TD-SCDMA基本原理解析課件

TD-SCDMA基本原理2009年3月TD-SCDMA基本原理2009年3月1“G”為水墨丹青筆觸“3”則頗像一輪東升紅日G字以水墨形式出現(xiàn)，突出了民族文化，同時(shí)也暗示了移動(dòng)3G的民族標(biāo)準(zhǔn)

G3，引領(lǐng)3G生活

充分融入中國移動(dòng)的三大品牌意在“帶您進(jìn)入高效的，精彩的3G新生活”G3，引領(lǐng)3G生活2目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述3移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求發(fā)展不同時(shí)期不同需求移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求發(fā)展不同時(shí)期不同需求4AMPSTACSNMT其它第一代80年代模擬模擬技術(shù)第二代90年代數(shù)字需求驅(qū)動(dòng)GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)第三代IMT-2000WCDMACDMA2000需求驅(qū)動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展TD-SCDMAAMPSTACSNMT其它第一代80年代模擬模擬技術(shù)第二5IMT-2000制定的目標(biāo)全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全球無縫覆蓋高效的頻譜效率高服務(wù)質(zhì)量、高保密性能提供多媒體業(yè)務(wù)車速環(huán)境：144kbps步行環(huán)境：384kbps室內(nèi)環(huán)境：2048kbpsIMT-2000制定的目標(biāo)全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全球無縫6國際電聯(lián)認(rèn)可的三種3G標(biāo)準(zhǔn)WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess） 寬帶碼分多址CDMA2000(CodeDivisionMultipleAccess2000) 碼分多址2000TD-SCDMA(TimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess) 時(shí)分同步碼分多址國際電聯(lián)認(rèn)可的三種3G標(biāo)準(zhǔn)WCDMA（WidebandCo7TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程TD-SCDMA提交到ITU98/0699/1200/0501/0306/01TD-SCDMA在3GPP融合ITU正式通過3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA寫入3GPPR4TD-SCDMA成為中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程TD-SCDMA提交到ITU9883G業(yè)務(wù)應(yīng)用會(huì)話型業(yè)務(wù)

語音可視電話流媒體業(yè)務(wù)

手機(jī)電視視頻點(diǎn)播交通監(jiān)控交互類業(yè)務(wù)

在線游戲網(wǎng)頁瀏覽定位需求后臺(tái)類業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)下載E_mail收發(fā)3G業(yè)務(wù)應(yīng)用會(huì)話型業(yè)務(wù)9目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述10什么是TD-SCDMA

TimeDivisionDuplex

Synchronization

CodeDivisionMultipleAccess

TD-SCDMA系統(tǒng)指的是時(shí)分雙工、同步碼分多址系統(tǒng)是中國電信行業(yè)第一個(gè)完整的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)什么是TD-SCDMATimeDivisionD11什么是CDMA?FDMAFrequencyDivisionMultipleAccess頻分多址ftPowerMS1MS2MS3

PowertfMS1

MS2

MS3fCodetMS1

MS2

MS35MHzTDMATimeDivisionMultipleAccess時(shí)分多址CDMACodeDivisionMultipleAccess碼分多址什么是CDMA?FDMAftPowerMS1MS212什么是CDMA?用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的需求是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的根本驅(qū)動(dòng)力！●●●CDMATDMAFDMA什么是CDMA?用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的需求是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的根本13什么是TDD？上行數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)時(shí)分雙工/TDD頻分雙工/

FDD什么是TDD？上行數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)時(shí)分雙工/TDD14TDD技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)分雙工的優(yōu)勢無須成對(duì)頻率資源適合非對(duì)稱業(yè)務(wù)上下行特性相同時(shí)分雙工的缺點(diǎn)：對(duì)定時(shí)、同步的要求高上行數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)TDD技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)分雙工的優(yōu)勢無須成對(duì)適合非上下行時(shí)分雙工15為什么要同步？問題1：由時(shí)分所帶來的對(duì)定時(shí)、對(duì)同步的要求。問題2：地址碼的正交性無法嚴(yán)格滿足，導(dǎo)致多址干擾的出現(xiàn)。如何解決？同步！基站之間的同步上行同步為什么要同步？問題1：由時(shí)分所帶來的對(duì)定時(shí)、對(duì)同步的要求。同16TD-SCDMA1.6MHz/每載波ft下行上行TD-SCDMA雙工方式TDDTD-SCDMA多址方式

