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,http:/,中兴通讯学院,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,http:/,中兴通讯学院,http:/,中兴通讯学院,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,*,*,*,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!,Thank you!,精诚服务 凝聚客户身上!,http:/,中兴通讯学院,TD-SCDMA,关键技术,中兴通讯学院,TD&W&PCS,无线团队,目标,学习完本课程,您将会:,了解,TD-SCDMA,系统使用的关键技术,掌握各种关键技术对系统性能的影响,了解各种关键技术对规划组网的影响,目录,TDD,技术,智能天线技术,联合检测技术,动态信道分配,接力切换技术,功率控制,时分双工(,TDD):,上行频带和下行频带相同,D,U,D,D,D,D,D,D,频分双工(,FDD):,上行频带和下行频带分离,D,D,D,D,D,D,D,U,U,上行,D,下行,未使用,TDD,技术,易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段,适应用户业务需求,灵活配置时隙,优化频谱效率,上行和下行使用同个载频,故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现,无需笨重的射频双工器,小巧的基站,降低成本,TDD,技术,目录,TDD,技术,智能天线技术,联合检测技术,动态信道分配,接力切换技术,功率控制,Talk,Talk,干扰,自适应阵列基站,普通基站,智能天线的作用,使用智能天线:,能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端,正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态,不使用智能天线:,能量分布于整个小区内,所有小区内的移动终端均相互干扰,此干扰是,CDMA,容量限制的主要原因,智能天线技术,智能天线,智能天线技术,智能天线基本原理,智能天线是一个,天线阵列,:它由多个天线单元组成,不同天线单元对信号施以不同的权值,然后相加,产生一个输出信号。
原理:使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励,利用波的,干涉原理,可以产生强方向性的辐射方向图空分多址大大增加系统容量,智能天线技术,上行,DOA,估计,上行,DOA,估计,d:,平行上行信号路程差;,L:,天线阵元间的距离;,:,来波信号方位角;,cos,d/L,=,arccos(d,/L),智能天线技术,智能天线技术实现,上行波束赋形:借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异(,DOA,估计),选择恰当的合并权值(赋形权值计算),形成正确的天线接收模式,即将主瓣对准有用信号,低增益旁瓣对准干扰信号下行波束赋形:在,TDD,方式工用的系统中,由于其上下行电波传播条件相同,则可以直接将此上行波束赋形用于下行波束赋形,形成正确的天线发射模式,即将主瓣对准有用信号,低增益旁瓣对准干扰信号智能天线技术,智能天线实现示意图,智能天线系统主要包含如下部分:,智能天线阵列(圆阵,线阵)、,多,RF,通道收发信机子系统(每根天线对应一个,RF,通道)、,基带智能天线算法(基带实现,各用户单独赋形)智能天线技术,上行链路处理,各个天线的射频(,RF,)单元对接收的信号进行下变频以及,A/D,转换,形成接收到的天线阵列基带信号。
根据用户训练序列的循环偏移的形成特性,采用算法对各个天线上接收到的训练序列进行快速信道估计,得到各个用户的信道冲激响应对于信道估计的结果,一方面用于形成联合检测的系统矩阵;另一方面用于用户的,DOA,估计,为下行链路的波束赋行选择方向根据用户到各天线的信道冲激响应以及用户分配的码信息形成的系统矩阵进行联合检测,同时获取多用户的解扰和解扩以及解调后的比特信息,然后经过译码,就可以得到用户的发送数据智能天线技术,下行链路处理,首先对用户的下行链路的发送数据进行编码调制,然后根据用户分配的码信息和小区信息进行扩频加扰,形成用户的发送码片信息然后根据上行链路中确定的用户,DOA,,选择下行波束赋行的权值,对用户进行下行波束赋行,以便形成用户的发射波束,达到空分的目的,并最终生成用户待发送的各个天线上的基带信号对基带信号进行,D/A,转换和上变频操作,最终由天线单元发送出去智能天线技术,智能天线的实现,上行方向,目的是将,8,路信号变成一路信号,一个用户对于八根天线所接收到的信号相位不同,即不同的相位角将接收到的信号正弦波相位依次前移,通过提供自适应权值进行同向合并数字信号处理器是用于信道估计,给自适应算法提供依据。
对于下行来说,是根据上行的信道估计参数,将基带发射信号变成,8,路信号到,8,个阵元上,完成波束定向赋形过程智能天线技术,智能天线算法,智能天线下行赋形算法准则:,最大接收功率,DOA,搜索法,最大接收功率特征值分解,最大信干比特征值分解,中兴智能天线增强算法:,阵元失效补偿:阵元失效时的应对措施,增强性赋形方案:增强多径时的赋形性能,智能天线技术,智能天线性能分析,阵元个数会影响对干扰的抑制能力,影响容量和覆盖,8,阵元阵列比单天线性能有,9dB,的增益,智能天线技术,TD-SCDMA,系统更适合采用智能天线,TDD,的工作模式,上行下行的无线传播是对称的,上行的信道估计参数可直接应用于下行,相比,FDD,要准确子帧时间较短(,5ms,),便于支持智能天线下的高速移动,单时隙用户有限(目前最多,8,个),计算量小,便于实时自适应权值的生成,TD-SCDMA,系统是一个以智能天线为核心的第三代移动通信系统,智能天线技术,智能天线对,TD-SCDMA,系统性能改进分析,普通天线,智能天线,提高了基站接收机的灵敏度,提高了基站发射机的等效发射功率,降低了系统的干扰,降低了系统的误码率,增加了,CDMA,系统的容量,改进了小区的覆盖,降低了无线基站的成本,智能天线技术,目录,TDD,技术,智能天线技术,联合检测技术,动态信道分配,接力切换技术,功率控制,抗干扰技术分类,抗干扰技术,单用户检测,多用户检测,技术实现简单导致信噪比恶化,系统性能和容量不理想,充分利用,MAI,中的先验信息而将所有用户信号的分离看作一个统一的过程的信号分离方法,联合检测,干扰抵消,基本思想是判决反馈,它首先从总的接收信号中判决出其中部分的数据,根据数据和用户扩频码重构出数据对应的信号,再从总接收信号中减去重构信号,如此循环迭代,充分利用,MAI,,一步之内将所有用户的信号都分离开来的一种信号分离技术,联合检测技术,联合检测技术,联合检测概念,首先估计所有用户的信道冲激响应,然后利用已知的所有用户的扩频码、扰码和信道估计,对所有用户的信号同时检测,消除符号间干扰(,ISI,)和用户间干扰(,MAI,),从而达到提高用户信号质量的目的。
