D-SCDMA基础理论知识.ppt

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1、TD-SCDMA基础理论知识,刁兆坤 Email: 手机:13709039570（成都）13601125343（北京） 四川TD项目组 2008年7月,TD-SCDMA：国家和集团公司最新政策变化,背景 目前，TD发展形势与上半年发生较大变化，国家大力推动TD发展，有三年1亿用户的宏伟目标，中国移动将全力以赴发展TD。 中国移动TD二期建设即将开始，三年TD规划马上会启动。 同时，国家对中国移动采取非对称管制政策影响可能较小，工信部更倾向于鼓励弱势企业发展。政府对TD的鼓励和扶持力度会进一步加大，如分配188号段，下一步可能会鼓励政府机关单位、国企使用TD手机等。 在这种形势下，中国移动未来三

2、年中TD建设将成为主要工作，因此，各省需要考虑本省TD在未来三年中建设，包括话务分流、建设规模、投资。对应TD有积极和谨慎的策略，积极的策略考虑“TD用户三年1个亿”，50数据业务量由TD承载 。,目录,TD-SCDMA总体介绍 HSDPA技术基础知识 HSUPA技术基础知识 TD与GSM的互操作 MBMS基础知识,TD-SCDMA：3G国际标准,3G多址技术: CDMA TDD模式： TD-SCDMA（中国）， UTRA-TDD（欧洲） FDD模式：WCDMA（欧洲、日本）， CDMA2000（美国）,FDD,CDMA MC,CDMA DS,TDD,UTRA TDD,TD- SCDMA,TD

3、-SCDMA和WCDMA在标准上的成熟度是完全一样的 3GPP R4版本(后向兼容R99)的冻结，标志着TD-SCDMA R4版本的稳定 3GPP对R5、R6版本的完善，相关TD-SCDMA的部分也在同步地完善,中国为TD-SCDMA分配了充足的带宽,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,Japan Korea (w/o PHS),North America,1885 MHz,2025 MHz,1880 MHz,1980 MHz,2010 MHz,2160 MHz,Rese

4、rved,MSS,2110 MHz,1895 1918 MHz,2170 MHz,ITU allocations,MSS,A,D,B,E,F,C,A,D,B,E,F,C,PCS,1885 MHz,1980 MHz,Europe,China,IMT 2000,MSS,GSM 1800,MSS Mobile Satellite System,2300,2350,2400,TDD,TDD,Reserved (Unpaired),2200,2250,2300,2350,2400,TDD,TDD,中国为TD-SCDMA分配了充足的带宽（续）,中国3G频谱分配：,全球3G频谱分配： 目前全球已发放的137

5、张3G运营牌照 其中104张牌照包含TDD频率,TD-SCDMA非成对频谱占用，为频谱分配带来极大的灵活性 TD-SCDMA拥有更高的语音和非对称数据应用的频谱效率,TD-SCDMA提供差异化业务类型,TD-SCDMA承载网络完全满足3GPP和ITU所规定的各种业务要求 TD-SCDMA独特的技术优势易于提供如下业务 非对称业务 LCS PTT 专网,TD-SCDMA：有竞争力的3G选择,充裕的频谱资源，更高的频谱效率 降低运营门槛，满足未来扩展需求 保证运营商长期的投资回报 先进的网络特性，独特的无线技术 提供差异化的3G业务与应用 使运营商在市场竞争中另辟蹊径、后发先至 经济的组网运维成本

6、、更高的网络质量 保证经济高效的网络建设与扩展 降低基础网络投资及网络运营成本,TD-SCDMA：同样支持向HSDPA演进,HARQ,MAC-hs,FCS+MIMO,AMC,HSDPA for TD,提供2.8Mbps/载波，8.4Mbps/小区的高速下行速率,HS-DSCH&HS-SCCH 16QAM,TD-SCDMA独特的组网优势,TD-SCDMA呼吸效应弱,TD-SCDMA小区呼吸效应不明显，容量和覆盖可分别考虑,覆 盖 范 围,容量,TD-SCDMA,TD-SCDMA,WCDMA CDMA2000,TD-SCDMA丰富的无线资源,1.6 MHz,最多可达16个码道,每个用户通过临时分配

