TD基礎(chǔ)理論介紹

TD基礎(chǔ)理論介紹目錄TD系統(tǒng)基礎(chǔ)1TD網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層切換過程及參數(shù)介紹234關(guān)鍵技術(shù)5TD系統(tǒng)基礎(chǔ)11.1TD基本概念1.22G到3G的演進1.3中國3G頻譜分配情況1.1TD基本概念TD-SCDMA(TimeDivisionDuplex–SynchronousCodeDivisionMultiplexAccess)——時分雙工同步碼分多址接入。TD—時分雙工特點：系統(tǒng)無須對稱上下行頻段

靈活調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點

便于提供非對稱業(yè)務(wù)S-Synchronous同步CDMA（SynchronousCDMA）智能天線（SmartAntenna）軟件無線電（SoftwareRadio）CDMA-CodeDivisionMultiplexAccess碼分多址在一個寬帶的無線載波上，利用一組正交碼將載波分成一組信道。理想情況下，各個信道兩兩正交，互不干擾，用不同的編碼來區(qū)分不同的用戶。TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA技術(shù)優(yōu)勢于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強的移動通信技術(shù)。它采用了智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時隙、可變擴頻系統(tǒng)、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù)。1.1TD基本概念1.22G到3G的演進1.22G到3G的演進5種第三代移動通信無線傳輸技術(shù)和三大主流：CDMA的技術(shù)有三種：MC-CDMA(CDMA2000MC)DS-CDMA(UTRA/WCDMA和CDMA2000DS)TDDCDMA(TD-SCDMA和UTRATDD)TDMA的技術(shù)有兩種：SC-TDMA(UWC-136)

多載波CDMAMC-TDMA(EP-DECT)三大主流：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA20001.22G到3G的演進三種主流3G標準技術(shù)性能比較1.3中國3G頻譜分配情況工作頻段：A頻段

1880MHz——1920MHzB頻段

2010MHz——2025MHzC頻段

2300MHz——2400MHz目前廣州使用的是B頻段，即2010-2025MHZ，共15MHZ，能提供9個頻點；2.1UMTS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.3接口通用協(xié)議模型TD網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)22.1UMTS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CN-核心網(wǎng)：主要處理UMTS內(nèi)部所有的語音呼叫、數(shù)據(jù)連接和交換以及和外部其它網(wǎng)絡(luò)

的連接和路由選擇。UTRAN：陸地?zé)o線接入網(wǎng)，用于處理所有和無線有關(guān)的功能。RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）：主要負責(zé)接入網(wǎng)無線資源的管理，包括接納控制、功率控制、

負載控制、切換和分組調(diào)度等。NodeB主要是進行空中接口的物理層處理，如信道交織和編碼、速率匹配和擴頻等等。

同時它也執(zhí)行無線資源管理部分的內(nèi)環(huán)功控。UE：用戶設(shè)備，可分為移動設(shè)備（ME）域和用戶業(yè)務(wù)識別單元（USIM）域。2.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TD-SCDMA3GPPR4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PS域?qū)嶓wCS域?qū)嶓w2.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Iu接口是連接UTRAN和核心網(wǎng)之間的接口，同GSM的A接口一樣，Iu接口也是一個開放的接口，這也使通過Iu接口相連接的UTRAN與CN可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。Iu接口可以分為電路域的Iu-CS接口和分組域的Iu-PS接口。Iub接口是RNC與NodeB之間的接口，用來傳輸RNC和NodeB之間的信令及無線接口的數(shù)據(jù)。Iur

接口是兩個RNC之間的邏輯接口，用來傳送RNC之間的控制信令和用戶數(shù)據(jù)。同Iu接口一樣，Iur接口也是一個開放的接口。Iur接口最初設(shè)計是為了支持RNC之間的軟切換，但是后來也加入了其他的有關(guān)特性，現(xiàn)在Iur接口的主要功能是支持基本的RNC之間的移動性，支持公共信道業(yè)務(wù)，支持專用信道業(yè)務(wù)和支持系統(tǒng)管理過程?？罩薪涌冢o線接口）主要用來建立，重配置和釋放各種無線承載業(yè)務(wù)。Uu