联合检测的目的就是根据上式中的,A,和,e,估计用户发送的,d,d,是发射的数据符号序列,,e,是接收的数据序列,,n,是噪声,e1=c1*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n),e2=c2*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)=Ad,e3=c3*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n),e=Ad,n,联合检测原理,联合检测技术,Data,Midamble,GP,Data,Data,Midamble,GP,Data,关键是突发序列中的训练序列,e=Ad,n,A,是系统矩阵,由扩频码,c,和信道脉冲响应,h,决定,扩频码,c,已知,信道脉冲响应,h,利用突发结构中的训练序列,midamble,求解出:,e,mid,=,Gh,+,n,mid,其中:,G,由,Midamble,码构造的矩阵,;,e,mid,接收机接收到总信号中的,Midamble,部分,e,:接收到的数据序列,n,:噪声,联合检测在,TD-SCDMA,系统中的实现,e,mid,=,Gh+n,mid,联合检测技术,联合检测原理,-,算法,线性联合检测算法,解相关匹配滤波器法(,DFM,),迫零线性块均衡法(,ZF-BLE,):已实现,最小均方误差线性块均衡法(,MMSE-BLE,):已实现,多小区联合检测,:,消除邻小区强干扰,非线性联合检测算法,最小均方误差判决反馈块均衡法(,MMSE-BDFE,),迫零判决反馈块均衡法(,ZF-BDFE,),根据目前的情况,在,TD-SCDMA,系统中,采用了线性算法的一种,即迫零线性块均衡(,ZF-BLE,)法。
联合检测技术,TD-SCDMA,系统适合采用联合检测技术,联合检测在,TD-SCDMA,系统实现的优势,联合检测技术,联合检测对,TD-SCDMA,系统性能改进,提高系统容量,增大覆盖范围,减小呼吸效应,缓解功率控制精度需求,削弱远近效应,频率,MAI,检测到信号,能量,Frequency,允许的信号波动,能量,联合检测技术,智能天线,+,联合检测,联合检测技术,与,RAKE,接收技术的比较,RAKE,接收技术是利用扩频码相关性抑制本小区其它用户的干 扰,然而由于多径和扩频码之间的非正交性,本小区其它用户之间没有完全消除,留有残余干扰,作为噪声处理,随着用户数增加,残余干扰累加得越大联合检测将参与干扰作为可知信号,从用户信号中消除,因此随着用户增加,干扰不会累加,信号质量更好这带来的另一个好处是:,TD-SCDMA,系统,呼吸效应不明显,联合检测技术,目录,TDD,技术,智能天线技术,联合检测技术,动态信道分配,接力切换技术,功率控制,信道分配技术,信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中,在多信道共用的情况下,以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。
信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别信道分配方案可分为以下三种:,固定信道分配(,FCA,),动态信道分配(,DCA,),混合信道分配(,HCA,),动态信道分配,DCA,的应用,DCA,是,TD-SCDMA,系统中,RRM,算法的核心内容之一,TD-SCDMA,系统中一条信道是由 频率,/,时隙,/,扩频码 的组合唯一确定,DCA,主要研究的是信道的分配和重分配的原则,DCA,通过系统负荷,干扰,用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方案,降低系统干扰,提高系统容量,动态信道分配,DCA,的分类,慢速,DCA,:,根据小区业务情况,确定上下行时隙转换点,快速,DCA,:,根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的结果,自适应地对资源单元(,RU,,即码道或时隙)进行调配和切换,以保证业务质量快速,DCA,分为以下几类:,频域,DCA,时域,DCA,码域,DCA,空域,DCA,动态信道分配,确定小区上下行时隙,转换点,触发小区重配,对小区,上下行负荷进行统计分析,获取小区平均负荷信息,慢速,DCA,慢速,DCA,:根据小区业务情况,确定上下行时隙转换点,动态信道分配,快速,DCA,快速,DCA,的作用,呼叫到达时,为业务分配合适的无线资源,呼叫接入后,系统根据承载的业务要求、干扰受限条件及终端移动要求,由,RNC,进行频率、时隙和码道的动态调整及信道间的切换,动态信道分配,Process Orchestration,与,5MHz,的带宽相比,,TD-SCDMA,的,1.6MHz,带宽使其具有,3,倍以上的无线信道数,频域,DCA,可使用的无线信道数,Business Logic,将受干扰最小的时隙动态地分配给处于激活状态的用户,时域,DCA,同一载频,6,个业务时隙,Message Brokering&Transformation,实现多用户在相同载频并行传输,有效提升频谱利用率,码域,DCA,同一时隙,16,个码道,Application Connectivity,通过智能天线,可基于每一用户进行定向空间去耦(降低多址干扰),空域,DCA,空间波束定向赋形,快速,DCA,动态信道分配。