4-TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹-65

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2、-SCDMA,系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù),掌握各種關(guān)鍵技術(shù)對系統(tǒng)性能的影響,了解各種關(guān)鍵技術(shù)對規(guī)劃組網(wǎng)的影響,目錄,TDD,技術(shù),智能天線技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),動態(tài)信道分配,接力切換技術(shù),功率控制,時分雙工(,TDD):,上行頻帶和下行頻帶相同,D,U,D,D,D,D,D,D,頻分雙工(,FDD):,上行頻帶和下行頻帶分離,D,D,D,D,D,D,D,U,U,上行,D,下行,未使用,TDD,技術(shù),易于使用非對稱頻段,無需具有特定雙工間隔的成對頻段,適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求，靈活配置時隙，優(yōu)化頻譜效率,上行和下行使用同個載頻，故無線傳播是對稱的,有利于智能天線技術(shù)的實現(xiàn),無需笨重的射頻雙工器，小巧的基站，降低成本

3、,TDD,技術(shù),目錄,TDD,技術(shù),智能天線技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),動態(tài)信道分配,接力切換技術(shù),功率控制,Talk,Talk,干擾,自適應(yīng)陣列基站,普通基站,智能天線的作用,使用智能天線：,能量僅指向小區(qū)內(nèi)處于激活狀態(tài)的移動終端,正在通信的移動終端在整個小區(qū)內(nèi)處于受跟蹤狀態(tài),不使用智能天線：,能量分布于整個小區(qū)內(nèi),所有小區(qū)內(nèi)的移動終端均相互干擾，此干擾是,CDMA,容量限制的主要原因,智能天線技術(shù),智能天線,智能天線技術(shù),智能天線基本原理,智能天線是一個,天線陣列,：它由多個天線單元組成，不同天線單元對信號施以不同的權(quán)值，然后相加，產(chǎn)生一個輸出信號。,原理：使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機按照一定的方式

4、排列和激勵，利用波的,干涉原理,可以產(chǎn)生強方向性的輻射方向圖。,空分多址大大增加系統(tǒng)容量,智能天線技術(shù),上行,DOA,估計,上行,DOA,估計,d:,平行上行信號路程差；,L:,天線陣元間的距離；,:,來波信號方位角；,cos,d/L,=,arccos(d,/L),智能天線技術(shù),智能天線技術(shù)實現(xiàn),上行波束賦形：借助有用信號和干擾信號在入射角度上的差異（,DOA,估計），選擇恰當(dāng)?shù)暮喜?quán)值（賦形權(quán)值計算），形成正確的天線接收模式，即將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。,下行波束賦形：在,TDD,方式工用的系統(tǒng)中，由于其上下行電波傳播條件相同，則可以直接將此上行波束賦形用于下行波束賦形，形

5、成正確的天線發(fā)射模式，即將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。,智能天線技術(shù),智能天線實現(xiàn)示意圖,智能天線系統(tǒng)主要包含如下部分：,智能天線陣列（圓陣，線陣）、,多,RF,通道收發(fā)信機子系統(tǒng)（每根天線對應(yīng)一個,RF,通道）、,基帶智能天線算法（基帶實現(xiàn)，各用戶單獨賦形）。,智能天線技術(shù),上行鏈路處理,各個天線的射頻（,RF,）單元對接收的信號進行下變頻以及,A/D,轉(zhuǎn)換，形成接收到的天線陣列基帶信號。,根據(jù)用戶訓(xùn)練序列的循環(huán)偏移的形成特性，采用算法對各個天線上接收到的訓(xùn)練序列進行快速信道估計，得到各個用戶的信道沖激響應(yīng)。,對于信道估計的結(jié)果，一方面用于形成聯(lián)合檢測的系統(tǒng)矩陣；另一方面用于用

6、戶的,DOA,估計，為下行鏈路的波束賦行選擇方向。,根據(jù)用戶到各天線的信道沖激響應(yīng)以及用戶分配的碼信息形成的系統(tǒng)矩陣進行聯(lián)合檢測，同時獲取多用戶的解擾和解擴以及解調(diào)后的比特信息，然后經(jīng)過譯碼，就可以得到用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)。,智能天線技術(shù),下行鏈路處理,首先對用戶的下行鏈路的發(fā)送數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制，然后根據(jù)用戶分配的碼信息和小區(qū)信息進行擴頻加擾，形成用戶的發(fā)送碼片信息。,然后根據(jù)上行鏈路中確定的用戶,DOA,，選擇下行波束賦行的權(quán)值，對用戶進行下行波束賦行，以便形成用戶的發(fā)射波束，達到空分的目的，并最終生成用戶待發(fā)送的各個天線上的基帶信號。,對基帶信號進行,D/A,轉(zhuǎn)換和上變頻操作，最終由天線單元發(fā)送

