TD技术与NodeB

1、TD-SCDMA关键技术和 Node B介绍产品与策略部：邱长斌产品与策略部：邱长斌主主 要要 内内 容容TD-SCDMATD-SCDMA的关键技术的关键技术 TD-SCDMA NodeB介绍关关 键键 技技 术术什么是什么是TD-SCDMATD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电 总结什么是什么是TD-SCDMA T Time ime D Division-ivision-S Synchronous ynchronous C Code ode D Division ivision M Multiple ultiple A Acces

2、s (ccess (时分双工的同步码分多址时分双工的同步码分多址) ) 是是ITUITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了得到了CWTSCWTS及及3GPP3GPP的全面支持；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，是是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是UTRA-FDDUTRA-FDD可替代的方案；可替代的方案； 是集是集CDMACDMA、TDMATDMA、FDMAFDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术；利用率高、抗干扰能力强的移动通

3、信技术； 它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMACDMA、软件、软件无线电、低码片速率、可变扩频系统等技术无线电、低码片速率、可变扩频系统等技术. .TD-SCDMA主要参数主要参数 多址接入方式：多址接入方式： TDMA/DS-CDMATDMA/DS-CDMA 双工方式：双工方式：TDDTDD 码片速率码片速率: 1.28Mbps(WCDMA: 1.28Mbps(WCDMA的的1/3)1/3) 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

4、编码方式：编码方式：1/2-1/31/2-1/3的卷积编码，的卷积编码，TurboTurbo编码编码TD-SCDMA的多址方式的多址方式 FDMA、TDMA和CDMA的最优结合 1.6 MHz最多可达16个码道每个用户通过临时分配到的CDMA码来被识别时隙下行下行下行上行timeenergyfrequencyTD-SCDMA的双工方式的双工方式 TDDTDD的优点的优点 易于使用非对称频段易于使用非对称频段, , 无需无需具有特定双工间隔的成对频具有特定双工间隔的成对频段段 适应用户业务需求，灵活配适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率置时隙，优化频谱效率 上行和下行使用同个载频，上行和

5、下行使用同个载频，故无线传播是对称的故无线传播是对称的, ,有利于有利于智能天线技术的实现智能天线技术的实现 无需笨重的射频双工器，小无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本巧的基站，降低成本时分双工时分双工 (TD-SCDMA):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):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 低码片速率低码片速率 1 1.6MHz.6MHz带宽带宽可实现可实现2 2MbpsMbps的数据业务的数据业务 低码片速率低码片速率频谱利用率高频谱利用率高频率使用灵活频率

6、使用灵活系统设备成本低系统设备成本低5MHz关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA帧结构帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电 总结帧结构帧结构 每帧有两个上/下行转换点 TS0为下行广播时隙 TS1为上行时隙 三个特殊时隙G, DwPTS, UpPTS 其余时隙可根据用户需要进行灵活UL/DL配置Radio frame10msSystem Frame Number Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chipsSP特殊时隙特殊时隙 Dw

7、PTS:DwPTS: 用于下行同步和小区初搜：用于下行同步和小区初搜： 3232用于保护；用于保护；6464用于导频序列；用于导频序列；时长时长75us75us 3232个不同的个不同的SYNC-DLSYNC-DL码，用于区码，用于区分不同的基站；分不同的基站； UpPTS:UpPTS: 用于建立上行初始同步和随机用于建立上行初始同步和随机接入；接入； 160 Chips: 160 Chips: 其中其中128128用于用于SYNC-SYNC-ULUL，3232用于保护用于保护 G G 96 Chips96 Chips保护时隙，时长保护时隙，时长75us75us 用于下行到上行转换的保护用于下

8、行到上行转换的保护SYNC 64cSYNC1 128cGP 32cGP 32cGTS0TS1在在TD-SCDMATD-SCDMA系统中，系统中，P-CCPCH P-CCPCH （ BCHBCH）必须分配在）必须分配在TS0TS0；P-CCPCHP-CCPCH必须使用全向波束，覆盖整个小区必须使用全向波束，覆盖整个小区/ /扇区；扇区；因此，因此，P-CCPCHP-CCPCH不能采用波束赋型；不能采用波束赋型；TS0TS0的突发结构同业务时隙（的突发结构同业务时隙（Traffic TimeslotTraffic Timeslot）。）。GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1T

