《DSCDMA关键技术V》PPT课件.ppt

TD-SCDMA关键技术关键技术2 TDDTDD双工技术双工技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 n易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段n适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率n上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现 n无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本时分双工时分双工(TDD):TDD):上行频带和下行频带相同上行频带和下行频带相同 D U D D D DDD频分双工频分双工(FDD):FDD):上行频带和下行频带分离上行频带和下行频带分离 DD D D DDDUU上行D下行未使用 TDD与与FDD比较比较2 TDDTDD技术技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 智能天线基本概念智能天线基本概念天线阵：是一列取向相同、同极化、低增益的天线按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的方向图天线阵的排列：一般等距，主要有等距直线排列、等距圆周排列、等距平面排列.阵元间距多为12波长智能天线的分类：线阵、圆阵；内部资料妥善保管 n智能天线是一个天线阵列天线阵列：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。n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基本原理智能天线基本原理内部资料妥善保管 智能天线（智能天线（S.A.）分类）分类 采取准动态预多波束切换方式，利用多个不同固定指向的波束覆盖整个用户区，随着用户在小区中的移动，基站选择其中最合适的波束，从而增强接收信号的强度。自适应智能天线多波束智能天线 采取全自适应阵列自动跟踪方式，通过不同自适应调整各个天线单元的加权值，达到形成若干自适应波束，同时自动跟踪若干个用户的目的，能够对当前的传输环境进行最大可能匹配。内部资料妥善保管 提高了基站接收机的灵提高了基站接收机的灵敏度敏度提高了基站发射机提高了基站发射机的等效发射功率的等效发射功率降低了系统的干扰降低了系统的干扰增加了增加了CDMACDMA系统的容量系统的容量改进了小区的覆盖改进了小区的覆盖降低了无线基站的成本降低了无线基站的成本优优 势势智能天线的优势智能天线的优势内部资料妥善保管 TD-SCDMA系统更适合采用智能天线系统更适合采用智能天线nTDD的工作模式，便于权值的应用，上行波束赋形矩阵可直接使用于下行；n子帧时间较短（5ms），便于智能天线支持高速移动；n单时隙用户有限（目前最多8个），便于实时自适应权值的生成；内部资料妥善保管 n提高了基站接收机的灵敏度n提高了基站发射机的等效发射功率n降低了系统的干扰n降低了系统的误码率n增加了CDMA系统的容量n改进了小区的覆盖智能天线对智能天线对TD系统性能改进系统性能改进内部资料妥善保管 n 频率范围:20102025MHzn 单天线增益：8dBin 增 益:88dBin 驻 波 比:n 主波束下倾:6.5n 垂直波束宽度:15n 输入阻抗:50n 耐 功 率:50Wn 极化方式:垂直极化8天线智能天线圆阵天线智能天线圆阵内部资料妥善保管 n 频率范围:20102025MHzn 单元天线增益:14dbin 天线阵增益：23dbin 驻 波 比:n 水平波束宽度:90+15n 垂直波束宽度:7+1n 输入阻抗:50n 极化方式:垂直极化8天线智能天线线阵天线智能天线线阵内部资料妥善保管 4+4双极化天线双极化天线 内部资料妥善保管 常规常规8 8阵元面智能天线阵元面智能天线常规全向智能天线常规全向智能天线智能天线安装智能天线安装2 TDDTDD技术技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 概述概述将单个用户的信号分离看作是各自独立的过程的信号分离技术 干扰抵消多用户检测（MD)联合检测单用户检测（SD)判决反馈 利用MAI，一步之内将所有用户的信号都分离开来内部资料妥善保管 n多用户检测的一种，首先估计所有用户的信道冲激响应，然后利用已知的所有用户的扩频码、扰码和信道估计，对所有用户的信号同时检测，消除符号间干扰（ISI）和用户间干扰（MAI），从而达到提高用户信号质量的目的。