信息与通信TDSCDMA无线网络关键技术

时分双工方式联合检测智能天线上行同步软件无线电接力切换功率控制….TD-SCDMA系统的关键技术TS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6动态信道分配

培训目标学完本课程后，您应该能：了解联合检测技术的设计思想和优势列出智能天线技术给网络带来的好处知道TD-SCDMA采用上行同步技术的原因了解软件无线电技术的设计思想和对网络运营的益处了解基本的无线资源管理算法：信道配置，功率控制，接力切换等算法的原理和效果目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)多址干扰(MAI)多径干扰(ISI)扩频信号功率MAI有用信号acb+=移动通信系统中的干扰传统接收机解调技术每个用户的信号“分别”进行扩频码匹配处理只有在理想正交的情况下，才能完全消除多址干扰的影响能量频率MAIISI热噪声传统接收机解调能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输联合检测的设计思想对多个用户的信号进行“联合”处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，一步解调出所有用户的信号能量频率MAIISI热噪声CDMA信号在空中传输使用联合检测能量热噪声联合检测的效果减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量提高小区覆盖，改善业务质量降低UE的发射功率，提高待机及通话时间克服CDMA特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求联合检测技术的后续发展更快加快计算速度，支持更多用户数，提高系统容量更准改进算法，支持对同频小区间用户得联合检测，进一步降低干扰改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消除效果目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)智能天线的设计思想没有智能天线的情况下，小区间用户干扰严重使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善智能天线系统的组成天线阵列圆阵或线阵收发信机一个阵元一套射频收发单元智能天线算法PAPAPAS(t)w1w2w8合分路器件

加权智能天线算法基本原理上行：基站根据各个阵元接收信号的相位差估计UE的方向下行：根据UE的方向，调整各个阵元上的振幅和相位，形成指向该UE的指向波束a天线2...Δd天线1圆阵天线线阵天线智能天线的天线阵智能天线应用演示：多个用户波束赋形智能天线的效果对用户起到空间隔离、消除干扰的作用最大化对期望用户的能量最小化对其他用户的干扰用户间干扰被有效抑制智能天线的效果(续)阵列天线和赋型算法可以提供15dB以上的额外增益，从而：增加覆盖范围，减少站点数量（基站数目平均降低50%）减少发射功率，延长移动台通话和待机时间提高信号接收质量，增加系统容量智能天线技术的后续发展开发双极化智能天线，减小天线尺寸和重量采用光纤射频拉远单元(RRU)，以光纤代替馈线，进一步降低天馈成本目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)ABCD时隙2A同一时隙不同用户到达基站时间点对齐BCD上行同步的基本概念上行同步的目的减小小区内用户间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和小区半径使TD-SCDMA具有区别于cdma2000和WCDMA的专利，拥有自主知识产权SF=4Cch4,0=(1,1,1,1)Cch4,1=(1,1,-1,-1)Cch4,2=(1,-1,1,-1)Cch4,3=(1,-1,-1,1)1,1,-1,-11,-1,-1,1理想无时延1,1,-1,-11,-1,-1,1延时1chip1,1,-1,-11,-1,-1,1上行同步建立UENodeBUpPCH（UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL，并回送定时和功率调整调整定时和功率，发送随机接入请求发送随机接入响应后，进行后续的信令接续目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)软件无线电（SDR）的设计思想尽可能以软件（算法）实现射频硬件部分的功能构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成使A/D和D/A转换器的工作频率尽可能靠近射频工作频段新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)无线资源管理（RRM）的目的RRM：RadioResourceManagementRRM的目的保证CN所请求的QoS增强系统的覆盖提高系统的容量小区覆盖链路质量小区容量RRM的主要任务贯穿整个RRM过程的主线：保证QoS，节约功率，减小干扰为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为本条连接服务－－信道配置在保证CN所请求的QoS的前提下，使用户的发射功率最小，从而减少该UE对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖－－功率控制确保UE移动到其他小区（系统）后，能够继续得到服务，以保证QoS－－切换控制RRM的基本流程Step1：上层发送测量控制命令Step2：开始测量测量的执行者：UE，NodeB，RNCStep3：生成测量报告Step4：通过算法进行判决，决策Step5：资源的控制和执行目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)CN所请求信道资源的QoS特性业务类型（TrafficClasses）会话类业务（Conversational）流类业务（Streaming）交互类业务（Interactive）背景类业务（Background）质量要求（BLER）速率要求：VIP用户和普通用户可以不相同频域DCA(FDMA)业务动态地分配到干扰最小的频率上EnergyTimeFDMAFrequencyCDMATDMA时域DCA(TDMA)业务分配到干扰最小的时隙空域DCA(SDMA)自适应的智能天线技术选择最佳的解耦方向码域DCA(CDMA)改变分配的码道来降低干扰动态信道分配（DCA）的原则1：干扰最小化动态信道分配（DCA）的原则2：带宽“按需分配”系统容量传统信道配置业务源速率动态信道配置目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchronization)软件无线电(SoftDefinedRadio)TD-SCDMA无线资源管理5.1动态信道分配(DynamicChannelAllocation)5.2功率控制(PowerControl)5.3接力切换(BatonHandover)功控的目的克服远近效应克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰，提高业务质量提高系统容量远近效应CDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服“远近效应”弱信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信无线通信的大敌：衰落采用功率控制后的效果0200400600800-20-15-10-505101520Relativepower(dB)衰落发射功率接收信号功率控制的类型开环功率控制：用于初始接入过程闭环功率控制：用于业务进行过程上行、下行内环功率控制上行、下行外环功率控制没有开环功控，造成初始干扰大，而且闭环功控收敛慢timepowertimepower为什么使用开环功率控制？使用开环功控后，初始干扰变小，而且闭环功控收敛很快开环功率控制UE通过测量导频信道的接收功率，计算上行初始发射功率TD-SCDMA采用TDD方式，上行、下行频率相同，因此对于上行初始功率的估计更准确，开环功率控制效果好于FDD方式NodeBUERACH测量P-CCPCH信道功率闭环功率控制－上行内环功率控制NodeB控制UE的发射功率NodeBUE发送TPC200次/秒上行信号设置SIRtarSIRmea>SIRtarSIRmea<SIRtarSIRmea=SIRtar→TPC=00→TPC=11→TPC=00测量信号－干扰比SIR，并与SIR目标值相比较闭环功率控制－下行内环功率控制UE控制NodeB的发射功率NodeBUE的L3软件模块设置SIRtar发送TPC200次/秒下行信号UEL1测量信号－干扰比SIR，并与SIR目标值相比较闭环功率控制－上行外环功率控制RNC通过动态调整SIRtar，间接控制UE的发射功率上行信号RNC测量接收信号的BLER，并与BLERtar相比较设置BLERtarNodeBUE内环功控设置SIRtarBLERmea>BLERtarBLERmea<BLERtarBLERmea=BLERtar→SIRtar上升→

SIRtar下降→Donothing闭环功率控制－下行外环功率控制UE通过动态调整SIRtar，间接控制NodeB的发射功率NodeB内环功控L1UEUE的L3软件模块测量接收信号的BLER，并与BLERtar相比较设置SIRtar目录联合检测(JointDetection)智能天线(SmartAntenna)上行同步(UplinkSynchr