TD-SCDMA基础及原理阐述ppt课件

TD-SCDMA基础及原理,大唐移动通信设备有限公司,.,2,PARTI,移动通信基础,.,3,现代通信的历史,1880壁式电话,1947拨盘电话,1878手持电话,1910桌式电话,1986-961G,1997-20012G,2002-3G,.,4,古代通信,声波通信晨钟暮鼓戌楼鸣夕鼓，山寺响晨钟光波通信烽燧“昼则举烽，夜则举火”旗语,.,5,有线通信的起源,电报的发明1838年，画家出身的莫尔斯发明了电报机电话的发明年月日，贝尔通过送话机喊道：“沃森先生，请过来！我有事找你！”,.,6,有线信道,有线信道（恒参量）双绞线同轴电缆光导纤维（光缆）,.,7,无线通信的起源,麦氏方程1864英国物理学家麦克斯韦(Maxwell)以理论推导出电磁波应该存在的结论。赫兹试验1888德国物理学家赫兹(Hertz)以试验来证明麦克斯韦的理论,.,8,无线电波,是电磁波的一种。无线电波只占整个电磁波频谱的一部分。频率在30kHz至3000GHz无需通过有线媒介传播。,.,9,无线电波的特性,衍射,反射,折射,散射,.,10,移动通信的诞生,1880年，A.GBell发明了世界上的第一个光学电话。1901年，Marconi开始了世界上第一个陆地无线移动电话。1910年，Ericsson夫妇发明了世界上第一个汽车电话。,.,11,移动通信的演进,1921年，底特律警察安装了第一批陆地移动无线电话系统。1924年，BELL实验室声称发明了第一版移动双向语音无线电话。1946年，BELL实验室引入第一批商用移动无线电话服务。1948年，BELL系统发明了晶体管，逐渐取代了电子管。,.,12,移动通信的演进,1958年，德州仪器（TI）发明了集成电路。引发了电子工业的一场新的革命。1964年，Bell系统开始引入增强型移动电信服务（IMTS）。双工，自动拨号，频道自动选择。,.,13,移动通信的三种损耗,路径损耗电波空间传播大范围内的变化趋势变化最为缓慢慢衰落损耗建筑物的阻挡中等范围内的变化趋势变化较缓慢快衰落损耗多径传播分为空间选择性衰落频率选择性衰落时间选择性衰落,Pr/Pt,d=vt,.,14,移动通信的三种效应,远近效应路径损耗,阴影效应慢衰落损耗,多普勒效应快衰落损耗,.,15,信道条件对接收信号的影响,AirtoAir:Fastfading(almostfrequencynon-selective,verytimeselective),.,16,信道条件对接收信号的影响,GroundtoGround:Slowfading(highlyfrequencyselective,notverytimeselective),.,17,信道条件对接收信号的影响,AirtoGround:Worstcase(frequencyandtimeselective),.,18,蜂窝系统的诞生,第一个商用蜂窝无线系统。1969年，BELL实验室。6个信道，450MHz，频率再用。225英里沿线的火车上。付费电话。,.,19,蜂窝系统的目的,更多的频谱再用以及提高系统容量在宽带接入中降低时延降低码间干扰利用可视径缓解远近效应降低功耗,.,20,蜂窝小区的分类,宏小区郊区微小区城区微微小区室内,.,21,切换（Handoff）,.,22,第一代移动电话的出现,第一个手提蜂窝电话由MartinCooper于1973年4月3日打通。Motorola公司研发。砖头状，重达850克的电话Motorolas“DynaTAC”第一个引入商业市场的蜂窝电话。重量:454克.价格:US$3,500,.,23,第一代移动电话,第一代的移动电话系统属于模拟系统。主要用于語音传输例子：AMPS,TACS缺点：系统容量低。通话品质差。容易被监听。兼容性能差。无国际漫游。,.,24,第一代移动电话,1G系统的年增长率为30to50%截至1990年，2000万用户需要改进:传输质量系统容量覆盖率低保密性差,.,25,信号概念,定义数据的物理表示时间和空间的函数分类连续时间/离散时间连续取值/离散取值模拟信号=连续时间+连续取值数字信号=离散时间+离散取值周期信号参数周期频率幅度相位,.,26,信号质量,SNR.信噪比（dB）SignaltonoiseRatioindBSIR.信干比（dB）SignaltoInterferenceRatioindBC/I.载干比（dB）CarrieroverInterferenceindBEb/No.SignalEnergyperbittonoisePowerDensityperhertz.Measureshowstrongthesignalis.,.,27,噪声vs干扰,噪声来源：接收机内热噪声宇宙噪声不同的随机干扰干扰来源其它同频用户小区内小区间其它同频系统,.,28,第二代移动电话（2G）,90年代初，北美引入IS-54。双模数字标准，TDMA。1992年，欧洲引入了GSM。