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1、1,TD-SCDMA 基本原理，现场试验及发展方向,March,2010,2,前言:20年的不断努力移动通信技术及CDMA的基本特点TD-SCDMA和WCDMA的比较TD-SCDMA现场试验结论,Contents,3,1991-1994,中国面临发展第二代移动通信，采取的行动：开发模拟移动手持机，研究院，江阴GSM攻关，研究院和电子7所跟踪 CDMA(IS-95)，研究院寻求新技术，研究院比较研究 GSM 和 IS-95，邮电部科技司组织 1994：SCDMA 概念，研究院和留学生,90年代初,4,1994-95，中国面临如何发展自己的移动通信新技术的问题，在电信科学技术研究院作了下述工作：对
2、SCDMA技术进行预研 决定进行深入研究工作 决定和留学生合资组建信威公司1995-97：全力开发SCDMA 国家九五重点攻关项目在电总支持下在重庆现场试验比在香港回归时参展97年12月通过国家鉴定,SCDMA,5,1997，ITU 征求 IMT-2000 RTT 建议IMT-2000：2000年，工作于2000MHz band，传输数据速率达到 2000kbps的国际移动通信标准（International Mobile Telecommunication standard）RTT：无线传输技术（Radio Transmission Technologies）1998香山会议：1998年元月
3、6日起草标准建议邮电部审查通过并于98年6月30日提交ITU,TD-SCDMA,6,1999,TD-SCDMA 被 ITU T/G8-1 通过作为 IMT-2000的一种RTT与西门子合作2000:TD-SCDM 被 ITU-R 全会通过作为3G标准的一个组成部分大唐和西门子开始合作开发基站2001:TD-SCDMA 被 3GPP 通过并写入 R42006:中国宣布为中国3G行业标准,TD-SCDMA,7,前言移动通信技术及CDMA的基本特点TD-SCDMA和WCDMA的比较TD-SCDMA现场试验结论,Contents,8,移动通信技术,网络技术程控交换 NGN无线传输技术（RTT）帧结构、
4、信号格式、调制、双工、多址、扩频、纠错、等等，是保证信号正确传输的技术RTT是技术进步最快为特征无线传输技术确定了一代移动通信的基础1G：程控交换模拟技术（FDMA）/模拟话音2G：程控交换数字技术（TDMACDMA）/数字话音3G：程控交换/IP/NGN数字信号处理技术（CDMA）/移动多媒体4G？,9,CDMA是一种多址技术,移动通信每个用户通信时必须占用无线资源：频率、时间、码、空间位置。CDMA是用码，即波形来区分用户在CDMA系统中，不同用户可以同时在相同频率下通信，使用不同的扩频码第一代移动通信采用FDMA，用不同频率来区分用户第二代移动通信（GSM）采用TDMA，用不同时间（时隙
5、）来区分用户第三代移动通信都采用CDMA，为了取得更高的频谱效率,10,CDMA特点,高的频谱利用率频率复用系数1，即相邻小区使用相同频率比FDMA系统高10倍，比TDMA高7倍以上的频谱效率（每MHz频谱在每小区支持的同时通信的用户数，按话音业务计算）低的发射功率强的信号保密用扩频码和扰码进行调制，几乎无法窃听,11,CDMA的主要问题,信号处理复杂基于现代数字信号处理技术，复杂都比GSM高数十倍要求高线性要求射频系统高线性工作，导致射频系统成本上升自干扰系统所有用户同时同频工作，不可能完全同步，必然存在互相干扰，导致只有不到（最多）一半码道资源可以使用，限制了系统容量不能达到理论最大值（所
6、有码道均可同时使用）,12,2G和3G的区别,业务：从以话音为主发展到以数据为主容量：在同等用户数量下3G系统容量要比2G系统高5倍以上数据速率：从2.5 G的大约100kbps逐渐增加，从384kbps2Mbps10Mbps100Mbps复杂度：3G数字信号处理比2G（GSM）复杂10倍以上，导致芯片复杂。如GSM手机芯片为30MHz的CPU30MIPS的处理器；而3G手机芯片为150MHz的CPU500MIPS的处理器。要大大增加复杂度又不大增成本完全依靠微电子技术的进展成本：3G设备价格：系统应当低于GSM；终端相当,13,3G中的移动数据,只提供话音业务：不需要 3G2G，包括 2.5