7、 到的CDMA码来被识别,时隙,下行,下行,下行,上行,time,energy,frequency,FDMA、TDMA和CDMA的完美结合,关键技术带来的运营优势,关键技术,高频谱利用率,网规网优简单,低成本服务,低成本终端,高效支持非对称业务,差异化竞争,技术前瞻,后续平滑演进,TD-SCDMA,TD-SCDMA空中接口基本原理,TD-SCDMA系统关键技术,TD-SCDMA关键技术智能天线,8单元全向智能天线,8单元定向智能天线,TD-SCDMA关键技术联合检测,利用接收到的多个用户的信号，实现目标用户信号的判决 优势 抑制ISI（符号间干扰）与MAI（多址干扰） 抑制远近效应，降低功率控

8、制要求,传统接收机,联合检测,TD-SCDMA关键技术接力切换,接力切换：一个用户不同时占用多个基站的空中业务信道资源及其网络传输资源。 节约系统资源。,软切换,NodeB,WCDMA CDMA2000,RNC,NodeB,NodeB,NodeB,RNC,TD-SCDMA关键技术总结,TD-SCDMA支持各种应用环境,TD-SCDMA大中城市室外覆盖方案,STM-1,E1,3载3扇宏基站,微基站,高业务量区,3载全向宏基站,低业务量区,单载全向宏基站,RNC,TD-SCDMA室内覆盖解决方案,解决室内覆盖和容量 可以利用原有的室内分布系统（如和GSM合路） 类似于2G和3G其他系统,乡镇农村无

9、线覆盖方案,县城,全向宏基站,RNC,旅游景点,公路,乡镇,公路,公路/铁路,乡镇/旅游景点,全向宏基站,全向宏基站,公路,微基站,微基站,重点解决覆盖问题,E1,全向宏基站,覆盖解决方案总结,平滑扩容方案,Node B： 扇区增加载波 扇区化: 全向改成定向 增加室内覆盖 RNC： 多机架,关键技术的影响时分双工,不需要对称频率 频率利用率高 资源分配灵活 高效支持非对称业务 设备成本低,关键技术的影响智能天线,增大覆盖,降低干扰,提高容量,能量集中,空间方向性,经济定位方式,关键技术的影响智能天线,对链路预算的影响 提供波束赋形增益，平均约68 dB 与联合检测算法相结合，消除干扰，干扰储

10、备量减小 对功率分配的影响 公共信道发射功率大，保证公共信道/专用信道的覆盖均衡 多个小功放替代单个大功放，降低基站成本 相同发射功率下，覆盖距离增大，基站数目降低,关键技术的影响联合检测,联合检测技术对TD-SCDMA网络规划的影响 同时检测多码道数据 抑制远近效应 降低功控要求 与智能天线相结合，消除多址与多径干扰， 干扰储备量减小 提升系统容量,关键技术的影响接力切换,高切换成功率 上行预同步 继承了软切换的优点 高资源利用率 规避了软切换的缺点,关键技术的影响动态信道分配,应用DCA 信道调整：降低掉话率 资源整合：提高接入率,频域调整,时域调整,空域调整,调整要素,码域调整,网络规划

11、简单，覆盖及用户接入的稳定性好 扩容方便,容量,TD-SCDMA,WCDMA/CDMA2000,TD-SCDMA网络特点呼吸效应不明显,TD-SCDMA网络设计难点 TDD频率的干扰 非对称业务的引进,输入,覆盖需求 话务需求 服务质量和等级,网络拓扑结构 Node B, RNC的数量和结构,输出,无线设计,TD-SCDMA 商用设备,技术经验积累,TD-SCDMA网络设计的目标 覆盖、容量、质量的平衡 网络设备的最大利用率,TD-SCDMA网络设计原则,TD-SCDMA网络设计与2G系统的差异,TD-SCDMA网络设计与WCDMA的差异,TD-SCDMA网络规划,覆盖规划 容量规划 时隙比例

