TD-SCDMA基本知识

普天信息技术研究院1TD-SCDMA交流材料中国普天信息技术研究院普天信息技术研究院2TD-SCDMA特点和优势TD-SCDMA关键技术普天信息技术研究院3灵活高效的频谱使用每个载频带宽为1.6MHz（FDD模式为2*5MHz）在相同的频带宽度内，可支持的载波数大大超过FDD模式可单个频率使用在频率资源紧张的国家和地区，频率可单个使用，频谱使用灵活因特网的应用导致上、下行数据业务流量的明显不同对上行与下行进行无线资源的自适应分配是频谱利用率优化的关键由于使用了智能天线，提高了系统容量智能天线波束指向用户，降低了多址干扰，提高了系统的容量，频谱效率加倍。无线干扰的最小化设计是实现最高频谱利用率的又一关键点普天信息技术研究院4支持所有无线网络情景伞形覆盖高起点容量本地覆盖容量扩充室内覆盖容量扩充企业网络塔顶天线室外天线室内天线大区制小区制微小区制普天信息技术研究院5业务上最佳适应于实现无线因特网实现了对无线网络的要求由用户应用产生的适于上下行不对称的包交换业务，高效利用系统资源混合了面向连接和无连接业务，允许多种应用方案（例如：语音+数据）可变化的用户数据速率（8kbit/s...2Mbit/s）由”尽力而为”（2G）向”业务质量”（QoS，3G）演变普天信息技术研究院6系统成本低系统频谱利用率高、容量大同一基站支持的用户数多，系统及服务费用降低使用智能天线不需使用大功率射频器件，基站成本大幅度下降系统可靠性高，维护费用低普天信息技术研究院7时分双工(TDD)TD-SCDMA的优势易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本时分双工(TD-SCDMA):上行频带和下行频带相同DUDDDDDD频分双工(FDD):上行频带和下行频带分离DDDDDDDUU上行D下行未使用资源:普天信息技术研究院8TDD双工方式问题考虑峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加(低速/话音业务)TDD系统对峰值/平均发射功率比有要求,此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务)因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高，TD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，固仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMA系统，典型小区半径设置在11公里。如果允许引入部分干扰，小区半径可达到40-50公里。采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差，ITU仅要求TDD系统支持终端移动速度为120km/h。但仿真试验结果表明在目前的芯片及算法条件下，可高于该值。普天信息技术研究院9TDD和FDD在第三代移动通信中必要的两种双工方式FDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等TDD（TD-SCDMA）尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端实现漫游普天信息技术研究院10TD-SCDMA主要优势完全满足对3G业务与功能的需求能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署能实现从第二代到第三代的平滑演进完全满足第三代业务的要求突出的频谱利用率和系统容量无需使用成对的频段支持蜂窝组网，可以形成宏小区、微小区及微微小区，每个小区可支持不同的不对称业务灵活、自适应的上下行业务分配，特别适合各种变化的不对称业务(如无线因特网)系统成本低普天信息技术研究院11TD-SCDMA的关键－物理层低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)适合智能天线和同步CDMA的帧结构，以及相应的过程用智能天线+多用户检测联合算法达到全部资源同时工作的效果采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复用技术可提供不对称上下行业务功率控制和上行同步控制:控制频率:0-200次/秒功率控制步长:1-3dB同步控制精度:1/8码片宽度开环和闭环控制普天信息技术研究院12TD-SCDMA－Uu接口协议结构RadioResourceControl(RRC)MediumAccessControl(MAC)TransportchannelsPhysicallayerControl/MeasurementsLayer3LogicalchannelsLayer2Layer1Radiointerfaceprotocolarchitecturearoundthephysicallayer普天信息技术研究院13TD-SCDMA系统独特的帧结构Radioframe10msSystemFrameNumberSub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chipsTD-SCDMA帧结构每帧有两个上/下行转换点TS0为下行时隙TS1为上行时隙三个特殊时隙GP,DwPTS,UpPTS其余时隙可根据根据用户需要进行灵活UL/DL配置普天信息技术研究院14时隙(TS)结构每时隙由704Chips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；Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675s普天信息技术研究院15DwPTS下行导频时隙用于下行同步和小区初搜：该时隙由96Chips组成:32用于保护；64用于同步；时长75us32组不同的SYNC-DL码，用于区