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1、会计学1TDSCDMA系统原理介绍系统原理介绍一一.系统概述系统概述二二.关键技术关键技术三三.TD-SCDMA.TD-SCDMA网络结构网络结构四四.TD-SCDMA.TD-SCDMA物理层简介物理层简介第1页/共74页什么是什么是什么是什么是TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMAn nTDTDSCDMASCDMAn nTime Division-Synchronization Code Division Time Division-Synchronization Code Division Multiple AccessMultiple Accessn n是是IT
2、UITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了一，它得到了CWTSCWTS及及3GPP3GPP的全面支持的全面支持n n是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是UTRAUTRA FDDFDD可替代的方案可替代的方案n n是集是集CDMACDMA、TDMATDMA等等技术优势于一体、系统容量大、技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术n n它采用了智能天线、联合检测、同步它采用了智能天线、联合检测、同步CDMACDMA、多时
3、隙、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术可变扩频系统、自适应功率调整等技术第2页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程发展历程发展历程 1998年6月正式向ITU提交标准建议 1998年11月赫尔辛基会议，TD成为ITU3G候选方案 2000年5月，TD成为国际第三代移动通信标准之一 2001年3月，TD-SCDMA成为3GPP标准R4 2000年12月，TD-SCDMA论坛成立 2002年10月23日，信产部公布3G频率规划 2002年10月，TD产业联盟成立 2003年12月，空中接 口测试阶段完成 2004年3月，大唐发布了第一台
4、TD终端预商用版本 2004年10月，TD产业峰会，多厂家供货环境形成 2004年12月，TD国家专项试验网启动2006年，规模试商用 第3页/共74页第三代移动通信系统的多址方式第三代移动通信系统的多址方式第三代移动通信系统的多址方式第三代移动通信系统的多址方式多址方式：多址方式：CDMA成为主流成为主流基本定型的技术：基于直接扩频CDMA技术fPwr/CodetTDMAftPwr/CodeTDMA/CDMAfCDMA第4页/共74页第三代移动通信系统的双工方式第三代移动通信系统的双工方式第三代移动通信系统的双工方式第三代移动通信系统的双工方式n n双工方式：双工方式：双工方式：双工方式：传
5、统的传统的FDDFDD仍是仍是主要的双工方主要的双工方TDDTDD方式受到更方式受到更大关注大关注第5页/共74页TDDTDDTDDTDD和和和和FDDFDDFDDFDDn n在第三代移动通信中必要的两种双工方式在第三代移动通信中必要的两种双工方式n nFDDFDDn n适合于大区制的全国系统适合于大区制的全国系统n n适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等n nTD-SCDMATD-SCDMAn n尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖覆盖n n适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数
6、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据业务、特别是互联网方式的业务n n能提供成本低廉的设备能提供成本低廉的设备第6页/共74页TDDTDDTDDTDD的优点的优点的优点的优点n n频谱灵活性：不需要成对的频谱频谱灵活性：不需要成对的频谱n n在在2GHz2GHz以下已很难找到成对的频谱以下已很难找到成对的频谱n n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天线等新技术n n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支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自