联合检测概念联合检测概念内部资料妥善保管 d是发射的数据符号序列，e是接收的数据序列，n是噪声DataMidambleGPDataDataMidambleGPDataemid=Gh+nmide1=c1*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)e2=c2*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)=Ad e3=c3*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)e=Adn联合检测原理联合检测原理内部资料妥善保管 TD-SCDMA如何实现联合检测如何实现联合检测 A是系统矩阵，由复合码c和信道脉冲响应h 决定 复合码c已知 信道脉冲响应h利用突发结构中的训练序列 midamble求解出：emid=Gh+nmid ,其中：G由Midamble码构造的矩阵 emid 接收机接收到总信号中Midamble部分 nmid 噪声只要接收端知道A（扩频码c和信道脉冲响应h），就可以估计出符号序列 关键是突发序列中的训练序列的信道估计关键是突发序列中的训练序列的信道估计DataMidambleGPDataDataMidambleGPData内部资料妥善保管 联合检测作用联合检测作用n降低干扰（MAI&ISI）n 提高系统容量n 降低功控要求n 削弱远近效应内部资料妥善保管 频率频率MAI检测到信号检测到信号能量能量 接收到的信号刚刚大于MAI，信噪比很差Frequency允许的信号波动允许的信号波动能量能量 采用了联合检测技术解扩后，接收到的信号有效减少MAI，信号比较“干净”，其它无用的信号都被过滤掉了。联合检测联合检测联合检测作用联合检测作用内部资料妥善保管 信道估计DOA估计联合检测信道解码下行波束赋形权值产生用户 数据产生用户 数据产生测量天线1天线n天线1天线n智能天线智能天线联合检测联合检测智能天线智能天线+联合检测联合检测内部资料妥善保管 联合检测技术在联合检测技术在TD-SCDMA系统实现的优势系统实现的优势 每时隙内码道数量少基站扰码短上行同步AIR计算量小内部资料妥善保管 干扰比例：干扰比例：本小区：邻小区本小区：邻小区62.5%：第一圈干扰源第二圈干扰源联合检测种类联合检测种类n单小区联合检测：只针对本小区的用户，而将同频邻小区用户的干扰视作白噪声；n多小区联合检测：将同频邻小区纳入联合检测的范畴，进一步降低干扰；内部资料妥善保管 无联合检测无联合检测n本小区干扰本小区干扰=7P自己自己n邻小区干扰邻小区干扰=0.6P本小区本小区 =4.8P自己自己n总干扰总干扰 =11.8P自己自己单小区联合检测单小区联合检测n本小区干扰本小区干扰=7P自己自己 =0.7P自己自己n邻小区干扰邻小区干扰=4.8P本小区本小区 n总干扰总干扰 =5.5P自己自己单小区联合检测相比无联合检测能够降低的干扰单小区联合检测相比无联合检测能够降低的干扰单小区联合检测技术单小区联合检测技术n单小区联合检测只针对本小区的用户，而将同频邻小区用户的干扰视作白噪声；n本小区干扰抑制能力能达到以下，即可以消除本小区内90%的相互干扰；内部资料妥善保管 多小区联合检测多小区联合检测n本小区干扰本小区干扰=0.7P自己自己n邻小区干扰邻小区干扰=4.8P自己自己(0.5+0.50.3)=3.12P自己自己n总干扰总干扰 =3.82P自己自己多小区联合检测多小区联合检测有效降低邻小区干扰有效降低邻小区干扰多小区联合检测相比单小区联合检测能够降低的干扰多小区联合检测相比单小区联合检测能够降低的干扰多小区联合检测技术多小区联合检测技术n多小区联合检测就是把同频相邻小区中对本小区干扰比较大的用户信号纳入到联合检测中；n基于成熟的软件无线电技术平台，毋须添加任何硬件，直接软件升级，无需冗长的操作；n配置简单灵活，对系统影响小。