12、规划 规划预测 仿真 码规划 频率规划,覆盖规划,链路预算 发射功率 赋形增益 干扰储备 与容量规划相对独立 不同的区域采用不同的覆盖方式,覆 盖 范 围,容量,TD-SCDMA,WCDMA CDMA2000,容量规划,网络容量估算 业务模型+现网数据 可以结合上下行时隙比例进行容量规划,频率规划,结合相邻小区的码字使用情况分配频率 N频点规划可有效降低干扰 无需成对频段，频谱利用灵活,5M频段就可以满足一定规模的独立组网需求,N频点方案,TD-SCDMA系统频率配置解决方案 每小区/扇区N个载波，包含一个主载波，N-1个辅载波 所有公共信道均配置于主载波，辅载波仅配置业务信道,降低干扰 提高

13、容量,提高容量，有效降低同频干扰,码规划,以码组为单位进行规划 先扰码后导频码的规划顺序 同码字复用距离足够大,无线网络规划流程,与业务有关的预测,输出 参数,YES,基于话务假设的Monte Carlo 仿真,设定上下行固定负荷,NO,邻区 规划标准,邻区规划 & 扰码分配,扰码 分配原则,YES,NO,估算站间距,确定网络结构参数,RNP输入 & 设备配置,确定小区 和站址,基于导频电平的预测(与业务无关),YES,NO,无线网络预设计,导频预测 OK?,话务预测 可用?,网络性能 是否满足要求?,站址勘测 & 选择,TD-SCDMA基站分类,根据室外单元和室内单元连接方式不同，TD-SC

14、DMA设备可分为射频拉远型基站、中频拉远型基站、基带光纤拉远型基站以及微基站设备； 在2006年规模试验网中主要采用的设备为射频（中频）拉远型基站及微蜂窝设备； 基带光纤拉远型基站是厂家近阶段推出的新设备类型，根据基带处理能力可分为资源池型（大容量）和紧凑型（小容量）两类。,射频拉远型宏基站介绍,接口单元,基带单元,中频/ 射频单元,GPS同步单元,Iub,功放,天线,射频电缆拉远,射频拉远宏基站,中频拉远型宏基站介绍,Iub,中频远端,射频/功放,天线,中频电缆拉远,中频拉远宏基站,接口单元,基带单元,中频单元,GPS同步单元,上跳线,BBU,RRU,基带光纤拉远型宏基站介绍,Iub,基带远

15、端,射频/功放,中频,天线,基带光纤拉远,基带拉远宏基站,接口单元,基带单元,基带接口,GPS同步单元,系列化TD-SCDMA无线产品,射频拉远型宏基站,微基站,基带拉远型宏基站BBU,六通道RRS,单通道RRS,紧凑型BBU基站,基带光纤拉远典型场景应用设计,BBURRU典型应用场景,采用大容量和小容量的BBU、多通道和单通道的RRU灵活组合使用，可以满足各种场景的室内外覆盖需求。,基带光纤拉远典型场景应用设计,室外覆盖,宏蜂窝室外组网在城区主要采用大容量BBU，为扩容考虑，应当支持容量平滑升级、支持S333S666站型，可以处理邻近的微蜂窝容量、室内覆盖容量，支持基带池功能，支持基带板的N

16、+1热备份。 如果需要采用6载波的配置，需要室外单元采用大功率、多通道的RRU，需要支持每通道2W射频功率，以满足覆盖平衡需求。 在农村可以采用小容量BBU，以支持S111站型为主。 各城市包括的住宅区、工业区和商业区之间的人群迁移特征比较明显。相应的移动话务也在类似迁移。由于光纤拉远方式的特点，同时RRU可以使用资源池进行多小区大容量的连接，可以根据话务的迁徙特点，使BBU部分得到更加有效的利用。,基带光纤拉远典型场景应用设计,室内分布系统,根据TD-SCDMA技术特点，室内分布系统可以采用多通道进行建设，实现空间隔离，降低干扰；同时RRU的光纤拉远方式可以让信号源容易靠近系统末端与现有2G

