TD-SCDMA关键技术.

TD-SCDMA关键技术课程内容TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制时分双工(TDD):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TDD技术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，降低成本课程内容TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制Talk自适应阵列基站Talk普通基站智能天线的作用使用智能天线：能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端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：能量分布于整个小区内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干扰智能天线智能天线基本原理智能天线是一个天线阵列：它由多个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。原理：使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。空分多址大大增加系统容量智能天线技术实现上行波束赋形：借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异（DOA估计），选择恰当的合并权值（赋形权值计算），形成正确的天线接收模式，即将主瓣对准有用信号，低增益旁瓣对准干扰信号。上行方向，目的是将8路信号变成一路信号，一个用户对于八根天线所接收到的信号相位不同，即不同的相位角。将接收到的信号正弦波相位依次前移，通过提供自适应权值进行同向合并。数字信号处理器是用于信道估计，给自适应算法提供依据。智能天线的实现下行波束赋形：在TDD方式工用的系统中，由于其上下行电波传播条件相同，则可以直接将此上行波束赋形用于下行波束赋形，形成正确的天线发射模式，即将主瓣对准有用信号，低增益旁瓣对准干扰信号。对于下行来说，是根据上行的信道估计参数，将基带发射信号变成8路信号到8个阵元上，完成波束定向赋形过程。智能天线性能分析阵元个数会影响对干扰的抑制能力，影响容量和覆盖8阵元阵列比单天线性能有9dB的增益TD-SCDMA系统更适合采用智能天线TDD的工作模式，上行下行的无线传播是对称的，上行的信道估计参数可直接应用于下行，相比FDD要准确。子帧时间较短（5ms），便于支持智能天线下的高速移动单时隙用户有限（目前最多8个），计算量小，便于实时自适应权值的生成TD-SCDMA系统是一个以智能天线为核心的第三代移动通信系统智能天线对TD-SCDMA系统性能改进分析提高了基站接收机的灵敏度提高了基站发射机的等效发射功率降低了系统的干扰降低了系统的误码率增加了CDMA系统的容量改进了小区的覆盖降低了无线基站的成本普通天线智能天线课程内容TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制抗干扰技术分类抗干扰技术单用户检测多用户检测技术实现简单导致信噪比恶化，系统性能和容量不理想充分利用MAI中的先验信息而将所有用户信号的分离看作一个统一的过程的信号分离方法联合检测充分利用MAI，一步之内将所有用户的信号都分离开来的一种信号分离技术联合检测概念首先估计所有用户的信道冲激响应，然后利用已知的所有用户的扩频码、扰码和信道估计，对所有用户的信号同时检测，消除符号间干扰（ISI）和用户间干扰（MAI），从而达到提高用户信号质量的目的。TD-SCDMA系统适合采用联合检测技术联合检测在TD-SCDMA系统实现的优势每时隙内码道数量少基站扰码短上行同步AIR计算量小联合检测对TD-SCDMA系统性能改进提高系统容量增大覆盖范围减小呼吸效应缓解功率控制精度需求削弱远近效应频率MAI检测到信号能量Frequency允许的信号波动能量智能天线+联合检测天线1天线Ka信道估计联合检测信道解码测量DOA估计下行波束赋形权值产生天线1天线Ka用户1数据产生用户K数据产生与RAKE接收技术的比较RAKE接收技术是利用扩频码相关性抑制本小区其它用户的干扰，然而由于多径和扩频码之间的非正交性，本小区其它用户之间没有完全消除，留有残余干扰，作为噪声处理，随着用户数增加，残余干扰累加得越大。联合检测将参与干扰作为可知信号，从用户信号中消除，因此随着用户增加，干扰不会累加，信号质量更好。这带来的另一个好处是：TD-SCDMA系统呼吸效应不明显。课程内容TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制信道分配技术信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。信道分配方案可分为以下三种：固定信道分配（FCA）动态信道分配（DCA）混合信道分配（HCA）DCA的应用DCA是TD-SCDMA系统中RRM算法的核心内容之一TD-SCDMA系统中一条信道是由频率/时隙/扩频码的组合唯一确定DCA主要研究的是信道的分配和重分配的原则DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方案，降低系统干扰，提高系统容量DCA的分类慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点快速DCA：根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的结果，自适应地对资源单元（RU，即码道或时隙）进行调配和切换，以保证业务质量。