7、适应调整上下行时隙个数个数n nFDDFDD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务。在不对称业务中，频率利用率显著降低n nFDDFDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：n n频段相对固定，不可能灵活使用频段相对固定，不可能灵活使用n n成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片ICIC来实现来实现RFRF收发信机收发信机第7页/共74页5ms 1上行时隙和6下行时隙 用于文件下载,internet
8、浏览等(适用于下行数据流量大)可达2Mbit/s传输速率5ms5ms 对称结构(适用于语音呼叫等)6上行时隙/1下行时隙(文件上传等)灵活分配上下行话务信道灵活分配上下行话务信道灵活分配上下行话务信道灵活分配上下行话务信道第8页/共74页TDDTDDTDDTDD双工方式问题及解决方法双工方式问题及解决方法双工方式问题及解决方法双工方式问题及解决方法n n峰值峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加平均发射功率之比随时隙数增加而增加n nTDDTDD系统对峰值系统对峰值/平均发射功率比有一定要求平均发射功率比有一定要求,此比值随时隙数增加而此比值随时隙数增加而增加增加n n因因CDMACDMA要
9、求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高n nTD-SCDMATD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB9dB，故仍然可能使用，故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离低发射功率达到较远通信距离n n总的说来，总的说来，在使用相同发射功率级别的手持机条件下在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMATD-SCDMA的的通信距离比通信距离比WCDMAWCDMA要大要大n n通信距离通信距离(小区半径小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMATD-SC
10、DMA系统，系统，典型小区半径设置在典型小区半径设置在1111公里，这主要出于人口密集地区设置公里，这主要出于人口密集地区设置考虑。如果允许牺牲考虑。如果允许牺牲15%15%的容量，小区半径可达到的容量，小区半径可达到40-5040-50公里公里。n nITUITU要求要求TDDTDD系统支持终端移动系统支持终端移动速度为速度为120km/h120km/h。但仿真试验结果表。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。明在目前的芯片及算法条件下，可高于该值。第9页/共74页最多可达最多可达16个码道个码道1.6 MHz下行下行下行下行上行n对同一无线信道的多用户同时访问对同一无线信
11、道的多用户同时访问n根据用户需求进行容量分配根据用户需求进行容量分配n每个每个CDMACDMA用户和所有使用同一无线信道和时隙的用户都发生干扰（多址干扰）用户和所有使用同一无线信道和时隙的用户都发生干扰（多址干扰）每个用户通过临时分配到的每个用户通过临时分配到的CDMA码来被识别码来被识别时隙时隙TD-SCDMATD-SCDMA特性特性第10页/共74页TD-SCDMAW-CDMA/CDMA2000空中接口空中接口TDDFDD模式模式55+100 MHz（60+30）2 MHz频段频段1.6 MHz5/1.25 MHz射频带宽射频带宽无需使用成对的频段，任何频段都可用于无需使用成对的频段，任何
12、频段都可用于 TD-SCDMA中国频率资源分配中国频率资源分配192019802010 2025 卫星卫星空空3021102170188085 22002300240030 100 TDD40 15 TDD100 TDD空空 卫星卫星1785185018051755DCSSCDMA60 60 FDD(上行上行)FDD(下行下行)FDD(下行下行)FDD(上行上行)30 30 20 45 第11页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA标准概况标准概况标准概况标准概况多址接入方式：多址接入方式：DS-CDMA/TDMA/SDMADS-CDMA/TDMA/SDMA
