TD基础知识培训.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,TD基础知识培训,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,TD基础知识培训,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,TD基础知识培训,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TD基础知识培训,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,TD,技术基础培训,TD-SCDMA,系统概述,TD-SCDMA,无线基本原理,TD-SCDM,A,关键技术,TD-SCDM,A,物理层结构,TD-SCDM,A,增强型技术及未来演进,TD-SCDM,A,优化流程,课程目的,完成该课程后，您将会：,了解,TD-SCDMA,制式的基础知识,了解,TD_SCDMA,系统关键技术和物理层结构,了解,TD-SCDMA,制式的未来演进方向,了解,TD-SCDMA,的网络优化流程,TD-SCDMA,标准概述,1 3G,技术简介,2 TD-SCDMA,发展概述,4,移动通信发展历程,模拟通信,数字通信,多媒体业务,数字调制技术,数据压缩,软切换,差错控制,短信息,高质量语音业务,模拟调制技术,小区制,硬切换,网络规划,IMT-2000,技术,多媒体业务,100kbps,分组数据业务,动态无线资源管理,随时随地的无线接入,无缝业务提供,网络融合与重用,多媒体终端,10Mbps,数据速率,基于全,IP,核心网,无处不在的,业务环境,1,G,2,G,3,G,4,G,5,3G,主流技术的演进,6,3G,主流技术的演进,各类型通信制式移动性及速率特点：,7,组织、标准、专利是平衡利益、促进技术产业化的工具。,“The total revenue earned from global telecom industry is 3 percent of the gross world products and is aiming at attaining more.”GLOBAL INDUSTRY WEB,WCDMA,TD-SCDMA,cdma2000,IEEE 802.16,IMT-2000,3G,组织和标准,8,3G,主流三大技术标准介绍,WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA,双工方式,FDD,FDD,TDD,多址方式,FDMA,CDMA,FDMA,CDMA,FDMA,TDMA,CDMA,SDMA(,智能天线,),载波带宽,5MHz,1.25MHz,1.6MHz,码片速率,3.84Mcps,1.2288Mcps,1.28Mcps,同步方式,异步,同步,同步,接收检测,相干解调,相干解调,联合检测,9,3G,主流三大技术标准介绍,三种,3G,制式应用范围分布：,10,3G,频谱资源分配,60,MHz,30,MHz,FDD,TDD,100,MHz,15,MHz,Satellite,1785,1850,1755,1880,1920,1980,2010,2025,2110,2170,2300,2400,Satellite,40,MHz,11,第三代公众移动通信系统的工作频段：,（一）主要工作频段：,频分双工,(FDD),方式：,1920-1980MHz/2110-2170MHz,时分双工,(TDD),方式：,1880-1920MHz,、,2010-2025MHz,（二）补充工作频率：,频分双工,(FDD),方式：,1755-1785MHz/1850-1880MHz,时分双工,(TDD),方式：,2300-2400MHz,（三）卫星移动通信系统工作频段：,1980-2010MHz/2170-2200MHz,F1 2011,F2 2012.6,F3 2014.2,F4 2016,F5 2017.6,F6 2019.2,F7 2020.8,F8 2022.4,F9 2024.0,2010,2015,2020,2025,3G,频谱资源分配,12,3G的业务应用会话型业务,语音业务和可视电话,3G的业务应用后台类业务,图铃下载,数据下载,E_mail,收发,3G的业务应用流媒体业务,视频点播,(VOD),交通监控,手机电视,3G的业务应用交互类业务,在线游戏,定位业务,(LCS),网页浏览,TD-SCDMA,基础理论,1 3G,技术发展概述,2 TD-SCDMA,发展概述,17,TD-SCDMA,发展历程,1995,年,11,月，,CATT,（电信科学技术研究院）和美国,Cwill,公司合资成立信威公司，开发,SCDMA,（大灵通）无线通信系统,1998,年,6,月，,CATT,代表中国向国际电联（,ITU,）提交,TD-SCDMA,技术提案，,1999,年加入,3GPP,1999,年,10,月，,CATT,和西门子公司组建联合团队，合作开发,TD-SCDMA,系统,1999,年,11,月,5,日，,TD-SCDMA,写入,ITU-R