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第十 讲 TD SCDMA第十一讲 TD-SCDMA移动通信系统移动通信系统
TD-SCDMA系统概述
时分同步码分多址(TD-SCDMA)是第三代移动通信系统采用的3大主流技术标准之一。
1998年6月,中国信息产业部(现工业信息部)电信科学技术研究院(现大唐电信科技产业集团)向ITU提出了这项3G标准。
1999年11月 ITU确定了IMT 2000的无线传输技术规范 将TD 1999年11月,ITU确定了IMT-2000的无线传输技术规范,将TD-SCDMA定为无线接口标准的五种方案之一。
TD-SCDMA与WCDMA在核心网方面的标准规范基本相同;而两者主要的差别是在无线接入网部分。
TD-SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先进的移动通信系统 与WCDMA和CDMA2000标准比较 TD-进的移动通信系统,与WCDMA和CDMA2000标准比较,TD-SCDMA拥有独特的特点。
2Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统概述
1.混合多址方式 TD-SCDMA系统采用混合多址接入方式 TD-SCDMA无线传输方案 TD-SCDMA系统采用混合多址接入方式。TD-SCDMA无线传输方案
是FDMA、TDMA和CDMA三种基本多址技术的结合应用,如图所示。
鉴 智能 线 联合检 技术 结合应 在 系统 鉴于智能天线与联合检测技术相结合应用在TD-SCDMA系统,相当于引入了空分多址(SDMA)技术。所以也可以认为TD-SCDMA系统综合运用了TDMA/ CDMA/FDMA/SDMA多址接入技术。
(a)TD-SCDMA 多址方式 (b)WCDMA/cdma2000 多址方式
3Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统概述
2. TD-SCDMA的物理信道 TD-SCDMA的基本物理信道特性由频率 码字和时隙决定 其帧结 TD-SCDMA的基本物理信道特性由频率、码字和时隙决定。其帧结
构将10ms的无线帧分成两个5ms子帧,每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。信道的信息速率与符号速率有关,符号速率由1 28M 的码片速率和扩频因子(SF)所决定1.28Mcps的码片速率和扩频因子(SF)所决定。
4Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统概述
3.TDD双工方式 TD-SCDMA采用TDD双工方式 在TDD模式下 通过周期性地转换 TD-SCDMA采用TDD双工方式。在TDD模式下,通过周期性地转换
传输方向,允许在同一个载波上交替地进行上下行链路传输。
TDD方案的优势在于可以改变上下行链路间转换点的位置。当进行对称业务时,选择对称的转换点位置;当进行非对称业务时,可在一个适当的范围内选择转换点位置。这样,对于对称和非对称两种业务,TDD模式都可提供 佳的频谱利用率和 佳的业务容量,特别适合移动Internet业务。
5Mobile Communication Theory
TD-SCDMA系统的空中接口
4. TD-SCDMA核心网络 TD-SCDMA核心网络基于GSM/GPRS网络的演进 并保持与它们的 TD-SCDMA核心网络基于GSM/GPRS网络的演进,并保持与它们的
兼容性,TD-SCDMA支持多种通信接口,与WCDMA的Iu、Iub、Iur等多种接口相同,可以单独组网或作为无线接入网和WCDMA混合组网合组网。
具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式,支持2G向3G演进和平滑过渡。
6Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
5. TD-SCDMA网络中的关键技术
TD SCDMA作为CDMA TDD的 种 具备TDD的所有优点 如混 TD-SCDMA作为CDMA TDD的一种,具备TDD的所有优点,如混合多址方式,上下行链路特性的一致,时隙按上下行链路所需数据量进行动态分配等。
TD-SCDMA独特的帧结构保证它可以采用一些先进的物理层技术,主要有智能天线技术、联合检测技术、接力切换和动态信道分配等,从而提高系统的性能。这些关键技术也是TD-SCDMA和其它3G标准从而提高系统的性能。这些关键技术也是TD SCDMA和其它3G标准竞争的核心竞争力。
7Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的空中接口
1.TD-SCDMA空中接口的协议结构
与WCDMA一样,TD-SCDMA系统的空中接口协议结构分为三层, 与WCDMA 样,TD SCDMA系统的空中接口协议结构分为三层,物理层、数据链路层和网络层,其中数据链路层由MAC、RLC、PDCP和BMC组成。从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信道分成3类 逻辑信道 传输信道和物理信道信道分成3类:逻辑信道、传输信道和物理信道。
8Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的空中接口
2. TD-SCDMA系统信道介绍
(1)逻辑信道(1)逻辑信道
逻辑信道通常分为两大类:用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。
(2)传输信道
传输信道可分为两类:某一时刻信道上的信息是发送给所有用户或一组用户的公共传输信道,信道上的信息在某一时刻只发送给单一用户组用户的公共传输信道,信道上的信息在某 时刻只发送给单 用户的专用传输信道。
(3)物理信道
物理信道是由频率、码字和时隙共同定义的,建立一个物理信道的同时,也就给出了它的初始结构。
按其承载的不同信息被分成了不同的类别,有用于承载传输信道数据 按其承载的不同信息被分成了不同的类别,有用于承载传输信道数据的物理信道,也有仅用于承载物理层自身信息的物理信道。
物理信道分为两大类:专用物理信道和公共物理信道。
9Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的空中接口
(4)逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系
逻辑信道与传输信道的映射可以为一对一的映射关系,也可以为一对 逻辑信道与传输信道的映射可以为 对 的映射关系,也可以为 对多或多对一的映射关系。
传输信道的数据通过物理信道来承载,除前向接入信道(FACH)和寻呼信道(PCH)为两传输信道映射到同 物理信道 即辅助公共控寻呼信道(PCH)为两传输信道映射到同一物理信道,即辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)外,其他传输信道到物理信道的映射都为一对一的映射关系,而部分物理信道与传输信道并没有映射关系,这些物 信道仅传输物 层自身的信息些物理信道仅传输物理层自身的信息。
10Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理层
3. TD-SCDMA物理信道的分层 TD-SCDMA物理信道的(信号格式)结构分为四层:超帧 无线帧 子帧 TD SCDMA物理信道的(信号格式)结构分为四层:超帧、无线帧、子帧
和时隙/码道。一个超帧长720ms,由72个无线帧组成,每个无线帧长10ms,TD-SCDMA将每个无线帧分为两个相同的5ms子帧,2个子帧的结构完全相同,子帧是物理信道的 小单位。构完全相同,子帧是物理信道的 小单位。
11Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
4. TD-SCDMA物理信道的帧结构 每个子帧由长度为675μs的7个常规时隙和3个特殊时隙组成 码片 每个子帧由长度为675μs的7个常规时隙和3个特殊时隙组成,码片
速率为1.28Mcp/s。 在7个常规时隙中,TS0总是分配给下行链路,而TS1总是分配给上
行链路 上行时隙和 行时隙之间用转换点来分 每个 的子帧行链路。上行时隙和下行时隙之间用转换点来分开,每个5ms的子帧有两个转换点,其中有一个是可变转换点。
12Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
通过灵活地配置上行和下行时隙的个数,使TD-SCDMA可以适用于上下行对称业务或非对称的业务模式。上下行对称业务或非对称的业务模式。
在TD-SCDMA中,不管时隙的非对称性如何,每一子帧中只能有2个转换点,3个特殊时隙DwPTS、GP和UpPTS总是处于时隙TS0和TS1之间。
13
TS1之间。
Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
