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1、TD-SCDMA技术简介,第一部分：CDMA TDD概述,CDMA TDD 标准概况 两种TDD技术简单比较 TD-SCDMA主要技术优势,TDD双工方式的优点,频谱灵活性：不需要成对的频谱。在2GHz以下已很难找到成对的频谱上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，频率利用率显著降低FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍)成本低：无收发隔离的要求，可以使用
2、单片IC来实现RF收发信机,TDD双工方式问题及解决方法,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可能再增加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，故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通信距离比WCDMA要大通信距离(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
3、在11公里，这主要出于人口密集地区设置考虑。如果允许牺牲15%的容量，小区半径可达到40-50公里。ITU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。,TDD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-
4、SCDMA系统，用多模终端实现漫游,IMT2000的CDMA TDD标准概况,两种CDMA TDD：TD-SCDMA和UTRA TDD两种TDD方案的异同：项目TD-SCDMAUTRA TDD带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms智能天线使用选项同步CDMA1/8chip1/4chips多用户检测使用使用切换接力切换硬切换设计思想全面满足IMT2000要求与WCDMA配合使用相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、DTX、ODMA等等,TD-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
5、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,BS0,BS1,BS2,BS0BS1BS2,BTS Tx Rx,G,3G 业务与功能,未来的“承载业务”电路交换（对称）用于诸如语音、视频会议、.等实时 业务包交换（非对称）用于诸如电子邮件、因特网及内部网 访问、视频点播、.等非实时业务 实时业务与非实时业务的混和无线多媒体的数据业务移动速度为最高240km/h时，数据速率为 8.64/144 kbit/s手持机环境(速度30km/h),数据速率为 8.384 kbit/s 室内环境(速度3 km/h)，数据速率可达2Mbit/s,T
6、DD小区搜索和接入问题,小区搜索基本要求以每200KHz步长在全部带宽内搜索基站在短时间内完成母网搜索TDD系统小区搜索的困难上下行链路使用相同载波频率，用户离基站的距离可能远远大于离一个终端的距离用户不可能预先知道那一部分信号是来自基站随机接入的问题防止碰撞建立上行同步,动态信道分配(DCA),频域 DCA频域DCA中每一小区使用多个无线信道(频道)在给定频谱范围内，与 5 MHz 的带宽相比，TD-SCDMA 的1.6 MHz 带宽使其具有3倍以上的无线信道数(频道数)时域 DCA在一个TD-SCDMA 载频上，使用7个时隙减少了每个时隙中同时处于激活状态的用户数量每载频多时隙，可以将受干
7、扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户码域 DCA在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免偶然出现的码道质量恶化空域 DCA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),下述几种动态信道分配方法全面降低了相应的小区间干扰，从而使频谱利用率得以优化,第二部分：TD-SCDMA技术,TD-SCDMA关键技术 TD-SCDMA物理层简介,TD-SCDMA的关键技术,智能天线+多用户检测多时隙的TDMA多码道DS_CDMA同步CDMA信道编码和交织(和3GPP相同)接力切换,预期达到的目标高频谱利用率低设备成本满足IMT2000基本要求,TD-SCDMA简介:帧结构,Radio fr
8、ame10ms,Multi frame,Sub-frame,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,G,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,Data,Midamble,Data,675us,g,L1,144chips,TD-SCDMA技术基础:智能天线,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,智能天线的优势减少小区间干扰降低多径干扰基于每一用户的信噪比得以增加降低发射功率提高接收灵敏度增加了容量及小区覆盖半径,联合检测(J
9、D),联合检测作用避免多址干扰检测动态范围急剧增大，无需软切换小区内干扰最小化联合检测原理特定的空中接口“突发”结构允许收信机对无线信道进行信道估计 根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测,TD-SCDMA全向码道和赋形码道,G,DwPTS,UpPTS,两种赋形波束得到小区覆盖的全向波束针对用户终端的赋形波束BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使用专门时隙业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户,BCH,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,TD-SCDMA技术基础:同步CDMA,定义上行链路各终端信号在基站解调器完全同步优点CDMA码道正交，降低
10、码道间干扰，提高CDMA容量简化硬件，降低成本,基站解调器,码道1,码道2,码道N,上行同步,同步的建立在随机接入时建立依靠BTS接收到的SYNC1立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制同步的保持在每一上行帧检测Midamble立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制出现失步的可能性有限小区半径(取决于G的宽度，可能超过10km)比较宽的容许范围(+/-4 chips)失步后执行链路重建,SS,上行业务时隙(BTS要求),Midamble,随机接入SYNC1,ss,UpPTS,UE的上行突发,TD-SCDMA技术:接力切换,MS和BS0通信BS0通知邻近基站信息,并提供用户位置信息基站类型、载频