M.1457,规范,2001,年,3,月,16,日，,TD-SCDMA,写入,3GPP R4,系列规范，成为了真正意义上的可商用国际标准,2002,年,10,月，中国为,TDD,分配,155MHz,频率资源,18,TD-SCDMA,发展历程,2002,年,10,月,30,日，,TD-SCDMA,产业联盟正式成立,19,2003,年,8,月,29,日，华为和西门子成立了合资公司：鼎桥,(TD-TECH),，研发,TD-SCDMA,技术,2004,年,12,月,8,日，芯原、凯明、中芯国际三方合力推出国产,3G,手机芯片,2004,年,12,月,9,日，温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个,TD-SCDMA,商用手机国际长途电话,2005,年,3,月，,TD-SCDMA,试验网在北京建成,2006,年,1,月,20,日信息产业部正式颁布，,3G,三大国际标准之一的“中国标准”,TD-SCDMA,为我国通信行业标准,TD-SCDMA,发展历程,20,2006,年建设青岛（中兴,+,大唐）、厦门（鼎桥,+,中兴）、保定（鼎桥,+,大唐）三个中等城市,TD-SCDMA,试验网。,20072008,年建设和扩容规模试验网，在北京、上海、天津、沈阳、广州、秦皇岛、深圳、厦门等奥运城市提供,3G,服务。,20082009,年对全国范围内的大、中城市进行,TD-SCDMA,网络建设。,2008,年,4,月,1,日，,TD-SCDMA,试商用。,TD-SCDMA,发展历程,21,TD-SCDMA,的标准演进,Q3,Q4,Q3,Q4,Q1,Q2,Q1,Q2,Q3,2000,2001,2002,Q1,Q2,Q3,2004,Q1,Q2,2007,3GPP R4,LCR TDD,3GPP R5,HSDPA,单载波,3GPP R6,MBMS,3GPP R6 or R7,HSUPA,在,3GPP R8,版本中出现,LTE(Long Term Evolution),22,TD-SCDMA,的工作频段：,主要工作频段,A,频段：,1880-1920MHz,B,频段：,2010-2025MHz,补充工作频率,C,频段：,2300-2400MHz,10055 2011,2010,2015,2025,2020,10063 2012.6,10071 2014.2,10080 2016,10088 2017.6,10096 2019.2,10104 2020.8,10112 2022.4,10120 2024,目前现网主用的,B,频段,频点号 频率值,TD-SCDMA,频谱资源分配及可用频谱资源,23,TD-SCDMA,网络结构,-R99,Intranet/,Internet,固定网络,分组交换域,SGSN,GGSN,MSC,GMSC,电路交换域,SS7,HLR,SCP,Node B,RNC,Node B,RNC,Iur,Iub,Iub,Iu-CS,Iu-PS,R99,网络架构下的组网形态,24,TD-SCDMA,网络结构,-R99,R99,主要变化体现在无线侧：,一个全新的无线接入网络,-UTRAN,，提高了频谱利用率和数据传送能力；,支持,AMR,语音编解码技术，提高话音质量和系统容量,;,Iub,Iur,和,Iu,接口基于,ATM,技术，,Iub,开放,;,R99,核心网侧的主要特点和变化：,核心网络逻辑上划分为,CS,电路域和,PS,分组域，核心网网络架构和,GSM/GPRS,保持一致，核心网和接入网之间的,Iu,接口,引入,ATM;,核心网络电路域基于,TDM,承载技术,，信令是,RANAP,MAP,ISUP/TUP,并引入电路域基于,64K UDI,的视频业务,;,核心网络分组域基于,GPRS,技术，,GTP,隧道延伸到接入网,;,TC,单元放置在核心网侧,;,UMTS/GSM,系统间切换和漫游的考虑,;,系统安全性的增强,;,25,TD-SCDMA,网络结构,-R4,Intranet/,Internet,固定网络,分组交换域,SGSN,GGSN,电路交换域,HLR,SCP,Node B,RNC,Node B,RNC,Iur,Iub,Iub,Iu-CS,Iu-PS,GMGW,GMSC Server,MGW,Server,SS7/TDM,SS7/IP,Nc,Nb,Mc,Mc,R4,网络架构下的组网形态,26,TD-SCDMA,网络结构,-R4,R4,标准是,R99,标准的超集，反向兼容,R99,网络,；,R4,更多在网络结构层面发生变化：电路域引入基于软交换的控制和承载分离构架；,R4,电路,域,支持多种方式的核心网络承载技术：,TDM/ATM/IP,，,标准的多样性,使,运营商,可以,根据自身的特点选择其3,G,核心网络的承载模式,在不损失业务能力的前提下，充分发挥运营商已有网络资源的优势,R4,的,信令,增加可选类型：基于,IP,承载的,SS7,信令；,基于,BICC,的电路域呼叫信令,;,R4,承载和控制分离模型下，可以引入,TrFO,功能，通过带外信令建立免编解码器的话路连接，,TC,单元被延伸到网关侧，节省网络建设投资；,R4,标准引入新的业务与网络结构基本无关，,R4,对,MMS,、,LCS,、,OSA,、,STREAM,等业务做了增强，但其业务架构,同样适用于,R99,的网络结构,；,27,TD-SCDMA,网络结构,-R5,Intranet/,Internet,固定网络,分组交换域,SGSN,GGSN,电路交换域,HSS,SCP,Node