9、S3TS6业务时隙业务时隙TS0业务时隙业务时隙TS1TS6GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6n业务时隙可以安排：业务时隙可以安排：n公共信道（包括共享信道）；公共信道（包括共享信道）；n专用信道；专用信道；n需要进行扩频、加扰操作；需要进行扩频、加扰操作；n可以波束赋型，对用户定向发射接收；可以波束赋型，对用户定向发射接收；n需要功率控制；需要功率控制；n可以携带可以携带 L1L1层的控制命令（层的控制命令（TFCITFCI、TPCTPC、SS SymbolSS Symbol）；）；业务时隙结构业务时隙结构 每时隙由每时隙由704 Chips704 Chi

10、ps组成，时长组成，时长675us675us； 业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由业务和信令数据由两块组成，每个数据块分别由352 352 ChipsChips组成；组成； 训练序列训练序列(Midamble)(Midamble)由由144 Chips144 Chips组成；组成； 16 Chips16 Chips为保护；为保护；Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips675 s业务时隙训练序列业务时隙训练序列 ：Midamble码码nMidambleMidamble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

11、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，112.5us112.5us；n由长度为由长度为 128Chips128Chips的基本的基本MidambleMidamble码生成；码生成；n对对MidambleMidamble码不进行扩频、加扰等操作。码不进行扩频、加扰等操作。业务时隙的业务时隙的L1层控制命令层控制命令 Data symbols Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS symbols G P 1 st part of TFCI c

12、ode word 2 nd part of TFCI code word Data symbols e Data symbols TPC symbols Time slot x (864 Chips) SS symbols G P 3 rd part of TFCI code word 4 th part of TFCI code word Radio Frame 10ms Sub -frame 5ms Sub -frame 5ms L1层控制命令包括传输格式组合指示（TFCI）,发射功率控制（TPC）,同步偏移（SS）MidambleMidamble TFCI code wordTFCI c

13、ode wordn用于指示信道的传输格式；用于指示信道的传输格式；n分四个部分，位于两个子帧内；分四个部分，位于两个子帧内；n10ms10ms无线帧内的两个（相同时隙的）无线帧内的两个（相同时隙的）5ms5ms子帧内子帧内的的TFCI code wordTFCI code word组合起来，才能构成一个完组合起来，才能构成一个完整的整的TFCI code wordTFCI code word；nTFCI code wordTFCI code word与与TFCTFC一一对应一一对应业务时隙的业务时隙的L1层控制命令层控制命令 TPC symbolTPC symboln用于上行对下行（或下行对上

14、行）的功率控制；用于上行对下行（或下行对上行）的功率控制；n调整步长是调整步长是1, 21, 2或或3dB3dB（由（由RRCRRC层指示）；层指示）；n功控频率最高为功控频率最高为200Hz200Hz，即每，即每5ms5ms子帧发送一次。子帧发送一次。 SS symbolSS symboln用于上行同步（上行同步过程、上行同步保持）；用于上行同步（上行同步过程、上行同步保持）；n调整步长调整步长1/8-11/8-1个个ChipChip；n每每5ms5ms子帧发送一次，即上行同步频率最大为子帧发送一次，即上行同步频率最大为200Hz200Hz。nSS symbolSS symbol个数与个数与

15、TPC symbolTPC symbol相同。相同。业务时隙的业务时隙的L1层控制命令层控制命令关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构智能天线智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制智能天线的引入智能天线的引入 目标目标 将目标用户的能量最大化将目标用户的能量最大化 将其他用户的干扰最小化将其他用户的干扰最小化 思想思想 发展空分技术发展空分技术 静态的固定扇区静态的固定扇区- -动态的天动态的天线波束线波束智能天线的基本原理智能天线的基本原理以以M M元直线等距天线阵列为例：（第元直线等距天线阵列为例：（第m m个阵元）个阵元）空域上入射波距离相差空域上

16、入射波距离相差 d=m x cosd=m x cos时域上入射波相位相差时域上入射波相位相差x阵元1阵元M-2.d阵元M-1阵元0u0(t)u1(t)uM-1(t)uM-2(t)xd2智能天线的基本原理（续）智能天线的基本原理（续） 空间上距离的差别导致了各个阵元上接收信号相位的不同，经过加权后阵列输出端的信号为 其中，A增益常数，s(t)是复包络信号，wm是阵列的权因子。10cos210)()()(MmxmjmmMmmewtAstuwtz PA PA PA S(t) 1 2 3 Combiner (Uplink) or Combiner (Downlink) 正如正弦波叠加的效果，假设第m个