13、码片速率码片速率:1.28Mcps(WCDMA:1.28Mcps(WCDMA的的1/3)1/3)双工方式：双工方式：TDDTDD载频宽度：载频宽度：1.6M Hz1.6M Hz扩频技术：扩频技术：OVSFOVSF调制方式：调制方式：QPSK,8PSKQPSK,8PSK编码方式：卷积编码，编码方式：卷积编码，TurboTurbo编码编码功率控制：功率控制：200200次次/秒秒第12页/共74页 TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA主要优势主要优势主要优势主要优势能在现有的能在现有的GSMGSM网络上迅速而直接部署网络上迅速而直接部署突出的频谱利用率：比其它突出
14、的频谱利用率：比其它3G3G标准的现有设备高一标准的现有设备高一倍倍无需使用成对的频段无需使用成对的频段较好的抗干扰性，特别是抑制码间干扰较好的抗干扰性，特别是抑制码间干扰灵活、自适应的上下行业务分配，特别适合各种变化灵活、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的不对称业务(如无线因特网如无线因特网)系统成本低系统成本低第13页/共74页 TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA的缺点的缺点的缺点的缺点TD-SCDMATD-SCDMA系统要精确定时，才能保持同步系统要精确定时，才能保持同步TDDTDD需要保护时隙，限制了小区覆盖半径需要保护时隙，限制
15、了小区覆盖半径受功率控制和信道估计的限制，受功率控制和信道估计的限制，UEUE最高最高120km/h120km/h不支持软切换和更软切换，减少由此带来的处不支持软切换和更软切换，减少由此带来的处理增益理增益TD-SCDMATD-SCDMA相对于其它两大相对于其它两大3G3G标准，发展滞后，标准，发展滞后，尚未商用尚未商用第14页/共74页一一.系统概述系统概述二二.关键技术关键技术三三.TD-SCDMA.TD-SCDMA网络结构网络结构四四.TD-SCDMA.TD-SCDMA物理层简介物理层简介第15页/共74页TD-SCDMA TD-SCDMA 的关键技术的关键技术n智能天线智能天线n软件无
16、线电软件无线电n上行同步上行同步n联合检测联合检测n动态信道分配动态信道分配n接力切换接力切换(.)542136第16页/共74页 智能天线智能天线 n使用智能天线使用智能天线.n能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端n正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态n不使用智能天线不使用智能天线.n能量分布于整个小区内n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智能天线的优势n减少小区间干扰n降低多径干扰n基于每一用户的信噪比得以增加n降低发射功率n提高接收灵敏度n增加了容量及小区覆盖半径n定位用户位置第17页/共74页智能天线智能天线智能天线智能天线 FD
17、DFDD方式：由于上、下行链路信号传播的无线环境受频率选择方式：由于上、下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不相同，所以根据上行链路计算得到的权值不能直性衰落影响不相同，所以根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路接应用于下行链路 TDDTDD方式：上、下行链路使用相同频率传输信号，且间隔时间方式：上、下行链路使用相同频率传输信号，且间隔时间短，链路无线传播环境差异不大，可以使用相同权值短，链路无线传播环境差异不大，可以使用相同权值 TDDTDD方式更能够体现智能天线的优势方式更能够体现智能天线的优势 TDD方式FDD方式第18页/共74页智能天线智能天线智能天线智能天线第1
18、9页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA全向码道和赋形码道全向码道和赋形码道全向码道和赋形码道全向码道和赋形码道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GPDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6第20页/共74页软件无线电软件无线电软件无线电软件无线电用软件处理基带信号硬件平台：高速（A/D）变换 数字信号处理（DSP）RF收发信机A/DD/A基带处理器MCU话音编译码器人机界面DSP第21页/共74
