烽火TD-SCDMA培训讲义

Tu1
随机接入必须完成的工作：
上行同步、功率控制、系统获得接入要求、用户鉴权、分配业务码道等
随机接入必须考虑的问题：
RACH/FACH的高效率工作； 防止碰撞的策略； 加快接入速度。
随机接入过程：
UE：开环功率控制和开环同步控制，发射UpPTS，等待BTS回答。 BTS：控制UE的发射功率和时延，获得UE接入要求 RNC：接入控制 CN：鉴权
G
CP
UpPTS
TFCI
g
Data
Data
Midamble
144chips 675us
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TD-SCDMA帧结构(二)
DwPTS
G
UpPTS
转折点
TS0
(a) DL/UL对称分配
DwPTS
G
UpPTS
转折点
TS0 (b) DL/UL不对称分配
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物理层控制命令结构
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TD-SCDMA 物理层特点
低码片速率:1.28Mcps(WCDMA的1/3) 适合智能天线和同步CDMA的帧结构 SA＋JD+DCA＋同步技术使资源利用率非常高。 采用和3GPP相同的调制、信道编码、交织和复接技 术 提供不对称上下行业务 功率控制和上行同步控制:
控制频率:0-200次/秒 功率控制步长:1-3dB 同步控制精度:1码片宽度 开环和闭环控制
K
x1 (t ) sk (t ) n1 (t )
k 1
Wavefront of the kth signal
k
k d sin k / c
x2 (t ) e
k 1
K k 1
K
j k
sk (t ) n2 (t )
s k (t )
k
d
s k (t k )
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智能天线的两种形式
波束切换方式的智能天线
在接收断，预先设置了一组N个不同入射角方向的窄波束，在根据 期望信号的来波方向（DOA)和相关的信号误差准则，在N个波束中选 择一个最合适的，并在该波束上接收信号。
自动跟踪用户的智能天线
在接收端，利用一组阵列天线，通过不断地调整自适应的加权值， 达到若干个自适应波束同时跟踪若干个用户的目的。
5ms
发送SS和TPC时的物理层控制命令结构
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7
DwPTS/UpPTS的时隙结构
75us GP(32chip) SYNC-DL(64chips)
DwPTS的时隙结构
125us
SYNC-UL(128chip)
GP(32chip)
UpPTS的时隙结构
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TD-SCDMA物理层过程
用，处于没有其它本小区多址干扰的独立时隙。当DwPTS搜索到，下 行同步便获得了。（3）BTS之间同步，所有同频小区的DwPTS将出现 在重叠的时隙，但相互正交，便于切换中进行测量。
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9
TD-SCDMA物理层过程
DwPTS
随机接入
Tum
G
UpPTS
Tdn
Tdn-1
Td0
Tu0
DwPTS
小区搜索
Tu3
G
UpPTS Tu1 5ms Tu2
Tdn
Tdn-1
Td0
搜索过程包括：搜索DwPTS、识别扰码和基本中间码、控制复帧同步、 读BCH信息。
TDD系统的小区搜索和FDD系统的主要区别（1）上下行信号工作
于相同频率，可能接收到附近用户的强上行信号（如规划 合理则不存在这种情况）。（2）DwPTS同时起Pilot和SCH的作
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第二部分：TD-SCDMA关键新技术
TD-SCDMA采用的新技术及目的
智能天线 多用户联合检测 上行同步 软件无线电 接力切换
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TD-SCDMA的关键新技术
智能天线 多用户检测 多时隙的TDMA＋ DS_CDMA(帧结构) 同步CDMA 用软件无线电技术实现 接力切换 预期达到的目标 高频谱利用率 低设备成本 满足IMT2000基本要求
120km/h（240） 110km/h（240） 卷积码 卷积码 Turbo 码 Turbo 码、RS 码 前向： Walsh （信道码） 序列 +PN （区分小区） 前向： ； Walsh （信道码） 序列 +PN （区分小区） ； 反向： Walsh （信道码） 序列 +PN （区分用户） 反向： ； Walsh （信道码） 序列 +PN （区分用户） ； 卷积码：帧内交织；RS 码：帧间交织，交织 深度{10，20，40，80} 可变扩频因子，多时隙，多码 RI 检测 开环+快速闭环（200Hz） N*3.84,N=1,2,4 卷积码：帧内交织；RS 码：帧间交织，交织 深度{10，20，40，80} 可变扩频因子，多时隙，多码 RI 检测 开环+快速闭环（200Hz） N*1.28,N=1,3,6,9