(1)下行导频时隙(DwPTS) 下行导频时隙(DwPTS)用于下行链路同步和初始小区搜索。下行同步 下行导频时隙(DwPTS)用于下行链路同步和初始小区搜索。下行同步
码(SYNC-DL)用于区分不同的相邻小区。
(2) 上行导频时隙(UpPTS) 上行导频时隙(UpPTS)主要用于随机接入过程中UE与Node B的初始
同步,即建立上行同步。上行同步码(SYNC-UL)用于区分不同的UE。
14Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
(3) 保护间隔(GP) 保护间隔(GP)是在Node B侧,由发射向接收转换的保护间隔,防止 保护间隔(GP)是在Node B侧,由发射向接收转换的保护间隔,防止
UpPTS和DwPTS的相互干扰。
如果UE接收下行信号的延迟为t时间,那么UE发射上行信号是需要提前t时间 于是UE接收与发射之间有2×t时间的延迟前t时间,于是UE接收与发射之间有2×t时间的延迟。
因此,当2×t小于保护间隔的时间75μs时,UpPTS和DwPTS之间不会产生干扰,于是上下行链路无干扰的 大小区半径为会产生干扰,于是上下行链路无干扰的 大小区半径为
R=3×108×37.5×10-6×10-3=11.25km
15Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
5. TD-SCDMA突发结构 TD-SCDMA系统中一个时隙中的信息格式称为突发(Burst) 突发由两个 TD SCDMA系统中 个时隙中的信息格式称为突发(Burst)。突发由两个
长度为352chip的数据块和一个长度为144chip的中间块以及一个长度为16chip的保护间隔组成。
突发中每个数据块所包含的符号数与扩频因子有关,数据块部分由信道化码和扰码共同扩频,扩频因子可取1、2、4、8和16。
扩 频 因 子 每个数据块符号数(N)
1 352
2 1762 176
4 88
8 44
16Mobile Communication Theory
16 22
TD-SCDMA的物理信道
(1)数据块 数据块用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息 也传送物理层的 数据块用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息,也传送物理层的
控制信息。物理层控制信令包括传输格式组合指示(TFCI)、发射功率控制(TPC)和同步偏移(SS)。
不发送 SS和TPC时的和 C时的物理层控制信令结构
发送 SS 和TPC时的物理层控制信令结构
17Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
对于每个用户,TFCI在每个10ms的无线帧中发送一次,编码后的TFCI符号分为4部分,均匀分布在两个5ms的无线子帧中。TFCI的发送是由协议高层信令配置的。
TPC在每个5ms的无线子帧中发送一次,这使得TD-SCDMA系统可以实现快速的功率控制 功率控制的速度是每秒200次以实现快速的功率控制,功率控制的速度是每秒200次。
对于每个用户,SS在每个5ms的无线子帧中发送一次。SS用于命令UE每M帧进行一次时序调整,调整的步长是(k/8)/Tc,其中Tc为码片周期 和 的值由网络设置并在小区内进行广播 上行的突发结片周期,M和k的值由网络设置并在小区内进行广播。上行的突发结构中没有SS,但SS的位置予以保留,以备将来使用。
18Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
(2)中间码
突发结构中的中间码用作训练序列 在接收端进行信道译码时用于信道估计 突发结构中的中间码用作训练序列,在接收端进行信道译码时用于信道估计,功率测量,上行同步保持等,不携带用户信息。
TD-SCDMA系统的基本中间码的长度为128码片,个数为128个,分成32个码组 每组4个 传输时不进行扩频 与经过基带处理和扩频的数据 起个码组,每组4个,传输时不进行扩频,与经过基带处理和扩频的数据一起发送。
一个小区采用哪组基本中间码由基站决定,在下行同步建立后,UE也已知所使用的中间码组。在同一小区同一时隙内,不同用户所采用的中间码由一个基本的中间码经循环移位后产生。
19Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
6. TD-SCDMA物理信道 TDD模式下的物理信道把一个突发信息在所分配的无线帧的特定时隙 TDD模式下的物理信道把 个突发信息在所分配的无线帧的特定时隙