B,RNC,Node B,RNC,Iur,Iub,Iub,Iu-CS,Iu-PS,GMGW,GMSC Server,MGW,Server,SS7/TDM,SS7/IP,Nc,Nb,Mc,Mc,MGCF,CSCF,IMS,域,R5,网络架构下的组网形态,28,R5,引入,IP,多媒体域,IMS,，在,IMS,域实现全业务的融合思路。,IMS,域为叠加域，在,R99,、,R4,的网络架构下均可以叠加；,引入基于,SIP,的多媒体呼叫信令协议，实现端到端的,IP,多媒体业务；,为了解决用户,IP,地址的问题，,IPv6,成为网络必选，,IPv4,成为网络可选；,HLR,演进为,HSS,系统，同,HLR,不同的是，其除原先的用户数据存储外，还要存储用户的,Profile,信息，甚至包括用户的业务逻辑，支持,Diameter,，,XML,协议 等。,R5,之后,WCDMA,的核心网主架构基本稳定，,R6/R7,以后主要是业务功能的增强和完善，包括：,Iu-flex,、,WLAN,和,3G,的融合、,MBMS,、,Presence,、,DRM,、,GUP,等等。,TD-SCDMA,网络结构,-R5,29,TD-SCDMA,网元结构,UE,：,UE,是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。,UE,通过,Uu,接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、宽带话音、移动多媒体、,Internet,应用（如,E-mail,、,WWW,浏览、,FTP,等）。,NodeB,：,Node B,是系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的,Iub,接口和,RNC,互连，主要完成,Uu,接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。,30,TD-SCDMA,网元结构,RNC,：,RNC(Radio Network Controller),是无线网络控制,系统信息广播、准入控制等系统接入控制功能；,切换、寻呼、定位等移动性管理功能；,RRC,连接建立和释放、无线环境勘测,(,测量无线信道，估计信道质量,),、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能；,安全功能,NAS,消息的,CN,分发功能,业务量上报（用于计帐）,CN,：,VMSC/VLR,是核心网,CS,域功能节点，提供,CS,域的呼叫接续、移动性管理、鉴权和加密等功能。,GMSC,是移动网,CS,域与外部网络之间的网关节点，完成,VMSC,功能中的呼入呼叫的路由功能。,SGSN,是核心网,PS,域功能节点，提供,PS,域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。,GGSN,是网关,GPRS,支持节点，提供数据包在移动网和外部数据网之间的路由和封装,31,核心,无线,终端,芯片,测试 仪表,直放站,大唐,鼎桥,中兴,普天,天线,三星,英华达,迪比特,LG,联想,海尔,TCL,苏高,宇龙,多普达,联芯,天碁,ADI,展迅,重邮信科,泰克,安捷伦,R&S,中创信测,湖北众友,安立,星河亮点,西安海天,中山通宇,电子,14,所,安德鲁,邮科,京信,虹信,汉铭,嘉载,贝卡,华为,中兴,诺基亚,北电,爱立信,大唐,华立,中兴,新邮通,海信,夏新,波导,Moto,龙旗,德信,希姆通,TD-SCDMA,产业链状况,32,33,现阶段上海移动,TD,无线网设备主要采用华为、大唐和新邮通三家通信厂商的,RAN,设备，其中华为设备主要覆盖市区全部、除青浦、嘉定、崇明等区县以外的绝大部分郊区，大唐设备主要覆盖青浦、嘉定及宝山、松江、闵行部分区域，新邮通设备主要覆盖崇明三岛区域。