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3G技术之TDSCDMA概要

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3G技术之TD-SCDMATD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G),自1998年正式向ITU(国际电联)提交,完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作,从而使TD-SCDMA标准成为第一个由中国提出的,以中国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准TD-SCDMA-概述TD-SCDMA——Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步的码分多址技术)是ITU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CWTS及3GPP的全面支持该方案的主要技术集中在大唐公司手中,它的设计参照了TDD在不成对的频带上的时域模式TDD模式是基于在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构实现的这个帧结构被再分为几个时隙,在TDD模式下,可以方便地实现上/下行链路间的灵活切换集CDMA、TDMA、FDMA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它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。

TD-SCDMA技术优势TD-SCDMA在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变,以满足不同的业务要求这样,运用TD-SCDMA这一技术,通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务合适的TD-SCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题TD-SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA、TDMA和CDMA等基本传输方法,通过与联合检测相结合,它在传输容量方面表现非凡通过引进智能天线,容量还可以进一步提高智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰,并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量基于高度的业务灵活性,TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络,如同第三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样在最终的版本里,计划让TD-SCDMA无线网络与Internet直接相连TD-SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的,它运行在不成对的射频频谱上TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱人配的最佳利用率。

因此,TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率,可支持速率从8kbit/s到2Mbit/s的语音、互联网等所有的3G业务TD-SCDMA实现与GSM之间的互联互通近日中国普天成功地实现了3G TD-SCDMA与2G GSM网络间的CS域和PS域切换,测试包括语音、WAP、流媒体等各项业务,TD-SCDMA与GSM之间的互联互通能够真正实现,进一步推动了TD-SCDMA大规模商用的步伐切换测试采用了T3G的TD-SCDMA/GSM双模终端,TD-SCDMA无线接入网络无缝切换到2G GSM网络,测试分为两个部分,即CS域切换测试和PS域切换测试,测试中不但成功完成了CS域的语音切换,而且出色地实现了PS域WAP、流媒体等各项业务测试,实现了3G TD-SCDMA与2G GSM真正意义上的互联互通TD-SCDMA范围TD-SCDMA为TDD模式,在应用范围内有其自身的特点:一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240km/h;二是基站覆盖半么在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳,在用户容量不是很大的区域,基站最大覆盖可达30km.所以,TD-SCDMA适合在城市和城郊使用,在城市和城郊,这两个不足均不影响实际使用。

因在城市和城郊,车速一般都小于200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小区半径一般都在15km以内而在农村及大区全覆盖时,用WCDMA FDD方式也是合适的,因此TDD和FDD模式是互为补充的中国WiMAX与TD-SCDMA完全不竞争?对于两者之间的关系,对WiMAX来说,特别是在中国是一个敏感的话题,因为很多人都认为WiMAX和中国的TD-SCDMA标准是相互竞争的WiMAX是一种新兴的无线宽带接入技术,因其具有更广阔的覆盖范围,一度被视为3G的威胁力量但此前该技术一直只是自封为3G的“补充”,以低姿态来获得更多生存空间很多欧洲国家都预留TDD频段,此前只有中国的TD技术独享这份资源,国际化前景很广阔而WiMAX的突然挤入打破了原有的平衡,将占用部分TDD频段不少业内人士都对国产3G标准的国际化道路和国内3G市场表示担忧针对WiMAX和TD-SCDMA之间的关系,北电全球首席技术官John J. Roese在访华时称,WiMAX和3G各有特色,但和TD-SCDMA完全不竞争TD-SCDMA-技术一、打TD-SCDMA时,如何找到你?——综合的寻址(多址)方式1、TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术: TDMA , CDMA, FDMA, SDMA(智能天线)。

2、综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度,得到可以动态调整的最优资源分配二、灵活的上下行时隙配置 灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打,上网浏览、下载文件、视频业务等的需求,保证您清晰、畅通享受3G业务三、TD克服呼吸效应和远近效应 什么是呼吸效应?在CDMA系统中,当一个小区内的干扰信号很强时,基站的实际有效覆盖面积就会缩小;当一个小区的干扰信号很弱时,基站的实际有效覆盖面积就会增大简言之,呼吸效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统,用户增加导致干扰增加而影响覆盖对于TD-SCDMA而言,通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰,在单时隙中采用CDMA技术提高系统容量,而通过联合检测和智能天线技术(SDMA技术)克服单时隙中多个用户之间的干扰,因而产生呼吸效应的因素显著降低,因而TD系统不再是一个干扰受限系统(自干扰系统),覆盖半径不像CDMA那样因用户数的增加而显著缩小,因而可认为TD系统没有呼吸效应什么是远近效应?由于用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。