19、页软件无线电的优势软件无线电的优势软件无线电的优势软件无线电的优势 软件无线电技术利用统一的硬件平台，使用不同的软件，来适应不同的工作模式。它可以软件无线电技术利用统一的硬件平台，使用不同的软件，来适应不同的工作模式。它可以方便的通过软件编程改变算法，无需更新硬件，适应不同的业务要求。方便的通过软件编程改变算法，无需更新硬件，适应不同的业务要求。系统增加功能通过软件升级来实现系统增加功能通过软件升级来实现 减少设备费用支出减少设备费用支出 可支持多种通信体制并存可支持多种通信体制并存 便于标准升级和新技术的运用便于标准升级和新技术的运用 第22页/共74页CDMACDMACDMACDMA上行上
20、行上行上行同步同步同步同步n n定义定义n n上行链路各终端上行链路各终端信号在基站解调信号在基站解调器完全同步器完全同步n n优点优点n nCDMACDMA码道正交码道正交n n降低码道间干扰降低码道间干扰n n提高提高CDMACDMA容量容量n n简化硬件，降低成简化硬件，降低成本本t基站解调器码道1码道2码道N第23页/共74页CDMACDMACDMACDMA上行上行上行上行同步同步同步同步第24页/共74页上行同步技术上行同步技术上行同步技术上行同步技术n n同步的建立同步的建立n n在随机接入时建立在随机接入时建立n n依靠依靠BTSBTS接收到的接收到的SYNC1SYNC1n n立
21、即在下一个下行帧立即在下一个下行帧SSSS位置进行闭环位置进行闭环控制控制n n同步的保持同步的保持n n在每一上行帧检测在每一上行帧检测MidambleMidamblen n立即在下一个下行帧立即在下一个下行帧SSSS位置进行闭环位置进行闭环控制控制n n出现失步的可能性出现失步的可能性n n有限小区半径有限小区半径(取决于取决于GG的宽度，可能的宽度，可能超过超过10km)10km)n n比较宽的容许范围比较宽的容许范围(+/-4 chips(+/-4 chips)n n失步后执行链路重建失步后执行链路重建SS上行业务时隙(BTS要求)Midamble随机接入SYNC1ssUpPTSUE的
22、上行突发第25页/共74页 联合检测联合检测n联合检测作用n避免多址干扰n相对扩大检测动态范围n小区内干扰最小化n联合检测原理n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 n根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测n从复合信号中减去其他信道的信号来获得每一个信道的信号第26页/共74页 联合检测联合检测联合检测联合检测 由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得数据之间存由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得数据之间存在干扰在干扰 符号间干扰（符号间干扰（ISIISI）码间干扰（码间干扰（MAIMAI）通过数据符号间、码间的相关性在多个用户中检测、提取出所通过数据符号
23、间、码间的相关性在多个用户中检测、提取出所需的信号，消除需的信号，消除ISIISI和和MAIMAI第27页/共74页联合检测的实现联合检测的实现联合检测的实现联合检测的实现l l码间干扰（码间干扰（MAIMAI）是）是CDMACDMA系统中的主要干扰系统中的主要干扰l l在传统的在传统的CDMACDMA系统信号分离方法中，把系统信号分离方法中，把MAIMAI看作热噪看作热噪声声l l联合检测联合检测充分利用充分利用MAIMAI中的先验信息，如：中的先验信息，如：已知的用户信道码已知的用户信道码已知的训练序列已知的训练序列 将非目标用户信息从将非目标用户信息从MAIMAI中滤除，进而可有效地提取
24、中滤除，进而可有效地提取 目标用户信息。目标用户信息。第28页/共74页 如果每时隙只有 1 个用户信号,联合检测(JD)不是有效的 在同步CDMA模式下,多个用户共享每个时隙,联合检测是有效的 通过联合检测的MAI计算矩阵,去除多用户干扰 结论：通过去除MAI增加了CDMA的容量 通过去除MAI,对多用户信号检测动态范围达20 dB，无需快速功率控制实现机理实现机理第29页/共74页联合检测的优缺点联合检测的优缺点联合检测的优缺点联合检测的优缺点n n联合检测易于实现：联合检测易于实现：每时隙内码道少短扰码上每时隙内码道少短扰码上行同步小运算量行同步小运算量n n联合检测的优点：联合检测的优
25、点：降低干扰，扩大容量，降低功降低干扰，扩大容量，降低功控要求，削弱远近效应控要求，削弱远近效应n n联合检测的缺点：联合检测的缺点：大大增加系统复杂度、增加系大大增加系统复杂度、增加系统处理时延、需要要消耗一统处理时延、需要要消耗一定的资源定的资源第30页/共74页智能天线联合检测智能天线联合检测智能天线联合检测智能天线联合检测n n智能天线的主要作用：智能天线的主要作用：n n降低多址干扰，提高降低多址干扰，提高CDMACDMA系统容量系统容量n n增加接收灵敏度和发射增加接收灵敏度和发射EIRPEIRPn n智能天线所不能克服的问题智能天线所不能克服的问题n n时延超过码片宽度的多径干扰