中发射,无线帧的分配可以是连续的,即每一帧的相应时隙都分配给某个物理信道;无线帧的分配可以是不连续的,即将部分无线帧中的相应时隙都分配给该物理信道相应时隙都分配给该物理信道。
TD-SCDMA系统的物理信道分为两大类:专用物理信道和公共物理信道。
专用物理信道(DPCH) 专用传输信道(DCH)映射到专用物理信道(DPCH) 物理层将根 专用传输信道(DCH)映射到专用物理信道(DPCH)。物理层将根
据需要将来自一条或者多条的DCH组合在一条或者多条的编码复合传输信道(CCTrCH)内,之后依据所配置的物理信道的容量将CCT CH映射到物理信道的数据块中 多个并行的DPCH可以用于支CCTrCH映射到物理信道的数据块中。多个并行的DPCH可以用于支持更高的数据速率,这些并行的DPCH可以采用不同的信道化码同时发射,即所谓的多码传输。
20Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
公共物理信道(CPCH)
(1)主公共控制物理信道(P-CCPCH)
广播传输信道(BCH)映射到主公共控制物理信道(P-CCPCH),仅承载BCH的数据 在TD-SCDMA系统中 P-CCPCH的位置固定仅承载BCH的数据。在TD-SCDMA系统中,P-CCPCH的位置固定在TS0时隙,采用固定扩频因子SF=16向整个小区广播系统信息。在一个时隙的突发结构中,P-CCPCH不支持TFCI。
(2)辅公共控制物理信道(S-CCPCH)
寻呼传输信道(PCH)和前向传输信道(FACH)映射到一个或者多个辅公共控制物理信道 ) 承载 和 的数据个辅公共控制物理信道(S-CCPCH),承载PCH和FACH的数据。在一个时隙的突发结构中,S-CCPCH支持TFCI,但不支持SS和TPC。
21Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
(3)物理随机接入信道(PRACH)
随机接入传输信道(RACH)映射到一个或者多个物理随机接入信道 随机接入传输信道(RACH)映射到 个或者多个物理随机接入信道(PRACH),承载RACH的数据。根据运营商的需要,可以灵活配置RACH的容量。PRACH扩频因子可以为4、8或者16。PRACH的配置(使用的时隙和码道)通过P-CCPCH在小区广播配置(使用的时隙和码道)通过P-CCPCH在小区广播。
(4)快速物理接入信道(FPACH)
快速物理接入信道(FPACH)是TD SCDMA系统所独有的 快速物理接入信道(FPACH)是TD-SCDMA系统所独有的,FPACH没有对应的传输信道,所以不承载传输信道的信息。它作为Node B对UE发出的UpPTS信号的应答,用于支持建立上行同步。
的内容包括定时调整 功率调整等 使用固定扩频因FPACH的内容包括定时调整、功率调整等。FPACH使用固定扩频因子SF=16,其配置(使用的时隙和码道)通过P-CCPCH在小区广播。
22Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
(5)物理上行共享信道(PUSCH)
上行共享传输信道(USCH)映射到物理上行共享信道(PUSCH) 上行共享传输信道(USCH)映射到物理上行共享信道(PUSCH),PUSCH支持传送TFCI和TPC信息。PUSCH扩频因子可以为1、2、4、8或者16。PUSCH可供多个用户同时使用,一个用户也可以使用多个PUSCH用多个PUSCH。
(6)物理下行共享信道(PDSCH)
下行共享传输信道(DSCH)映射到物理下行共享信道(DUSCH) 下行共享传输信道(DSCH)映射到物理下行共享信道(DUSCH), DUSCH支持传送TFCI、SS和TPC信息。DUSCH扩频因子可以为1或者16。
(7)寻呼指示信道(PICH)
寻呼指示信道(PICH)没有对应的传输信道,所以不承载传输信道的信息。PICH用来承载寻呼指示信息的下行物理信道。PICH使用固定扩频因子SF=16,其配置(使用的时隙和码道)通过P-CCPCH在小区广播。
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小区广播。
Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
7. 传输信道编码和复用 来自高层和MAC层的数据流需要经 来自高层和MAC层的数据流需要经
过信道编码和传输信道复用,在映射到物理信道对应的时隙位置,经过扩频调制、加扰和射频调制发送过扩频调制、加扰和射频调制发送;接收则是发送的逆过程。
右图显示了从传输信道到物理信道的映射过程。的映射过程。
