TD基本原理 关键技术 HSDPA原理课件

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1、TD基本原理、关键技术&HSDPA,TD基本原理,时分双工&码分多址,TD-SCDMA Time Division Synchronous CDMA 时分同步-码分多址接入 集合CDMA、TDMA、FDMA 双工 上下行 多址 区分用户 3GPP中两大类系统 TDD系统 时分双工上下行用时隙区分 FDD系统 频分双工上下行用对称频段区分,频段,名称,TD-SCDMA：TDD (Time Division Duplex )时分双工 系统无须对称上下行频段 灵活调整上下行时隙转换点 便于提供非对称业务 TD-SCDMA 同步CDMA（Synchronous CDMA） 智能天线（Smart Ant

2、enna） 软件无线电（Software Radio） TD-SCDMA 扩频调制 码分多址,信息流,多址方式,物理层帧结构,子帧结构&扩频增益,扩频增益表征扩频通信抗干扰的能力，与W/R成正比。 W为扩频信号带宽，R为信息带宽 E.g. W=1.28Mchip/s；Rvoice=12kbit/s 扩频增益10lg(1.28M/12k)=20dB 原始信号R带宽越窄，扩频增益越大 1.28Mchip/sSub Frame 5ms (6400Chips),上下行导频时隙突发结构,DwPTS 用于下行同步和小区初搜； 32组不同的SYNC_DL码，每个小区用1个SYNC_DL码 UpPTS 用于建

3、立上行初始同步和随机接入； 整个系统共有256个不同的SYNC_UL码，分成32个码组，对应32个SYNC_DL码,常规时隙突发结构,突发由两个长度分别为352chips 的数据块、一个长为144chips 的midamble 和一个长为16chips 的保护间隔组成。 数据块的总长度为704chips,所包含的符号数(S Symbol)与扩频因子(SF Spreading Factor)有关 S与扩频因子SF的关系为：S * SF = 352。 扩频因子：1个Symbol扩频后成为的chip数 数据块需进行扩频、加扰、码片调制等操作，携带MAC层的用户数据；,物理层信令,存在着3种类型的物理

4、层信令：TFCI、TPC和SS。 在一个常规时隙的突发中，如果物理层信令存在，则它们的位置被安排在紧靠Midamble序列 原因：重要，放在Midamble两侧便于准确估计,TFCI ),TFCI (Transport Format Combination Indicator) 传输格式组合指示 用于指示信道的传输格式，通知接收方当前激活的传输格式组合，接收方籍此可以正确解码接收到的数据； 分四个部分，位于两个子帧内；10ms无线帧内的两个（相同时隙的）5ms子帧内的TFCI组合起来，才能构成一个完整的TFCI。 对MAC层而言，10ms无线帧为基本的传输单位（此即TTI（Transmissi

5、on Time Interval）以10ms为单位的原因）。,SS&TPC,SS 同步偏移控制符号 被网络端用来对UE的传输时延进行控制，该符号仅在下行信道中有意义。 TPC 传输功率控制 被通信的双方（网络和UE）用来请求对方增加或减少传输功率，用于上行对下行（或下行对上行）的功率控制。 TPC调整步长是1, 2或3dB（由RRC层指示），功控频率最高为200Hz，即每5ms子帧发送一次,码资源,基本Midamble 码、扰码、SYNC_UL 、SYNC_DL 以及它们之间的对应关系,Midamble码,Midamble码(144chips) 由128chip的基本Midamble生成 用途

6、： 上、下行信道估计；功率测量；上行同步保持。,SYNC_UL、SYNC_DL&扰码,标识小区的码称为SYNC_DL 序列，在下行导频时隙(DwPTS)发射。 SYNC_DL 用来区分相邻小区 作用1下行同步 2小区初搜 在TD-SCDMA 系统中，随机接入的特征信号为SYNC_UL，在上行导频时隙(DwUTS)发射。8 个SYNC_UL 对基站和已获得下行同步的UE 来说都是已知的。当UE 要建立上行同步时，将从8 个已知的SYNC_UL 中随机选择1 个，并根据估计的定时和功率值在UpPTS 中发射 作用1建立上行初始同步 2随机接入 扰码由一个小区特定的复值序列即扰码进行加扰 作用 标识