,市区全部,郊区大部（除青浦、嘉定和崇明）,青浦、嘉定,宝山、松江、闵行部分区域,崇明三岛,上海,TD-SCDMA,RAN,网络概况,33,TD-SCDMA,无线基本原理,1 TD-SCDMA,无线基本原理,34,双工间隔,:,190,MHz,FDD,时间,频率,功率,5,MHz,5,MHz,UL,DL,UMTS,用户,1,UMTS,用户,2,时间,频率,功率,TDD,5,MHz,DL,UL,DL,DL,675,m,s,UL,UMTS,用户,2,UMTS,用户,1,双工间隔,:,190,MHz,FDD,时间,频率,功率,5,MHz,5,码分多址,&,频分双工,UL,DL,UMTS,用户,1,UMTS,用户,2,时间,频率,功率,TDD,1.28,MHz,DL,UL,DL,码分多址,&,时分双工,DL,m,s,UL,UMTS,用户,2,UMTS,用户,1,频分双工,Vs,时分双工,双工接入技术,35,频分双工（,FDD,）：以不同频率区分上行和下行,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,时分双工（,TDD,）：以不同时隙区分上行和下行,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,双工接入技术,36,用户通过被分配的,频率,、,时隙,和,码字,来区分,多址接入技术,37,多址接入技术,0,上行,+,下行,频点,F1,Dw,pts,GP,Up,pts,1,2,3,4,5,6,上行：,F1,TS1,C8.8,下行：,F1,TS6,C16.1&2,码分复用,38,CDMA,扩频技术,39,CDMA,扩频技术,40,CDMA,实现原理码序列的相关性,CDMA,实现原理：码序列的相关性,相关（相关性,100,）,不相关（,0,相关）,(a),(b),+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,41,CDMA,扩频原理扩频,UE1:,1,1,1,UE2:,1,1,c1:,1,1,1,1,1,1,1,1,c2:,1,1,1,1,1,1,1,1,UE1c1,：,1,1,1,1,1,1,1,1,UE2c2,：,1,1,1,1,1,1,1,1,UE1c1,UE2c2,：,0,2 0,2 0,2 0,2,用户扩频过程,42,CDMA,扩频原理解扩,UE1c1,UE2c2,：,0,2 0,2 0,2 0,2,UE1,使用,c1,解扩：,c1,1,1,1,1,1,1,1,1,解扩结果：,0,2 0,2 0,2 0,2,积分判决：,4,（表示,1,）,4,（表示,1,）,UE2,使用,c2,解扩：,c2,1,1,1,1,1,1,1,1,解扩结果：,0,2 0,2 0,2 0,2,积分判决：,4,（表示,1,）,4,（表示,1,）,用户解扩过程,43,系统所允许的最大干扰电平,解调门限,功率谱,可以给所有用户共享的功率,a,2,T,bit=,E,bit,解扩用户,增益,其他用户干扰信号,E,chip,Eb/No=Ec/Io,增益,CDMA,实现原理频域解释,44,TD-SCDMA,通信模型,信源,解码,信源,编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道,解码,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰,解扰,扩频,解扩,时隙,突发,脉冲,时隙,信息,提取,45,Bit,（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据,Symbol,（符号）：经过信道编码、交织后的数据,Chip,（码片）：经过最终扩频得到的数据,Chip Rate(cps),：码片速率，,CDMA,系统的基础参数,TD-SCDMA,系统码片速率为,1.28Mcps,Spreading Factor,（,SF,，扩频因子）：扩频码的长度,符号速率,SF,码片速率,常用术语,46,TD-SCDMA,信源编码,TD-SCDMA,与,WCDMA,系统均采用,AMR(Adaptive Multi-Rate),语音编码,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，有利于涉及多模终端,12.2Kbps(GSM-EFR),，,10.2Kbps,，,7.95Kbps,，,7.40Kbps(IS-641,，,US-TDMA speech codec),，,6.70kbps(PDC-EFR),5.90Kbps,，,5.15Kbps,，,4.75Kbps,47,TD-SCDMA,信道编码,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,1 2 3 4 5 6,7,8 9 10 11 12 13 14,15,16 17 18 191 20 21 22,编码类型,语音编码：卷积码,(1/2,、,1/3),数据业务：卷积码或,Turbo,码,编码效率将直接影响用户对数据业务的体验,根据信道质量情况，动态调整编码方式,(AMC,技术,),，可以极大地提高有效数据速率,48,TD-SCDMA,无线帧结构,Frame#i,Frame#i+1,Radio Frame 10ms,Sub Frame#1,Sub Frame#2,Sub Frame 5ms,TS0,TS5,TS6,TS1,TS2,TS3,TS4,49,子帧结构,TS0,TS5,TS6,TS1,TS2,TS3,TS4,Sub Frame 5ms(6400Chip),DwPTS,(96Chips),GP,(96Chinps),UpPTS,(160Chips),Switching