经过上述过程的单个数据流形成的传输信道可以映射到一个或多个物理信道 也可以多个并行的数据流理信道,也可以多个并行的数据流以复用形式组成编码复合传输信道(CCTrCH)。
24Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
8. 扩频与调制1 串并变换和数据映射:完成QPSK调制,产生I Q两路正交信号1. 串并变换和数据映射:完成QPSK调制,产生I、Q两路正交信号。
2. OVSF码扩频:所有的物理信道采用各自的OVSF码进行扩频。扩频增益(SF)的范围是1~16。OVSF码用来区分不同的物理信道。
3 加扰 扰码下行用于区分基站或者扇区 上行用于区分用户 TD SCDMA3.加扰:扰码下行用于区分基站或者扇区,上行用于区分用户。TD-SCDMA系统的扰码长度为16bit,共有128个扰码可以使用,分成32个码组。
4.子帧形成:在加扰后的数据流形成无线子帧的成帧过程中,需要插入训练序列码 即中间码 用于进行信道估计 功率控制测量等 TD SCDMA系序列码,即中间码,用于进行信道估计、功率控制测量等。 TD-SCDMA系统的中间码共有128个,分成32个码组。在同一小区,同一时隙内不同用户采用的中间码是由一个基本中间码循环移位后产生的。
25Mobile Communication Theory
TD-SCDMA的物理信道
9. N频点技术 TD-SCDMA 系统中,多载频系统是指一个小区可以配置多于一个载波频段 TD SCDMA 系统中,多载频系统是指 个小区可以配置多于 个载波频段
的系统,并称这样的小区为多载频小区。
通常多载频系统将多个小区(假设每个小区使用一个载频)合并到一起,共享同一套公共信道资源 从而构成一个多载频小区 称这种技术为N频点技享同 套公共信道资源,从而构成 个多载频小区,称这种技术为N频点技术。
通过使用N频点技术,依靠增加系统的载频数量可以解决单个TD-SCDMA载频所能提供的用户数量有限的问题 进而提高热点地区的系统容量覆盖载频所能提供的用户数量有限的问题,进而提高热点地区的系统容量覆盖。
26Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
1. 联合检测基本概念
由于无线信道的时变性以及多径效应等 对于 系统 码字不可 由于无线信道的时变性以及多径效应等,对于CDMA系统,码字不可能理想正交,系统中必然存在多址干扰(MAI)和码间干扰(ISI)。 随着用户数的增多或者某些用户功率的增强,MAI成为影响系统容量和性能的主要原因,因此,CDMA系统是干扰受限的系统。
传统的CDMA检测算法,即RAKE接收,把MAI当作噪声来处理,分离地检测各个用户的信号 导致系统容量的下降 但MAI里有许多先离地检测各个用户的信号,导致系统容量的下降。但MAI里有许多先验信息,如确知的用户扩谱序列等等。如果能利用MAI,把所有用户的检测看作一个统一的信号检测过程,必然可以提高系统的容量。
对每个用户的检测都利用多个用户的信息去实现数据接收或数据检测的方法称为多用户检测。联合检测是多用户检测的一种,利用所有与ISI和MAI相关的先验信息,在一步之内将所有用户的信号分离出来ISI和MAI相关的先验信息,在 步之内将所有用户的信号分离出来
。使用联合检测技术,理论上可以完全抑制本小区的多址干扰和码间干扰,显著的提高系统的抗干扰能力和容量。
27Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
技术实现简单导致信噪比 充分利用MAI,一步之技术实现简单导致信噪比恶化,系统性能和容量不理想
内将所有用户的信号都分离开来的一种信号分离技术
抗干扰技术抗干扰技术
单用户检测单用户检测联合检测联合检测抗干扰技术抗干扰技术
多用户检测多用户检测
联合检测联合检测
干扰抵消干扰抵消
充分利用MAI中的先验信息而将所有用户信号的分
干扰抵消干扰抵消
判决反馈,首先从总的接收信号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
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 构信 如此循 迭代
28Mobile Communication Theory
去重构信号,如此循环迭代
TD-SCDMA关键技术
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d
c(1) h(1)
n
d (1)
d (1)^
b(1)
c(k) h(k)
.