26、时延超过码片宽度的多径干扰n n多普勒效益多普勒效益(高速移动高速移动)n n因而，在移动通信系统中，智能天线必须和其它信号处理技术因而，在移动通信系统中，智能天线必须和其它信号处理技术同时使用同时使用n n联合检测：联合检测：基于训练序列的信道估值基于训练序列的信道估值 同时处理多码道的干扰抵消同时处理多码道的干扰抵消n n理论上理论上，联合检测和智能天线相结合技术，可以完全抵消联合检测和智能天线相结合技术，可以完全抵消MAIMAI的的影响，大大提高系统的抗干扰能力和容量影响，大大提高系统的抗干扰能力和容量第31页/共74页l l动态信道分配（动态信道分配（动态信道分配（动态信道分配（DCA
27、DCADCADCA）：在终端接入和链路持续期间，根据多小区之）：在终端接入和链路持续期间，根据多小区之）：在终端接入和链路持续期间，根据多小区之）：在终端接入和链路持续期间，根据多小区之 间的干扰情况和本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整，增间的干扰情况和本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整，增间的干扰情况和本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整，增间的干扰情况和本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整，增 加了系统的总容量。加了系统的总容量。加了系统的总容量。加了系统的总容量。l l在在在在TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA系统中，信道的定义包括：系统
28、中，信道的定义包括：系统中，信道的定义包括：系统中，信道的定义包括：载频载频载频载频 -频域频域频域频域扩频码扩频码扩频码扩频码 码域码域码域码域时隙时隙时隙时隙 -时域时域时域时域波束波束波束波束 -空域空域空域空域1.6 MHz16code can be usedEach user are indentified by each CDMA code timeslotdownlinkdownlinkdownlinkuplinktimecodefrequency 动态信道分配动态信道分配第32页/共74页 动态信道分配的方法动态信道分配的方法n频域频域 DCAn频域DCA中每一小区使用多个无线
29、信道(频道)，激活用户分配在不同的载波上，从而减小用户之间的干扰n时域时域 DCAn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n每载频多时隙，可以将受干扰最小的时隙动态分配给处于激活状态的用户n码域码域 DCAn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n空域空域 DCAn通过智能天线，可基于每一用户进行定向波束赋形(降低多址干扰)下述几种下述几种DCA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33页/共74页动态信道分配的组成动态信道分配的组成动态信道分配的
30、组成动态信道分配的组成n n慢速慢速DCADCA（把资源分配到小区）（把资源分配到小区）n n根据小区中各个时隙当前的负荷情况对各个时隙的优先级进根据小区中各个时隙当前的负荷情况对各个时隙的优先级进行排队，为接入控制提供选择时隙的依据。行排队，为接入控制提供选择时隙的依据。n n接纳控制接纳控制n n当一个新的呼叫到来时，当一个新的呼叫到来时，DCADCA首先选择一个优先级最高的时首先选择一个优先级最高的时隙，能否在该时隙为新呼叫分配资源。在选择时隙的过程中，隙，能否在该时隙为新呼叫分配资源。在选择时隙的过程中，如果没有单独的时隙能够提供新呼叫所需要的资源，如果没有单独的时隙能够提供新呼叫所需
31、要的资源，DCADCA将将试图进行资源整合，从而为新呼叫腾出一定的资源（包括码试图进行资源整合，从而为新呼叫腾出一定的资源（包括码资源、功率资源）。资源、功率资源）。n n快速快速DCADCA（为业务分配资源）（为业务分配资源）n n当系统负荷出现拥塞或链路质量发生恶化时，当系统负荷出现拥塞或链路质量发生恶化时，RRMRRM中的其他中的其他模块（如模块（如LCCLCC、RLSRLS）会触发）会触发DCADCA进行信道调整。它的功能进行信道调整。它的功能主要是有选择的把一些用户从负荷较重（或链路质量较差）主要是有选择的把一些用户从负荷较重（或链路质量较差）的时隙调整到负荷较轻（或链路质量较好）的