11、、定时等切换准备MS搜索基站，建立同步MS或BS发起切换请求系统决定切换执行MS同时和两个基站建立通信完成切换不使用宏分集,BS0,BS1,BS2,MS,TD-SCDMA与WCDMA及GSM的切换,TD-SCDMA(1.28Mcps TDD)与3GPP内其他模式之间的测量和切换已经在3GPP内进行讨论并正在完善之中TD-SCDMA-GSM:测量和切换与UTRA 3.84Mcps TDD相同GSM-TD-SCDMA:在GSM以后的版本中,将会考虑向3G系统的切换问题,包括向TD-SCDMA的测量和切换(在3GPP GERAN讨论),TD-SCDMA简介:小区搜索,TS5,TS4,TS0,TS2,
12、TS1,G,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,TDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别：上下行信号工作于相同频率，可能接收到附近用户的强上行信号DwPTS同时起Pilot和SCH的作用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙。当DwPTS搜索到，下行同步便获得了。BTS之间同步，所有小区的DwPTS将出现在重叠的时隙，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)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。,TS5,TS4,5ms,TS6,TD-SCDMA随机接入,随机接入必须完成的工作：上行同步、功率控制
13、、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,G,DwPTS,UpPTS,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,随机接入过程,UE,Node B,UpPTS,终端选择SYNC1,以估算的时间和功率发送,基站检测到SYNC1,并回送定时和功率调整,FPACH,RACH,调整定时和功率,发送随机接入请求,FACH,指配信道,继续完成接入过程和鉴权,信
14、道及映射关系,TD-SCDMA简介:物理层总结,低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3)适合智能天线和同步CDMA TDD的帧结构用智能天线+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、交织和复接技术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,结论：TD-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：比其它3G标准的现有设备高一倍无需使用
15、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,第三部分 TD-SCDMA高层信令流程,无线接口协议结构 高层信令流程,无线接口协议结构,无线接口协议结构 无线接口高层各（子）层的主要 功能,无线接口协议层结构,无线接口协议层结构,无线接口主要分为三层：L1层-物理层L2层-数据链路层，包括MAC层、RLC层、BMC层、PDCP层L3层-网络层，包括RRC层等子层,无线接口高层各（子）层的主要功能,MAC层-完成逻辑信道和传输信道的映射RLC层-保证数据的正确有效传输B
16、MC层-小区广播消息和分配等BMC消息的保存和传送PDCP层-IP数据流的头部压缩与解压缩(如：TCP/IP 和RTP/UDP/IP头部)以及将非接入层送来的PDCP-SDU转发到RLC层,高层信令流程,随机接入过程 小区更新过程 切换过程,(一)随机接入过程,（二）小区更新过程,小区选择（重选）过程,（三）切换过程,硬切换 GSM到UMTS的切换 UMTS到GSM的切换,硬切换（FDD and TDD),GSM到UMTS的切换,UMTS到GSM的切换,第四部分 TD-SCDMA射频特性,频带与信道安排 发射特性 接收特性 共存分析,TD-SCDMA的频带与信道安排,ITU建议的3G移动通信频
17、谱方案 TD-SCDMA的信道安排,ITU建议的3G移动通信频谱方案,TDD TDD 1900 1920 2010 2025 ITU的核心分配建议(MHz)TDD&FDD(UL)TDD TDD&FDD(DL)1850 1910 1930 1990 ITU的补充分配建议(MHz)注：TD-SCDMA除ITU的建议外，不排斥对其他频谱的利用,TD-SCDMA的信道安排,带 宽：1.6MHz扫描间隔：0.2MHz 信 道 号：Nt=5*F(0.0F3276.6MHz）,TD-SCDMA的发射特性,发射功率特性 发射频谱特性 发射交调抑制 调制特性,TD-SCDMA的发射功率特性,项目 UE BS最大
18、输出功率 21dBm 34dBm最小输出功率-49dBm 4dBm空闲模式功率-65dBm-82dBm功率控制步长 1,2,3dB 1,2,3dB,TD-SCDMA的发射频谱特性,项目 UE BS所占带宽 1.6MHz 1.6MHz频率稳定性 0.1PPM 0.05PPM邻道泄漏 33dB(1)40dB(1)比(大于)43dB(2)50dB(2)杂散辐射 符合ITU-R SM.329,TD-SCDMA的发射交调抑制,UE的交调抑制:在1.6MHz或3.2MHz邻道存在TD-SCDMA干扰信号时，交调产品分别不高于-31dBc或-41dBcBS的交调抑制:当在邻道1.6MHz、3.2MHz、4.
19、8MHz存在低于有用信号30dB的TD-SCDMA干扰信号时，所产生的交调产品不会高于带外辐射或杂散功率,TD-SCDMA的调制特性,项目 UE BS发射滤波器 RRC RRCEVM(小于)17.5%12.5%PCDE(小于)-21dB-28dB,TD-SCDMA的接收特性,参考灵敏度电平 邻道选择性 阻塞特性 交调特性,TD-SCDMA的参考灵敏度电平,UE的参考灵敏度电平-108dBm BS的参考灵敏度电平-110dBm,TD-SCDMA的邻道选择性,UE的邻道选择性 ACS=33dBBS的邻道选择性 ACS=45dB,TD-SCDMA的阻塞特性,UE的阻塞特性:在下列干扰情况下,UE的性
20、能不会受到影响 带内:-61dBm(3.2MHz);-49dBm(4.8MHz)带外:-44dBm(1);-30dBm(2);-15dBm(3)BS的阻塞特性:在下列干扰情况下,UE的性能不会受到影响 带内:-40dBm(3.2MHz);带外:-15dBm,TD-SCDMA的交调特性,UE的交调特性:在下列干扰情况下,UE的性能不会受到影响 CW干扰:-46dBm(3.2MHz)TD-SCDMA干扰:-46dBm(6.4MHz)UE的交调特性:在下列干扰情况下,UE的性能不会受到影响 CW干扰:-48dBm(3.2MHz)TD-SCDMA干扰:-48dBm(6.4MHz),TD-SCDMA的共存分析,TD-SCDMA与UTRA-FDD模式间的共存分析TD-SCDMA与UTRA-TDD模式间的共存分析,TD-SCDMA与UTRA-FDD模式间的干扰分析,TD-SCDMA与URTA-TDD模式间的干扰分析(1),TD-SCDMA与URTA-TDD模式间的干扰分析(2),TD-SCDMA与URTA-TDD模式间的干扰分析(3),Thank You,