1992年，JDC在东京开始运营。1994年，高通公司推出IS-95系统。1995年，CDMA开始在香港运营。,.,29,第二代移动电话（2G）,第二代的系统为数字系统。可提供语音/数据/传真传输，以及一系列加值型的服务。目前还在演进当中例子：GSM,CDMA在世界范围内GSM是主要的无线标准：全世界72%的数字市场。全世界60%的无线市场。,.,30,多址技术,目标允许多个用户同时共享一个频谱资源方式空间（s）时间（t）频率（f）扩谱（c）,.,31,时分复用,不同信道占用不同的时间。优点:单载波比特速率灵活-多个时隙有效使用信道缺点:精确同步比特速率高,.,32,频分复用,不同信道占用不同的频率。优点:无需同步连续发射也适用于模拟信号低比特速率（便宜）缺点:浪费带宽不灵活保护间距窄带滤波器对衰落敏感,.,33,码分复用,不同信道占用不同的扩频码。优点:节省带宽抗干扰缺点：数据速率低复杂度高需要功率控制,.,34,混合复用方式,.,35,第二点五代移动电话(2.5G),为3G之前的过渡性产品2.5G的速度较2G增快許多(114kbps)例子：GeneralPacketRadioServiceGPRS（通用无线分组业务）,.,36,第二点七五代移动電話(2.75G),为2.5G之前后，3G之前的过渡性产品。2.75G的速度较2.5G又增快許多(384kbps)例子：EnhancedDataratesforGlobalEvaluation(EDGE)（全球演进式数据速率增强技术）,.,37,第三代移动电话(3G),1997年，在韩国举办的UMTS研讨会上，宽带CDMA被认为是第三代移动通信的主要技术之一。1999年，国际电信联盟（ITU）正式确定下一代移动通信系统(比如，W-CDMA,cdma2000等)2001年，3G系统开始运营Cdma2000在韩国。UMTS在欧洲。Foma(和UMTS接近)在日本,.,38,第三代移动电话(3G),实现了任何人(whoever),在任何时间(whenever),任何地点(wherever),进行通信的梦想。3G传输速度2Mbps（静止）384kbps（步行）144kbps（车载）具有语音、文字、静态影像、动态影像等多媒体传输的特点与能力。取实际资料传输量为收费标准。于二零零三年至二零零五年间发展成熟,.,39,国际移动通信系统(IMT-2000)由ITU发起。通用移动电信系统(UMTS)由ETSI发起。3G系统的基本特性:全世界范围内通用用在所有的移动应用上提供最高速率达2Mbps的数据通信。提供更高的频谱利用率,第三代(3G):标准,.,40,第三代：综合环境,.,41,未来发展,低价化多功能体积小,淺談流動電話網絡,.,42,3G概念产品,可视眼罩电话,手杖上的电视电话,.,43,小结,.,44,PARTII,扩频通信基础,.,45,扩频技术,定义：是把信息的频谱展宽进行传输的技术好处：带宽与信噪比的互换(抗干扰)分类：跳频、跳时、直接序列扩频原理：香农定理,.,46,DSCDMA的原理,.,47,FH-CDMA的原理,.,48,DS-CDMA的简单示例发送端,d0(t),t,t,t,c0(t),d1(t),t,t,t,c1(t),s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+s1(t),.,49,DS-CDMA的简单示例接收端,b0(t)=s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t)=s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,.,50,CDMA系统干扰类型,f1,f2,Channel1,Channel2,Frequency,Power,.,51,扩频技术的抗干扰,.,52,多用户情况,.,53,移动传播环境,Thepeaksandbottomsofreceivedpowerappear,inproportiontoDopplerfrequency.,BaseStation(BS),MobileStation(MS),multi-pathpropagation,.,54,传统技术RAKE接收机,因为CDMA具有很高的时间分辨度,CDMA信号的不同路径延迟均可以等同对待所以，来自所有路径的能量可以通过调整相位和路径延迟而被累加起来-这就是RAKE接收机的原理,CDMAReceiver,CDMAReceiver,SynchronizationAdder,来自path-2和path-3的干扰,.,55,传统技术功率控制,精确功率控制是CDMA系统能成功运行的重要条件反向功率控制“远近效应”正向功率控制邻小区干扰功率控制算法：开环、闭环、外环,.,56,传统技术软切换,切换过程,.,57,PARTIII,TD-SCDMA基础,.,58,IMT-2000的历史背景,1985年,ITU启动了FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统）1991年,ITU成立了TG8/1工作组，专门负责FPLMTS的标准制定。