32、时隙。的时隙调整到负荷较轻（或链路质量较好）的时隙。第34页/共74页硬切换硬切换硬切换硬切换n n在在早早期期的的频频分分多多址址（FDMAFDMA）和和时时分分多多址址（TDMATDMA）移移动动通通信信系系统统中中采采用用这这种种越越区区切切换方法换方法 n n当当用用户户终终端端从从一一个个小小区区或或扇扇区区切切换换到到另另一一个个小小区区或或扇扇区区时时，先先中中断断与与原原基基站站的的通通信信，然然后再改变载波频率与新的基站建立通信。后再改变载波频率与新的基站建立通信。n n硬切换技术在其切换过程中有可能丢失信息。硬切换技术在其切换过程中有可能丢失信息。第35页/共74页硬切换流
33、程硬切换流程硬切换流程硬切换流程第36页/共74页软切换软切换软切换软切换n n在美国在美国QualcommQualcomm公司九十年代发明的码分多址（公司九十年代发明的码分多址（CDMACDMA）移动移动通信系统中采用这种越区切换方法通信系统中采用这种越区切换方法 n n当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个具有相同载频的小当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个具有相同载频的小区或扇区时，在保持与原基站通信的同时，和新基站也建立起区或扇区时，在保持与原基站通信的同时，和新基站也建立起通信连接，与两个基站之间传输相同的信息，完成切换之后才通信连接，与两个基站之间传输相同的信息，完成切换之后才中
34、断与原基站的通信。中断与原基站的通信。n n优点：软切换过程不丢失信息，不中断通信。优点：软切换过程不丢失信息，不中断通信。n n缺点：其一解决了终端在相同频率的小区或扇区间切换的问题；缺点：其一解决了终端在相同频率的小区或扇区间切换的问题；其二软切换的基础是宏分集，但在其二软切换的基础是宏分集，但在IS-95IS-95中宏分集占用了中宏分集占用了5050的的下行容量，因此软切换实现的增加系统容量被它本身所占用的下行容量，因此软切换实现的增加系统容量被它本身所占用的系统容量所抵消。系统容量所抵消。第37页/共74页 软切换流程软切换流程软切换流程软切换流程第38页/共74页接力切换的概念接力切
35、换的概念接力切换的概念接力切换的概念n n接力切换适用于同步接力切换适用于同步CDMACDMA移动通信系统，是移动通信系统，是TD-SCDMATD-SCDMA移动通信移动通信系统的核心技术之一。系统的核心技术之一。n n设计思想：设计思想：当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，区时，利用智能天线和上行同步等技术对利用智能天线和上行同步等技术对UEUE的方位和距离进行的方位和距离进行定位，根据定位，根据UEUE方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果UEUE进进入切换区，则入切换区，则RNCRNC通知
36、另一基站做好切换的准备，从而达到快速、通知另一基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。可靠和高效切换的目的。n n优点：优点：将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合到接力将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合到接力切换中切换中 ，该方法可以在不同载频的基站之间使用，甚至在，该方法可以在不同载频的基站之间使用，甚至在TD-TD-SCDMASCDMA系统与其他移动通信系统如系统与其他移动通信系统如GSMGSM、IS95IS95的基站之间实现的基站之间实现不中断通信、不丢失信息的越区切换。不中断通信、不丢失信息的越区切换。第39页/共74页Node BNode Bsour
37、cesourceNode 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搜索邻小区中的所有基站搜索邻小区中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 接力切换流程接力切换流程接力切换流程接力切换流程第40页/共74页接力切换的实现接
