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TD-SCDMA 工作原理

TD-SCDMA 工作原理. 第一章 TD － SCDMA 概述. 一、什么是 TD － SCDMA 二、 TD － SCDMA 的多址方式 三、为什么采用 TD － SCDMA 四、 TD － SCDMA 主要参数 五、 TD － SCDMA 主要优势 六、 TD － SCDMA 标准进展 七、中国 3G 频谱分配 八、产品演进方案. 一、什么是 TD-SCDMA. Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ( 时分双工的同步码分多址 )

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TD-SCDMA 工作原理

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  1. TD-SCDMA 工作原理 TD－SCDMA/3G

  2. 第一章TD－SCDMA概述 一、什么是TD－SCDMA 二、TD－SCDMA的多址方式 三、为什么采用TD－SCDMA 四、 TD－SCDMA主要参数 五、 TD－SCDMA主要优势 六、 TD－SCDMA标准进展 七、中国3G频谱分配 八、产品演进方案 TD－SCDMA/3G

  3. 一、什么是TD-SCDMA • Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分双工的同步码分多址) －ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一，它得到了3GPP的全面支持； －集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强； －采用智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配、上行同步等先进技术，有效提高系统性能 TD－SCDMA/3G

  4. 二、TD-SCDMA的多址方式 TD－SCDMA/3G

  5. 三、为什么采用 TD-SCDMA? • 3G国际标准(ITU/3GPP)、TDD唯一商用标准 • 支持不同环境需求，完全可以独立组网 • 特别适合数据业务的非对称性 • 频谱效率高 • 网络规划和运营优势 • 设备可靠性和成本优势 • 差异化业务竞争 • 国际漫游优势(全球TDD频段) • 未来演进优势 • 运营先发优势 TD－SCDMA/3G

  6. 塔顶天线 室外天线 室内天线 支持所有无线网络情景 大区制 • 伞形覆盖 • 高起点容量 小区制 • 本地覆盖 • 容量扩充 微小区制 • 室内覆盖 • 容量扩充 • 企业网络 TD－SCDMA/3G

  7. 业务上最佳适应于实现无线因特网 • 实现了对无线网络的要求 • 由用户应用产生的适于上下行不对称的包交换业务，高效利用系统资源 • 混合了面向连接和无连接业务，允许多种应用方案（例如：语音+数据） • 可变化的用户数据速率 （8 kbit/s ... 2 Mbit/s） • 由”尽力而为”（2G）向”业务质量”（QoS，3G）演变 TD－SCDMA/3G

  8. 四、TD-SCDMA主要参数 多址接入方式: TDMA/DS-CDMA • 双工方式: TDD • 码片速率: 1.28Mcps • 载频宽度: 1.6MHz • 调制方式: QPSK，8PSK • 编码方式: 1/2-1/3的卷积编码，Turbo编码 TD－SCDMA/3G

  9. 时分双工 (TD-SCDMA):上行频带和下行频带相同 D U D D D D D D 频分双工 (FDD):上行频带和下行频带分离 D D D D D D D U 上行 下行 未使用 U D 时分双工 (TDD) TD-SCDMA 的优势 • 易于使用非对称频段, 无需具有特定双工间隔的成对频段 • 适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率 • 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 • 无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本 资源: TD－SCDMA/3G

  10. TDD双工方式问题考虑 • 峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加(低速/话音业务) • TDD系统对峰值/平均发射功率比有要求,此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB(单时隙业务) • 因CDMA要求线性工作，对发射功率和功率放大器要求较高，TD-SCDMA使用智能天线，基站接受灵敏度增加9dB，固仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离 • 通信距离(小区半径)主要受电波传播的时延所限制。对于TD-SCDMA系统，典型小区半径设置在11公里。如果允许引入部分干扰，小区半径可达到40-50公里。 • 采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的 FDD方式差，ITU仅要求TDD系统支持终端移动速度为120km/h。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。 TD－SCDMA/3G

  11. TDD和FDD • 在第三代移动通信中必要的两种双工方式 • FDD • 适合于大区制的全国系统 • 适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等 • TDD（TD-SCDMA） • 尤其适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖 • 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 • 能提供成本低廉的设备 • 预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，全国网，特别在城市及近郊区使用TD-SCDMA系统，用多模终端实现漫游 TD－SCDMA/3G

  12. 五、TD-SCDMA主要优势 • 完全满足对3G 业务与功能的需求 • 能在现有稳定的GSM网络上迅速而直接部署 • 能实现从第二代到第三代的平滑演进 • 完全满足第三代业务的要求 • 突出的频谱利用率和系统容量 • 无需使用成对的频段 • 支持蜂窝组网，可以形成宏小区、微小区及微微小区，每个小区可支持不同的不对称业务 • 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(如无线因特网) • 系统成本低 TD－SCDMA/3G

