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1、1,TD-SCDMA 的发展及几个技术问题,李世鹤July,2008,2,前言:为甚么要3G移动通信网络及其演进天线系统设备结论,Contents,3,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、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？,4,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
2、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）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,5,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,6,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
3、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（所有码道均可同时使用）对IP型的数据业务的传输能力不如OFDM,7,2G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CPU
4、30MIPS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,8,3G中的移动数据,只提供话音业务：不需要 3G2G，包括 2.5G 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,9,3G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,10,前言:为甚么要3G移动通信网络及其演进天线系统设备结论,Contents,11
5、,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,Iub,UE,Node_B,Uu,12,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,
6、13,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:20-30m(单天线),14,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,15,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
7、UMTS预测，2008年前比例是恰当的，2010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：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,16,网络演进,IP：不再使用ATM扁平化：不再使用RNC城域网:不再需要专门的传输网,17,未来的移动网络,CN,O&M,Node_B,18,前言:为甚么要3G移动通信网络及其演进天线系统设备结论,Contents,19,天线的重要性,以前,天线仅仅是收发射频信号的手段3G,TD-SCDMA首先使用智能天线BSG(LTE)及4G将全面使用多天
8、线技术,20,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,21,3G 开始提出频谱利用率问题,使用CDMA,同频组网CDMA是自干扰系统提高频谱利用率是最重要的解决系统容量的核心是降低或者抑制干扰使用智能天线可以解决此问题,让所有码道均投入业务,22,智能天线原理,按120o扇区8单元BW20-25o6单元BW25-35o4单元BW30-40o,23,智能天线优化的误区,智能天线较宽,架设有一定困难目前在业界提出不少减少宽度的建议,如:7单元两层设计减少天线间距双极
9、化天线等等上述都以降低天线性能为代价降低宽度将带来波束宽度的增加抗干扰能力降低系统容量下降,24,到底要多少单元(宽度),理论分析,按半波长排列,要开发干扰,达到所有码道工作,至少要6单元减少到4单元,容量可能降低20-25%注意:增加单元数目而不增加天线阵宽度是没有用的,25,新一代天线技术,多天线任意排列同时支持智能天线和MIMO,26,前言:为甚么要3G移动通信网络及其演进天线系统设备结论,Contents,27,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
10、频电缆：拉远距离可达300m 数字光纤：理想方式,28,室内走线架：,宏蜂窝：馈线多，对室内走线架要求高 RRU：BBU和RRU之间为光纤传输，对室内走线架要求很低,站型需求,29,Supper Node_B,Better coverage withlow cost solusion,30,Minimum NB,31,功率放大器效率问题,大的平均功率与峰值功率比TD与LTE的共同问题数字线性化技术的局限解决了邻道辐射但不能解决均峰比问题目前达到的水平功放效率从15%提高到30%EVM从3%以下恶化到8%Now 28%the max,32,性能的需求,对R4（QPSK调制）要求EVM12.5%对
11、HSDPA（R5，16QAM调制），6%对LTE（64QAM调制），3%结论：不要过分追求功放效率,33,家庭基站,解决室内覆盖的主要手段低价格通过城域网连接至系统,34,前言:为甚么要3G移动通信网络及其演进天线系统设备结论,Contents,35,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,36,3G的问题和未来,问题:成本:complexity in both CN and RAN频谱效率:（1b
12、it/Hz)数据传输速率:2Mbps，HSPDA可达10Mbps长期演进（Long term evolution，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,37,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,38,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,39,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,40,Thanks,