7、G 都不能满足移动数据通信的要求数据传输速率系统容量移动数据的主要业务：IP 型的业务，和固网中的数据业务一样,14,3G必须解决的问题,系统设备价格必须比 GSM低数据速率在同一小区内必须同时提供多种数据速率的业务目前速率太低 覆盖在2GHz 频段完成室内外覆盖,15,前言移动通信技术及CDMA的基本特点TD-SCDMA和WCDMA的比较TD-SCDMA现场试验结论,Contents,16,3GPP网络概念,网络拓扑核心网（CN）无线接入网无线网络控制器（RNC）基站（Node_B）用户终端（UE）不同标准的差别:无线传输技术（RTT),Core Network,RNC,RNC,Iu,Iur
8、,Iub,UE,Node_B,Uu,17,TD-SCDMA vs WCDMA,共同点提供的主要业务：移动多媒体网络拓扑：完全相同核心网：完全相同（软件有很少差别）网络接口：定义及功能完全相同，具体与物理层相关的软件有少量差别RNC:完全相同的结构和功能，相同硬件平台，差别主要在无线资源管理软件空间接口高层信令：相同结构和功能，差别也在与物理层有关部分主要差别在与RTT有关部分,即物理层技术,18,TD-SCDMA vs WCDMA,TD-SCDMA&WCDMA主要差别(按相同 10MHz 带宽的小区),19,TD-SCDMA vs WCDMA,TD-SCDMA&WCDMA传输能力比较(以同样
9、10MHz 小区),20,TD-SCDMA vs WCDMA,TD-SCDMA&WCDMA比较,21,Coverage,10k 100k 1M 10M 10k 100k 1M 10M 10k 100k 1M 10M,10km1km100m10m,10km1km100m10m,室内(DL)手持机(UL)高速移动(UL),小区半径,WCDMATD-SCDMA,数据速率,22,覆盖,TD-SCDMA高速移动环境:3.3km(8 单元智能天线)市内（手持机）:780m(8单元智能天线)室内:20-30m(单天线)WCDMA高速移动环境:3.8km(空间分集)市内（手持机）:800m(空间分集)室内:2
10、0-30m(单天线),23,网络设计建议,城区宏小区:基站间距：不超过 1km微小区:热点地区，小区半径不超过200m微微小区:室内覆盖，每天线覆盖大约500m2农村及远郊区宏小区:小区间距:6-8km大量使用微波拉远和直放站(干线放大器）70以上业务在室内,24,不对称业务,3G 移动数据的主要类型：IP型，不对称它是 TDD双工方式的基本特点，对 TD-SCDMA目前能够实现的不对称传输比例为 1:5 至 5:1根据UMTS预测，08年前比例是恰当的，10年以后必须考虑1:10至 10:1的不对称传输，此问题将在LTE中解决相邻小区之间采用不同不对称比例传输时的干扰问题必须重视，解决方法：
11、室外：智能天线快速DCA，可大大降低干扰室内：有墙壁的隔离，干扰不大,25,天线技术,多天线技术，包括：空间分集智能天线 MIMO目前TD-SCDMA 宏小区采用智能天线，对每个激活的用户产生一个定向波束并跟踪此用户降低干扰扩大小区覆盖增加系统容量,26,3G 网络容量,2G主要考虑话音，0.025erl/每用户用户密度3G必须考虑数据业务，多种模型简单估计0.1erl/每用户覆盖问题，2GHz 比900MHz困难必须考虑极高用户密度的问题：10万用户/平方公里,27,网络设备,核心网及网管RNC 及网管基站直放站,网络规划最主要的是规划基站建设中网络优化必须下功夫,28,TD-SCDMA N
12、ode_B,第一代：宏基站：供室外宏小区使用单扇区的全向，多（3至6）载波基站三扇区的全向，多（3至6）载波基站微基站：供室外或者室内微小区或者微微小区单天线，多（3至6）载波基站第二代：超级基站,29,Supper Node_B,Better coverage withlow cost solusion,30,射频拉远技术,由于2GHz频段下射频损耗大，天线和基站的距离又不可能很近，故必须解决天线拉远的技术方法：射频电缆：基本解决上述问题，但：拉远距离限60m多射频电缆工程上成本高中频电缆：拉远距离可达300m 数字光纤：理想方式中频与数字光纤的经济比较：拉远距离在300m以内时用中频拉远成