分不同的小区；为全向或扇区传输，不进行波束赋形；GP(32chips)SYNC-DL(64chips)75s普天信息技术研究院16GP保护时隙96Chips保护时隙，时长75us用于下行到上行转换的保护在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作在随机接入时，确保UpPTS可以提前发射，防止干扰DL工作确定基本的基站覆盖半径普天信息技术研究院17UpPTS上行导频时隙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种SYNC码，每组为8个不同的SYNC-UL码，即每一个小区对应于8个确定的SYNC-UL码BTSC从终端上行信号中获得初始波束赋形参数GP(32chips)SYNC-UL(128chips)125s普天信息技术研究院18训练序列(Midamble)由144Chips组成：由长度为128的基本训练序列生成，基本训练序列（共128个）；128个基本训练序列分成32组，以对应32个SYNC-DL码；每组为4个不同的基本训练序列，即一个小区可选择4个不同的基本训练序列；训练序列的作用：上下行信道估计；功率测量；上行同步保持；普天信息技术研究院19TPC/SS/TFCI位置：位于midamble的两侧TPC:调整步长是1,2或3dBSS；最小精度是1/8个chipTFCI；分四个部分位于相邻的两个子帧内DatasymbolsMidambleDatasymbolsTPCsymbolsTimeslotx(864Chips)SSsymbolsGP1stpartofTFCIcodeword2ndpartofTFCIcodewordDatasymbolsMidambleDatasymbolsTPCsymbolsTimeslotx(864Chips)SSsymbolsGP3rdpartofTFCIcodeword4thpartofTFCIcodewordRadioFrame10msSub-frame5msSub-frame5ms普天信息技术研究院20小区搜索TDD系统的小区搜索：DwPTS同时起导频和同步的作用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙。当搜索到DwPTS，下行同步便获得了。BTS之间是同步的，所有小区的DwPTS将出现在同一时隙，便于切换中进行测量搜索过程：设定载波频率；搜索DwPTS；获得BCH(在TS0时隙)；得到小区码组的信息搜索DwPTS的方法：接收并记录任意5ms的数据，用已知正交码序列在一个个窗口内求相关。GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6普天信息技术研究院21随机接入随机接入必须完成的工作：上行同步、功率控制、系统获得接入要求、用户鉴权、分配业务码道等随机接入必须考虑的问题：RACH/FACH的高效率工作；防止碰撞的策略；加快接入速度。随机接入过程：UE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答BTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求系统：鉴权和分配码道GDwPTSUpPTSTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6普天信息技术研究院22随机接入过程终端选择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UENodeBUpPTSFPACHRACHFACH指配信道,继续完成接入过程和鉴权普天信息技术研究院23信道及映射关系TransportchannelsPhysicalchannelsDCHDedicatedPhysicalChannel(DPCH)BCHPrimaryCommonControlPhysicalChannels(P-CCPCH)PCHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)FACHSecondaryCommonControlPhysicalChannels(S-CCPCH)PICHRACHPhysicalRandomAccessChannel(PRACH)USCHPhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH)DSCHPhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)DownlinkPilotChannel(DwPCH)UplinkPilotChannel(UpPCH)FPACH普天信息技术研究院24TD-SCDMA网络同步网络同步:系统内各基站的运行采用相同的帧同步定时同步的目的：避免相邻基站的收发时隙交叉，减小干扰同步精度要求：几微秒同步方法：GPS：网络主从同步空中主从同步BS0BS1BS2BS0BS1BS2BTSTxRxG普天信息技术研究院25TD-SCDMA特点和优势TD-SCDMA关键技术普天信息技术研究院26TD-SCDMA的关键技术智能天线：降低多径、多址及小区间干扰多用户检测：降低多址干扰上行同步：减少多址干扰动态信道分配：在时域、频域、码域、空域实现以降低干扰...(..)542136普天信息技术研究院27智能天线普天信息技术研究院28智能天线(S.A.)的优势使用智能天线...定向发射、定向接收正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态不使用智能天线...全向发射、全向接收所有小区内的移动终端均相互干扰，此干扰是CDMA容量限制的主要原因智能天线的优势减少小区间和小区内干扰降低多径干扰等效发射功率提高提高接收灵敏度改进了小区覆盖（合成波束）增加了容量及小区覆盖半径降低发射功率，基站成本降低TDD?–基站端--F