TDMACDMAFDMASDMATD-SCDMA1.6MHz/每載波ft下行上行TD-S17目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述18網(wǎng)絡(luò)接口ServerIubHLR/AuCEIRPSTNNetworkSS7NetworkIu-CSAMGWMSCRouterCorporateBGSGSNFirewallGGSNLIGInternetGPRS/3GbackbonenetworkBillingSystemCGOtherPLMNNodeBUuBTSRNCIu-PSIu-CSIu-PSIubRNCIurUm網(wǎng)絡(luò)接口ServerIubHLR/AuCPSTNSS7Iu-19網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)UTRANUniversalTerrestrialRadioAccessNetworkRNSRadioNetworkSubsystemRNCRadioNetworkController網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)UTRANUniversalTerrestria20目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述21TD-SCDMA

Frequency

Time

Power

density

(CDMA

codes)

1.6MHz

0

:

15

TS0

2.Carrier(optional)

3.Carrier(optional)

TS1

TS2

TS3

TS4

TS5

TS6

DL

DL

DL

DL

UL

UL

UL

5ms

DwPTS

UpPTS

GP

DL

TimeDivisionDuplex—SynchronousCodeDivisionMultiplexAccessTD-SCDMAFrequencyTimePower22物理信道幀結(jié)構(gòu)所有的物理信道都采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀號(hào)、無線幀、子幀和時(shí)隙/碼

TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)TS0為下行時(shí)隙三個(gè)特殊時(shí)隙GP,DwPTS,UpPTSTS1為上行時(shí)隙其余時(shí)隙可根據(jù)根據(jù)用戶需要進(jìn)行靈活UL/DL配置Radioframe10msSystemFrameNumberSub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GPTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675us(864chips)gL1144chips物理信道幀結(jié)構(gòu)所有的物理信道都采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀號(hào)、無線幀23子幀結(jié)構(gòu)TrafficTS864chipsUL:DL2:4ULULDLDLDLDLDLUL:DL1:5ULDLDLDLDLDLDLUpPTS(160chips)Subframe5ms(6400chip)1.28McpsDwPTS(96chips)GP

(96chips)轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)換點(diǎn)子幀結(jié)構(gòu)TrafficTSUL:DL2:4ULUL24Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675s常規(guī)時(shí)隙由864Chips組成，時(shí)長675us；業(yè)務(wù)和信令數(shù)據(jù)由兩塊組成，每個(gè)數(shù)據(jù)塊分別由352Chips組成；訓(xùn)練序列(Midamble)由144Chips組成；16Chips為保護(hù)；可以進(jìn)行波束賦形；DataMidambleGPData675s常規(guī)時(shí)隙由825常規(guī)時(shí)隙DataMidambleDataTFCI1SSTPCTFCI2DataMidambleDataTFCI3SSTPCTFCI4時(shí)隙i時(shí)隙i5ms無線子幀5ms無線子幀10ms無線幀352chips352chips144chips352chips352chips144chipsGP(16chips)GP(16chips)Data： 數(shù)據(jù)部分，用于承載用戶/信令數(shù)據(jù)Midamble： 訓(xùn)練序列，用于信道估計(jì)、功率電平測量TFCI： 傳輸格式組合指示，指示傳輸格式組合方式SS： 同步偏移，同步調(diào)整指令TPC： 發(fā)射功率控制，發(fā)射功率調(diào)整指令GP： 保護(hù)間隔常規(guī)時(shí)隙DataMidambleDataTFCI1SSTP26GP(32chips)SYNC-DL(64chips)75s下行導(dǎo)頻時(shí)隙DwPTS用于下行同步和小區(qū)搜索；該時(shí)隙由96Chips組成:32用于保護(hù)；64用于導(dǎo)頻序列；32個(gè)不同的SYNC-DL碼，用于區(qū)分不同的基站；為全向或扇區(qū)傳輸，不進(jìn)行波束賦形。GP(32chips)SYNC-DL(64chips)7527GP(32chips)SYNC-UL(128chips)125s上行導(dǎo)頻時(shí)隙UpPTS用于建立上行初始同步和隨機(jī)接入，以及越區(qū)切換時(shí)鄰近小區(qū)測量160Chips:其中128用于SYNC-UL，32用于保護(hù)SYNC-UL有256種不同的碼，可分為32個(gè)碼組，以對(duì)應(yīng)32個(gè)SYNC-DL碼，每組有8個(gè)不同的SYNC-UL碼，即每一個(gè)基站對(duì)應(yīng)于8個(gè)確定的SYNC-UL碼NodeB從終端上行信號(hào)中獲得初始波束賦形參數(shù)GP(32chips)SYNC-UL(128chips)128GP保護(hù)時(shí)隙DwPTSGPUpPTSGPSYNC_DLGPSYNC_UL96chips96chips160chips32chips32chips64chips128chips96Chips保護(hù)時(shí)隙，時(shí)長75us用于下行到上行轉(zhuǎn)換的保護(hù)確定基本的基站覆蓋半徑GP保護(hù)時(shí)隙DwPTSGPUpPTSGPSYNC_DLGPS29目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述30Uu接口協(xié)議結(jié)構(gòu)控制平面用戶平面Uu接口協(xié)議結(jié)構(gòu)控制平面用戶平面313種信道模式邏輯信道直接承載用戶業(yè)務(wù)根據(jù)承載內(nèi)容不同，分為控制信道和業(yè)務(wù)信道傳輸信道描述信息如何在空中接口上傳輸