.
.
.
.
.
n
ed (k)
滤
波
.
.
.d (k)^
b(k)
c(K)
.
.
.
h(K)
.
.
.
d(K)
器
.
.
.d̂ (K)b (K)
e1 = c1* (h1c1*d1+h2c2*d2 +h3c3*d3 +n)
e2 = c2* (h1c1*d1+h2c2*d2 +h3c3*d3 +n) => e = Ad+n
d是发射的数据符号序列,e是接收的数据序列,n是噪声
( )
e3 = c3* (h1c1*d1+h2c2*d2 +h3c3*d3 +n)e Ad+n
29Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
关键是突发序列中的中间码(训练序列)
e = Ad + ne:接收到的数据序列 n:噪声
A是系统矩阵 由扩频码c和信道脉冲响应h决定A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利用突发结构中的中间码(训练序列)
求解出:emid = Gh + nmid
其中:G由中间码构造的矩阵; emid 接收机接收到总
信号中的中间码部分
30Mobile Communication Theory
信号中的中间码部分
TD-SCDMA关键技术
2. 智能天线
智能天线由天线阵列加信号处理算法组成,利用数字信号处理技术, 智能天线由天线阵列加信号处理算法组成,利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的 这就要求智能天线具有判断用户方位并跟踪用抑制干扰信号的目的,这就要求智能天线具有判断用户方位并跟踪用户位置变化的能力。
31Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
联合检测和智能天线的结合
联合检测虽然可以有效地抵抗多址干扰,但对于小区间的同频干扰却 联合检测虽然可以有效地抵抗多址干扰,但对于小区间的同频干扰却无能为力。这一点正好可以利用智能天线的波束成技术来解决,因此上行链路的联合检测与智能天线相结合的检测方法可以同时抵抗上述两种干扰两种干扰。
32Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
3. 接力切换
接力切换是TD-SCDMA系统的核心技术之一,是介于硬切换和软切 接力切换是TD SCDMA系统的核心技术之 ,是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法,TD-SCDMA系统的接力切换概念不同于硬切换与软切换,在切换之前,目标基站Node B已经获得移动台UE比较精确的位置信息UE比较精确的位置信息。
在切换过程中,首先将上行链路转移到目标小区,而下行链路仍与原小区保持通信,经过暂短的分别收发过程后,再将下行链路也转移到目标小区,完成接力切换。
在TD-SCDMA系统中,移动台的精确定位应用了智能天线技术。Node B利用天线阵估计UE的DOA 然后通过信号的往返时延 确Node B利用天线阵估计UE的DOA,然后通过信号的往返时延,确定UE到Node B的距离,基站可以确知UE的位置信息。如果来自一个基站的信息不够,可以让几个基站同时监测移动台并进行定位。由于网络有UE的准确位置信息 所以系统可以采用接力切换方式于网络有UE的准确位置信息,所以系统可以采用接力切换方式。
33Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
接力切换示意图
34Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
接力切换的优点
与 换相 者 有较高的资 利 率 简单的算法 较轻 与硬切换相比,两者具有较高的资源利用率,简单的算法、以及较轻的信令负荷等优点。不同之处在于接力切换断开原Node B并与目标Node B建立通信链路几乎是同时进行的,因而克服了传统硬切换掉话率高、切换成功率低的缺点。
与软切换相比,都具有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行干扰等优点 不同之处在于接力切换不需要同时有多个基站为一上行干扰等优点。不同之处在于接力切换不需要同时有多个基站为一个移动台提供服务,因而克服了软切换需要占用的信道资源多、信令复杂、增加下行链路干扰等缺点。
35Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
4. 动态信道分配
信道分配算法可以分为固定信道分配(FCA)和动态信道分配( 信道分配算法可以分为固定信道分配(FCA)和动态信道分配(DCA)两种。
对于FCA,系统预先根据覆盖区域的业务负荷以及频率复用模式,将式信道分配给各个小区。所有小区的呼叫都必须使用分配给该小区的信道,相同的信道只有在一定距离间隔之外才可以被其它小区复用。如果某个小区的所有信道都被占用,则该小区内用户的呼叫将被阻塞。果某个小区的所有信道都被占用,则该小区内用户的呼叫将被阻塞。