7、小区,数据流(从MAC层到脉冲成型),编码复用映射到物理层,编码复用映射到物理层,给每个传送块加CRC； 传送块级联/码块分割； 信道编码； 无线帧尺寸均衡； 第一次交织 无线帧分段 速率匹配(打孔、重发) 传输信道复用 物理信道分段 第二次交织 子帧分段 对物理信道的映射,编码和复用的示例说明,数据调制(Bit Symbol),QPSK,2Bit1Symbol,3Bit1Symbol,4Bit1Symbol,8PSK,16QAM,扩频(Symbol Chip)&加扰,经过物理信道映射之后，信道上的数据将进行扩频和加扰处理。 扩频，就是用高于数据bit速率的数字序列与信道数据相乘，相乘的结果扩

8、展了信号的带宽，将bit速率的数据流转换成了具有码片速率的数据流；扩频处理通常也叫信道化操作，所用的数字序列称为信道化码。扩频码的作用是用来区分同一时隙中的不同用户。 加扰与扩频类似，就是用扰码与扩频后数据流相乘；不同的是，扰码的数字序列与扩频后待发送信号序列具有相同的码片速率；扰码的目的是为了标识数据的小区属性。 扩频扩频码改变速率 加扰扰码 速率不变,扩频码是一种正交可变扩频因子(OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor)码，这可以保证在同一个时隙上不同扩频因子的扩频码是正交的。 OVSF和业务结构 (U1*C1+U2*C2+U3*C3)*C1=U

9、1 Where Ci*Cj=0 (ij) Ci*Cj=1 (i=j) 发射机可以同时发射几个突发，在这种情况下，几个突发的数据部分必须使用不同OVSF 的信道码，但应使用相同的扰码。midamble 码部分必须使用同一个基本midamble 码，但可使用不同偏移码（midamble shift）。,码片调制&脉冲成形,时域 频域 如果大，则需要传送其信息的频域需用带宽就大（=1时，传送带宽是有效信息带宽的2倍），此时的成形特征较明显； 如果小，则需要传送其信息的频域需用带宽小（=0时，传送带宽等于有效信息带宽），此时的成形特征较差。 折中确定发送脉冲成形滤波器是滚降系数=0.22的根升余弦滚降

10、滤波器。,码片调制&脉冲成形,载波间隔（带宽）是指信息的99以上的能量（功率）集中的宽度；可参考的载波间隔与码片速率以及脉冲成形滤波器滚降系数之间的关系为： 载波间隔= 码片速率*(1+滚降系数)=1.28*(1+a)=1.28*(1+0.22)=1.56； 由此确定1.6M带宽,TD关键技术,关键技术,TDD技术 智能天线技术 联合检测技术 功控和上行同步技术 接力切换技术 动态信道分配技术,TDD,易于使用非对称频段 无需具有特定双工间隔的成对频段 灵活配置时隙，优化频谱效率 有利于智能天线技术实现 无需笨重的射频双工器，基站小成本低,智能天线,智能天线具有如下几大作用： 天线波束赋形的结

11、果等效于增大了天线增益。对于N元天线阵列，天线增益最大可能增加10lgN(dB)。 天线波束赋形的结果使得多址干扰大大降低。只有来自主瓣方向和较大副瓣方向的多径才对有用信号带来干扰。 天线阵可以对来波方向进行精确计算。来波方向可以用于用户定位和越区切换。 智能天线和单天线相比，可以用多个小功率的线性功率放大器来代替单一的大功率的线性功率放大器。因为线性功率放大器的价格与功率值不成线性关系，使用智能天线大大降低了接收机的成本。 智能天线提高了系统的设备冗余度。个别收发信机的损坏并不影响系统的工作。 智能天线能够补偿信号衰落。 智能天线提高了系统容量。,联合检测,在码分多址系统中，多个用户占用相同