17、系统进行合路，以解决TD-SCDMA系统输入功率较小而链路损耗较大的问题，降低对干放的依赖。,C2,基带光纤拉远型设备安装结构图,A1,A2,A3,C1,G1,A1: 天线,A2: RRU,A3: 主机柜,C1: 上跳线,C3: 光纤,C2: 校准馈线,C4: RRS电源线,G1: GPS,C4,C3,G2,G3,G2:GPS馈线,G3:GPS避雷器（防雷箱）,基带光纤拉远型设备安装接地示意图,基带光纤拉远型设备安装连线图（中兴）,基带拉远设备机柜安装图,资源池型（大容量）,紧凑型（小容量）,基带拉远设备室内设备线缆连接图,尾纤,基带拉远设备室内设备安装结构图室内覆盖,基带拉远设备室内设备安装

18、结构图室外覆盖,基带拉远设备机柜安装图,抱杆安装,挂墙安装,室外安装内容,安装项目： 智能天线安装 GPS天线安装 RRU/TPA(室外单元)安装 直流电源室外防雷盒安装 （部分厂家需要） 线缆连接 射频跳线、 校正线、 馈线/光缆、 直流电源控制线、 接地线,智能 天线,RRU,RRU/TPA,室外 防雷盒,GPS天线,馈线/光缆,直流电源线/控制线,天线跳线,天线设备尺寸,天线设备安装方式,楼面室外单元（RRU/TPA）安装方式,单机抱杆安装,挂墙安装,背靠背抱杆安装,铁塔室外单元（RRU/TPA）安装方式,平台内侧单独挂靠固定,无线设备工程参数汇总,各类线缆使用限制,小结：从工程经验考虑

19、，室内室外连接线缆一般不超过100米，目前厂家提供的线缆基本可满足工程要求，对个别线缆超过100米的基站也可以采用特殊手段解决。,BBU+RRU级联端口需求,根据带宽需求的计算结果，1.25G光口可以承载三载扇八天线，2.5G光口可以承载六载扇八天线：,目录,TD-SCDMA总体介绍 HSDPA技术基础知识 HSUPA技术基础知识 TD与GSM的互操作 MBMS基础知识,HSDPA的三大驱动力,HSDPA 作为数据传输手段有三大驱动力 :,“Implementing HSDPA is more a case of when rather than if ”,TD-SCDMA HSDPA 关键技

20、术,AMC,Fast Scheduling,16QAM,N频点，非对称时隙 SF16, 5ms,波束赋型,MAC-hs 3 New Physical Channels,HARQ（Hybrid ARQ）,HSDPA ”高速“=2.8 Mbps N,HSPDSCH,HSDPA 新增信道,HSDPA“高速”，来自资源整合和细分,传输信道：HS-DSCH 物理信道 HS-PDSCH 下行信道，承载HSDPA业务数据 HS-SCCH 下行信道，HSDPA专用的下行控制信道，承载所有相关底层控制信息 HS-SICH 上行信道，用于反馈相关的上行信息，包括ACK/NACK和CQI,HS-PDSCH,UEs共

21、享HSDPA资源,RU：单位无线资源。,HSDPA资源由Node B进行调度，基本调度时间单位为一个TTI（即5ms）。UE共享HSDPA的方式可以有两种： 1）在一个TTI内，多个UE分配不同的码资源； 2）不同UE的数据在不同的TTI内发送。,HSDPA专用物理信道: HS-PDSCH/HS-SCCH/HS-SICH,HSDPA 协议栈结构,HSDPA专用传输信道： HS-DSCH： 高速下行共享传输信道,HSDPA专用 协议实体： MAC-hs,HSDPA专用 协议实体： MAC-hs,HSDPA专用Iub FP,目录,TD-SCDMA总体介绍 HSDPA技术基础知识 HSUPA技术基础