仅需修改参数，便可回退到原单小区联合检测；2 TDD技术技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 信道分配信道分配信道分配固定信道分配（FCA）动态信道分配（DCA）混合信道分配（HCA）内部资料妥善保管 Process OrchestrationProcess 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频域DCADCA可使用的无线信道数Business LogicBusiness 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时域DCADCA同一载频6个业务时隙Message Brokering&Message Brokering&TransformationTransformation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码域DCADCA同一时隙16个码道Application Application ConnectivityConnectivity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）空域空域DCADCA空间波束定向赋形动态信道分配的分类动态信道分配的分类内部资料妥善保管 n 慢速慢速DCA：根据小区业务情况，确定上下行时隙转换点慢速慢速DCA内部资料妥善保管 Midamble码分配信道码分配时隙分配物理层参数的确定根据业务需求确定基本资源单元将旧配置进行备份和回收新业务业务增加、删除、修改时隙格式确定记录物理资源，结束流程快速快速DCA信道分配信道分配内部资料妥善保管 Process OrchestrationProcess Orchestration基于上行时隙或下行时隙剩余的基本RU数进行排序，剩余的基本RU数多，时隙优先级就越高 基于剩余RU的时隙优先级排序方法Process OrchestrationProcess Orchestration基于基站测量到的每个上行时隙接收总宽带功率和每个上行时隙传输载波功率进行排序，功率值越小，时隙优先级越高 基于功率的时隙优先级排序方法Process OrchestrationProcess Orchestration基于上下行时隙测量的ISCP进行排序，干扰越小，时隙优先级越高 基于ISCP的时隙优先级排序方法快速快速DCA时隙排序时隙排序2 TDD技术技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 切换方式切换方式n硬切换：当从一个小区切换到另一个小区时，首先中断与原先基站的通信，再与新的基站建立起通信。硬切换在切换过程中有可能丢失信息。n软切换：用户终端在使用相同载波频率的小区或扇区之间切换时，首先同时与两个小区或扇区内的基站通信，传输相同的信息，然后再中断和原基站的通信。软切换过程不丢失信息，不中断通信，但软切换只解决了终端在使用相同载波频率的小区或扇区间切换的问题。n接力切换：不仅具有“软切换”功能，而且可以在使用不同载波频率的SCDMA基站之间，甚至在SCDMA系统与其它移动通信系统，如GSM或IS-95 CDMA系统的基站之间实现不丢失信息、不中断通信的理想的越区切换。实现接力切换的必要条件是：网络要准确获得UE的位置信息，包括UE的信号到达方向DOA和UE与基站之间的距离。在TD-SCDMA系统中，由于采用了智能天线和上行同步技术，系统能够比较容易获得UE的位置信息。内部资料妥善保管 接力切换流程图接力切换流程图Node BNode BsourcesourceNode BNode BtargettargetUEUERNCRNCUEUE定位信息定位信息邻小区列表，所有基站信息邻小区列表，所有基站信息UEUE搜索邻小区中搜索邻小区中的所有基站的所有基站建立同步建立同步切换判决切换判决切换指令切换指令发现目标基站，测量报告，切换请求发现目标基站，测量报告，切换请求确认切换完成确认切换完成删除无线链路删除无线链路停止发射和接收停止发射和接收信号信号无线链路业务连接无线链路业务连接无线链路业务连接无线链路业务连接无线链路业务连接无线链路业务连接同步保持同步保持内部资料妥善保管 接力切换示意图接力切换示意图 Node B_ANode B_BUE收到切换命令前的场景（上下行均与源小区连接）UE收到切换命令后执行接力切换的场景（利用开环预计同步和功率控制，首先只将上行链转移到目标小区，而下行链路仍与源小区通信。基站B（目标小区）和基站A（源小区）在各自的下行链路上发送相同的数据，但是此时UE只在基站A的下行链路上接收数据。）Node B_ANode B_BUE执行接力切换完毕后的场景（经过N个TTI后，下行链路转移到目标小区，完成接力切换）内部资料妥善保管 硬切换硬切换接力切接力切换换软切换软切换切换成功切换成功率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对容量的影响影响低低高呼叫掉话呼叫掉话率率高低低三种切换方式的对比三种切换方式的对比内部资料妥善保管 接力切换小结接力切换小结n 接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。