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1、TD-SCDMA无线接入网原理 日讯科技,课程内容,双工技术和多址技术 CDMA实现原理介绍 TD-SCDMA无线基本原理,双工技术： 时分双工：TDD 频分双工：FDD 多址技术： 频分多址：FDMA 时分多址：TDMA 码分多址：CDMA,多址技术与双工技术,双工技术介绍,双工技术介绍,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行 WCDMA、CDMA2000使用FDD。 优点：实现简单 缺点：上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用 效率低,双工技术介绍,时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行 TD-SCDMA使用TDD。 优点： 在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数
2、量的时隙，频谱效率高； 上行和下行使用相同频率载频，便于引入智能天线，联合检测等新技术。 缺点： 实现较复杂，需要GPS同步； 和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制难度较大。,多址技术：区分不同用户,CDMA实现原理：码序列的相关性,(a),(b),相关（相关性100 ）,不相关（0相关）,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,CDMA实现原理：扩频,扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输方式，是码分多址的基础，是数字移动通信中的一种多址接入方式。特别是在第三代移动通信中，它已成为最主要的多址接入方式。 扩频通信在发端，采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的
3、带宽；在收端，采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。扩频通信的理论基础来源于信息论和抗干扰理论。,CDMA实现原理：扩频,扩频的基本方式,抗干扰 抗噪音 抗多径衰落 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率,优点,信息的频谱扩展后形成宽带传输 相关处理后恢复成窄带信息数据,f,S（f）,f0,扩频前的信号频谱,信号,S（f）,f,f0,扩频后的信号频谱,信号,CDMA实现原理：扩频,信号速率的提高，意味着信号带宽的展宽,CDMA实现原理：扩频,CDMA的技术特点,抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高。 保密性强：扩频后的信号近似白噪声。 占用带宽较大：对功放要求高 自干
4、扰系统：系统内用户互相干扰，技术实现难度大。,课程内容,双工技术和多址技术 CDMA实现原理介绍 TD-SCDMA无线基本原理,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,常用术语,比特（Bit）：经过信源编码的含有信息的数据称为“比特” 符号(Symbol)：经过信道编码和交织后的数据称为“符号” 码片 (Chip)：经过最终扩频得到的数据称为“码片” 码片速率(Chip Rate): CDMA系统的基础参数 TD-SCDMA系统码片速率为1.28Mcps 扩频因子(Spreading Factor)：扩频码的长度 符号速率 x SF = 码片速率,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,
5、无线信道,系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate)语音编码，属于线性预测编码 编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps,与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端。,TD-SCDMA的信源编码,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号 编码类型 语音业务：卷积码（1/2、1/3） 数据业务：Turbo码（1/2 、1/4、3/4),TD-SCDMA的信道编码,信道编码方案,床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国,床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发
6、三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国,床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国,信道编码技术举例,交织的优点,帧内交织:一个帧内部的数据比特位置的变换操作 帧间交织:不同帧之间数据的位置变换 Turbo编码的内部交织: Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。,交织分类,交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性 提高纠错编码的有效性,交织的缺点,由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的
7、业务要求有不同的选择 特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错,交织技术,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,交织技术举例,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,调制的作用,所谓数据调制就是把2个（QPSK调制）或3个（8PSK调制） 连续的二进制比特映射成一个复数值的数据符号 ，不同的 调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力。 2PSK(BPSK):定义2个相位，每个相位需要1个比特表示 4PSK(QPSK):定义4个相位，每个相位需要2个比特表示 8PSK(EDGE采用)：定义8个相位，每个相位需要3个比特表示,TD-SCDMA的调
8、制方式：QPSK,QPSK（4PSK）:4相移键控,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,TD-SCDMA的扩频,由于TD-SCDMA 与 其它3G 一样，均采用宽带CDMA 的多址 接入技术，所以扩频是其物理层很重要的一个步骤。扩频调制 主要分为扩频和加扰（Scrambling）两步。首先用扩频码对 数据信号扩频，其扩频系数在1 至16 之间。第二步操作是加 扰码，将扰码加到扩频后的信号中。 TD-SCDMA 所采用的扩频码是一种正交可变扩频因子- （OVSF）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。扩频码的作用是用来区分同一时隙中的不同用 户。,TD-SCDM
9、A使用的扩频码：OVSF,OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成 码道定义：Cch SF,k 其中SF为扩频因子，k为码道号，0 k SF-1,扩频,解扩,1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1,码片,信息数据,扩频码,扩频数据,扩频码,还原信息,举例,扩频调制,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,TD-SCDMA的加扰,加扰和扩频类似，也是一个用一个数字序列与扩频处理后的数据相乘。但是，与扩频不同的是，扰码用的数字序列与扩频后的信号序列具有相同的码片速率，所做的乘法运算是一种逐码片相乘的运算。,TD-SCDMA的扰码,扰码的目的是为了标识数据的小区属性，将不同
10、的小区区分开来。扰码是在扩频之后使用的，因此它不会改变信号的带宽，而只是将来自不同信源的信号区分开来，这样，即使多个发射机使用相同的码字扩频也不会出现问题。 在TD-SCDMA系统中，扰码序列的长度固定为16码片，系统共定义了128个扰码，每个小区配置4个。,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列） 0和1个数各一半 1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8， m序列 由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度） 其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1，单值性,m序列的生成,D,D,D,D,
11、+,a1,a0,a2,a3,a4,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,TD-SCDMA使用的扰码序列：Gold序列,Gold序列 由m序列的不同相位异或而成 码间干扰比m序列稍大 比m序列多得多： 2n-1个（n为移位寄存器长度）,TD-SCDMA的扰码长度固定为16chips，共有128个,TD-SCDMA系统扩频码、扰码的区别,区别1：作用不同 扩频码用于区分同一个小区相同时隙内的不同用户。 扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码。 区别2：对码序列的相关性的要求不同 扩频码只需要关注码间互相关特性。 扰码不但关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性。,码字的自相关和互相关,不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t) 互相关函数 V()= 互相关特性决定了多址干扰特性 自相关函数 R()= 其自相关特性决定了多径干扰特性，比较难找！,TD-SCDMA通信模型,扩频,解扩,无线信道,请思考,说明TDD技术的特点。 说明CDMA技术的特点。 TD-SCDMA采用的哪种语音编码？ 在TD-SCDMA系统中，区分用户、区分小区分别采用哪种码？ TD-SCDMA采用那种调制方式？ 列出TD-SCDMA通信过程，并对各环节加以说明。,专业 专注 专心,谢 谢!,
