（本科）6 项目四学习3G移动通信技术 _认识TD-SCDMAppt课件.pptx

课程主讲人：6 项目四学习3G移动通信技术 _认识TD-SCDMA现代移动通信技术项目四：学习3G移动通信系统(1) 现 / 代 / 移 / 动 / 通 / 信 / 技 / 术项目四 学习3G移动通信技术(1)讲师 蒋志钊项目引入2G手机普及，互联网业务的发展，人们发现已有2G数据业务完全无法满足需求，移动通信迅速往3G标准演进,现在给大家介绍TD-SCDMA技术任务分解任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA0101任务描述:从发展背景、网络结构、关键技术等几个方面来学习认识TD-SCDMA0202学习目标：u 1.TD-SCDMA概述u 2.物理层的主要工作过程u 3.TD-SCDMA的关键技术任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA4.1.1 TD-SCDMA概述n TD-SCDMA时分-同步码分多址，是ITU（国际电信联盟）批准的三个3G移动通信标准中的一个。相对于另两个主要3G标准（CDMA2000和WCDMA），它的起步较晚。n 该标准是中国大陆地区制定的3G标准。n TD-SCDMA在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面有独特优势。TD-SCDMA概述nTime Division-Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步码分多址）（时分同步码分多址）n接入方案：接入方案：DS-CDMA（直接序列扩频码分多址）（直接序列扩频码分多址）n码片速率：码片速率：1.28Mcpsn扩频带宽：扩频带宽：1.6MHzn双工方式：双工方式：TDD（时分双工）（时分双工） 任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA60 MHz30 MHz FDDTDD100 MHz15MHz 40 MHz 155MHz178518501755188019201980 201020252110217022002400 Satellite Empty Satellite 2300TD-SCDMA与其它技术比较3G3G频谱TD提交到提交到ITU1998年年6月月TD在在3GPP融合融合1999年年12月月ITU正式通过正式通过3G标准标准2000年年5月月TD写入写入3GPPR4规范规范2001年年3月月TD率先成为中率先成为中国通信行业标准国通信行业标准2006年年1月月TD-SCDMATD-SCDMA标准演进TD-SCDMA标准演进 自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒 TD-SCDMA的发展，可以拉动上下游经济 TD-SCDMA可以保障国家的通信安全 TD-SCDMA可以保证技术的可持续性发展TD-SCDMA标准演进为什么要发展TD-SCDMATD-SCDMA TD演进可分为三个阶段：3GPP （R4）语音数据N频点3GPP （R5/6/7）HSDPA/HSUPA/多载波3GPP LTEOFDMAMIMO基本版本TD增强技术长期演进版本20022006年20072009年2010TD-SCDMA标准演进TD-SCDMATD-SCDMA标准演进 HSDPA：在下行链路中引入自适应调制与编码、快速混合自动重传、短时隙结构、快速调度等新技术，在不改变现有网络结构的情况下，对现有UMTS系统平滑升级，可以将下行链路峰值提高到10.814.4Mbps，并通过减少延迟，提高服务质量。 HSDPA标准已经于2004年6月基本完成，2006开始商用 基于TD-SCDMA的HSDPA标准化工作已经结束，多家设备厂商推出了商用系统 2005年1月，第一个HSDPA商用化端对端呼叫完成 HSUPA：利用多码传输、基站控制调度、快速混合重传、短时隙结构等新技术对上行传输链路进行扩充，可达5.76Mbps。 标准化工作于2005年6月冻结 尚没有商用报告TD-SCDMA标准演进TD-SCDMATD-SCDMA标准演进任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA4.1.2 学习TD-SCDMA物理层的主要工作过程小区搜索 我们在装入SIM卡，打开手机后，通常不能立即接打电话，而是要经历短暂的“搜信号”过程。当运营商的信号图标出现在手机顶部后，才可以正常的通讯。这个短暂的“搜信号”动作，其实就包含了小区搜索、读取系统广播和网络侧注册登记。 小区搜索就是UE和小区取得时间和频率同步，并检测小区ID的过程。TD-SCDMATD-SCDMA码组小区码组配置是指小区特有的码组，不同的邻近的小区将配置不同的码组。小区码组配置有：（1） 下行同步码SYNC_DL（2） 上行同步码SYNC_UL（3） 基本Midamble码，共128个 （4） 小区扰码（Scrambling Code），共128个 ；搜索搜索DwPTS实现复实现复帧同步帧同步读广播信读广播信道道BCH扰码和基本训扰码和基本训练序列码识别练序列码识别UE利用利用DwPTS中中SYNC_DL得到与得到与某一小区的某一小区的DwPTS同步，在这一步同步，在这一步中，中，UE必须要识别出在该小区可能必须要识别出在该小区可能要使用的要使用的32个个SYNC_DL中的哪一个中的哪一个SYNC_DL被使用被使用物理层过程TD-SCDMATD-SCDMA小区搜索UE通过试探法或排除通过试探法或排除法确定法确定P-CCPCH采用采用的的Midamble码，从而码，从而进一步确定扰码进一步确定扰码搜索搜索DwPTS实现复实现复帧同步帧同步读广播信读广播信道道BCH扰码和基本训扰码和基本训练序列码识别练序列码识别物理层过程TD-SCDMATD-SCDMA小区搜索控制复帧由调制在控制复帧由调制在DwPTS上的上的QPSK符号序列定位，符号序列定位，UE通过通过n个连续个连续DwPTS检测检测BCH主信息块主信息块的位置，实现控制复帧的同步的位置，实现控制复帧的同步搜索搜索DwPTS实现复实现复帧同步帧同步读广播信读广播信道道BCH扰码和基本训扰码和基本训练序列码识别练序列码识别物理层过程TD-SCDMATD-SCDMA小区搜索UE读取被搜索到小区的一个或多个读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取上的（全）广播信息，根据读取的结果，的结果，UE可决定是回到以上的几步可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。