38、力切换的实现接力切换的实现接力切换的实现n nMSMS和和NB1NB1通信通信n nNB1NB1通知邻近通知邻近NBNB2,2,提供用户提供用户位置信息位置信息n n基站类型、载频、定基站类型、载频、定时等时等n n切换准备切换准备n nMSMS搜索搜索NBNB2 2，建立同建立同步步n nMSMS或或NBNB2 2发起切换请求发起切换请求n n系统决定切换执行系统决定切换执行n nMSMS与与NB1NB1断开，与断开，与NB2NB2建立建立通信通信n n完成切换完成切换NB1NB2MS第41页/共74页三种切换技术比较三种切换技术比较三种切换技术比较三种切换技术比较高切换成功率高资源利用率第
39、42页/共74页一一.系统概述系统概述二二.关键技术关键技术三三.TD-SCDMA.TD-SCDMA网络结构网络结构四四.TD-SCDMA.TD-SCDMA物理层简介物理层简介第43页/共74页 TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA TD-SCDMA网络结构网络结构网络结构网络结构UEUEUuUu第44页/共74页TD-TD-CDMACDMA由由CNCN（核心网）、（核心网）、UTRANUTRAN（无线接入网）和（无线接入网）和UEUE（用户（用户设备）三部分组成，各个部分由接口连接。设备）三部分组成，各个部分由接口连接。RNSRNS（无线网络子系统）由一个（无线网络子系统）由
40、一个RNCRNC（无线网络控制器）和多个（无线网络控制器）和多个Node BNode B组成，一个组成，一个Node BNode B可以包括可以包括1 1个、个、3 3个或个或6 6个小区。个小区。UTRANUTRAN又由多个又由多个RNSRNS组成。组成。系统构成说明系统构成说明系统构成说明系统构成说明第45页/共74页核心网结构核心网结构核心网结构核心网结构第46页/共74页核心网功能核心网功能核心网功能核心网功能核心网子系统的框架结构分成两个部分：电路交换（核心网子系统的框架结构分成两个部分：电路交换（CSCS）域和）域和分组交换（分组交换（PSPS）域，分别对应于原来的）域，分别对应于
41、原来的GSMGSM交换子系统和交换子系统和GPRSGPRS交换子系统。交换子系统。CSCS域和域和PSPS域是依据系统对用户业务的支持方式区分的，根据运域是依据系统对用户业务的支持方式区分的，根据运营商实际网络的规划方案，核心网可以同时包含这两个域，也营商实际网络的规划方案，核心网可以同时包含这两个域，也可以只包括其中之一。可以只包括其中之一。核心网主要处理核心网主要处理UMTSUMTS内部所有的语音呼叫、数据连接和交换以内部所有的语音呼叫、数据连接和交换以及和外部其它网络的连接和路由选择，无线通信网络及和外部其它网络的连接和路由选择，无线通信网络UTRANUTRAN利利用电路交换域接入用电路
42、交换域接入PSTNPSTN传统的语音业务；利用分组交换域接入传统的语音业务；利用分组交换域接入IPIP等传统数据通信网络的数据业务。等传统数据通信网络的数据业务。第47页/共74页IuIuIuIu接口功能描述接口功能描述接口功能描述接口功能描述IuIu接口是连接接口是连接RANRAN和核心网之间的接口，和核心网之间的接口，IuIu接口是一个开放接接口是一个开放接口，它将系统分成用于无线通信的口，它将系统分成用于无线通信的RANRAN和负责处理交换、路由和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。和业务控制的核心网两部分。从结构上看，一个核心网可以和几个从结构上看，一个核心网可以和几个RNCR
43、NC相连，而任何一个相连，而任何一个RNCRNC和核心网之间的和核心网之间的IuIu接口可以分成三个域：电路交换域（接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-Iu-CSCS）、分组交换域（）、分组交换域（Iu-PSIu-PS）和广播域（）和广播域（Iu-BCIu-BC）。）。从功能上看，从功能上看，IuIu接口主要负责传递非接入层的控制消息、用户接口主要负责传递非接入层的控制消息、用户信息、广播信息及控制信息、广播信息及控制IuIu接口上的数据传递等。其主要功能如接口上的数据传递等。其主要功能如下：无线接入承载管理功能、无线资源管理功能、连接管理功下：无线接入承载管理功能、无线资源管理功能、连接管
44、理功能、用户平面管理功能、移动性管理功能、安全功能。能、用户平面管理功能、移动性管理功能、安全功能。第48页/共74页无线网络子系统主要功能无线网络子系统主要功能无线网络子系统主要功能无线网络子系统主要功能第49页/共74页无线网络子系统网络结构无线网络子系统网络结构无线网络子系统网络结构无线网络子系统网络结构UTRANCNUE第50页/共74页IurIurIurIur接口功能描述接口功能描述接口功能描述接口功能描述IurIur接口是两个接口是两个RNCRNC之间的逻辑接口，用来传送之间的逻辑接口，用来传送RNCRNC之间的控制信令和用户数据。之间的控制信令和用户数据。IurIur接口是一个开