如果的发射功率按照最大通信距离设计,则当靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整的发射功率,即功率控制功率控制的原则是,当信道的传播条件突然变好时,功率控制单元应在几微妙内快速响应,以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰;相反当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰四、智能天线(Smart Antenna) 在TD-SCDMA系统中,基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法,使智能天线动态地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束,充分利用下行信号能量并最大程度的抑制干扰信号基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动,这样终端得到的信噪比得到了极大的改善,提高业务质量五、动态信道分配(DCA,Dynamic Channel Allocation) 首先了解一下什么是信道?信道就是你打时占用的通信链路(线路)资源,如同你开车在马路上行驶时,你所使用的车道、交通标志、红绿灯信号等,这些资源对于你行车是必不可少的;在TD-SCDMA通信时,信道使用频率、时隙(时间)、码字等表征所使用的无线资源。

动态信道分配,就是根据用户的需要进行实时动态的资源(频率、时隙、码字等)分配动态信道分配的优点:1、频带利用率高2、无需网络规划中的信道预规划3、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等动态信道分配(DCA)根据调节速率分为:慢速DCA和快速DCA慢速DCA将无线信道分配至小区范围,而快速DCA将信道分至业务RNC负责小区可用资源的管理,并将其动态分配给用户RNC分配资源的方式取决于系统负荷、业务QoS要求等参数目前DCA最多的是基于干扰测量的算法,这种算法将根据用户移动终端反馈的干扰实时测量结果分配信道TD-SCDMA-特点 TD-SCDMA 系统是TDMA和CDMA两种基本传输模式的灵活结合,它由中国无线通信标准化组织CWTS 提出并得到ITU 通过的3G 无线通信标准在3GPP 内部,它也被称为低码片速率TDD 工作方式(相较于3.84MHz 的UTRA TDD)TD-SCDMA 系统特别适合于在城市人口密集区提供高密度大容量话音、数据和多媒体业务系统可以单独运营以满足ETSI/UMTS 和ITU/IMT-2000 的要求,也可与其它无线接入技术配合使用例如,在城市人口密集区,使用TD-SCDMA技术,而在非人口密集区,则使用GSM、WCDMA 或卫星通信等来实现大区或全球的覆盖。

系统的主要特点如下:1. TDD 方式便于提供非对称业务工作在TDD 模式下的TD-SCDMA 系统在周期性重复的时间帧里传输基本TDMA突发脉冲,通过周期性地转换传输方向,在同一载波上交替进行上下行链路传输TDD 方案的优势在于系统可根据不同的业务类型来灵活地调整链路的上下行转换点在传输对称业务(如话音、交互式实时数据业务等)时,可选用对称的转换点位置;在传输非对称业务(如互联网)时,可在非对称的转换点位置范围内选择,从而提供最佳频谱利用率和最佳业务容量TDD 方式的另一优势就是系统无需成对频段,从而可以使用FDD 系统无法使用的任意频段2. 智能天线TD-SCDMA 系统的上、下行信道使用同一载频,上下行射频信道完全对称,从而有利于智能天线的使用(目前仅用于基站)智能天线系统由一组天线阵及相连的收发信机和先进的数字信号处理算法构成在发送端,智能天线根据接收到的终端到达信号在天线阵产生的相位差,利用先进的数字信号处理算法提取出终端的位置信息,根据终端的位置信息,有效地产生多波束赋形,每个波束指向一个特定终端并自动地跟踪终端移动,从而有效地减少了同信道干扰,提高了下行容量空间波束赋形的结果使得在保持小区覆盖不变的情况下,可以极大地降低总的射频发射功率,一方面改善了空间电磁环境,另一方面也降低了无线基站的成本。

在接收端,智能天线通过空间选择性分集,可大大提高接收灵敏度,减少不同位置同信道用户的干扰,有效合并多径分量,抵消多径衰落,提高上行容量智能天线无法解决的问题是时延超过码片宽度的多径干扰和高速移动的多普勒效应造成的信道恶化因此,在多径干扰严重的高速移动环境下,智能天线必须和其它抗干扰的数字信号处理技术同时使用,才可能达到最佳效果这些数字信号处理技术包括联合检测、干扰抵消及Rake 接收等3. 联合检测TD-SCDMA 系统是干扰受限系统系统干扰包括多径干扰、小区内多用户干扰和小区间干扰这些干扰破坏各个信道的正交性,降低CDMA 系统的频谱利用率传统的Rake接收机技术把小区内的多用户干扰当作噪声处理,而没有利用该干扰不同于噪声干扰的独有特性联合检测技术即“多用户干扰”抑制技术,是消除和减轻多用户干扰的主要技术,它把所有用户的信号都当作有用信号处理,这样可充分利用用户信号的扩扩频码、幅度、定时、延迟等信息,从而大幅度降低多径多址干扰,但同时也存在多码道处理过于复杂和无法完全解决多址干扰等问题将智能天线技术和联合检测技术相结合,可获得较为理想的效果TD-SCDMA 系统采用的低码片速率有利于各种联合检测算法的实现。

4. 同步CDMA同步CDMA 指上行链路各终端信号在基站解调器。

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