  13. 灵活高效的频谱使用 • 每个载频带宽为1.6MHz（FDD模式为2*5MHz） • 在相同的频带宽度内，可支持的载波数大大超过FDD模式 • 可单个频率使用 • 在频率资源紧张的国家和地区，频率可单个使用，频谱使用灵活 • 因特网的应用导致上、下行数据业务流量的明显不同 • 对上行与下行进行无线资源的自适应分配是频谱利用率优化的关键 • 由于使用了智能天线，提高了系统容量 • 智能天线波束指向用户，降低了多址干扰，提高了系统的容量，频谱效率加倍。无线干扰的最小化设计是实现最高频谱利用率的又一关键点 TD－SCDMA/3G

  14. 更高的频谱利用率 • 鸡尾酒会效应：CDMA系统为干扰受限系统，服务质量(QoS)、比特率和覆盖范围在动态环境中互相依赖，功率控制及无线资源的优化管理至关重要。 • 和WCDMA、CDMA2000相比，TD-SCDMA在设备实现中，更容易做到功率及无线资源的精细管理与控制，提高信道利用率，降低了每用户的平均成本。 TD－SCDMA/3G

  15. 更高的语音频谱利用率 • 频谱利用率相对较高，每用户平均成本低。 • 频率容易规划，可“见缝插针”，充分利用零碎频段。 TD－SCDMA/3G

  16. 更高的数据频谱利用率 10M带宽频率，WCDMA可支持一个载波，TD-SCDMA可支持六个载波。 TD-SCDMA在非对称设置下，其数据传输的频谱利用率是WCDMA的2倍。 TD－SCDMA/3G

  17. 灵活的上下行分层容量配置 • 特别适合不对称数据业务，快速满足业务的动态发展需求。 • 提升网络资源利用率，节约运营费用。 TD－SCDMA/3G

  18. 灵活的上下行区域容量配置 • 特别适合不对称数据业务，快速满足业务的动态发展需求。 • 提升网络资源利用率，节约运营费用。 TD－SCDMA/3G

  19. 呼吸效应不明显 智能天线和TDD时分效应 TD－SCDMA/3G

  20. 服务质量 优化及调整 小区呼吸 小区覆盖 小区容量 BS BS 更高负载 覆盖与容量相关联 • 负载因子直接与每小区支持的话务量有关 • 更多的话务意味着更多的干扰小区呼吸 • 最大建议负载: 70 %（ 典型 30-50 %） • 50%的负载意味着链路预算中减少3dB TD－SCDMA/3G

  21. 话务负载直接影响小区大小 在网优时可用RRM控制小区呼吸 128 kbps 8 kbps 144 kbps 144 kbps 64 kbps 64 kbps 64 kbps 144 kbps 64 kbps 64 kbps WCDMA中的小区呼吸 低负载 200 kbps 大覆盖 增加负载至 800 kbps 覆盖缩小 TD－SCDMA/3G

  22. 覆盖收缩效应不明显 TD－SCDMA/3G

  23. 接力切换资源占用少15％ • TD-SCDMA采用接力切换，一个用户不同时占用多个基站的空中业务信道资源及其网络传输资源。 • 节约了基站资源，增加了用户接入量。 • 节约运营商网络传输资源，减少运营投入。 • 简化了RAN系统的处理，提高了集成度。 TD－SCDMA/3G

  24. 动态信道分配提高资源利用 • 定义 －在终端接入和链路持续时间期间，对信道进行动态信道分配和调整 • 应用 －信道调整:降低掉话率 －资源整合:提高接入率 TD－SCDMA/3G

  25. 系统成本低 • 系统频谱利用率高、容量大 • 同一基站支持的用户数多，系统及服务费用降低 • 使用智能天线 • 不需使用大功率射频器件，基站成本大幅度下降 • 系统可靠性高，维护费用低 TD－SCDMA/3G

  26. 六、TD-SCDMA标准进展 • TD-SCDMA和WCDMA同属3GPP范畴，一个TDD模式，一个FDD模式。 • 3GPP对R4版本(及后向兼容的R99版本)的冻结，也标志着TD-SCDMA R4版本的稳定。 • 3GPP对R5、R6版本的完善，相关TD-SCDMA的部分也在同步的完善。 • TD-SCDMA和WCDMA在标准上的成熟度是完全一样的。 • 密切跟踪(预研)后3G新技术的发展。 TD－SCDMA/3G

  27. TD-SCDMA标准进展 TD-SCDMA标准在3GPP R4方面的进展 • 与WCDMA完善状况一样，对R4版本按时冻结； • 维护及修改相关标准: • 目前LCR TDD Uu较稳定，相关修改很少； • Iub接口有少量修改文稿； • 经过研究对部分RRM射频参数做了一些修改。 TD－SCDMA/3G

  28. TD-SCDMA标准进展 对3GPP R5/R6标准完善、更新及发展 • UDHSA(上下行高速接入) • 专用/共享资源的快速分配 • IMS（多媒体子系统）:全IP软切换，实现与NGN的融合 • MBMS:单向、点到多点、向大量用户传输高速数据 • 空中接口基站同步方法:利用DwPTS进行基站间同步 • 终端定位:信号到达角(AOA)辅助定位方法(由智能天线和上行同步共同完成) TD－SCDMA/3G