对于DCA,小区和信道之间没有固定的关系。在一定区域内,若干个小区的信道资源被集中起来,由RNC管理。在系统运行中,DCA根据当前的网络状态 系统负荷和业务Q 参数 动态将信道分配给小据当前的网络状态、系统负荷和业务Qos参数,动态将信道分配给小区用户。
TD-SCDMA系统中任何一条物理信道都是通过它的载频/时隙/扩频/ /码的组合来标记的,信道分配实际上就是无线资源的分配过程。采用DCA是TDD模式的优势之一,能够灵活地分配时隙资源,动态地调整上下行时隙的个数,从而可以灵活地支持对称及非对称的业务。
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整上下行时隙的个数,从而可以灵活地支持对称及非对称的业务。
Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
慢速DCA:根据小区业务情况,确定上下行时隙转换点
获取小区平均负荷信息
对小区
上下行负荷进行统计分析
确定小区上下行时隙
上下行负荷进行统计分析
确定小区上下行时隙
转换点,触发小区重配
37Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
快速DCA:根据对专用业务信道或共享业务信道的通信质量监测 自适应地对资源单元 即码道或时隙 进行调配和切换测,自适应地对资源单元,即码道或时隙,进行调配和切换,以保证业务质量。
Process频域Process Orchestration
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
Business Logic 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
Message Brokering & 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个码道同 时隙 个码道
Application Connectivity 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 扰)空域DCA
38Mobile Communication Theory
Connectivity去耦(降低多址干扰)空间波束定向赋形
TD-SCDMA关键技术
5. 软件无线电
软件无线电 就是采用数字信号处 技术 在可编程控制的 软件无线电(SDR),就是采用数字信号处理技术,在可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来定义实现无线终端的各部分功能:包括信号的前端接收、中频处理以及基带处理等,即整个无线终端从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。
SDR的核心是将A/D和D/A尽可能靠近天线,把尽可能多的功能采用软件来定义 使用软件无线电 无线通信系统的结构具有很好的通用软件来定义,使用软件无线电,无线通信系统的结构具有很好的通用性,功能实现灵活,系统互联和升级变得非常方便。通过改变软件来使用新技术和实现新业务,大大降低了新产品开发的成本和周期。所以 SDR成为TD SCDMA的核心技术之以,SDR成为TD-SCDMA的核心技术之一。
SDR主要涉及的技术包括数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程逻辑器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。目前SDR已经实现逻辑器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。目前SDR已经实现了其基本功能,即硬件数字化、软件可编程化、设备可重复配置,能解决多频、多模式、多业务的终端问题和基站问题。
39Mobile Communication Theory
TD-SCDMA关键技术
SDR在3G移动通信系统中的应用主要体现在以下几个方面:
(1)SDR为3G终端和基站提供了一个开放化、模块化的系统结构,其功能灵活(1)SDR为3G终端和基站提供了 个开放化、模块化的系统结构,其功能灵活、系统改造和升级方便。
(2)利用SDR可实现智能天线技术,包括空间参数的获取、DOA估计、计算射频通道的权重和天线波束赋形频通道的权重和天线波束赋形。
(3)SDR可实现各种信号处理软件,包括无线信令的处理,信号的变换,调制与解调算法,信道的纠错编码等。
40Mobile Communication Theory
Wireless Supports People Navigating