接口：和Iu接口一樣，空中接口也是一個完全開放的接口。2.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)R5版本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)CN部分2.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)R5版本的目標是構(gòu)造全IP移動網(wǎng)絡(luò)，在研究過程中分化為R5、R6兩個版本。R5主要定義了全IP網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，R6的重點則集中于業(yè)務(wù)增強及與其他網(wǎng)絡(luò)的互通方面。R5在無線接入網(wǎng)方面提出了高速下行分組技術(shù)（HSDPA），最大的變化是在R4版本上增加了IP多媒體子網(wǎng)絡(luò)（IMS），它與分組域一起實現(xiàn)實時和非實時的多媒體業(yè)務(wù)，并可實現(xiàn)與電路域的互操作，可在分組域提供增強型話音業(yè)務(wù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，實現(xiàn)話音從窄帶到寬帶遷移的目標。MRF：多媒體資源功能；CSCF：呼叫狀態(tài)控制；MGCF：媒體網(wǎng)關(guān)控制功能；T-GSW：信令傳輸網(wǎng)管功能；R-GSW：漫游信令網(wǎng)關(guān)功能；IMS：IP多媒體子系統(tǒng)；2.3接口通用協(xié)議模型2.3接口通用協(xié)議模型空中接口協(xié)議模型物理層33.1CDMA系統(tǒng)通信模型3.2信道及映射3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)3.4物理層過程3.5無線連接監(jiān)控算法3.1CDMA系統(tǒng)通信模型擴展頻譜通信(SpreadSpectrumCommunication)，是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼同樣的碼進行及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用相關(guān)同步接收、解擴及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴頻技術(shù)優(yōu)點：抗干擾能力強保密性好實現(xiàn)碼分多址接入抗衰落、抗多徑干擾能精確定時和測距3.1CDMA系統(tǒng)通信模型擴頻碼是一種正交可變擴頻因子(OVSF)碼，保證在同一時隙上的不同擴頻因子的擴頻碼保持正交。擴頻碼用于區(qū)分同一個小區(qū)相同時隙內(nèi)的不同用戶。OVSF碼可以用碼樹的方法來定義。3.1CDMA系統(tǒng)通信模型擴頻過程：3.1CDMA系統(tǒng)通信模型邏輯信道：（邏輯信道的類型是由傳輸信息的類型定義的）控制信道廣播控制信道（BCCH）尋呼控制信道（PCCH）專用控制信道（DCCH）公共控制信道（CCCH）共享信道控制信道（SHCCH）業(yè)務(wù)信道專用業(yè)務(wù)信道（DTCH）公共業(yè)務(wù)信道（CTCH）傳輸信道：（傳輸信道的定義根據(jù)是數(shù)據(jù)通過空中接口的傳遞方式及其特點）公共傳輸信道隨機接入信道（RACH）上行共享信道（USCH）廣播信道（BCH）前向接入信道（FACH）尋呼信道（PCH）下行共享信道（DSCH）專用傳輸信道專用信道（DCH）3.2信道及映射物理信道：（是由頻率、時隙、信道碼和無線幀分配來定義的）專用物理信道（DPCH）：與NodeB間傳輸用戶專用數(shù)據(jù)主公共控制物理信道（P-CCPCH）：廣播小區(qū)信息輔助公共控制物理信道（S-CCPCH）：向UE傳輸控制信息與分組數(shù)據(jù)尋呼指示信道（PICH）：通過UE是否應(yīng)該監(jiān)聽尋呼信道物理隨機接入信道（PRACH）：UE通過它發(fā)起對網(wǎng)絡(luò)的接入物理上行共享信道（PUSCH）：一組UE通過它向網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸物理下行共享信道（PDSCH）：網(wǎng)絡(luò)通過它向一組UE進行數(shù)據(jù)傳輸快速物理接入信道（FPACH）：NodeB通過它對UE單一突發(fā)承載接入的響應(yīng)下行導(dǎo)頻信道（DwPCH）：用于下行同步、導(dǎo)頻上行導(dǎo)頻信道（UpPCH）：用于上行同步3.2信道及映射3.2信道及映射信道映射關(guān)系3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)DwPTS下行導(dǎo)頻時隙結(jié)構(gòu)用于下行同步和小區(qū)初搜：該時隙由96Chips組成:32用于保護；64用于導(dǎo)頻序列；32個不同的SYNC-DL碼，用于區(qū)分相鄰小區(qū)；為全向或扇區(qū)傳輸，不進行波束賦形；SYNC-DL不加擾GP保護時隙3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)GP保護時隙用于下行到上行轉(zhuǎn)換的保護在小區(qū)搜索時，確保DwPTS可靠接收，防止干擾UL工作在隨機接入時，確保UpPTS可以提前發(fā)射，防止干擾DL工作確定基本的基站覆蓋半徑AC信道估計,計算天線補償因子.3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)UpPTS上行導(dǎo)頻時隙用于建立上行初始同步和隨機接入，以及越區(qū)切換時鄰近小區(qū)測量；160Chips：其中128用于SYNC-UL，32用于保護SYNC-UL有256種不同的碼，可分為32個碼組，以對應(yīng)32個SYNC-DL碼，每組有8個不同的SYNC-UL碼，即每一個基站對應(yīng)于8個確定的SYNC-UL碼NodeB從終端上行信號中獲得初始波束賦形參數(shù)。3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)常規(guī)時隙－（TS0-TS6)TS0總是用于下行，TS1總是用于上行，其他時隙可變業(yè)務(wù)和信令數(shù)據(jù)由兩個數(shù)據(jù)塊組成，每個數(shù)據(jù)塊352chips訓(xùn)練序列(Midamble)由144chips組成，用于估計信道的沖激響應(yīng)可以進行波束賦形，只覆蓋指定用戶3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)Midamble碼在同一小區(qū)同一時隙上的不同用戶所采用的midamble碼由同一個基本的midamble碼經(jīng)循環(huán)移位后而產(chǎn)生。整個系統(tǒng)有128個長度為128chips的基本midamble碼，分成32個碼組，每組4個。一個小區(qū)采用哪組基本midamble碼由基站決定，基站決定本小區(qū)將采用這4個基本midamble中的哪一個。一個載波上的所有業(yè)務(wù)時隙必須采用相同的基本midamble碼。midamble的發(fā)射功率與同一個突發(fā)中的數(shù)據(jù)符號的發(fā)射功率相同。3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)每個小區(qū)使用一個碼組實現(xiàn)小區(qū)間的區(qū)分Midamble部分通過基本的Midamble碼移位區(qū)分小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)據(jù)部分通過不同的擴頻碼/時隙區(qū)分小區(qū)內(nèi)用戶3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)物理信道毛速率計算3.3TD時隙及幀結(jié)構(gòu)物理信道毛速率計算3.4物理層過程手機開機流程：手機開機網(wǎng)絡(luò)選擇小區(qū)選擇位置登記駐留網(wǎng)絡(luò)空閑模式3.4物理層過程小區(qū)搜索過程：初始小區(qū)搜索中，UE搜索到一個小區(qū)，并檢測其所發(fā)射的DwPTS，建立下行同步，獲得小區(qū)擾碼和基本midamble碼，控制復(fù)幀同步，然后讀取BCH信息。3.4物理層過程搜索DwPCH

