1、TD-SCDMA無線接入網原理,培訓目標,學完本課程后，您應該能： 了解TD-SCDMA系統(tǒng)的發(fā)展和演進 闡明TD-SCDMA的雙工技術及多址技術特點 描述TD-SCDMA采用的語音編碼和信道編碼 理解擴頻碼和擾碼在TD-SCDMA系統(tǒng)中的用途 知道TD-SCDMA采用的調制方式,目 錄,TD-SCDMA系統(tǒng)概述 雙工技術和多址技術 TD-SCDMA無線基本原理 TD-SCDMA的語音編碼 TD-SCDMA的信道編碼 TD-SCDMA的幀結構和時隙結構 TD-SCDMA的擴頻、加擾 TD-SCDMA的調制方式 TD-SCDMA的聯(lián)合檢測和智能天線,移動通信發(fā)展歷程,AMPS,TACS,NMT,

2、其它,第一代 80年代,模擬,TD-SCDMA與其他3G制式技術比較,1995年11月，CATT（電信科學技術研究院）和美國Cwill公司合資成立信威公司，開發(fā)SCDMA（大靈通）無線通信系統(tǒng) 1998年6月，CATT代表中國向國際電聯(lián)（ITU）提交TD-SCDMA技術提案 1999年10月，CATT和西門子公司組建聯(lián)合團隊，合作開發(fā)TD-SCDMA系統(tǒng) 1999年11月5日，TD-SCDMA寫入ITU-R M.1457規(guī)范 2001年3月16日，TD-SCDMA 寫入3GPP R4 系列規(guī)范，成為了真正意義上的可商用國際標準 2002年10月，中國為TDD分配155MHz頻率資源,TD-SC

3、DMA發(fā)展歷程,第三代公眾移動通信系統(tǒng)的工作頻段： （一）主要工作頻段： 頻分雙工 (FDD) 方式： 1920-1980MHz / 2110-2170MHz 時分雙工 (TDD) 方式： 1880-1920MHz、2010-2025MHz （二）補充工作頻率： 頻分雙工 (FDD) 方式： 1755-1785MHz / 1850-1880MHz 時分雙工 (TDD) 方式：2300-2400MHz （三）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)工作頻段： 1980-2010MHz / 2170-2200MHz,中國3G頻譜分配,2002年10月30日，TD-SCDMA 產業(yè)聯(lián)盟正式成立,TD-SCDMA發(fā)展歷程 (

4、續(xù)),2003年8月29日，華為和西門子成立了合資公司：鼎橋 (TD-TECH)，研發(fā)TD-SCDMA技術 2004 年12 月9 日，溫家寶總理在荷蘭接通了來自北京的全球第一個TD-SCDMA 商用手機國際長途電話 2005 年3 月，TD-SCDMA 試驗網在北京建成 2006年1月20日信息產業(yè)部正式頒布，3G三大國際標準之一的“中國標準” TD-SCDMA為我國通信行業(yè)標準 2007年4月，中國移動TD-SCDMA網絡建設揭開序幕 2008年4月1日，中國移動TD-SCDMA網絡放號，開始商用,TD-SCDMA發(fā)展歷程 (續(xù)),Node B,RNC,CN,華為 中興 上海貝爾阿爾卡特

5、所有符合UMTS標準的核心網供應商,測試儀器,華為 大唐 中興 普天,華為 大唐 中興 普天,泰克 安捷倫 羅德-施瓦茨 ,TD-SCDMA系統(tǒng)產業(yè)鏈,3G的業(yè)務應用會話型業(yè)務,語音業(yè)務和可視電話,3G的業(yè)務應用后臺類業(yè)務,圖鈴下載,數據下載,E_mail收發(fā),3G的業(yè)務應用流媒體業(yè)務,視頻點播 (VOD),3G的業(yè)務應用交互類業(yè)務,GSM /GPRS BSS,BTS,BSC,NodeB,RNC,PCU,UMTS TD-SCDMA,SS7,SCP,SMS,SCE,PSTN ISDN,Internet, Intranet,HLR/AUC,SGSN,CG,BG,GGSN,GPRS backbone