17、阵元的权因子0cos2xmjmew10)cos(cos20)()(MmxmjetAstz智能天线的基本原理（续）智能天线的基本原理（续） 选择不同的0，将改变波束的所对的角度，所以可以通过改变权值来选择合适的方向智能天线的优点智能天线的优点 优点优点: : 减少小区间和小区内减少小区间和小区内干扰干扰 降低多径干扰降低多径干扰 降低发射功率降低发射功率 提高接收灵敏度提高接收灵敏度 增加了容量及小区覆增加了容量及小区覆盖半径盖半径 降低基站成本降低基站成本 增加基站的可靠性增加基站的可靠性智能天线的结构智能天线的结构天线单元天线单元天线外壳天线外壳功放功放电缆及连接电缆及连接校准单元校准单元关

18、关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线联合检测联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电 总结联合检测的引入联合检测的引入 问题：问题： 由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得系统中数据之间存在干扰系统中数据之间存在干扰: : 多址干扰（多址干扰（MAIMAI） 符号间干扰（符号间干扰（ISIISI） 定义：定义： 通过数据符号间、码道间的相关性在多个用户中检测、提取通过数据符号间、码道间的相关性在多个用户中检测、提取出所需的信号，消除出所需的信号，消除ISIISI和和MAI.MAI.联合检测基本原

19、理联合检测基本原理c c(1)(1)c c(k)(k)c c(K)(K). . . .h h(1)(1)h h(k)(k)h h(K)(K). . . . . . . . . .n ne ed d(1)(1)d d(k)(k)d d(K)(K)滤滤波波器器. . . . . . .d d(1)(1) d d(k)(k) d d(K)(K)b b(1)(1)b b(k)(k)b b(K)(K)ndAe d是发射的数据符号序列，e是接收的数据序列，n是噪声 A是与扩频码c和信道脉冲响应h有关的矩阵数数据据估估计计 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 扩频码c已知；

20、信道脉冲响应h可以利用突发结构中的训练序列midamble求解出；DataMidambleGPDataDataMidambleGPData联合检测基本原理（续）联合检测基本原理（续）联合检测的优点联合检测的优点 可同时检测不同用户的数据； 可以抑制多址、多径干扰； 增加系统的容量； TCH 1 TCH 2 TCH 3 TCH KK is the number of the usersMS: mobile stationBS: base stationTCH: traffic channelMS 1MS 2MS 3MS K BS TCH 1 TCH 2 TCH K Channelestimato

21、r for Kmobile radiochannelsJoint detection(JD) for K trafficchannelsK mobile radiochannels智能天线智能天线+联合检测联合检测 TD-SCDMATD-SCDMA使用的是使用的是TDDTDD的方式，便于使用智能天线；的方式，便于使用智能天线； TD-SCDMATD-SCDMA每个时隙分为每个时隙分为1616个码道，便于使用联合检测个码道，便于使用联合检测技术；技术； 在在TD-SCDMATD-SCDMA移动通信系统中，结合使用联合检测和智移动通信系统中，结合使用联合检测和智能天线，可以更好地抵消能天线，可以更

22、好地抵消ISI,MAIISI,MAI的影响，大大提高系的影响，大大提高系统的抗干扰能力和容量。统的抗干扰能力和容量。关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测上行同步上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电 总结上行同步上行同步 定义：定义： 上行链路的各终端信号在上行链路的各终端信号在到达基站解调器时同步到达基站解调器时同步 优点：优点： CDMACDMA码道正交，码道正交， 降低码道间干扰，降低码道间干扰， 提高提高CDMACDMA容量容量 简化硬件，降低成本简化硬件，降低成本t基站解调器码道1码道2码道N上行同步（续）上行同步（续）同步的建立

23、 在随机接入时建立 依靠BTS接收到的SYNC_UL 立即在对应的FPACH（快速物理接入信道）进行控制同步的保持 在每一上行帧检测Midamble 立即在下一个下行帧SS位置进行闭环控制若失步将执行链路重建SS上行业务时隙Midamble随机接入SYNC-ULssUpPTSUE的上行突发关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步动态信道分配动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电 总结动态信道分配动态信道分配 定义：定义： 载频载频 - -频域频域 扩频码扩频码 - -码域码域 时隙时隙 - -时域时域 波束波束 - -空域空域 方法：方法： 在

24、终端接入和链路持续期间，根据多小区之间的干扰情况和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。本小区内的干扰情况，进行信道的分配和调整。 好处：好处： 减小干扰减小干扰 增加系统容量增加系统容量动态信道分配动态信道分配 慢速慢速DCA(DCA(把资源分配给小区把资源分配给小区) ) 主要任务是进行小区间的资源分配，在每个小区内分配和调整上下行链路资源、测量网络端和用户端的干扰，并根据本地干扰情况为信道分配优先级。 快速快速DCA(DCA(把资源分配给承载业务把资源分配给承载业务) ) 信道分配：根据其需要的RU的多少为承载业务分配物理信道； 信