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。n 传统的软切换、硬切换都是在不知道传统的软切换、硬切换都是在不知道UEUE的准确位置下进行的，的准确位置下进行的，因而需要对所有邻小区进行测量，而接力切换只对因而需要对所有邻小区进行测量，而接力切换只对UEUE移动方向的移动方向的少数小区测量。少数小区测量。2 TDD技术技术 2 智能天线技术智能天线技术2 联合检测技术联合检测技术2 动态信道分配动态信道分配2 接力切换技术接力切换技术2 功率控制功率控制目录目录内部资料妥善保管 功率控制的作用功率控制的作用n减少小区间干扰减少小区间干扰n减少小区内干扰减少小区内干扰n减少减少UEUE的功耗的功耗n克服远近效应克服远近效应内部资料妥善保管 功率控制分类功率控制分类内部资料妥善保管 开环开环 接收机测量接收到的宽带导频信号的功率，并估计传播路径损耗，根据路径损耗计算得到需要发射的功率。闭环闭环 测量信噪比和目标信噪比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率内环控制外环控制测量误帧率（误块率），调整目标信噪比路损越小，说明收发双方距离较近或有非常好的传播路径，发射的功率就越小基于上下行信道对称的假设开环功控只能在决定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率的时候使用。反向开环功率控制开环功率控制开环功率控制若测定SIR目标SIR，降低移动台发射功率,若测定SIR目标SIR，增加移动台发射功率闭环功率控制闭环功率控制功率控制的分类功率控制的分类内部资料妥善保管 NodeBUE进行功率估计 接收机测量接收到的宽带导频 信号的功率，并估计传播路径 损耗，根据路径损耗计算得需 要发射的功率开环功率控制开环功率控制上行开环功控主要用于UE端在UpPTS和PRACH上发起随机接入过程，此时UE还没有从DPCH信道上收到功率控制命令。内部资料妥善保管 闭环功率控制闭环功率控制闭环功率控制的目的是为了调整每个移动台的发射功率，减小远近效应的影响，尽可能保证基站接收到所有移动台的功率都相等，从而使每个用户都能满足传输业务的QoS。上行内环控制下行内环控制外环功率控制内部资料妥善保管 功率控制的目的：使基站处接收功率控制的目的：使基站处接收到的每个到的每个UEUE信号的信号的bitbit能量相等能量相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar200Hz每一个每一个UEUE都有一个自都有一个自己的控制环路己的控制环路内环功率控制内环功率控制内部资料妥善保管 上行内环控制上行内环控制nUE根据开环功率控制，设定初始DPCH发射功率，直到初始化发射之后，进入闭环功率控制。n内环功率控制是基于SIR进行的。在功率控制过程中，Node B周期性的将接收到的SIR测量值和SIR的目标值进行比较，如测量值小于目标值，则TPC命令置“up”，当测量值大于目标值，TPC命令置“down”。在UE端，对TPC比特位进行软判决，若判决结果为“up”，则将发射功率增加一个步长；若判决结果为“down”，则将发射功率降低一个步长。目标SIR值由高层通过外环进行调整。内部资料妥善保管 下行内环控制下行内环控制n下行链路专用物理信道的初始发射功率由网络设置，直到第一个上行DPCH到达。以后的发射功率由UE采用基于SIR的内环控制。nUE周期性的测量所接收到的SIR，当测量值大于目标值，则TPC命令置“down”，当测量值小于目标值，TPC命令置“up”。在Node B侧，对TPC比特位进行软判决，若判决结果为“down”，则将发射功率降低一个步长；若判决结果为“up”，则将发射功率增加一个步长。内部资料妥善保管 NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz外环功率控制外环功率控制外环功控主要是为内环功控设定目标值，外环功率控制将BER/BLER与QoS要求的门限相比较，并根据一定的外环功控算法给出既能保证通信质量又能使系统容量最大的SIR目标值。内部资料妥善保管 上行链路上行链路下行链路下行链路功率控制速率功率控制速率可变闭环：0-200 次/秒。开环：(约200us 3575us 的延迟)可变闭环：0-200 次/秒。步长步长 1,2,3 dB(闭环)1,2,3 dB(闭环)备注备注开环功率控制：UpPTS、PRACH、DPCH闭环功率控制：DPCH功率控制参数功率控制参数开环功率控制：FPACH、DPCH闭环功率控制：DPCH