6、,Other PLMN,MGW,MGW,VMSC Server,GMSC Server,IP/ATM Backbone,Nc,Mc,Nb,RAN,CN,TD-SCDMA網絡結構,UE,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,3GPP R6 MBMS,3GPP R7 HSUPA,TD-SCDMA 標準進展3GPP,3GPP R8 LTE TDD,2010,目 錄,TD-SCDMA系統(tǒng)概述 雙工技術和多址技術 TD-SCDMA無線基本原理 TD-

7、SCDMA的語音編碼 TD-SCDMA的信道編碼 TD-SCDMA的幀結構和時隙結構 TD-SCDMA的擴頻、加擾 TD-SCDMA的調制方式 TD-SCDMA的聯(lián)合檢測和智能天線,雙工技術：區(qū)分用戶的上行/下行信號,頻分雙工（FDD）：以不同頻率區(qū)分上行和下行 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單 缺點：上下行業(yè)務不對稱時（主要是數據業(yè)務）頻譜利用效率低 時分雙工（TDD）：以不同時隙區(qū)分上行和下行 優(yōu)點 在上下行業(yè)務不對稱時可以給上下行靈活分配不同數量的時隙，頻譜效率高 上行和下行使用相同頻率載頻，便于引入智能天線、聯(lián)合檢測等新技術 缺點 實現(xiàn)較復雜，需要GPS同步 和CDMA技術一起使用時，上下行之間的干擾控

8、制難度較大,多址技術：區(qū)分不同用戶,CDMA實現(xiàn)原理：碼序列的相關性,CDMA實現(xiàn)原理：擴頻,UE1: 11 1 UE2:11 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 UE1c1UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2,UE1c1 UE2c2：0 2 0 2 0 2 0 2 UE1使用c1解擴：c11 1 1 1 1 1 1 1 解擴結果： 0 2 0 2 0 2 0 2 積分判決：4（表示1） 4（表示1） UE2使用c2解擴：c21 1 1 1 1 1 1 1 解擴

9、結果： 0 2 0 2 0 2 0 2 積分判決：4（表示1） 4（表示1）,CDMA實現(xiàn)原理：解擴,CDMA實現(xiàn)原理：頻域解釋,功率譜,Echip,Eb / No = Ec / Io 增益,碼分多址（CDMA）的技術特點,抗干擾能力強，頻率復用度高，頻譜利用率大大提高 保密性強：擴頻后的信號近似白噪聲 系統(tǒng)的用戶容量是軟容量，各有利弊 占用帶寬較大：對功放要求高（耗電較大） 自干擾系統(tǒng)系統(tǒng)內用戶互相干擾，技術實現(xiàn)難度大,頻率,碼,時間,FDMATDMACDMA,F3TS3碼1,F3TS2碼2,F2TS1碼3,F1TS1碼4,TD-SCDMA使用的多址接入技術：FDMATDMACDMASDMA

10、（智能天線）,目 錄,TD-SCDMA系統(tǒng)概述 雙工技術和多址技術 TD-SCDMA無線基本原理 TD-SCDMA的語音編碼 TD-SCDMA的信道編碼 TD-SCDMA的幀結構和時隙結構 TD-SCDMA的擴頻、加擾 TD-SCDMA的調制方式 TD-SCDMA的聯(lián)合檢測和智能天線,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,常用術語,Bit（比特）：經過信源編碼的，含有信息的數據 Symbol

11、（符號）：經過信道編碼、交織后的數據 Chip（碼片）：經過最終擴頻得到的數據 Chip Rate (cps)：碼片速率，CDMA系統(tǒng)的基礎參數 TD-SCDMA系統(tǒng)碼片速率為1.28Mcps Spreading Factor（SF，擴頻因子）：擴頻碼的長度,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,TD-SCDMA的信源編碼,TD-SCDMA與WCDMA系統(tǒng)都是采用AMR (Adaptive

