TD-SCDMA_无线网络关键技术

TD-SCDMA网络规划优化技术培训
Conventional Receiver
传统接收机
RAKE
RAKE
RAKE
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联合检测 (J.D.)
联合检测作用
避免多址干扰 相对扩大检测动态范围， 相对扩大检测动态范围， 小区内干扰最小化
联合检测原理
特定的空中接口“突发” 特定的空中接口“突发”结构允许收信机对无线信道进行信 道估计 根据估计的无线信道， 根据估计的无线信道，对所有信号同时进行检测
天线方向图
对称半波振子方向图 俯视 侧视
全向天线方向图
定向天线方向图
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天线方向图
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智能天线的分类
两种算法
预多波束
用户位于波束边缘及干扰信号 位于波束中央时， 位于波束中央时，接收效果最差
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为什么使用智能天线(只在基站侧使用 为什么使用智能天线 只在基站侧使用) 只在基站侧使用 • 空分多址(SDMA) 智能天线的基本原理 • 基本概念：方向图、主瓣、旁瓣、零 线… • 工作原理 智能天线中的关键技术 • 到达角度估计（空间滤波、抑制干扰） • 波束赋形（降低发射功率，减少干扰）
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发送波束赋形原理图
用户1 发射信号 用户2 发射信号
w1
A/D
w2
... ...
A/D
用户K 发射信号
上行信息
...
wK
下行加权 系数更新
A/D
...
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波束赋形在TDD系统中容易实现 波束赋形在TDD系统中容易实现 TDD
信号分析
符号间干扰 ISI，Inter Symbol Interference
用户1，第1径
用户1，第2径
多址干扰 MAI
用户2，第1径
用户2，第2径
多用户检测：利用用户间的相关信息， 多用户检测：利用用户间的相关信息，克服多址干扰
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天线增益单位dBd 和dBi的区别 天线增益单位 的区别
一个单一对称振子具有面包圈形的方 向图辐射
一个天线与对称振子相比较的增 益用“dBd dBd”表示 益用 dBd 表示 一个天线与各向同性辐射器相比 较的增益用“dBi dBi”表示 较的增益用 dBi 表示 例如:0dBd 例如:0dBd = 2.15dBi
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TD-SCDMA全向码道和赋形码道 全向码道和赋形码道
BCH DwPTS
G
UpPTS TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
TS0
两种赋形波束 得到小区覆盖的全向波束 针对用户终端的赋形波束 BCH/DwPTS必须使用全向波束 覆盖整个小区， 必须使用全向波束， BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使用 专门时隙 业务码道通常使用赋形波束， 业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户
自适应波束
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波束赋形的作用
形成方向图， 形成方向图，在不同 的到达方向上给予不同 的天线增益 可以提高接收信号的 信噪比， 信噪比，从而提高系统 的容量 可以将频率相近但空 间可分离的信号分离开。 间可分离的信号分离开。
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对称振子的增益为2.17dB 对称振子的增益为2.17dB
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两种单位示意图
天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平波束宽度和垂直波束宽度有关。 天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平波束宽度和垂直波束宽度有关。
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TD-SCDMA 无线网络关键技术 培 训
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目 智能天线 联合检测 DCA动态信道分配 上行同步 接力切换 功率控制 软件无线电
录
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智能天线(S.A.) 智能天线(S.A.)
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多用户检测
由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得数据之 间存在干扰
－ 符号间干扰（ISI） － 码间干扰（MAI）
通过数据符号间、码间的相关性在多个用户中检测、提取 出所需的信号，消除ISI和MAI
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阵列方向图是频率的函数 TDD系统上下行使用相同的频率， TDD系统上下行使用相同的频率，利用上下行信道的对称 系统上下行使用相同的频率 性，可直接利用上行自适应算法计算出的赋形系数为下 行波束赋形， 行波束赋形，因此上下行的波束赋形采用相同的赋形系 数 在FDD系统上下行采用不同的频率，会产生完全不同的波 FDD系统上下行采用不同的频率， 系统上下行采用不同的频率 束赋形系数， 束赋形系数，因此上下行需要分别计算赋形系数
Cch,1,0= (1) C ch,4,2= (1,-1,1,-1) C ch,2,1= (1,-1) C ch,4,3= (1,-1,-1,1) SF = 1 SF = 2 SF = 4
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OVSF 码的特性
正交性： 正交性 当两个不同二进制序列的模二加之和等于“零”，则这两个 二进制序列是正交的（Orthogonal） – OVSF便是这样的序列： Cch.SF.i • Cch.SF.j= “0” i ≠ j 两个不同的OVSF序列的模二加之和等于“0” Cch.SF.i • Cch.SF.j= 1 i=j 两个相同的OVSF序列的模二加之和等于1 (归一化值) – 注：同步的状态下才满足这种正交特性
Inefficient because ...
too complex ...
JD was born!
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OVSF 码
• OVSF Code： ：
Hadamard矩阵法
0 0 1 1 0 1 1 0 HN HN H2N = HN HN
1 1 1 1 1 −1 1 −1 1 1 −1 −1 1 −1 −1 1
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智能天线（ 智能天线（续）
正如正弦波叠加的效果，假 设第m个阵元的权因子
wm = e
j
2π
λ
m∆x cos Φ 0
z (t ) = As (t ) ∑ e
m =0
M −1 − j 2π m∆x (cosθ − cosφ ) 0
λ
选择不同的Φ0，将 改变波束的所对的角度， 所以可以通过改变权值来 选择合适的方向
智能天线基本概念
• 智能天线技术 – 智能天线包括：
– 天线阵列 – 基带信号处理
– 可为移动台提供跟踪波束 • 特点 – 较低的发射功率 – 较高的灵敏度 – 较强的干扰抑制 – 较大的系统容量
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智能天线阵列结构
常用的两种典型结构（俯视图）： 常用的两种典型结构（俯视图）：
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OVSF 码的应用
• OVSF 码的应用： 码的应用： – OVSF CODE在系统中用来区分同一个扇区的不同用户（信道） 假设：某扇区有三个用户（信道）通话：s1(t), s2(t), s3(t) 每个用户各分配一个OVSF序列： Cch.SF.i，Cch.SF.j，Cch.SF.k 那么，空中信号Ｓ为： S = s1(t) Cch.SF.i＋s2(t) Cch.SF.j＋s3(t) Cch.SF.k – 问题 问题：如何将所需的信号提取出来呢？
智能天线（ 智能天线（续）
θ
u0(t) 阵元0 u1(t) 阵元1 uM-2(t) ...
Δd
uM-1(t)
阵元M-2
Δx
Δx
阵元M-1
以M元直线等距天线阵列为例：（第m个阵元） 空域上入射波距离相差 Δd=m ·Δx · cosθ 2π ⋅ ∆d 时域上入射波相位相差
λ
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智能天线 (续） 续
可见，空间上距离的差别导致了各个阵元上接收信号相位 的不同。经过加权后阵列输出端的信号为
2π
z (t ) = ∑ w u (t ) = As (t ) ∑ w e
m =0 m m m =0 m
M −1
M −1
−j
λ
m∆x cos θ
其中，A增益常数，s(t)是复包络信号，wm是阵列的权因子。
Y m
入射波
1
入射波 0
θ
0
X
θ
d
1
m
M-1
X
R
M-1
均匀直线阵