Point,Switching Point,(864Chips),TD-SCDMA,无线帧结构,Sub Frame#1,50,定时时间提前量,TA(Time Advanced),2 t,TA,最大值：,GP(96chips),基站最大覆盖距离（,96chip/1.28Mcps,光速）,/2,11.25,公里,TS3,TS2,TS5,TS4,TS6,TS1,基站发射,TS0,G,TS3,TS2,TS5,TS4,TS6,TS1,UE,接收,TS0,t,G,TS3,TS2,TS5,TS4,TS6,TS1,2,t,UE,发射,TS0,G,TD-SCDMA,系统覆盖范围,51,TD-SCDMA,常规时隙结构,Midamble,码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于,联合检测,算法,物理层控制信息：物理层过程（如功率控制、上行同步等）的控制信号,Midamble,GP,16,业务数据,675,s,业务数据,物理层控制信息,52,TD-SCDMA,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,SF,为扩频因子，,k,为码道号,0 k SF-1,SF=1,SF=2,SF=4,Cch 1,0=(1),Cch 4,0=(1,1,1,1),Cch 4,1=(1,1,-1,-1),Cch 4,2=(1,-1,1,-1),Cch 4,3=(1,-1,-1,1),Cch 2,1=(1,-1),Cch 2,0=(1,1),53,典型业务,数据速率,(Kbps),下行码道资源,上行码道资源,AMR,12.2K,语音业务,下行：,12.2+3.4,上行：,12.2+3.4,2,个,SF,16,的码道,1,个,SF,8,的码道,可视电话,(Video Phone),下行：,64+3.4,上行：,64+3.4,8,个,SF,16,的码道,1,个,SF,2,的码道,PS 128k,下行：,128+3.4,上行：,16+3.4,1,个,SF,1,的码道,即整个时隙,1,个,SF,8,的码道,TD-SCDMA,使用的上行扩频因子为,1/2/4/8/16,，下行为,1,或,16,TD-SCDMA,典型业务需要的扩频码资源,54,用户业务在时隙中的分配,PCCPCH,PCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,PICH,FPACH,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,PICH,PRACH,User A,语音,User A,User A,User C,可视电话,User C,User C,User C,User C,User C,User C,User C,User C,User D,User D,PS 128K,User B,语音,User B,User B,55,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,56,TD-SCDMA,使用,Gold,序列,Gold,序列：由,m,序列的不同相位异或而成,比,m,序列数量多：,2,n,-1,个（,n,为移位寄存器长度）,码间干扰比,m,序列稍大（大,10,左右）,TD-SCDMA,的扰码长度固定为,16,chips,，共有,128,个,TD-SCDMA,使用扰码序列,57,TD-SCDMA,调制技术,调制是指把需要传递的消息送上射频信道,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,QPSK,：定义,4,个相位，每个相位需要,2,个比特表示,0,o,0090,o,01 180,o,10 270,o,11,16QAM,：定义,16,个相位，每个相位由,4,个比特表示,0,o,000022.5,o,0001 45,o,0010 67.5,o,0011,90,o,0100112.5,o,0101 135,o,0110 157.5,o,0111,180,o,0000202.5,o,0001 235,o,0010 257.5,o,0011,270,o,0100292.5,o,0101 315,o,0110 337.5,o,0111,58,QPSK,4,相移键控,16QAM,16,正交幅度调整,用于,HSDPA,TD-SCDMA,调制技术,59,TD-SCDMA,关键技术,1 TD-SCDMA,关键技术,60,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,.,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,动态信道分配,TD-SCDMA,关键技术,61,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink Synchronization),软件无线电,(Soft