信息与通信TDSCDMA无线网络关键技术.pptx

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,谢谢,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,.,TD-SCDMA,系统的关键技术,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,动态信道分配,培训目标,学完本课程后，您应该能：,了解联合检测技术的设计思想和优势,列出智能天线技术给网络带来的好处,知道,TD-SCDMA,采用上行同步技术的原因,了解软件无线电技术的设计思想和对网络运营的益处,了解基本的无线资源管理算法：信道配置，功率控制，接力切换等算法的原理和效果,目 录,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(,S,mart Antenna),上行同步,(Uplink,S,ynchronization),软件无线电,(,S,oft 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),目 录,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),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,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,联合检测的设计思想,对多个用户的信号进行“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，一步解调出所有用户的信号,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,联合检测的效果,减少多址干扰和多径干扰，提高系统容量,提高小区覆盖，改善业务质量,降低,UE,的发射功率，提高待机及通话时间,克服,CDMA,特有的“远近效应”，降低对功率控制的要求,联合检测技术的后续发展,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得联合检测，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,目 录,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(,S,mart 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),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,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,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,天线,2,.,d,天线,1,圆阵,天线,线阵,天线,智能天线的天线阵,智能天线应用演示：多个用户波束赋形,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,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，延长移动台通话和待机时间,提高信号接收质量，增加系统容量,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,目 录,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink,S,ynchronization),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),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,上行同步的基本概念,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,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,目 录,联合检测,(Joint Detection),智能天线,(Smart Antenna),上行同步,(Uplink Synchronization),软件无线电,(,S,oft 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),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,转换器的工作频率尽可能靠近射频工作频段,新一代无线通信系统具有高度灵活性、开放性,目 录,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),无线资源管理（,RRM,）的目的,RRM,：,Radio Resource Management,RRM,的目的,保证,CN,所请求的,QoS,增强系统的覆盖,提高系统的容量,小区覆盖,链路质量,小区容量,RRM,的主要任务,贯穿整个,RRM,过程的主线：保证,QoS,，节约功率，减小干扰,为了保证,CN,所请求的,QoS,，需要将,QoS,映射成接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为本条连接服务,信道配置,在保证,CN,所请求的,QoS,的前提下，使用户的发射功率最小，从而减少该,UE,对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖,功率控制,确保,UE,移动到其他小区（系统）后，能够继续得到服务，以保证,QoS,切换控制,RRM,的基本流程,Step1,：上层发送测量控制命令,Step2,：开始测量,测量的执行者：,UE,，,NodeB,，,RNC,Step3,：生成测量报告,Step4,：通过算法进行判决，决策,Step5,：资源的控制和执行,目 录,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),CN,所请求信道资源的,QoS,特性,业务类型（,Traffic Classes,）,会话类业务（,Conversational,）,流类业务（,Streaming,）,交互类业务（,Interactive,）,背景类业务（,Background,）,质量要求（,BLER,）,速率要求：,VIP,用户和普通用户可以不相同,频域,DCA(FDMA),业务动态地分配到干扰最小的频率上,Energy,Time,FDMA,Frequency,CDMA,TDMA,时域,DCA(TDMA),业务分配到干扰最小的时隙,空域,DCA(SDMA),自适应的智能天线技术选择最佳的解,耦方向,码域,DCA(CDMA),改变分配的码道来降低干扰,动态信道分配（,DCA,）的原则,1,：干扰最小化,动态信道分配（,DCA,）的原则,2,：带宽“按需分配”,系统容量,传统信道配置,业务源速率,动态信道配置,目 录,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),功控的目的,克服远近效应,克服阴影衰落和快衰落,降低网络干扰，提高业务质量,提高系统容量,远近效应,CDMA,自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服“远近效应”,弱信号被离基站近的,UE,的信号“淹没”，无法通信,无线通信的大敌：衰落,采用功率控制后的效果,0,200,400,600,800,-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20,Relative power(dB),衰落,发射功率,接收信号,功率控制的类型,开环功率控制：用于初始接入过程,闭环功率控制：用于业务进行过程,上行、下行,内,环功率控制,上行、下行,外,环功率控制,没有开环功控，造成初始干扰大，而且闭环功控收敛慢,time,power,time,power,为什么使用开环功率控制？,使用开环功控后，初始干扰变小，而且闭环功控收敛很快,开环功率控制,UE,通过测量导频信道的接收功率，计算上行初始发射功率,TD-SCDMA,采用,TDD,方式，上行、下行频率相同，因此对于上行初始功率的估计更准确，开环功率控制效果好于,FDD,方式,NodeB,UE,RACH,测量,P-CCPCH,信道功率,闭环功率控制上行内环功率控制,NodeB,控制,UE,的发射功率,NodeB,UE,发送,TPC,200,次,/,秒,上行信号,设置,SIRtar,SIRmea,SIRtar,SIRmea,BLERtar,BLERmea,BLERtar,BLERmea=BLERtar,SIRtar,上升,SIRtar,下降,Do nothing,闭环功率控制下行外环功率控制,UE,通过动态调整,SIRtar,，间接控制,NodeB,的发射功率,NodeB,内环功控,L1,UE,UE,的,L3,软件模块测量接收信号的,BLER,，并与,BLERtar,相比较,设置,SIRtar,目 录,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),切换的分类,硬切换任何移动通信系统都能够支持,软切换,CDMA,特有（,WCDMA,，,cdma2000,）,接力切换,TD-SCDMA,特有,UE,移动方向,目标小区,源小区,time,通话“缝隙”,硬切换,硬切换的特点,先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路,通话会产生“缝隙”,适用于几乎所有切换场景,软切换,软切换特点,先建立目标小区链路，后中断源小区链路，可以避免通话“缝隙”,CDMA,系统所特有，而且只能发生在同频小区间,软切换比硬切换占用更多的系统资源,UE,移动方向,目标小区,源小区,time,没有通话“缝隙”,接力切换,接力切换的设计思想,利用上行同步技术，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,接力切换的优势,相对于软切换，占用系统资源少，提高了系统容量,相对于硬切换，业务中断时间很短，且掉话率低,源小区,目标小区,源小区,目标小区,业务,同步,预 同 步,源小区,目标小区,接力切换,(,续,),切换前,切换中,切换后,