TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和演進

單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,W,ireless,S,ignal,P,rocessing and,N,etwork Lab(WSPN),BUPT,*,/59,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其增強演進,王 文 博,北京郵電大學(xué),2009,年,11,月,23,日,目 錄,1.,全球移動通信發(fā)展歷程,3.,TD-SCDMA,關(guān)鍵技術(shù)和理論性能,4.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化,5.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)試驗,2.TD-SCDMA,發(fā)展概述,6.TD-SCDMA,演進和發(fā)展,移動通信發(fā)展歷程,1G,（,1980s,）,2G,（,1990s,）,3G,（,2000s,）,模擬通信,通話質(zhì)量、頻譜效率、保密性、安全性存在不足,數(shù)字通信,解決了模擬通信的缺陷，成就了一些實力領(lǐng)先的跨國公司,高質(zhì)量話音業(yè)務(wù)、高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、更高頻譜利用率和容量、多媒體應(yīng)用,實現(xiàn)了無線移動通信,美國和英國主導(dǎo),手機成為日常通信工具,歐美主導(dǎo),改變生活方式和社會形態(tài),現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、政 府、軍事等,歐美中主導(dǎo),無線技術(shù)自身的具有持續(xù)演進發(fā)展的特點,技術(shù)的發(fā)展可以滿足,3G,商用服務(wù)提出的需求,無線移動通信技術(shù)的持續(xù)演進,互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與移動網(wǎng)的融合,用戶的增長與市場的需要,互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，且和移動網(wǎng)在用戶群上有很多的重合,移動互聯(lián)網(wǎng)可以解決移動網(wǎng)傳統(tǒng)的服務(wù)模式的局限性問題，實現(xiàn)互惠互利,用戶需要更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)定的信號、更豐富的內(nèi)容,語音業(yè)務(wù)發(fā)展到一定的階段，消費者開始對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)產(chǎn)生巨大的需求量,3G,發(fā)展的驅(qū)動力,全球移動通信市場現(xiàn)狀,2008,年底全球移動用戶超過,34,億，預(yù)測,2015,年全球移動用戶將達到,45,億；,3GPP,用戶市場份額超過,88,，,3GPP2,（,CDMA1X,、,DO,）為,3,億；市場份額為,9,；到,LTE,階段，,3GPP,的用戶市場份額至少超過,95,，,LTE,將一通天下；,2009,年底，中國移動通信用戶數(shù),7.5,億，年度增長一半來自農(nóng)村。面向未來移動用戶仍然有較大的發(fā)展空間，到,2010,年將超過,8,億用戶，到,2015,年可達,11,億用戶。,移動,WiMAX,的商業(yè)進展,全球已有,200,多個運營商宣布正在試點,WiMAX,韓國,KT,、美國,Sprint-Nextel,、印度,Tata,通信等運營商合計大約有幾百萬用戶,在巴基斯坦、智利、俄羅斯、巴西等國家都在發(fā)展,推動工作不順利,2008,年,3,月,全球最早部署,WiMAX,的運營商之一，澳大利亞,Buzz Broadband,旗下的,Hervey Bay,，宣布關(guān)閉其,WiMAX,網(wǎng)絡(luò)并放棄這一技術(shù),.Hervey Bay,首席執(zhí)行官,Garth,Freema,表示，由于時延和抖動性能不佳，,WiMAX,對許多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案來說并不適合，也很難被接受，其中問題最大的是,VoIP,全球頻譜不確定,移動運營商的認可程度下降,Telephony,WWW,Office,TV,Mobile,Home,無線移動通信發(fā)展趨勢之一,寬帶移動化,無線移動通信發(fā)展趨勢之二,移動寬帶化,Source:Web advertisements,H2 2006,目 錄,1.,全球移動通信發(fā)展歷程,3.,TD-SCDMA,關(guān)鍵技術(shù)和理論性能,4.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化,5.