根據(jù)傳輸?shù)男畔傩?，分為專用信道和公共信道物理信道信息在空中接口傳輸時(shí)的物理通道

頻率、時(shí)隙、碼3種信道模式32傳輸信道到物理信道的映射傳輸信道物理信道DCH專用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理隨機(jī)接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道(PUSCH)DSCH物理下行共享信道(PDSCH)下行導(dǎo)頻信道(DwPCH)上行導(dǎo)頻信道(UpPCH)尋呼指示信道（PICH）快速物理接入信道F-PACH傳輸信道到物理信道的映射傳輸信道物理信道DCH專用物理信道(33頻譜分配頻譜分配34物理信道物理信道縮寫英文解釋上下行方向公共物理信道PCCPCHPrimaryCommonControlPhysicalChannel下行SCCPCHSecondaryCommonControlPhysicalChannel下行PRACHPhysicalRandomAccessChannel上行FPACHFastPhysicalAccessChannel下行PUSCHPhysicalUplinkShareChannel上行PDSCHPhysicalDownlinkShareChannel下行PICHPagingIndicatorChannel下行DwPCHDownlinkPilotChannel下行UpPCHUplinkPilotChannel上行專用物理信道DPCHDedicatedPhysicalChannel下行、上行物理信道物理信道縮寫英文解釋上下行方向公共物理信道PCCPC35物理信道的分類與功能小區(qū)搜索與小區(qū)選擇DwPCH-下行導(dǎo)頻信道（DwPTS）PCCPCH-主公共控制物理信道尋呼PICH-尋呼指示信道SCCPCH-從公共控制物理信道隨機(jī)接入U(xiǎn)pPCH-上行導(dǎo)頻信道（UpPTS）FRACH-快速物理接入信道PRACH-物理隨機(jī)接入信道SCCPCH-從公共控制物理信道業(yè)務(wù)連接DPCH–專用物理信道物理信道的分類與功能小區(qū)搜索與小區(qū)選擇尋呼隨機(jī)接入業(yè)務(wù)連接36上行同步建立終端選擇SYNC-UL,以估算的時(shí)間和功率發(fā)送基站檢測到SYNC-UL,并回送定時(shí)和功率調(diào)整調(diào)整定時(shí)和功率,發(fā)送隨機(jī)接入請(qǐng)求UpPCHFPACHRACHFACH指配信道,繼續(xù)完成接入過程和鑒權(quán)DwPCHUENodeB手機(jī)隨機(jī)接入過程上行同步建立終端選擇SYNC-UL,以估算的時(shí)間和功率發(fā)送37信道在系統(tǒng)中的配置PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICH1PRACHFPACHTS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6PICH2信道在系統(tǒng)中的配置PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCC38目錄概述什么是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)信道映射擴(kuò)頻與調(diào)制目錄概述39數(shù)據(jù)簡要發(fā)送過程數(shù)據(jù)編碼交織擴(kuò)頻加擾調(diào)制射頻發(fā)送射頻接收解調(diào)解擾解擴(kuò)解碼解交織數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)簡要發(fā)送過程數(shù)據(jù)編碼交織擴(kuò)頻加擾調(diào)制射頻發(fā)送射頻接收解調(diào)40