7、出去。,智能天線技術(shù),智能天線的實現(xiàn),上行方向，目的是將,8,路信號變成一路信號，一個用戶對于八根天線所接收到的信號相位不同，即不同的相位角。將接收到的信號正弦波相位依次前移，通過提供自適應(yīng)權(quán)值進行同向合并。數(shù)字信號處理器是用于信道估計，給自適應(yīng)算法提供依據(jù)。,對于下行來說，是根據(jù)上行的信道估計參數(shù)，將基帶發(fā)射信號變成,8,路信號到,8,個陣元上，完成波束定向賦形過程。,智能天線技術(shù),智能天線算法,智能天線下行賦形算法準(zhǔn)則：,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,中興智能天線增強算法：,陣元失效補償：陣元失效時的應(yīng)對措施,增強性賦形方案：增強多徑時的賦形性

8、能,智能天線技術(shù),智能天線性能分析,陣元個數(shù)會影響對干擾的抑制能力，影響容量和覆蓋,8,陣元陣列比單天線性能有,9dB,的增益,智能天線技術(shù),TD-SCDMA,系統(tǒng)更適合采用智能天線,TDD,的工作模式，上行下行的無線傳播是對稱的，上行的信道估計參數(shù)可直接應(yīng)用于下行，相比,FDD,要準(zhǔn)確。,子幀時間較短（,5ms,），便于支持智能天線下的高速移動,單時隙用戶有限（目前最多,8,個），計算量小，便于實時自適應(yīng)權(quán)值的生成,TD-SCDMA,系統(tǒng)是一個以智能天線為核心的第三代移動通信系統(tǒng),智能天線技術(shù),智能天線對,TD-SCDMA,系統(tǒng)性能改進分析,普通天線,智能天線,提高了基站接收機的靈敏度,提高

9、了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率,降低了系統(tǒng)的干擾,降低了系統(tǒng)的誤碼率,增加了,CDMA,系統(tǒng)的容量,改進了小區(qū)的覆蓋,降低了無線基站的成本,智能天線技術(shù),目錄,TDD,技術(shù),智能天線技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),動態(tài)信道分配,接力切換技術(shù),功率控制,抗干擾技術(shù)分類,抗干擾技術(shù),單用戶檢測,多用戶檢測,技術(shù)實現(xiàn)簡單導(dǎo)致信噪比惡化，系統(tǒng)性能和容量不理想,充分利用,MAI,中的先驗信息而將所有用戶信號的分離看作一個統(tǒng)一的過程的信號分離方法,聯(lián)合檢測,干擾抵消,基本思想是判決反饋，它首先從總的接收信號中判決出其中部分的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和用戶擴頻碼重構(gòu)出數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號，再從總接收信號中減去重構(gòu)信號，如此循環(huán)迭代,充分利

10、用,MAI,，一步之內(nèi)將所有用戶的信號都分離開來的一種信號分離技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),聯(lián)合檢測概念,首先估計所有用戶的信道沖激響應(yīng)，然后利用已知的所有用戶的擴頻碼、擾碼和信道估計，對所有用戶的信號同時檢測，消除符號間干擾（,ISI,）和用戶間干擾（,MAI,），從而達到提高用戶信號質(zhì)量的目的。,聯(lián)合檢測的目的就是根據(jù)上式中的,A,和,e,估計用戶發(fā)送的,d,d,是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列，,e,是接收的數(shù)據(jù)序列，,n,是噪聲,e1=c1*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n),e2=c2*(h1c1*d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n)=Ad,e3=c3*(h1c1*

11、d1+h2c2*d2+h3c3*d3+n),e=Ad,n,聯(lián)合檢測原理,聯(lián)合檢測技術(shù),Data,Midamble,GP,Data,Data,Midamble,GP,Data,關(guān)鍵是突發(fā)序列中的訓(xùn)練序列,e=Ad,n,A,是系統(tǒng)矩陣，由擴頻碼,c,和信道脈沖響應(yīng),h,決定,擴頻碼,c,已知,信道脈沖響應(yīng),h,利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列,midamble,求解出：,e,mid,=,Gh,+,n,mid,其中：,G,由,Midamble,碼構(gòu)造的矩陣,;,e,mid,接收機接收到總信號中的,Midamble,部分,e,：接收到的數(shù)據(jù)序列,n,：噪聲,聯(lián)合檢測在,TD-SCDMA,系統(tǒng)中的實現(xiàn),e,mi

12、d,=,Gh+n,mid,聯(lián)合檢測技術(shù),聯(lián)合檢測原理,-,算法,線性聯(lián)合檢測算法,解相關(guān)匹配濾波器法（,DFM,）,迫零線性塊均衡法（,ZF-BLE,）：已實現(xiàn),最小均方誤差線性塊均衡法（,MMSE-BLE,）：已實現(xiàn),多小區(qū)聯(lián)合檢測,:,消除鄰小區(qū)強干擾,非線性聯(lián)合檢測算法,最小均方誤差判決反饋塊均衡法（,MMSE-BDFE,）,迫零判決反饋塊均衡法（,ZF-BDFE,）,根據(jù)目前的情況，在,TD-SCDMA,系統(tǒng)中，采用了線性算法的一種，即迫零線性塊均衡（,ZF-BLE,）法。,聯(lián)合檢測技術(shù),TD-SCDMA,系統(tǒng)適合采用聯(lián)合檢測技術(shù),聯(lián)合檢測在,TD-SCDMA,系統(tǒng)實現(xiàn)的優(yōu)勢,聯(lián)合檢測