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)試驗,2.TD-SCDMA,發(fā)展概述,6.TD-SCDMA,演進和發(fā)展,率先成為中國移動通信行業(yè)標(biāo)準,TD,提交到,ITU,1998,年,6,月,TD,在,3GPP,融合,1999,年,12,月,ITU,正式通過,3G,標(biāo)準,2000,年,5,月,TD,寫入,3GPP,R4,規(guī)范,2001,年,3,月,TD,率先成為中,國通信行業(yè)標(biāo)準,2006,年,1,月,TD-SCDMA,產(chǎn)業(yè)鏈,中興,大唐,鼎橋,普天,中興,海信 英華達,聯(lián)想 迪比特,波導(dǎo),LG,華立 中電,大唐 重郵,夏新 三星,T3G,凱明,展訊,ADI,重郵,華立,泰克,日本芝測,安捷倫,中創(chuàng)信測,湖北眾友,WILLTEK,R&S,中興,華為,北電,愛立信,諾基亞,ASB,中興,大唐,鼎橋,愛立信,核心網(wǎng),RNC,NodeB,終端,芯片,儀表,基本業(yè)務(wù),亮點業(yè)務(wù),語音,可視電話,短信,多媒體彩鈴,主叫顯示,奧運大家庭（視頻會議、,POC,）,WAP,門戶,手機電視,彩鈴,手機視頻,IVR,彩信,音樂隨身聽,HSDPA,數(shù)據(jù)卡,TD-SCDMA,上網(wǎng)本,手機電視和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為未來移動業(yè)務(wù)新的增值點,TD-SCDMA,產(chǎn)業(yè)化進展,多彩業(yè)務(wù)需求,目 錄,1.,全球移動通信發(fā)展歷程,3.,TD-SCDMA,關(guān)鍵技術(shù)和理論性能,4.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化,5.,TD-SCDMA,網(wǎng)絡(luò)試驗,2.TD-SCDMA,發(fā)展概述,6.TD-SCDMA,演進和發(fā)展,TD-SCDMA,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),(1),智能天線（,Smart Antenna,）,智能天線是由一個天線陣、一組相關(guān)射頻收發(fā)信機和先進的基帶數(shù)字信號處理算法所組成。采用波束賦形技術(shù)，為每一條碼道提供一個天線波束。其優(yōu)點：提高接收靈敏度、降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾、增加系統(tǒng)容量、降低發(fā)射功率、克服多徑干擾。,聯(lián)合檢測（,Joint Detection,）,將一個時隙中傳輸?shù)亩鄠€用戶信號與多徑信號一起處理，精確地解調(diào)出各個用戶信號，較好地解決了碼間干擾和用戶間干擾問題。,TD-SCDMA,綜合使用聯(lián)合檢測和智能天線技術(shù)，進一步提升了系統(tǒng)性能。,接力切換（,Baton Handover,）,TD-SCDMA,系統(tǒng)可以獲得移動臺用戶的位置信息，準確地將移動臺切換到新的小區(qū)，實現(xiàn)無縫切換，避免了軟切換中宏分集所占用的大量無線資源，也避免了頻繁切換帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)容量和效率。,TD-SCDMA,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),(2),同步,CDMA,（,Synchronous CDMA,）,同步,CDMA,要求上行信道信號必須同步，網(wǎng)絡(luò)控制移動臺動態(tài)調(diào)整發(fā)往基站的發(fā)射時間，使上行信號到達時間保持同步，保證上行信道不相關(guān)，降低碼間干擾。從而提高了系統(tǒng)容量，降低了接收機的復(fù)雜度。,低碼片速率（,Low,Chiprate,）,采用,1.28MHz,碼片速率,硬件容易實現(xiàn)；單個載波占用,1.6MHz,帶寬，帶寬窄便于靈活安排,在,5MHz,頻帶內(nèi)可安排三個載波，可用于,N,頻點設(shè)計。,TDD+,多時隙,按照上、下行鏈路所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和干擾最小的原則，動態(tài)按需分配時隙，便于傳輸不對稱業(yè)務(wù)，有效利用信道資源。,TD-SCDMA,幀結(jié)構(gòu)和,碼道,特性,兩種賦形波束,針對小區(qū)覆蓋的全向波束,/,扇區(qū)波束,針對單個用戶終端的賦形波束,BCH/,DwPTS,必須使用全向波束，覆蓋整個小區(qū)，在幀結(jié)構(gòu)中使用專門時隙,業(yè)務(wù)碼道通常使用賦形波束，只覆蓋個別用戶,GP,DwPTS,UpPTS,BCH,TS5,TS4,TS0,TS2,TS1,TS3,TS6,智能天線波束賦型,主要作用：,降低多址干擾，提高,CDMA,系統(tǒng)容量,增加接收靈敏度和發(fā)射,EIRP,智能天線所不能克服的問題,時延超過碼片寬度的多徑干擾,多普勒,頻移,(,高速移動,),因而，在移動通信系統(tǒng)中，智能天線必須和其它信號處理技術(shù)同時使用,不同賦型特性的影響,BCH/,DwPTS,全向賦型相比業(yè)務(wù)信道采用波束賦型小區(qū)間干擾大,(,同頻情況下,),BCH/,DwPTS,全向賦型相比業(yè)務(wù)信道采用波束賦型在相同覆蓋下可能需要功率大,對,BCH/,DwPTS,需采用不同于業(yè)務(wù)信道的規(guī)劃策略,N,頻點,碼道數(shù)量和功率分別設(shè)定,聯(lián)合檢測原理,由于無線移動信道的時變性和多徑效應(yīng)影響，使得數(shù)據(jù)之間存在干擾,碼間,干擾（,ISI,）,多址,干擾（,MAI,）,通過數(shù)據(jù)符號間、碼間的相關(guān)性在多個用戶中檢測、提取出所需的信號，消除,ISI,和,MAI,多址,干擾（,MAI,）是,CDMA,系統(tǒng)中的主要干擾,在傳統(tǒng)的,CDMA,系統(tǒng)信號分離方法中，把,MAI,看作熱噪聲,聯(lián)合檢測,充分利用,MAI,中的先驗信息，如：,已知的用戶信道碼,已知的訓(xùn)練序列,將非目標(biāo)用戶信息從,MAI,中濾除，進而可有效地提取目標(biāo)用戶信息。