Defined Radio),TD-SCDMA,无线资源管理,5.1,动态信道分配,(Dynamic Channel Allocation),5.2,功率控制,(Power Control),5.3,接力切换,(Baton Handover),62,多址干扰,(MAI),多径干扰,(ISI),扩频信号,功率,MAI,有用信号,a,c,b,+,=,移动通信系统中的干扰,63,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,MAI,ISI,热噪声,传统接收机解调,能量,频率,MAI,ISI,热噪声,CDMA,信号在空中传输,64,联合检测的设计思想,对多个用户的信号的多径分量进行“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，大幅度降低多径和多址干扰,能量,频率,MAI,ISI,热噪声,CDMA,信号在空中传输,使用联合检测,能量,热噪声,65,联合检测的数学模型,K,个用户,信道估计,A,K,个用户,联合检测,用户,1,用户,2,用户,K,接收,数据,E,用户,数据,X,甲卷：,e,1,=,a,11,*,x,1,+,a,21,*,x,2,其中,e,1,a,11,a,21,已知，求解,x,1,合卷：,e,1,=,a,11,*x,1,+,a,21,*x,2,e,2,=,a,12,*x,1,+,a,22,*x,2,其中,e,1,e,2,a,11,a,12,a,21,a,22,已知,求解,x,1,x,2,e=AX,，确定性计算,乙卷：,e,2,=,a,12,*,x,1,+,a,22,*,x,2,其中,e,2,a,12,a,22,已知，求解,x,2,66,联合检测的信道模型,数据,估计器,d,：用户要传输的数据,c,：用户使用的扩频码,h,：信道冲激响应,n,：高斯白噪声,e,：基站接收到的数据,67,联合检测的信道估计,只要接收端知道,A(,扩频码,c,和信道脉冲响应,h),，就可以估计出符号序列,d,扩频码,c,已知，信道脉冲响应,h,可以利用突发结构中的训练序列,Midamble,求解,h,M,M*,h=M*/M,68,联合检测算法,线性检测算法,匹配滤波算法：,MF,迫零块均衡算法：,ZF-BLE,最小均方误差块均衡算法：,MMSE-BLE,非线性检测算法,迫零反馈算法：,ZF-DF,最小均方误差反馈算法：,MMSE-DF,69,各算法性能比较,CH0,理想信道无噪声,CH1,噪声,+,多用户,70,联合检测的效果,减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量,减少噪声上升，提高覆盖,克服,CDMA,特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求,71,联合检测的后续发展,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的联合检测，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,72,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink Synchronization),软件无线电,(Soft Defined Radio),TD-SCDMA,无线资源管理,5.1,动态信道分配,(Dynamic Channel Allocation),5.2,功率控制,(Power Control),5.3,接力切换,(Baton Handover),73,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,74,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,PA,PA,PA,S(t),w,1,w,2,w,8,合,分,路,器,件,加权,75,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,ka1,.,d,e,ka1,ka0,e,ka0,76,智能天线算法实现模型,天线阵列,下行,赋形,下行,数据,信道估计,赋形参数,估计,空域滤波,联合检测,上行用户,数据,77,智能天线的天线阵,圆阵,天线,线阵,天线,78,智能天线应用演示：多个用户波束赋形,79,关闭第,8,根天线的发送通路,80,关闭第,7-8,根天线的发送通路,81,关闭第,3-8,根天线的发送通路,82,关闭第,2-8,根天线的发送通路,83,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,84,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，延长移动台电池寿命,提高信号接收质量，增加系统容量,85,智能天线的效果,(,续,),智能天线的发射增益比接收增益大（仿真结果大约相差,2,3dB,），对于下行流量较大的非对称数据业务非常适合,上行链路智能天线增益 