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1、1TDTD- -SCDMA SCDMA 的发展及几个技术问题的发展及几个技术问题的发展及几个技术问题的发展及几个技术问题李世鹤李世鹤李世鹤李世鹤 July, 2008July, 20082? 前言:为甚么要3G前言:为甚么要3G? 移动通信网络及其演进移动通信网络及其演进? 天线天线? 系统设备系统设备? 结论结论Contents3移动通信技术移动通信技术 网络技术 程控交换 NGN 无线传输技术（RTT） 帧结构、信号格式、调制、双工、多址、扩频、纠错、等等，是 保证信号正确传输的技术 RTT是技术进步最快为特征 无线传输技术确定了一代移动通信的基础 1G：程控交换模拟技术（FDMA）/模拟
2、话音 2G：程控交换数字技术（TDMACDMA）/数字话音 3G：程控交换/IP/NGN数字信号处理技术（CDMA）/移动多媒 体 4G？4CDMA是一种多址技术是一种多址技术 移动通信每个用户通信时必须占用无线资源：频 率、时间、码、空间位置。 CDMA是用码，即波形来区分用户 在CDMA系统中，不同用户可以同时在相同频率 下通信，使用不同的扩频码 第一代移动通信采用FDMA，用不同频率来区分 用户 第二代移动通信（GSM）采用TDMA，用不同时 间（时隙）来区分用户 第三代移动通信都采用CDMA，为了取得更高的 频谱效率5CDMA特点特点 高的频谱利用率 频率复用系数1，即相邻小区使用相同
3、频率 比FDMA系统高10倍，比TDMA高7倍以上的频 谱效率（每MHz频谱在每小区支持的同时通信 的用户数，按话音业务计算） 低的发射功率 强的信号保密 用扩频码和扰码进行调制，几乎无法窃听6CDMA的主要问题的主要问题 信号处理复杂 基于现代数字信号处理技术，复杂都比GSM高数十倍 要求高线性 要求射频系统高线性工作，导致射频系统成本上升 自干扰系统 所有用户同时同频工作，不可能完全同步，必然存在 互相干扰，导致只有不到（最多）一半码道资源可以 使用，限制了系统容量不能达到理论最大值（所有码 道均可同时使用） 对IP型的数据业务的传输能力不如OFDM72G和和3G的区别的区别 业务：从以话
4、音为主发展到以数据为主 容量：在同等用户数量下3G系统容量要比2G系统高5倍以 上 数据速率：从2.5 G的大约100kbps逐渐增加，从 384kbps2Mbps10Mbps100Mbps 复杂度：3G数字信号处理比2G（GSM）复杂10倍以上， 导致芯片复杂。 如GSM手机芯片为30MHz的CPU30MIPS的处理器；而3G手机 芯片为150MHz的CPU500MIPS的处理器。 要大大增加复杂度又不大增成本完全依靠微电子技术的进展 成本：3G设备价格：系统应当低于GSM；终端相当83G中的移动数据中的移动数据 只提供话音业务：不需要 3G 2G，包括 2.5G 都不能满足移动数据 通信的
5、要求 数据传输速率 系统容量 移动数据的主要业务：IP 型的业务， 和固网中的数据业务一样93G必须解决的问题必须解决的问题 系统设备价格 必须比 GSM低 数据速率 在同一小区内必须同时提供多种数据速率的业 务 目前速率太低 覆盖 在2GHz 频段完成室内外覆盖10? 前言:为甚么要3G前言:为甚么要3G? 移动通信网络及其演进移动通信网络及其演进? 天线天线? 系统设备系统设备? 结论结论Contents113GPP网络概念网络概念 网络拓扑 核心网（CN） 无线接入网 无线网络控制器 （RNC） 基站（Node_B） 用户终端（UE） 不同标准的差别: 无线传输技术（RTT)Core N
6、etworkRNCRNCIuIurIubUENode_BUu12TD-SCDMA vs WCDMA 共同点 提供的主要业务：移动多媒体 网络拓扑：完全相同 核心网：完全相同（软件有很少差别） 网络接口：定义及功能完全相同，具体与物理层相关 的软件有少量差别 RNC: 完全相同的结构和功能，相同硬件平台，差别主 要在无线资源管理软件 空间接口高层信令：相同结构和功能，差别也在与物 理层有关部分 主要差别在与RTT有关部分, 即物理层技术13覆盖覆盖 TD-SCDMA 高速移动环境: 3.3km (8 单元智能天线) 市内（手持机）: 780m (8单元智能天线) 室内: 20-30m (单天线)
7、 WCDMA 高速移动环境: 3.8km (空间分集) 市内（手持机） : 800m (空间分集) 室内: 20-30m (单天线) 14网络设计建议网络设计建议 城区 宏小区: 基站间距：不超过 1km 微小区: 热点地区，小区半径不超过200m 微微小区: 室内覆盖，每天线覆盖大约500m2 农村及远郊区 宏小区: 小区间距: 6-8km15不对称业务不对称业务 3G 移动数据的主要类型： IP型，不对称 它是 TDD双工方式的基本特点，对 TD- SCDMA 目前能够实现的不对称传输比例为 1:5 至 5:1 根据UMTS预测，2008年前比例是恰当的，2010年 以后必须考虑1:10至