上下行传输信道互易，利于使用智能天线、多用户检测等新技术； 可高效率地满足不对称业务需要 可能降低产品成本、价格、体积、重量等 便于利用不成对的频谱资源
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TDD vs.FDD 双工方式比较
未来可能的组网方式：
使用移动卫星实现全球覆盖， 使用FDD提供大区制对称业务， 在城市及近郊区使用TDD系统，目前的试 验证明TD-SCDMA可以单独组网。 用多模终端实现系统间无缝漫游
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TD-SCDMA新技术
智能天线空间波束示意图
赋为 基 形每 带 天条 数 线信 字 发道 信 射提 号 波供 处 束一 理 条
•降低发射功率 •波束赋形时可以克服 多径传播问题 空分多址大大 增加系统容量
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智能天线原理结构图
本地参考信号
天 线 阵
3S技术：同步、空分、软件无线电
CDMA?: Code Division Multiple Access
码分多址接入：用不同的码字区分用户
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TD-SCDMA物理层
Radio frame 10ms
5ms Sub-frame
帧结构(一)
Supper frame 720ms
DwPTS
xM (t ) e j ( M 1) k sk (t ) nM (t )
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T ]) t( M n ) t( 1n[ ) t(n
22
]) k (a ) 1(a[ A
T ]) t( Ks ) t( 1s[ ) t(s
) t(n ) t(sA ) t(x
The Array Processing Gain
SINR for Single Antenna and Array Processing
SINR ,Out SINR , In 1 1
P 1
E{ s1 (t ) }
2
E{ s (t )
k 2 k
2
K

P 1
2
} 2 P ຫໍສະໝຸດ 北京北方烽火科技有限公司13
TDD vs.FDD 物理层比较
无线传输 技术参数 信道带宽（MHz） 信道要求特点 多址接入方式 频段 核心网兼容性 帧长（ms） 调制 数据 方式 扩频 最高移动速度 纠错编码方式 扩频方式 W-CDMA 5/10/20/ 上下对称 DS-CDMA U:1920-1980,d:2110-2170 GSM MAP 10 QPSK/BPSK QPSK 500km/h 卷积码 RS 码（数据） 前向：Walsh（信道码）+Gold 序列 18 2 （区分小区） ；反向：Walsh（信道 41 码）+Gold 序列 2 （区分用户） ； 卷积码：帧内交织；RS 码：帧间交织 可变扩频因子和多码 RI 检测，高速 率业务盲检测，低速率业务 开环+快速闭环（1 .6kHz） N*4.096,N=1,2,4 无线传输系统 UTRA TD-CDMA 5/10/20 上下可调 TD-CDMA 1900-1920,2010-2025 GSM MAP 10 QPSK QPSK TD-SCDMA 1.6/5 上下可调 TD-SCDMA 1900-1920,2010-2025 GSM MAP 5*2 DQPSK/8PSK QPSK
交织方式 多速率业务 功率控制 码片速率(Mcps)
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IMT2000的CDMA TDD标准简概
两种CDMA TDD RTT：
TD-SCDMA和UTRA TDD
两种TDD方案的异同：
项目 TD-SCDMA UTRA TDD 带宽和码片速率 1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps 帧结构 7时隙/5ms 15时隙/10ms 智能天线 使用 难使用 同步CDMA 1chip 2chips 多用户检测 使用 使用(暂选) 软件无线电 全面使用 部分使用 切换 接力切换 硬切换 相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、DTX等等
data
TFCI 1 5ms Midamble
data
TFCI 2
data
TFCI 3
Midamble
data
TFCI 4
5ms
不发送SS和TPC时的物理层控制命令结构
ss
TPC
SS
TPC
Data