  29. 七、中国3G频谱分配 TD－SCDMA/3G

  30. 八、产品演进方案 TD－SCDMA/3G

  31. 一、什么是无线资源管理 二、无线资源管理有何必要 三、RRM在协议层中的位置 四、TD-SCDMA系统特点 五、TD-SCDMA系统资源内涵 六、TD-SCDMA系统无线资源管理 七、功率控制 八、TD-SCDMA系统切换控制方案 九、TD-SCDMA系统接纳控制方案 十、 TD-SCDMA系统动态信道分配方案 十一、负荷拥塞控制 十二、 TD-SCDMA无线链路监测方案 十三、 TD-SCDMA系统系统数据包调度方案 第二章 无线资源管理 TD－SCDMA/3G

  32. 一、什么是无线资源管理？ 无线资源管理就是对移动通信系统中的有限无线资源进行分配和管理，使系统性能和容量达到联合最佳状态。 TD－SCDMA/3G

  33. 二、无线资源管理有何必要？ • 由于CDMA是统计时分复用资源，每个载波所有的用户共享频率、时间和功率资源，因此，CDMA是一个干扰受限系统，它必须在有效的无线资源管理和网络的优化规划等技术的配合下，才能获得理想的频谱利用率。 • RRM是提高和优化系统和网络性能核心技术，也是影响移动通信设备和整体系统性能的关键部分。其最终目的是保证网络服务质量(QoS)的前提下，最大限度的提高频谱利用率和系统容量。 TD－SCDMA/3G

  34. 三、RRM在协议层中的位置 TD－SCDMA/3G

  35. 四、TD-SCDMA系统特点 • TDD 模式 • 独特的帧结构 • TDMA/CDMA/FDMA/SCDMA • 智能天线 • 联合检测 • 上行同步 • 软件无线电 TD－SCDMA/3G

  36. 五、TD-SCDMA系统资源内涵 TD－SCDMA/3G

  37. 六、TD-SCDMA系统无线资源管理 TDD系统 FDD系统 • 频率 • 功率 • 码道 • 时隙 • 空间域 • 虚拟物理资源 • 频率 • 功率 • 码道 • 时隙 • 空间域 • 虚拟物理资源 TD－SCDMA/3G

  38. 1、RRM主要过程 TDD系统 FDD系统 • 功率控制过程 • 负荷控制过程 • 接纳控制过程 • 切换控制过程 • AMR模式控制 • 包调度控制 • 动态资源分配(DRC) • 功率控制过程 • 负荷控制过程 • 接纳控制过程 • 切换控制过程 • AMR模式控制 • 包调度控制 • 动态信道分配(DCA) TD－SCDMA/3G

  39. 2、RRM使用的准则 • 功率准则 • 基于接收功率 • 基于发射发射功率 • 基于干扰功率 • 容量准则 • 基于吞吐量 • 基于资源利用率 • 基于覆盖 • 质量准则 • 基于QoS • 基于SIR • 基于BER • 容量准则 • … • … • … TD－SCDMA/3G

  40. 3、新技术对无线资源管理的影响 • 智能天线对无线资源管理的影响 • 联合检测对无线资源管理的影响 • 上行同步对无线资源管理的影响 TD－SCDMA/3G

  41. 七、功率控制 1、什么是供率控制 通过一定的机制和算法控制发射机的发射功率，使发射机以合适的功率大小发射信号。 TD－SCDMA/3G

  42. 2、功率控制有什么好处？ • 最小化网络干扰，小区内/间干扰 • 通过控制，保证上下行链路的质量 • 对抗阴影衰落和快速衰落 • 克服远近效应，减轻角效应 • 省电，减少UE和基站的发射功率 最终提高系统容量和性能 TD－SCDMA/3G

  43. 3、功率控制方法 TD－SCDMA/3G

  44. 4、功率控制要研究的问题 • 周期 • 步长 • 时延 • 准确度 • 收敛性 TD－SCDMA/3G

  45. 5、TD-SCDMA系统功率控制方案 • TD-SCDMA系统功率控制特点 • TD-SCDMA系统功率控制方案 TD－SCDMA/3G

  46. 6、TD-SCDMA系统功率控制特点 • 简单精确的开环功率控制 • 简单稳步的外环功率控制 • 简单实用的内环功率控制 TD－SCDMA/3G

  47. 7、开环功率控制 (1)主要用于随机接入过程，补偿路径损耗和阴影、拐角等效应带来的功率变化 (2)与内环功控相结合，提高快速功控的效果和性能 TD－SCDMA/3G

  48. 8、TD-SCDMA系统外环功控 • 为内环功控设置SIRtarget • 根据环境的变化调整SIRtarget • 设置链路的SIRtarget范围 • 主要用于DPCH TD－SCDMA/3G

  49. 9、内环功率控制方案 • 方法:基于检测接收机端的接收信噪比来进行发射功率调整的 • 目的:使发射机以合理的功率发射，既不能低也不需要高 • 作用:对抗各种衰落，降低系统干扰 TD－SCDMA/3G

  50. 10、TD-SCDMA系统功控-快速内环+开环 • 方法1. 快速内环+周期性的开环调整 • 方法2. 快速内环+事件触发的开环调整 TD－SCDMA/3G

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