还是完成初始小区搜索。搜索搜索DwPTS实现复实现复帧同步帧同步读广播信读广播信道道BCH扰码和基本训扰码和基本训练序列码识别练序列码识别物理层过程TD-SCDMATD-SCDMA小区搜索 包括由UE主动发起呼叫（MOC）和由网络发起呼叫（MTC） 呼叫过程中，需要在CN与UE以及UTRAN与UE间进行信令交互。 建立RRC连接 建立NAS信令连接 建立RAB连接 在通信过程中，UE的状态会进行迁移UE呼叫过程任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMAUEUE开机寻呼过程业务建立过程：将RNC和CN连接、 将NodeB和RNC连接信令连接过程：将UE连到RNC、通过RNC将UE直连到CN开机开机搜索小区搜索小区位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新信道信道重配置重配置RBRAB修改修改RAB建立建立RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫发起发起UEUE呼叫过程概述UE呼叫过程开机寻呼涉及的几个概念RRCRRC连接连接：RRC连接是UE与UTRAN的RRC协议层之间建立的一种双向点到点的连接。对一个UE来说，至多存在一条RRC连接。RRC连接在UE与UTRAN之间传输无线网络信令，如进行无线资源的分配等等。RRC连接在呼叫建立之初建立，在通话结束后释放，并在期间一直维持。另外在位置更新、手机初始接入的时候也会发起RRC连接。信令连接：信令连接：如果说RRC连接建立了UE与UTRAN之间的信令通路，那么信令连接则是建立了UE与CN之间的信令通路。信令连接主要传输UE与CN之间非接入层信令。在UTRAN中，非接入层信令是通过上下行直接传输信令透明传输的。信令连接由RRC连接和Iu连接组成。无线接入承载（无线接入承载（RABRAB）：）：RAB可以看作是UE与CN之间接入层向非接入层提供的业务，主要用于用户数据的传输。RAB直接与UE业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口上，RAB反映为无线承载（RB）。无线承载（无线承载（RBRB）：）：RB是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务。上面我们提到的RRC连接也可以看作是一种承载信令的RB。详细解释见下一页。UE呼叫过程任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA4.1.3 掌握TD-SCDMA的关键技术接力切换 接力切换(Baton Handover)是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。 其设计思想是利用智能天线获取UE的位置距离信息，同时使用上行预同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。 UE收到切换命令前收到切换命令前的场景：的场景：上下行均与源小区上下行均与源小区连接连接UE收到切换命令后执收到切换命令后执行接力切换的场景：利行接力切换的场景：利用开环预计同步和功率用开环预计同步和功率控制，首先只将上行链控制，首先只将上行链转移到目标小区，而下转移到目标小区，而下行链路仍与源小区通信行链路仍与源小区通信 UE执行接力切换完执行接力切换完毕后的场景：经过毕后的场景：经过N个个TTI后，下行链路后，下行链路转移到目标小区，转移到目标小区，完成接力切换完成接力切换 接力切换技术接力切换技术 TTI：传输时间间隔TD-SCDMATD-SCDMA接力切换 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。 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基站和与目标基站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。接力切换技术接力切换技术TD-SCDMATD-SCDMA接力切换优点接力切换技术接力切换技术硬切换硬切换接力切换接力切换软切换软切换切换成功率切换成功率低高高资源占用资源占用少少多切换时延切换时延短短长对容量的影响对容量的影响低低高呼叫掉话率呼叫掉话率高低低TD-SCDMATD-SCDMA接力切换优点任务一：认识TD-SCDMATD-SCDMA4.1.3 掌握TD-SCDMA的关键技术智能天线TalkTalk干扰自适应阵列基站普通基站使用智能天线：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智能天线技术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。空分多址大大空分多址大大增加系统容量增加系统容量智能天线技术智能天线技术上行DOADOA估计上行上行DOA估计估计d:平行上行信号路程差；L:天线阵元间的距离；:来波信号方位角；cos d/L = arccos(d/L)智能天线技术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方式工用的系统中，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：智能天线系统主要包含如下部分：智能天线阵列（圆阵，线阵）、智能天线阵列（圆阵，线阵）、多多RFRF通道收发信机子系统（每根天线对应一个通道收发信机子系统（每根天线对应一个RFRF通道）、通道）、基带智能天线算法（基带实现，各用户单独赋形）。基带智能天线算法（基带实现，各用户单独赋形）。 智能天线技术智能天线技术智能天线对TD-SCDMATD-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 智能天线技术智能天线技术 本章节从系统发展背景、组网结构、关键技术等几个方面，逐步学习3G移动通信技术：TD-SCDMA并为后续的学习打下基础。任务小结