展寬后進行傳輸?shù)募夹g(shù)。,,其理論解釋為,Shannon,定理：,C=Wlog2(1+S/N),。,Fast,,Spreadin

21、g,,Sequence,Slow,,Information,,Sent,TX,Slow,,Information,,Recovered,RX,Fast,,Spreading,,Sequence,Wideband,,Signal,,f,S（f）,f0,擴頻前的信號頻譜,信號,S（f）,f,f0,擴頻后的信號頻譜,信號,S（f）,f,f0,解擴頻后的信號頻譜,信號,干擾噪聲,f,S（f）,f0,解擴頻前的信號頻譜,信號,干擾噪聲,信號,脈沖干擾,白噪聲,擴頻技術(shù)原理（,2,）,,正交可變擴頻因子,(OVSF),碼,,SF,,正交可變擴頻因子,(OVSF),碼,,,SF,＝,8,,擴頻碼區(qū)分不同用戶

22、,,不同的擴頻碼,,可以區(qū)分用戶,Power spectrum,User 1,User 2,User 3,User 4,User 5,Spreading,Code 1,Code 2,Code 3,Code 4,Code 5,Composite signal,碼可以區(qū)分用戶,,,擴頻過程,,符號速率,× SF = 1.28Mcps(,碼片速率,),。,,TD-SCDMA,中：,,上行信道碼的,SF,為：,1,、,2,、,4,、,8,、,16,,下行信道碼的,SF,為：,1,、,16,,數(shù)據(jù),擴頻后碼片,OVSF,碼,擾碼,,擴頻碼作用,,TD,－,SCDMA,系統(tǒng)中,,擴頻碼的作用是用來區(qū)分同一

23、時隙中的不同用戶,,擾碼,,擾碼共,128,個擾碼，分成,32,組，每組,4,個，擾碼碼組由基站使用的,SYNC_DL,序列確定。,,加擾的目的是為了區(qū)分小區(qū)。,,Code Group,Associated Codes,SYNC-DLID,SYNC-UL ID,Scrambling Code ID,Midamble,Code ID,Group 1,0,0~7,,(000~111),0 (00),,0 (00),,1 (01),,1 (01),,2 (10),,2 (10),,3 (11),,3 (11),,.,,Group 32,31,248~255,,(000~111),124 (00),,

24、124 (00),,125 (01),125 (01),,126 (10),,126 (10),,127 (11),,127 (11),,TD-SCDMA,系統(tǒng)碼組,,,連續(xù)二進制比特,,復數(shù)符號,,00,,+,j,,01,,+1,,10,,-1,,11,,-,j,,QPSK,i,,j,000,001,011,010,100,101,111,110,8PSK,調(diào)制,,將連續(xù)的兩個比特映射為信號空間的一個點,將連續(xù)的三個比特映射為信號空間的一個點,,TD,－,SCDMA,與,GSM,空中接口的主要差別,,TD-SCDMA,GSM,,帶寬,1.6MHz,200kHz,功率控制頻率,200Hz,2H

25、z,或更低,服務質(zhì)量控制,無線資源管理算法,頻率規(guī)劃,調(diào)制方式,QPSK,,GMSK,分組數(shù)據(jù)的支持,基于負載的分組調(diào)度,基于時隙的調(diào)度,基站同步,需要,不需要,,,自適應陣列基站,普通基站,智能天線的作用,,使用智能天線：,,能量僅指向小區(qū)內(nèi)處于激活狀態(tài)的移動終端,,正在通信的移動終端在整個小區(qū)內(nèi)處于受跟蹤狀態(tài),沒有使用智能天線：,,能量分布于整個小區(qū)內(nèi),,所有小區(qū)內(nèi)的移動終端均相互干擾，此干擾是,CDMA,容量限制的主要原因,干擾,,智能天線算法基本原理,,上行,DOA,估計,,d:,平行上行信號路程差；,,L:,天線陣元間的距離；,,θ,:,來波信號方位角；,,cos,θ,,＝,d/L,

26、,θ,=,arccos(d,/L),上行：基站根據(jù)各個陣元接收信號的相位差估計,UE,的方向,下行：根據(jù),UE,的方向，調(diào)整各個陣元上的振幅和相位，形成指向該,UE,的波束,,TD-SCDMA,系統(tǒng)更適合采用智能天線,TDD,的工作模式，上行下行的無線傳播是對稱的，上行的信道估計參數(shù)可直接應用于下行，相比,FDD,要準確。,,子幀時間較短（,5ms,），便于支持智能天線下的高速移動,,單時隙用戶有限（目前最多,8,個），計算量小，便于實時自適應權(quán)值的生成,,TD-SCDMA,系統(tǒng)是一個以智能天線為核心的第三代移動通信系統(tǒng),,智能天線效果,對用戶空間隔離，消除干擾,,最大化對期望用戶的能量,,最

27、小化對其他用戶的干擾,,提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率,,增加了系統(tǒng)容量,,改進了小區(qū)覆蓋,,,普通天線,智能天線,,抗干擾技術(shù)分類,抗干擾技術(shù),單用戶檢測,多用戶檢測,技術(shù)實現(xiàn)簡單,,導致信噪比惡化，系統(tǒng)性能和容量不理想,充分利用,MAI,中的先驗信息而將所有用戶信號的分離看作一個統(tǒng)一的過程的信號分離方法,聯(lián)合檢測,充分利用,MAI,，一步之內(nèi)將所有用戶的信號都分離開來的一種信號分離技術(shù),,,聯(lián)合檢測概念,,首先估計所有用戶的信道沖激響應，然后利用已知的所有用戶的擴頻碼、擾碼和信道估計，對所有用戶的信號同時檢測 ，消除符號間干擾（,ISI,）和用戶間干擾（,MAI,），從而達到提高用戶信號質(zhì)量的目的。,聯(lián)合檢測優(yōu)勢：,,降低系統(tǒng)干擾,,增加系統(tǒng)容量,,降低功控要求,,在,TD-SCDMA,系統(tǒng)實現(xiàn)的優(yōu)勢,聯(lián)合檢測,,,Thank You,！,,