8、 10:1的不对称传输，此问题将在 LTE中解决 相邻小区之间采用不同不对称比例传输时的干扰问题 必须重视，解决方法： 室外：智能天线快速DCA，可大大降低干扰 室内：有墙壁的隔离，干扰不大16网络演进网络演进 IP：不再使用ATM 扁平化：不再使用RNC 城域网: 不再需要专门的传输网17未来的移动网络未来的移动网络CN O&MNode_B18? 前言:为甚么要3G前言:为甚么要3G? 移动通信网络及其演进移动通信网络及其演进? 天线天线? 系统设备系统设备? 结论结论Contents19天线的重要性天线的重要性 以前,天线仅仅是收发射频信号的手段 3G, TD-SCDMA首先使用智能天线
9、BSG(LTE)及4G将全面使用多天线技术20天线技术天线技术 多天线技术，包括： 空间分集 智能天线 MIMO 目前TD-SCDMA 宏小区采用智能天线，对每个激 活的用户产生一个定向波束并跟踪此用户 降低干扰 扩大小区覆盖 增加系统容量213G 开始提出频谱利用率问题开始提出频谱利用率问题 使用CDMA,同频组网同频组网 CDMA是自干扰系统 提高频谱利用率是最重要的 解决系统容量的核心是降低或者抑制干 扰 使用智能天线可以解决此问题,让所有码 道均投入业务2223智能天线优化的误区智能天线优化的误区 智能天线较宽,架设有一定困难 目前在业界提出不少减少宽度的建议,如: 7单元两层设计 减
10、少天线间距 双极化天线 等等 上述都以降低天线性能为代价 降低宽度将带来波束宽度的增加 抗干扰能力降低 系统容量下降24到底要多少单元到底要多少单元(宽度宽度) 理论分析,按半波长排列,要开发干扰,达到所 有码道工作,至少要6单元 减少到4单元,容量可能降低20-25% 注意:增加单元数目而不增加天线阵宽度是 没有用的25新一代天线技术新一代天线技术 多天线任意排列 同时支持智能天 线和MIMO26? 前言:为甚么要3G前言:为甚么要3G? 移动通信网络及其演进移动通信网络及其演进? 天线天线? 系统设备系统设备? 结论结论Contents27射频拉远技术射频拉远技术 由于2GHz频段下射频损
11、耗大，天线和基站 的距离又不可能很近，故必须解决天线拉 远的技术 方法： 射频电缆：基本解决上述问题，但： 拉远距离限60m 多射频电缆工程上成本高 中频电缆：拉远距离可达300m 数字光纤：理想方式28 室内走线架：宏蜂窝：宏蜂窝：馈线多， 对室内走线 架要求高 RRU：RRU：BBU和 RRU之间为 光纤传输， 对室内走线 架要求很低站型需求站型需求2930Minimum NB31功率放大器效率问题功率放大器效率问题 大的平均功率与峰值功率比 TD与LTE的共同问题 数字线性化技术的局限 解决了邻道辐射但不能解决均峰比问题 目前达到的水平 功放效率从15%提高到30% EVM从3%以下恶化
12、到8% Now 28% the max32性能的需求性能的需求 对R4（QPSK调制）要求EVM12.5% 对HSDPA（R5，16QAM调制），6% 对LTE（64QAM调制），3% 结论：不要过分追求功放效率33家庭基站家庭基站 解决室内覆盖的主要手段 低价格 通过城域网连接至系统34? 前言:为甚么要3G前言:为甚么要3G? 移动通信网络及其演进移动通信网络及其演进? 天线天线? 系统设备系统设备? 结论结论Contents35技术演进技术演进现场试验 初期设备大规模商用 超级基站为代表的第二代基站 多载波同频组网HSDALTE06 07 08 09 10 110.384 2 10 20
13、 50 100MbpsB3G/4G 标准标准LTE标准产品开发茶 频商用商用363G的问题和未来的问题和未来 问题: 成本: complexity in both CN and RAN 频谱效率:（1bit/Hz) 数据传输速率: 2Mbps，HSPDA可达10Mbps 长期演进（Long term evolution，简称LTE） 网络: NGN RTT的主要需求: 高频谱效率: 5-6bit/Hz； 峰值数据传输速率：达到每小区 100Mbps 与现有3G RTT 兼容37关键技术关键技术 双工方式: TDD and FDD 多天线技术: 基站和终端 调制方式: 16QAM 或者更高 多址
14、方式: 由CDMA 发展到 OFDM IP 网络：NGN38TD-SCDMA 最容易演进最容易演进 TDD双工方式最适合移动数据 如何演进 自适应上下行时隙分配（软件） 新的调制方式和多址方式（软件） 多天线，在智能天线上提高（软件） 已经考虑了高的峰值/平均最大发射功率，射频 子系统几乎不需改变 ATM至IP，已经在现有设计中 结论：TD-SCDMA可以平滑演进到LTE39结论结论 TD-SCDMA 是目前3G的一种RTT，特别适 合移动数据业务 TD-SCDMA 必将广泛用于中国然后走向世 界 TD-SCDMA 将在今后几年演进到 B3G 40ThanksThanksThanksThanks