1992年,WARC（世界无线电行政大会）对FPLMTS的频率进行了划分。1996年，正式更名为IMT-2000.1997年，征集空中接口的无线传输技术（RTT）的候选方案2000年，在芬兰赫尔辛基召开的ITUTG8/1第18次会议最终通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。最终确立了IMT-2000所包含的5个无线接口技术标准。,DMAMC,CDMADS,.,59,3G国际标准化组织,ITU:是一个政府间组织,在制定标准时采用协商一致的原则。1865年成立，总部位于瑞士日内瓦。1920年我国加入国际电联（1972年恢复）。ITU-T:电信标准部,电信标准部设有14个研究组ITU-R:无线电通信部，无线电通信部设有8个研究组ITU-D:电信发展部，电信发展部门旨在促进第三世界国家的电信发展3GPP：该组织由各个国家和地区的电信标准化组织组成1998年12月，第三代协作项目组织成立主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA为无线接口的第三代技术规范3GPP2：该组织是于1999年1月成立主要是制订以ANSI-41核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。,.,60,ITU3G候选技术,RadioInterfaces,CDMA,TDMA,.,61,三大主流无线接口标准,DS-FDD,J-Phone爱立信阿尔卡特诺基亚朗讯北电富士通夏普,TDD(LCR),大唐西门子中兴华为普天,.,62,TDSCDMA标准的历程,TDSCDMA成为国际第三代移动通信标准之一2000.5,香山会议,正式向ITU提交TD-SCDMA标准建议1998.6,TD-SCDMA成为ITU3G候选方案1999.11,赫尔辛基ITU会议,伊斯坦布尔无线电大会,TDSCDMA成为3GPP标准R42001.3,加洲棕榈泉3GPP全会,邮电部批准中国提交TD-SCDMA标准1998.1,大唐集团在1995年开始预研SCDMA和TDSCDMA技术,.,63,TD-SCDMA产业环境,60MHz,30MHz,FDD,TDD,15MHz,Satellite,1785,1850,1755,1880,1920,1980,2010,2025,2110,2170,2300,2400,Satellite,40MHz,TDD155MHz,.,64,TD-SCDMA产业环境,.,65,什么是TD-SCDMA,TDSCDMATimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess是ITU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CWTS及3GPP的全面支持是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是UTRAFDD可替代的方案是集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA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它采用了智能天线、联合检测、同步CDMA、低码片速率、多时隙、可变扩频因子、自适应功率调整等技术,.,66,与WCDMA的对比,WCDMA,Frequency,Time,code,5MHz,TD-SCDMA,Frequency,Time,code,1.6MHz,.,67,TD-SCDMA关键技术,时分双工（TDD）灵活的无线资源分配方式;上行同步降低干扰，提高系统容量;智能天线与联合检测大幅降低系统干扰动态信道分配（DCA）降低系统干扰接力切换提高切换效率,.,68,双工方式,1920,1925,2110,2115,Uplink,Downlink,WCDMA/GSM,1885,1886.6,TD-SCDMA,frequency,code,time,frequency,code,time,.,69,时分双工,时分双工的优势,便于利用不成称的频谱资源可高效率地满足不对称业务需要上下行对称，利于使用智能天线、预RAKE等新技术无需笨重的射频双工器,资源:,.,70,上行同步,所有终端的上行信号到达NodeB时是同步的上行的信道码是正交的可降低多址干扰提高系统性能简化设计，降低成本,Basestation,Codechannel1,Codechannel2,CodechannelN,.,71,智能天线,使用智能天线.能量仅指向小区内处于激