快速DCA分为以下几类：频域DCA时域DCA码域DCA空域DCA确定小区上下行时隙转换点，触发小区重配对小区上下行负荷进行统计分析获取小区平均负荷信息慢速DCA慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点快速DCA快速DCA的作用呼叫到达时，为业务分配合适的无线资源呼叫接入后，系统根据承载的业务要求、干扰受限条件及终端移动要求，由RNC进行频率、时隙和码道的动态调整及信道间的切换ProcessOrchestration与5MHz的带宽相比，TD-SCDMA的1.6MHz带宽使其具有3倍以上的无线信道数频域DCA可使用的无线信道数BusinessLogic将受干扰最小的时隙动态地分配给处于激活状态的用户时域DCA同一载频6个业务时隙MessageBrokering&Transformation实现多用户在相同载频并行传输，有效提升频谱利用率码域DCA同一时隙16个码道ApplicationConnectivity通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间去耦（降低多址干扰）空域DCA空间波束定向赋形快速DCA频域DCA在N频点小z区中为用户选择最佳的接入频点，提高系统的呼通率，降低系统的干扰。主要包括频率资源的分配与调整两部分频点选择触发原因用户接入或切换至N频点小区；用户由于业务发生重配置,原频点资源发生拥塞，迁移至其他频点；N频点小区中某频点过载，部分业务迁移至小区内其他频点；跨时隙承载业务质量发生恶化时，且未满足切换条件，迁移至其他频点频域DCA频点选择的原则根据各频点剩余码道资源情况，确定接入频点的优先级顺序根据各频点负荷状况，确定接入频点的优先级顺序根据各频点内码道碎片程度和呼叫用户的业务量确定接入频点的优先级异频切换优先原则，切换用户优先选择异频接入时域DCA主要研究的是如何对时隙资源进行分配与调整，达到提高系统呼通率，降低干扰的目的。包括时隙资源的分配与再调整两部分。时域DCA时隙选择的原则时隙的上下行的负荷情况NodeB测得的上行时隙的干扰和UE测得的下行时隙干扰各时隙剩余RU资源情况用户的方向角信息时域DCA时隙动态调整的触发原因无线链路质量恶化，功控失效，且未没有合适的切换小区时隙间负载严重不均衡高速业务接入时，需要将某一时隙的资源调整至另一时隙时域DCA动态调整前时隙间业务分布状况经过动态信道调整使不同时隙间的用户达到了均衡8个用户4个用户1个用户5个用户4个用户4个用户经过动态信道调整，使各时隙的负载保持均衡有效降低了负荷较高时隙的各用户的干扰。SF=4SF=16SF=8信道化码的特点1.分配码的前提：要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分配；2.分配码的结果：会阻塞掉其子树上的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；信道化码分配策略1、码表利用率高分配掉的码字所阻塞掉的码字越少，说明码表利用率越高2、码表复杂度低尽量用短码分配C16,0C16,1C16,4C16,5C16,6C16,7C16,8C16,9C16,10C16,11C16,12C16,14C16,15C8,0C8,2C8,3C8,4C8,5C8,7C4,0C4,1C4,2C4,3C2,0C2,1C1,0信道化码分配－筛选分配法黑色的码道表示已经被其它用户作占用，而灰色的码道是黑色码道占用后根据码道使用原则被表示为公共占用或已占用状态，而图中白色的码道才可以进行分配。C16,2C16,3C8,1C8,6C16,13C16,12此时有64K的用户申请接入4个12.2K的语音用户剩余8个分离的码道可以进行接纳调整语音用户占用码道减少了碎片用户1用户2用户3用户4用户4用户3用户2用户1码域DCA---码资源调整码资源调整触发时机----高优先级业务因码道碎片而被阻塞时触发调整----周期性检测码表的离散程度，当离散程度较高时及触发空域DCA运用智能天线技术将空间彼此隔开的用户放入同一时隙；而落入同一波束区域内的用户放入不同的时隙，以减小干扰使智能天线能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端；处于不同波束的用户之间干扰较小UE4UE2UE3UE1通过对用户来波方向角的测量，UE1、UE2分配在不同时隙/频率UE3、UE4分配在相同时隙/频率DCA小结DCA充分体现了TD-SCDMA系统频分、时分、码分、空分的特点DCA从频域，时域，码域，空域这四维空间将用户彼此分隔，有效地降低了小区内用户间的干扰，小区与小区之间的干扰，提高整个系统的容量由于DCA技术的存在使得TD系统具备更高的频谱利用率课程内容TDD技术智能天线技术联合检测技术动态信道分配接力切换技术功率控制切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个基站或信道转移到另一个基站或信道的过程上、下行链路质量，上、下行链路信号的测量，距离或业务的变化，更优的蜂窝出现，操作和管理的干涉，业务流量情况等切换原因切换概念在蜂窝结构的无线移动通信系统中，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为保持移动用电话不中断通信需要进行的信道切换称为切换切换无线测量、网络判决和系统执行切换步骤切换硬切换硬切换：在早期的频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）移动通信系统中采用这种越区切换方法。当用户终端从一个小区或扇区切换到另一个小区或扇区时，先中断与原基站的通信，然后再改变载波频率与新的基站建立通信。软切换而在软切换过程中，UE先建立与NodeB2的信令和业务连接之后，再断开与NodeB1的信令和业务连接，即UE在某一时刻与2个基站同时保持联系。软切换优点：软切换过程不丢失信息，不中断通信，由于减少了同频干扰，增加系统容量。解决了终端在相同频率的小区或扇区间切换的问题,减少了干扰。缺点：软切换的基础是宏分集，因此软切换实现的增加系统容量被它本身所占用的系统容量所抵消。接力切换概念接力切换(BatonHandover)是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天线获取UE的位置距离信息，同时使用上行预同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。UE收到切换命令前的场景：上下行均与源小区连接UE收到切换命令后执行接力切换的场景：利用开环预计同步和