12、信道（即相同频率相同时隙），并且靠不同的码来区分。因为无线信道的复杂性（多径、时变），接收端在接收某一用户的信号时，不可避免地受到多径干扰（ISI）和多址干扰（MAI）。 联合检测算法通过构造系统矩阵，采取合适的准则，同时检测出所有用户的发送信息。 联合检测技术是在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号及其多径的先验信息（信号之间的相关性时已知的：如确知的用户信道码，各用户的信道估计），把用户信号的分离当作一个统一的相互关联的联合检测过程来完成，从而具有优良的抗干扰性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著地提高系统容量，并削弱了“远近

13、效应”的影响。,功率控制,基本原理 调整UE发射功率，使距离Node B远近不同的UE的信号到达Node B的功率大小基本相等； 特点 功控是CDMA系统的基础； 补偿衰落，阴影效应和多径衰落； 克服远近效应； 快速功控可以有效提高接收电平稳定度； CDMA系统是干扰受限系统，必要的功率控制可以有效地限制系统内部的干扰电平，从而降低小区内和小区间的干扰。在TD-SCDMA系统中，使用开环功率控制与闭环功率控制相结合的办法来进行功率控制。按照环路方式，我们的系统采用开环功控、外环功控、内环功控（外环内环合称闭环）。,接力切换,接力切换基本定义 使用上行预同步技术，在切换过程中，UE从源小区接收下

14、行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。 接力切换原理 在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。 接力切换目标 1. 高切换成功率 2. 高资源利用率,动态信道分配技术,定义 在终端接入和链路持续期间，对信道进行动态的分配和调整；DCA技术主要研究的是频率、时隙、扩频码的分配方法，对TD系统而言还可以利用空间位置和角度信息协助进行资源的优化配置； 应用 DCA可使系统资源利用率最大化和提高链路质量。 DCA是一种最小化系统自身干扰的方法，其减小系统内干扰的手段更为

15、多元化。,HSDPA,TD-SCDMA标准进展-3GPP,HSDPA 技术特点,HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 高速下行分组接入 实现更高的峰值速率 单载波最高达2.8Mbps 信道可以被多个用户共享 速率调整快 每5ms 可对用户资源重新分配一次,HSDPA-无线增强技术的集合,从技术角度来看，HSDPA 主要是通过引入HS-DSCH（高速下行共享信道）增强空中接口，并在UTRAN 中增加相应的功能实体来完成的。从底层来看，主要是引入AMC（自适应调制编码）和HARQ（混合ARQ）技术增加数据吞吐量。从整体构架上来看，主要是增强Node B

16、的处理功能，在Node B 中MAC 层中引入一个新的MAC-hs 实体，专门完成HS-DSCH 的相关参数和HARQ 协议等相关处理，在高层和接口加入相关操作信令。,HSDPA 关键技术,自适应调制和编码(AMC Adapt Modulation Coding) 根据链路质量快速调整调制和编码 高阶调制（QPSK 和16-QAM） 混合ARQ(H-ARQ Hybrid Automatic Repeat Request) Type II，Type III 快速调度 Node B 的物理层调度,AMC-自适应调制和编码,AMC(Adapt Modulation Coding)通过改变调制方式和信道编码率来调整传输速率，目前采用QPSK 和16QAM 两种调制方式。,系统根据自身物理层能力和信道变化情况，建立一个在共享信道HS-DSCH 中传输格式的编码调制格式集合（MCS），每个MCS 中的传输格式包括传输数据编码速率和调制方式等参数，当信道条件发生变化时，系统会选择与信道条件对应的不同传输格式来适应信道变化并通知UE。,引入AMC 的原因,无线信道的一