信道編碼技術(shù)是通過給原數(shù)據(jù)添加冗余信息，從而獲得糾錯(cuò)能力適合糾正非連續(xù)的少量錯(cuò)誤目前使用較多的是卷積編碼和Turbo編碼（1/2，1/3）無糾錯(cuò)編碼：BER<10-1~

10-2不能滿足通信需要卷積編碼：BER<10-3滿足語音通信需要Turbo碼：BER<10-6滿足數(shù)據(jù)通信需要原理和目的作用和效果信道編碼 信道編碼技術(shù)是通過給原數(shù)無糾錯(cuò)編碼：BER<141擴(kuò)頻技術(shù)原理（1）擴(kuò)頻通信：將信號(hào)的頻譜展寬后進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)。FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal擴(kuò)頻技術(shù)原理（1）擴(kuò)頻通信：將信號(hào)的頻譜展寬后進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)42fS（f）f0擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0解擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲fS（f）f0解擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲信號(hào)脈沖干擾白噪聲擴(kuò)頻技術(shù)原理（2）fS（f）f0擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0擴(kuò)頻后的信號(hào)43正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼SF正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼SF44正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼45SF＝8SF＝846擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶不同的擴(kuò)頻碼可以區(qū)分用戶PowerspectrumUser1User2User3User4User5SpreadingCode1Code2Code3Code4Code5Compositesignal碼可以區(qū)分用戶擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶不同的擴(kuò)頻碼PowerspectrumU47擴(kuò)頻過程符號(hào)速率×SF=1.28Mcps(碼片速率)。TD-SCDMA中：上行信道碼的SF為：1、2、4、8、16下行信道碼的SF為：1、16數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后碼片OVSF碼擾碼擴(kuò)頻過程符號(hào)速率×SF=1.28Mcps(碼片速率)48擴(kuò)頻碼作用TD－SCDMA系統(tǒng)中擴(kuò)頻碼的作用是用來區(qū)分同一時(shí)隙中的不同用戶擴(kuò)頻碼作用TD－SCDMA系統(tǒng)中49擾碼擾碼共128個(gè)擾碼，分成32組，每組4個(gè)，擾碼碼組由基站使用的SYNC_DL序列確定。加擾的目的是為了區(qū)分小區(qū)。擾碼擾碼共128個(gè)擾碼，分成32組，每組4個(gè)，擾碼碼組由基站50CodeGroupAssociatedCodesSYNC-DLIDSYNC-ULIDScramblingCodeIDMidambleCodeIDGroup100~7(000~111)0(00)0(00)1(01)1(01)2(10)2(10)3(11)3(11).Group3231248~255(000~111)124(00)124(00)125(01)125(01)126(10)126(10)127(11)127(11)TD-SCDMA系統(tǒng)碼組CodeGroupAssociatedCodesSYNC51連續(xù)二進(jìn)制比特復(fù)數(shù)符號(hào)00+j01+110-111-jQPSKij0000010110101001011111108PSK調(diào)制將連續(xù)的兩個(gè)比特映射為信號(hào)空間的一個(gè)點(diǎn)將連續(xù)的三個(gè)比特映射為信號(hào)空間的一個(gè)點(diǎn)連續(xù)二進(jìn)制比特復(fù)數(shù)符號(hào)00+j01+110-111-jQPS52TD－SCDMA與GSM空中接口的主要差別TD-SCDMAGSM帶寬1.6MHz200kHz功率控制頻率200Hz2Hz或更低服務(wù)質(zhì)量控制無線資源管理算法頻率規(guī)劃調(diào)制方式QPSKGMSK分組數(shù)據(jù)的支持基于負(fù)載的分組調(diào)度基于時(shí)隙的調(diào)度基站同步需要不需要TD－SCDMA與GSM空中接口的主要差別TD-SCDMAG53自適應(yīng)陣列基站普通基站智能天線的作用使用智能天線：能量僅指向小區(qū)內(nèi)處于激活狀態(tài)的移動(dòng)終端正在通信的移動(dòng)終端在整個(gè)小區(qū)內(nèi)處于受跟蹤狀態(tài)沒有使用智能天線：能量分布于整個(gè)小區(qū)內(nèi)所有小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)終端均相互干擾，此干擾是CDMA容量限制的主要原因干擾自適應(yīng)陣列基站普通基