下行链路智能天线增益,86,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,87,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink Synchronization),软件无线电,(Soft Defined Radio),TD-SCDMA,无线资源管理,5.1,动态信道分配,(Dynamic Channel Allocation),5.2,功率控制,(Power Control),5.3,接力切换,(Baton Handover),88,上行同步的基本概念,A,B,C,D,时隙,2,A,同一时隙,不同用户,到达基站时间点对齐,B,C,D,89,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=4,Cch 4,0=(1,1,1,1),Cch 4,1=(1,1,-1,-1),Cch 4,2=(1,-1,1,-1),Cch 4,3=(1,-1,-1,1),1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,理想无时延,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,延时,1chip,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,90,上行同步建立,UE,Node B,UpPCH,（,UpPTS,）,FPACH,PRACH,（,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,91,上行同步保持,SS,Bits,SS,命令,含义,00,Down,减小,k/8 chip,个同步偏移,11,Up,增加,k/8 chip,个同步偏移,01,Do nothing,保持不变,业务数据,GP,16,业务数据,SS,Midamble,144chips,92,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink Synchronization),软件无线电,(Soft Defined Radio),TD-SCDMA,无线资源管理,5.1,动态信道分配,(Dynamic Channel Allocation),5.2,功率控制,(Power Control),5.3,接力切换,(Baton Handover),93,软件无线电（,SDR,）的由来,解决多制式系统的“互通性”,军事上：“沙漠风暴”行动中，各种通信设备的不兼容性暴露无疑，不得不借助许多额外的无线电台，才能保障高效的通信联络,民用方面：多种移动通信系统，各国制式、频率各不相同，不能互通、兼容，对于跨国漫游的人们带来了极大的不便,减少技术演进过程中的投资浪费,技术的演进需要更换硬件，极大地增加了设备投资的成本：基站要全部更换,94,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,转换器尽可能靠近天线,新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性,95,软件无线电（,SDR,）实现模型,模拟前端,宽带,A/D,数字,下变频器,高速,DSP,处理器,数字,上变频器,宽带,D/A,96,软件无线电（,SDR,）实现的难点,高速数字信号采样技术,根据“奈奎斯特第一定律”，要想无失真地传递某一频率的信号，需要以不低于该信号最高频率,2,倍的采样速率进行采样！,例如：对于工作在,2GHz,的系统，采样频率要达到,4GHz,，目前的器件无法达到此要求,目前能够实现中频采样（,100MHz,左右），射频前端采用模拟技术实现,随着技术的发展，采样点逐渐向射频前端推进，最终达到射频部分完全数字化的目标,97,采用,SDR,技术的基站设备,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,基带处理单元,F,A,N,PWR,PWR,MBBP,MBBP,MBBP,MBBP,UTRP,GMPT,TMPT,TD-SCDMA,维护单元,传输子系统,多模、多制式基带信号处理单元,GSM,维护单元,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,多模、多载波射频单元,900M,频段,多模、多载波射频单元,2.1G,频段,98,SDR,基站设备的后续演进,MBBP,MBBP,LTE,LTE,F,A,N,PWR,PWR,MBBP,MBBP,MBBP,MBBP,UTRP,GMPT,TMPT,多模、宽带,射频单元,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,M,T,R,U,F,A,N,PWR,PWR,MBBP,MBBP,MB