12、Multi-Rate) 語音編碼 編碼共有8種，速率從12.2Kbps4.75Kbps，與目前各種主流移動通信系統(tǒng)使用的編碼方式兼容，有利于設計多模終端 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,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解

13、擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,TD-SCDMA的信道編碼,信道編碼的作用：增加符號間的相關性，以便在受到干擾的情況下恢復信號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 編碼類型 語音業(yè)務：卷積碼（1/2、1/3） 數據業(yè)務：卷積碼或Turbo碼 編碼效率將直接影響用戶對數據業(yè)務的體驗,TD-SCDMA的交織,交織的作用：打亂符號間的相關性，減小信道快衰落和干擾帶來的影響,1,1,1,1,3,3,3,3,4,4,4,4,發(fā)送端交織過程,這段數據處于深衰落，或者有強干擾,2,2,2,2,TD-SCDMA通

14、信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,無線幀 10ms,子幀,5ms,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,GP,TS3,TS6,DwPTS,UpPTS,TD-SCDMA幀結構：73,7個常規(guī)時隙（TS0TS6）3個輔助時隙 DwPTS：下行導頻時隙，用于下行同步 UpPTS：上行導頻時隙，用于上行同步 GP：上行、下行同步間的保護時隙,TD-SCDMA常規(guī)時隙（TS0TS6）結構,Midamble碼：又稱

15、為訓練序列，用于信道估計，估計結果用于聯(lián)合檢測算法 物理層控制信息：物理層過程（如功率控制、上行同步等）的控制信號,物理層控制信息,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,TD-SCDMA使用的擴頻碼：OVSF (Walsh),OVSF：正交可變擴頻因子，由Walsh矩陣生成 碼道定義：Cch SF, k, SF為擴頻因子，k 為碼道號, 0 k SF-1,TD-SCDMA典型業(yè)務需要的擴頻碼

16、資源,TD-SCDMA使用的上行擴頻因子為1/2/4/8/16，下行為1或16,上行 公共信道,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,用戶業(yè)務在時隙中的分配,下 行 公 共 信 道,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,TD-SCDMA系統(tǒng)擴頻碼、擾碼的區(qū)別,區(qū)別1：作用不同 擴頻碼用于區(qū)分同一個小區(qū)相同時隙內的不同用戶 擾碼用于區(qū)分不同小區(qū)，相鄰小區(qū)需要分配不同的擾碼 區(qū)

17、別2：對碼序列的相關性的要求不同 擴頻碼只需要關注碼間互相關特性 擾碼不但關注碼間互相關特性，還要考慮碼本身的自相關特性,TD-SCDMA使用的擾碼序列：Gold序列,Gold序列：由m序列的不同相位異或而成 比m序列數量多： 2n-1個（n為移位寄存器長度） 碼間干擾比m序列稍大（大10左右） TD-SCDMA的擾碼長度固定為16chips，共有128個,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提

18、取,調制的作用,把需要傳遞的信息送上射頻信道 不同的調制方式可以極大地影響空中接口提供數據業(yè)務的能力 2PSK：定義2個相位，每個相位需要1個比特表示 00 1801 4PSK：定義4個相位，每個相位需要2個比特表示 00090011801027011 8PSK（EDGE采用）：定義8個相位，每個相位由3個比特表示 0000 45 001 90010135011 180100225101270110315111,TD-SCDMA 調制方式,QPSK 4 相移鍵控,16QAM 16 正交幅度調整 用于HSDPA,TD-SCDMA通信模型,信源 解碼,信源 編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼 交織,去交織 信道 解碼,調制,解調,射頻發(fā)射,射頻接收,無線信道,加擾,解擾,擴頻,解擴,時隙 突發(fā) 脈沖,時隙 信息 提取,復雜多變的無線傳播環(huán)境,Dist