首先利用特征窗法確定SYNC_DL的大致位置和頻率，接著利用SYNC_DL做相關(guān)匹配，識別小區(qū)所使用的SYNC_DL序列，從而達到chip級同步。識別擾碼和基本midamble碼

進行頻率粗調(diào)，使原先的±6KHz的頻率誤差降低到±1KHz以下。

由于SYNC_DL和midamble碼組是一一對應(yīng)的，利用沖擊響應(yīng)識別midamble碼。控制復(fù)幀同步

解P-CCPCH，做頻率精調(diào)，使±1KHz的頻率誤差降低到±200Hz以下，即達到1/8chip級同步。讀BCH信息

確定相位信息，讀取BCH信道信息，完成小區(qū)搜索。TD-SCDMA系統(tǒng)共有32個碼組，一個SYNC-DL唯一標識一個基站和一個碼組，每個碼組包含4個特定擾碼，每個擾碼對應(yīng)一個特定的基本madamble碼，該PN碼集在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以重復(fù)使用。3.4物理層過程隨機接入過程隨機接入過程可用于起呼、尋呼響應(yīng)、位置更新/登記、注冊、短消息等。步驟如下：a.在空閑狀態(tài)下，UE保持下行同步并讀取小區(qū)廣播信息；b.根據(jù)SYNC_DL碼，隨機選擇一個SYNC_UL碼；c.對關(guān)于隨機接入的BCH信息進行解碼（PRACH、FPACH和S-CCPCH等信道的描述）。3.4物理層過程隨機接入UENodeBRNCCN完成上行同步RRC建立請求向RNC發(fā)起建立請求RL建立請求無線鏈路建立請求RL建立響應(yīng)基站響應(yīng)RRC建立中RNC響應(yīng)RRC建立RL恢復(fù)指示無線鏈路恢復(fù)SRB建立完成RRC連接建立完成lu信令建立lu信令連接請求lu信令連接確認鑒權(quán)加密RAB建立lu承載建立RB承載建立進入業(yè)務(wù)狀態(tài)UE呼叫流程：3.4物理層過程功率控制功率控制的目的：最小化網(wǎng)絡(luò)干擾，包括小區(qū)內(nèi)干擾小區(qū)間干擾，最終提高系統(tǒng)容量和性能通過控制，保證上下行鏈路的質(zhì)量對抗陰影衰落和快速衰落克服遠近效應(yīng)省電，減少UE和基站的發(fā)射功率開環(huán)功控接收機測量接收到的寬帶導(dǎo)頻信號的功率，并估計傳播路徑損耗，根據(jù)路徑損耗計算得到需要發(fā)射的功率。開環(huán)功控只能在決定接入初期發(fā)射功率和切換時決定切換后初期發(fā)射功率的時候使用。閉環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)控制測量信噪比和目標信躁比比較，并向移動臺發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率；若測定SIR>目標SIR，降低移動臺發(fā)射功率,若測定SIR<目標SIR，增加移動臺發(fā)射功率；外環(huán)控制

測量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標信噪比3.4物理層過程RNCNodeBUE幀質(zhì)量信息新SIR目標值開環(huán)功控UE依據(jù)下行路損估算上行初始發(fā)射功率內(nèi)環(huán)功控快速功率控制IfSIR<SIR目標值，發(fā)送功率上升命令外環(huán)功控慢速功率控制If幀質(zhì)量<target，增加內(nèi)環(huán)SIR目標值3.4物理層過程UE的五種狀態(tài)3.4物理層過程UE五種狀態(tài)躍遷3.5無線連接監(jiān)控算法

無線連接監(jiān)控算法監(jiān)控

RAN和連接模式中的UE之間的無線連接。無線連接監(jiān)控功能通過兩個不同的算法來提供：無線鏈路集監(jiān)控算法（在NobeB中）和無線連接監(jiān)控評估算法（在RNC中）。RNCRCS評估NodeBRLS監(jiān)控L1測量UE無線鏈路故障或恢復(fù)3.5無線連接監(jiān)控算法