45、放接接口是一个开放接口。口。IurIur接口最初设计是为了支持接口最初设计是为了支持RNCRNC之间的软切换，但之间的软切换，但是后来加入了其他的有关特性。现在是后来加入了其他的有关特性。现在IurIur接口的主要接口的主要功能是支持基本的功能是支持基本的RNCRNC之间的移动性、支持公共信道之间的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支持系统管理过程。业务、支持专用信道业务和支持系统管理过程。第51页/共74页IubIubIubIub接口功能描述接口功能描述接口功能描述接口功能描述IubIub接口是接口是RNCRNC和和NodeBNodeB之间的接口，用来传输之间的接口，用来传输RNC
46、RNC和和Node BNode B之之间信令和无线接口的数据。其主要功能为管理间信令和无线接口的数据。其主要功能为管理IubIub接口的传输资接口的传输资源、源、Node BNode B逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统消息管理、逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统消息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。在现行的第三代移动通信系统标准中，在现行的第三代移动通信系统标准中，IubIub接口还是一个不开放接口还是一个不开放的内部接口，并没有像的内部接口，并没有像IuIu接口和接口和IurIur接口一样做成完全开放的接接口一样做成完全开
47、放的接口。这样就限制了单独制造口。这样就限制了单独制造Node BNode B的厂家将无法参与网络设备的厂家将无法参与网络设备的竞争。同时对运营者来讲，开放的的竞争。同时对运营者来讲，开放的IubIub接口将会使得组网更加接口将会使得组网更加灵活。灵活。第52页/共74页无线网络控制器无线网络控制器无线网络控制器无线网络控制器第53页/共74页无线收发信机的功能无线收发信机的功能无线收发信机的功能无线收发信机的功能第54页/共74页UuUuUuUu接口功能描述接口功能描述接口功能描述接口功能描述无线接口无线接口UuUu接口是指终端（接口是指终端（UEUE）和接入网（）和接入网（RANRAN）之
48、间的接口，）之间的接口，简称简称UuUu接口，通常我们也称之为空中接口。不同的无线接口协接口，通常我们也称之为空中接口。不同的无线接口协议使用各自的无线传输技术（议使用各自的无线传输技术（RTTRTT）。）。现行的现行的3G3G系统主要包括系统主要包括TD-SCDMATD-SCDMA、WCDMAWCDMA和和CDMA2000CDMA2000，它们的主要区别体现在它们的主要区别体现在空中接口的无线传输技术上。空中接口的无线传输技术上。无线接口无线接口UuUu是一个完全开放的接口，它主要是用来建立、重配是一个完全开放的接口，它主要是用来建立、重配置和释放各种置和释放各种3G3G无线承载业务。无线承
49、载业务。第55页/共74页一一.系统概述系统概述二二.关键技术关键技术三三.TD-SCDMA.TD-SCDMA网络结构网络结构四四.TD-SCDMA.TD-SCDMA物理层简介物理层简介第56页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA帧结构帧结构帧结构帧结构第57页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA特殊时隙特殊时隙特殊时隙特殊时隙第58页/共74页DwPTSDwPTSDwPTSDwPTS下行导频时隙下行导频时隙下行导频时隙下行导频时隙第59页/共74页GPGPGPGP保护时隙保护时隙保护时隙保护时隙第60页/共74页Up
50、PTSUpPTSUpPTSUpPTS上行导频时隙上行导频时隙上行导频时隙上行导频时隙第61页/共74页TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA常规时隙常规时隙常规时隙常规时隙每时隙可同时承载16个SF第62页/共74页训练序列训练序列训练序列训练序列MidambleMidambleMidambleMidamblenMidambleMidamble码的作用：码的作用：n上、下行信道估计上、下行信道估计n功率测量功率测量n上行同步保持上行同步保持nMidambleMidamble码组成：码组成：n长长144Chips144Chips，112.5us112.5usn由长度为由