13、技術(shù),聯(lián)合檢測對,TD-SCDMA,系統(tǒng)性能改進,提高系統(tǒng)容量,增大覆蓋范圍,減小呼吸效應(yīng),緩解功率控制精度需求,削弱遠近效應(yīng),頻率,MAI,檢測到信號,能量,Frequency,允許的信號波動,能量,聯(lián)合檢測技術(shù),智能天線,+,聯(lián)合檢測,聯(lián)合檢測技術(shù),與,RAKE,接收技術(shù)的比較,RAKE,接收技術(shù)是利用擴頻碼相關(guān)性抑制本小區(qū)其它用戶的干 擾，然而由于多徑和擴頻碼之間的非正交性，本小區(qū)其它用戶之間沒有完全消除，留有殘余干擾，作為噪聲處理，隨著用戶數(shù)增加，殘余干擾累加得越大。,聯(lián)合檢測將參與干擾作為可知信號，從用戶信號中消除，因此隨著用戶增加，干擾不會累加，信號質(zhì)量更好。這帶來的另一個好處是：

14、,TD-SCDMA,系統(tǒng),呼吸效應(yīng)不明顯,。,聯(lián)合檢測技術(shù),目錄,TDD,技術(shù),智能天線技術(shù),聯(lián)合檢測技術(shù),動態(tài)信道分配,接力切換技術(shù),功率控制,信道分配技術(shù),信道分配指在采用信道復(fù)用技術(shù)的小區(qū)制蜂窩移動系統(tǒng)中，在多信道共用的情況下，以最有效的頻譜利用方式為每個小區(qū)的通信設(shè)備提供盡可能多的可使用信道。信道分配過程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道調(diào)整三個步驟。不同的信道分配方案在這三個步驟中有所區(qū)別。,信道分配方案可分為以下三種：,固定信道分配（,FCA,）,動態(tài)信道分配（,DCA,）,混合信道分配（,HCA,）,動態(tài)信道分配,DCA,的應(yīng)用,DCA,是,TD-SCDMA,系統(tǒng)中,RRM,算

15、法的核心內(nèi)容之一,TD-SCDMA,系統(tǒng)中一條信道是由 頻率,/,時隙,/,擴頻碼 的組合唯一確定,DCA,主要研究的是信道的分配和重分配的原則,DCA,通過系統(tǒng)負(fù)荷，干擾，用戶空間方向角等測量信息來確定最優(yōu)的資源分配方案，降低系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)容量,動態(tài)信道分配,DCA,的分類,慢速,DCA,：,根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)情況，確定上下行時隙轉(zhuǎn)換點,快速,DCA,：,根據(jù)對專用業(yè)務(wù)信道或共享業(yè)務(wù)信道通信質(zhì)量監(jiān)測的結(jié)果，自適應(yīng)地對資源單元（,RU,，即碼道或時隙）進行調(diào)配和切換，以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量?？焖?DCA,分為以下幾類：,頻域,DCA,時域,DCA,碼域,DCA,空域,DCA,動態(tài)信道分配,確定小區(qū)上下行

16、時隙,轉(zhuǎn)換點，觸發(fā)小區(qū)重配,對小區(qū),上下行負(fù)荷進行統(tǒng)計分析,獲取小區(qū)平均負(fù)荷信息,慢速,DCA,慢速,DCA,：根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)情況，確定上下行時隙轉(zhuǎn)換點,動態(tài)信道分配,快速,DCA,快速,DCA,的作用,呼叫到達時，為業(yè)務(wù)分配合適的無線資源,呼叫接入后，系統(tǒng)根據(jù)承載的業(yè)務(wù)要求、干擾受限條件及終端移動要求，由,RNC,進行頻率、時隙和碼道的動態(tài)調(diào)整及信道間的切換,動態(tài)信道分配,Process Orchestration,與,5MHz,的帶寬相比，,TD-SCDMA,的,1.6MHz,帶寬使其具有,3,倍以上的無線信道數(shù),頻域,DCA,可使用的無線信道數(shù),Business Logic,將受干擾最小的時隙動態(tài)地分配給處于激活狀態(tài)的用戶,時域,DCA,同一載頻,6,個業(yè)務(wù)時隙,Message Brokering&Transformation,實現(xiàn)多用戶在相同載頻并行傳輸，有效提升頻譜利用率,碼域,DCA,同一時隙,16,個碼道,Application Connectivity,通過智能天線，可基于每一用戶進行定向空間去耦（降低多址干擾）,空域,DCA,空間波束定向賦形,快速,DCA,動態(tài)信道分配