開始不同步狀態(tài)同步狀態(tài)等待狀態(tài)RLSSYNRLSUNSYNRLSSYN計時器到時RCS評估原理給每個RLS分配一個標簽，在創(chuàng)建一個新的RLS，標簽為Fail表明處于不同步狀態(tài)；收到RL恢復(fù)指示后，標簽為OK處于同步狀態(tài)，收到RL故障指示時，再轉(zhuǎn)為

Fail；如果在定時器內(nèi)還不能無線鏈路恢復(fù)，那么當計時器到時，觸發(fā)全面釋放連接。切換過程及參數(shù)介紹44.1切換流程4.2切換信令流程4.3觸發(fā)事件4.1切換流程系統(tǒng)內(nèi)切換流程UEUE開始測量測量事件觸發(fā)切換到目標小區(qū)配置測量控制和鄰區(qū)消息RNC切換判決測量控制更新UTRAN專用信道建立過程硬：需要先上行同步在目標小區(qū)RL建立在原小區(qū)RL刪除測量控制測量報告物理信道重配置物理信道重配置完成4.1切換流程系統(tǒng)間切換4.2切換信令流程同一NodeB不同小區(qū)切換4.2切換信令流程同RNC不同NodeB小區(qū)切換4.2切換信令流程不同RNC間切換服務(wù)小區(qū)目標小區(qū)4.2切換信令流程系統(tǒng)間切換4.2切換信令流程切換類型的判定：UE接到切換命令（PHYSICALCHANNELRECONFIGURATION消息）后，首先判斷切換類型：若攜帶IE“SynchronizationParameters”，則判斷為硬切換，否則判斷為接力切換。例如硬切換攜帶的同步信息如下：4.3觸發(fā)事件Event1G：最好小區(qū)發(fā)生改變。一個小區(qū)測到的PCCPCHRSCP值持續(xù)一段時間高于某一門限時，觸發(fā)Event1G；Event2A：最好頻率發(fā)生改變。一個頻率測到的PCCPCHRSCP值持續(xù)一段時間高于某一門限時，觸發(fā)Event2A；UETx功率監(jiān)視（事件6d/6b）如果UE發(fā)射功率達到最大值，在不少于

timeTrigg6d的時間內(nèi)該情況一直保持，則發(fā)生

event6d，需要UE執(zhí)行頻間或GSM測量。如果UE發(fā)射功率低于ueTxpowersh6b門限值，在不少于timeTrigg6b的時間內(nèi)該情況一直保持，則發(fā)生

event6b，要求UE停止在頻間或GSM小區(qū)的測量。事件2d/2f(質(zhì)量監(jiān)視）當系統(tǒng)切換根據(jù)質(zhì)量出發(fā)的時候，當測量數(shù)據(jù)的預(yù)測質(zhì)量低于

usedFreqThresh2dEcno時，則發(fā)生event2d，在timeToTrigger2dEcno之后向RNC發(fā)送報告。相反如果預(yù)測質(zhì)量高于usedFreqThresh2fEcno門限，則觸發(fā)event2f，在一段時間后則要求UE停止系統(tǒng)間測量當UE已經(jīng)在GSM上執(zhí)行測量時，在event3a發(fā)生之前可能發(fā)生

event2f或event6b，如果接收到event2f或event6b的第一條測量報告，而未滿足event2d或event6d的標準準則，那么event3a的測量模式會被設(shè)為釋放并發(fā)送到UE。Event3aEvent3a切換準則基于兩個不同的測量：當前無線鏈路的預(yù)測質(zhì)量低于標準門限另外GSM小區(qū)的預(yù)測質(zhì)量高于某一個門限值，兩個準則都滿足時，發(fā)生

event3a，在timeToTrigger3a之后UE發(fā)送測量報告，RNC執(zhí)行切換評估。關(guān)鍵技術(shù)55.1聯(lián)合檢測5.2智能天線5.3上行同步5.4接力切換5.5功率控制5.1聯(lián)合檢測在CDMA系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的,接收時在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來，這種技術(shù)稱為聯(lián)合檢測。聯(lián)合檢測綜合考慮同時占用某個信道的所有用戶或某些用