,聯(lián)合檢測的優(yōu)缺點,聯(lián)合檢測易于實現(xiàn)：,每時隙內(nèi)碼道少短擾碼上行同步小運算量,聯(lián)合檢測的優(yōu)點：,降低干擾，擴大容量，降低功控要求，削弱遠近效應(yīng),聯(lián)合檢測的缺點：,大大增加系統(tǒng)復(fù)雜度、增加系統(tǒng)處理時延、需要要消耗一定的資源,上行同步技術(shù),同步的建立,在隨機接入時建立,依靠,BTS,接收到的,SYNC1,立即在下一個下行幀,SS,位置進行閉環(huán)控制,同步的保持,在每一上行幀檢測,Midamble,立即在下一個下行幀,SS(,同步偏移,),位置進行閉環(huán)控制,出現(xiàn)失步的可能性,有限小區(qū)半徑,(,G,的寬度,96chips,，可達,11.25km),比較寬的容許范圍,(+/-4 chips,),失步后執(zhí)行鏈路重建,SS,上行業(yè)務(wù)時隙,(BTS,要求,),Midamble,隨機接入,SYNC1,ss,UpPTS,UE,的上行突發(fā),DwPTS,DwPCH,DwPCH,稱為下行導(dǎo)頻信道或下行同步信道，是,TD-SCDMA,中,UE,獲取同步的重要信道。,DwPCH,需要使小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的所有,UE,都能夠接收，其發(fā)射不采用智能天線。,DwPCH,的發(fā)射功率一般設(shè)置為和主公共控制物理信道,PCCPCH,相同或近似的功率，發(fā)射功率較強。,DwPCH,每個子幀中都會發(fā)射。,UpPCH,UpPCH,稱為上行導(dǎo)頻信道或上行同步信道，是,TD-SCDMA,中,UE,進行隨機接入的第一個步驟。,UpPCH,接收出現(xiàn)問題時，,UE,會逐步抬高其發(fā)射功率，但最大功率受限于手機的最大發(fā)射功率。,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,由幀結(jié)構(gòu)可以看出，多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，某小區(qū)的,DwPCH,可能對別的小區(qū)的,UpPCH,形成干擾,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,DwPCH,對,UpPCH,形成有害干擾的條件,干擾基站與被干擾基站同頻,1.6M,同頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),5M,同頻組網(wǎng)（或異頻組網(wǎng)），基站為全向站,5M,同頻組網(wǎng)（或異頻組網(wǎng)），基站為扇區(qū)化站，但同頻扇區(qū)天線指向有相對或近似相對的情況,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,DwPCH,對,UpPCH,形成有害干擾的條件,干擾基站與被干擾基站之間的距離足夠,容易計算，距離在,22.5km,到,82.5km,之內(nèi)就會形成,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,距離超過,45km,，,會形成,TS0,對,UpPCH,的干擾,距離超過,60km,，,會形成,DwPCH,對上行業(yè)務(wù)時隙的干擾,距離超過,82.5km,，,還會形成,TS0,對上行業(yè)務(wù)時隙的干擾,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,DwPCH,對,UpPCH,形成有害干擾的條件,形成的干擾足夠強,利于形成遠距離干擾的傳播環(huán)境，如農(nóng)村或遠郊地區(qū)。,基站天線的下傾角設(shè)置得較小，最大增益方向接近水平方向。這一般也出現(xiàn)在追求大覆蓋的郊區(qū)和農(nóng)村,兩基站之一為全向站；均為扇區(qū)化基站，但方向相對或近似相對,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,自由空間損耗模型,COST 231-WI,模型,DwPCH,對,UpPCH,的干擾,當(dāng)一個小區(qū)的,DwPCH,對某小區(qū)中的,UpPCH,形成強干擾時，會造成被干擾小區(qū)中,UE,接入困難，甚至是無法接入。,特殊情況形成的大氣波導(dǎo)效應(yīng),解決方案,UpPTS,Shifting,UpPTS,Shifting-,UpPCH,可配置在上行業(yè)務(wù)時隙,TS1,當(dāng)前,UpPCH,所處的時隙被干擾，終端無法接入到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)通知終端可將,UpPCH,分配到?jīng)]有干擾的臨近時隙,TS1,。,TD-SCDMA,系統(tǒng)容量特征,TD-SCDMA,系統(tǒng)容量模型新特征,聯(lián)合檢測技術(shù)的采用,自適應(yīng)智能天線技術(shù),基于,TDMA,特性的小區(qū)干擾,影響因素,聯(lián)合檢測對鏈路容量,/,負載,的,影響,智能天線技術(shù)在系統(tǒng)級的建模,TD-SC