25、道调整：RNC对小区负荷情况，终端移动情况，和信道质量的监测结果，动态对RU进行调配和切换 TD-SCDMA系统中DCA的方法有如下几种： 时域动态信道分配 因为TD-SCDMA系统采用了TDMA技术，所以通过选择接入时隙来减小激活用户之间的干扰。 频域动态信道分配 因为TD-SCDMA系统中每个小区可以有多个载波，所以把激活用户分配在不同的载波上，从而减小小区内用户之间的干扰。 码域动态分配 在同一个时隙中，通过改变分配的码道来避免可能出现的码道质量恶化 空域动态信道分配 因为TD-SCDMA系统采用智能天线的技术，可以通过用户定位、波束赋形来减小小区内用户之间的干扰、增加系统容量。动态信道

26、分配动态信道分配关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配接力切换接力切换 功率控制 软件无线电 总结接力切换接力切换定义：定义： 利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。如果UE进入切换区，则RNC通知该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。优点：优点：接力切换通过与智能天线和上行同步等技术有机结合，巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合起来，是一种具有较好系统性能的优化的切换方法，同时测

27、量对象数目的减少使得终端的功耗降低。接力切换接力切换步骤：步骤： UEUE发送测量报告；发送测量报告； UEUE位置信息交互；位置信息交互； 返回临近测量小区；返回临近测量小区； UEUE报告测量结果；报告测量结果； 通知通知UEUE目标基站信息；目标基站信息； UEUE与目标基站同步；与目标基站同步； 无线链路建立；无线链路建立； 物理信道重配置；物理信道重配置； 无线链路释放；无线链路释放；优点：优点： 节省系统资源；节省系统资源； 提高系统容量；提高系统容量； 降低设备成本；降低设备成本；Target NB UE Node_B RNCMeasurement reportFind targ

28、et NB for handover ReportInitial syncTarget NBs informationSet up link Location informationMeasurement resultRelease link Reconfigure channels 接力切换接力切换 接力切换的核心思想： 在于TD-SCDMA系统上行同步的设计和智能天线的引入，从而达到既不浪费系统的无线资源，又能保证切换的成功率。 主要涉及两个概念： 预同步：在切入目标小区之前和目标小区建立预同步。 智能天线和上行同步：提供UE的位置信息，使得切换测量的范围减小，从而减少了切换所需要的时间。

29、 对终端的优点： 由于相应的测量减少，可以降低功耗。关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换功率控制功率控制 软件无线电 总结 功率控制的目的功率控制的目的 通过调整功率，保证上下行链路的质量 减小远近效应 对抗阴影衰落和快速衰落 使网络干扰最小化，从而减少小区间干扰水平，提高网络容量和质量 减少UE和基站的发射功率 TD-SCDMATD-SCDMA功控的特殊性功控的特殊性 智能天线和联合检测的应用，对干扰信号有一定的抑制作用，同时在一定程度上缓解了远近效应的影响 功率控制功率控制功率控制功率控制 上行链路功控上行链路功控 开

30、环功率控制开环功率控制 内环功率控制内环功率控制 外环功率控制外环功率控制 下行链路功控下行链路功控 内环功率控制内环功率控制 外环功率控制外环功率控制关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制软件无线电软件无线电 总结软件无线电基本原理软件无线电基本原理 问题：问题： 移动通信系统工作在多频带，多标准移动通信系统工作在多频带，多标准情况下；情况下； 每种标准要求不同的设备设计；每种标准要求不同的设备设计； 定义：定义： 通过在一般的通过在一般的DSP/FPGADSP/FPGA中使用软件来中使用软件来代替代替ASICs

31、ASICs 优点优点: : 节省开发的时间与成本，降低风险；节省开发的时间与成本，降低风险； 容易进行技术升级；容易进行技术升级； 适合使用新技术；适合使用新技术； RF sub-systemBB digital signalprocessingCtrl and interfaceAntenna and Feed cable关关 键键 技技 术术 什么是TD-SCDMA 帧结构 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 功率控制 软件无线电总结总结关键技术总结关键技术总结 TDD+TDMA/DS-CDMATDD+TDMA/DS-CDMA 低码片速率低码片速率:1.28Mcps(WCDMA:1.28Mcps(WCDMA的的1/3)1/3) 智能天线智能天线+ +联合检测达到减小干扰、增加容量的效果联合检测达到减小干扰、增加容量的效果 适合智能天线和同步适合智能天线和同步CDMACDMA的帧结构，以及相应的过程的帧结构，以及相应的过程 采用和采用和3GPP3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技术相同的调制、信道编码、交织和复接技术 功率控制和上行同步控制功率控