5关键技术.

第五章TD-SCDMA关键技术目标学习完本课程，您将会：了解TD-SCDMA系统使用的关键技术掌握各种关键技术对系统性能的影响了解各种关键技术对规划组网的影响目录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DUDDDDDDU上行D下行未使用TDD技术TDD技术频分双工(FDD):上行频带和下行频带分离DDDDDDDUU上行D下行未使用TDD技术TDD技术时分双工(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TDD技术目录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TalkTalk干扰自适应阵列基站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智能天线技术智能天线智能天线技术智能天线基本原理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上行DOA估计上行DOA(信号入射角)估计d:平行上行信号路程差；L:天线阵元间的距离；θ:来波信号方位角；cosθ＝d/Lθ=arccos(d/L)智能天线技术智能天线技术实现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。下行波束赋形：在TDD方式工作的系统中，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。智能天线技术智能天线实现示意图智能天线技术智能天线实现示意图智能天线系统主要包含如下部分：•智能天线阵列（圆阵，线阵）、•多RF通道收发信机子系统（每根天线对应一个RF通道）、•基带智能天线算法（基带实现，各用户单独赋形）。智能天线技术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技术智能天线对TD-SCDMA系统性能改进分析普通天线智能天线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。智能天线技术目录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干扰抵消判决反馈，首先从总的接收信号中判决出其中部分的数据，根据数据和用户扩频码重构出数据对应的信号，再从总接收信号中减去重构信号，如此循环迭代充分利用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技术联合检测技术联合检测概念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。联合检测技术联合检测概念联合检测的目的就是根据上式中的A和e估计用户发送的dc(1)c(k)c(K)...h(1)h(k)h(K).........ned(1)d(k)d(K)滤波器......d(1)^d(k)^^d(K)b(1)b(k)b(K)d是发射的数据符号序列，e是接收的数据序列，n是噪声e1=c1*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)e2=c2*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)==Ade3=c3*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)e=Ad＋n联合检测原理联合检测技术关键是突发序列中的训练序列e=Ad＋nA是系统矩阵，由扩频码c和信道脉冲响应h决定扩频码c已知信道脉冲响应h利用突发结构中的训练序列midamble求解出：emid=Gh+nmid其中：G由Midamble码构造的矩阵;emid接收机接收到总信号中的Midamble部分e：接收到的数据序列n：噪声联合检测在TD-SCDMA系统中的实现联合检测技术DataMidambleGPDataDataMidambleGPData关键是突发序列中的训练序列联合检测在TD-SCDMA系统中的实现emid=Gh+nmid联合检测技术当忽略nmid时第一圈干扰源第二圈干扰源联合检测种类单小区联合检测：只针对本小区的用户，而将同频邻小区用户的干扰视作白噪声；多小区联合检测：将同频邻小区纳入联合检测的范畴，进一步降低干扰；单小区联合检测相比无联合检测能够降低3.3dB的干扰单小区联合检测技术单小区联合检测只针对本小区的用户，而将同频邻小区用户的干扰视作白噪声；本小区干扰抑制能力能达到0.1以下，即可以消除本小区内90%的相互干扰；多小区联合检测相比单小区联合检测能够降低1.6dB的干扰多小区联合检测技术多小区联合检测就是把同频相邻小区中对本小区干扰比较大的用户信号纳入到联合检测中；基于成熟的软件无线电技术平台，毋须添加任何硬件，直接软件升级，无需冗长的操作；配置简单灵活，对系统影响小。仅需修改参数，便可回退到原单小区联合检测；联合检测原理---算法线性联合检测算法解相关匹配滤波器法（DFM）迫零线性块均衡法（ZF-BLE）：已实现最小均方误差线性块均衡法（MMSE-BLE）：已实现多小区联合检测:消除邻小区强干扰非线性联合检测算法最小均方误差判决反馈块均衡法（MMSE-BDFE）迫零判决反馈块均衡法（ZF-BDFE）根据目前的情况，在TD-SCDMA系统中，采用了线性算法的一种，即迫零线性块均衡（ZF-BLE）法。联合检测技术TD-SCDMA系统适合采用联合检测技术每时隙内码道数量少基站扰码短上行同步AIR计算量小联合检测在TD-SCDMA系统实现的优势联合检测技术联合检测对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联合检测技术智能天线+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数据产生联合检测技术与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。联合检测技术目录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：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。动态信道分配信道分配技术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）动态信道分配动态信道分配（DCA）的应用DCA是TD-SCDMA系统中RRM（无线资源管理）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是通过系统负荷，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，提高系统容量动态信道分配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动态信道分配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动态信道分配快速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动态信道分配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动态信道分配Midamble码分配信道码分配时隙分配物理层参数的确定根据业务需求确定基本资源单元将旧配置进行备份和回收新业务业务增加、删除、修改时隙格式确定记录物理资源，结束流程快速DCA——信道分配频域DCA在N频点小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，迁移至其他频点动态信道分配频域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。动态信道分配时域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。动态信道分配时域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；动态信道分配时域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；动态信道分配时域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