13、本低，超过300m时光纤成本低,31,微波拉远和直放站,解决城市密集地区的室内外覆盖的最佳方案,超级基站，容量达72载扇以上（例如安装在地下车库）,光纤至邻近大楼支持3x6载扇宏小区,中频至本大楼顶支持3x6载扇宏小区,微波拉远至附近大楼支持1x6载扇室内覆盖,直放站补盲,32,前言移动通信技术及CDMA的基本特点TD-SCDMA和WCDMA的比较TD-SCDMA现场试验结论,Contents,33,信息产业部对3G的测试,2003年成立专家组，主要针对WCDMA和TD-SCDMA两种标准03-04：空中接口测试：18个厂家04-05：一致性测试，在北京，上海和广州建试验网06：针对TD-SC
14、DMA，规模应用试验,34,试验概况,试验网规模保定：超过100基站，中电信运行，大唐和鼎桥供系统设备，覆盖全城及至北京高速公路青岛：超过150基站，网通运行，大唐和中兴供系统设备，覆盖城市东部地区厦门：超过100基站，中移动运行，鼎桥和中兴供系统设备，覆盖城市西北部地区北京：网通的另一试验网（非正式），覆盖长安街,35,三个阶段,空载测试：6月前加载测试：9月前用户试用：11月开始，计划北京 1，000用户青岛 10，000用户保定和厦门各 5，000用户,36,前阶段测试结果,系统稳定性，呼叫成功率，保持率，切换成功率等均达到要求系统容量获得证实网络互通良好覆盖达到设计要求,TD-SCDM
15、A网络没有颠覆性问题，可以商用,37,问题及现状,目前基站设备工程架设困难智能天线要多射频馈线，用前述拉远技术解决多天线是发展方向手持机品种少，数量少已有多品种数据业务应用少数据卡已经面市,38,主要优点,频谱效率高适合不对称数据业务无线资源管理的灵活性成本,主要优点还未充分体现,39,待解决和完善的问题,网络优化：电波传播造成的盲区干扰问题完善和稳定系统：历史证明要2-3年加快手持机的开发进一步降低系统成本（包括设备成本和工程造价）,40,技术发展,移动速度50010010kmph,10k 100k 1M 10M 100M 1000M每小区提供的峰值数据速率（bps）,2G 3G HSDA
16、LTE 4G,41,技术演进,现场试验初期设备,大规模商用超级基站为代表的第二代基站多载波同频组网 HSDA,LTE,06 07 08 09 10 11,0.384 2 10 20 50 100Mbps,B3G/4G 标准,LTE标准,产品开发,茶频,商用,42,前言移动通信技术及CDMA的基本特点TD-SCDMA和WCDMA的比较TD-SCDMA现场试验结论,Contents,43,3G的问题和未来,问题:成本:complexity in both CN and RAN频谱效率:（1bit/Hz)数据传输速率:2Mbps，HSPDA可达10Mbps长期演进（Long term evoluti
17、on，简称LTE）网络:NGNRTT的主要需求:高频谱效率:5-6bit/Hz；峰值数据传输速率：达到每小区 100Mbps 与现有3G RTT 兼容,44,关键技术,双工方式:TDD and FDD多天线技术:基站和终端调制方式:16QAM 或者更高多址方式:由CDMA 发展到 OFDMIP 网络：NGN,45,预研水平,根据TD-SCDMA LTE 方案，20MHz频宽，传输速率达到100Mbps1024个子载波16QAM调制4天线（终端）系统设备可能很快开发出来已从各方面准备向B3G/4G过渡（1Gbps）,46,TD-SCDMA 最容易演进,TDD双工方式最适合移动数据如何演进自适应上下行时隙分配（软件）新的调制方式和多址方式（软件）多天线，在智能天线上提高（软件）已经考虑了高的峰值/平均最大发射功率，射频子系统几乎不需改变ATM至IP，已经在现有设计中 结论：TD-SCDMA可以平滑演进到LTE,47,结论,TD-SCDMA 是目前3G的一种RTT，特别适合移动数据业务 TD-SCDMA 必将广泛用于中国然后走向世界TD-SCDMA 将在今后几年演进到 B3G,48,Thanks,