22、知识 TD与GSM的互操作 MBMS基础知识,HSUPA原理,HSUPA基本原理类似于HSDPA，采用了AMC, 快速调度，16QAM, HARQ等技术以提用户峰值速率和系统吞吐量。 HSUPA业务的基本流程 UE通过SI上向NodeB报告调度相关信息； 由Node B在E-AGCH上为各个UE动态分配无线资源，一次分配可以延续1到个TTI； UE在制定的无线资源上进行E-PUCH数据传输。 快速调度：资源分配不是固定的。调度过程中综合考虑各个用户的QoS、优先级、瞬时信道质量，上行干扰余量等因素，进行资源的动态分配，从而在提高系统总吞吐量的同时仍然满足用户和业务之间的公平性。 AMC: 当信

23、道质量较好时，Node B会为UE分配较多的无线资源，并且分配较大的上行发射功率, 从而UE可以使用16QAM进行传输，提高数据传输速率。 HARQ: HSUPA使用了HARQ技术。几次重传接收到的信号可以进行CC或者IR合并，可以提高传输效率， 减少重传带来的冗余，提高数据速率。相对于RLC重传，由于ACK/NACK由Node B直接生成，可以减少传输时延。,HSDPA调度策略,调度参考因素： 用户上报的CQI、平均吞吐量、综合调度优先级（SPI/ARP）、GBR、时延、PQ内数据量、HARQ状态等 调度算法： PF (侧重公平或者侧重吞吐量可调), RR, Max C/I； 码分、时分、时

24、分+码分的调度方法 过程：计算每个UE的优先级，形成一个优先级队列； 从最高优先级的UE开始； 为该UE分配资源，包括功率、时隙、码道等； 如果还有剩余资源，跳到下一个UE，直至所有的资源分配完或所有的UE分配结束；,HSUPA调度策略,调度参考因素： 用户上报的SI（UPH、SNPL、TEBS、HLBS、HLID等） 本小区干扰余量 邻小区干扰余量 综合调度优先级（SPI/ARP） 保证速率GBR HARQ状态等 调度算法： PF (侧重公平或者侧重吞吐量可调), RR, Max C/I； 码分、时分、时分+码分的调度方法 过程： 计算每个UE的优先级，形成一个优先级队列； 从最高优先级的U

25、E开始； 为该UE分配资源，包括功率、时隙、码道等； 更新资源，包括时隙、码道、邻小区干扰余量、本小区干扰余量等 如果还有剩余资源，跳到下一个UE，直至所有的资源分配完或所有的UE分配结束。,HSUPA的同时在线用户数的确定原则,HSUPA的同时在线用户数主要取决于DPCH信道、HSUPA公共信道PRACH/多个HSDPA HS-SICH和E-PUCH资源池的配置； 3:3时隙转换点时，E-DCH资源池可以占用12个时隙；4:2时隙转换点时，E-DCH资源池一般会占用23个时隙； 公共信道与并发业务的DPCH信道还需要预留出大约一个时隙的资源； 一般提供HSUPA的小区通常也会提供HSDPA业

26、务，同理通常也会预留一个时隙的下行DPCH信道，考虑到伴随信道的帧分复用，用户数量可以控制在8-16之间。,目录,TD-SCDMA总体介绍 HSDPA技术基础知识 HSUPA技术基础知识 TD与GSM的互操作 MBMS基础知识,TD-GSM互操作策略（小区重选）,空闲状态下的小区重选策略: TD网络优先的策略。即在TD和2G共同覆盖范围内，TD UE优先选择到TD的网络，以减少2G网络的压力，同时保证TD网络的利用率。,TD-GSM互操作策略（移动性）,在TD网络建设的初期阶段并不能象2G网络那样做到全覆盖。在TD网络未覆盖的区域，需要通过切换到2G网络来保证业务的连续性。根据业务种类的不同，

27、系统间切换的流程和策略也有所不同。 TD语音业务由于早期的网络覆盖原因，不能提供全网覆盖，有时需要切换到2G网络，切换到2G网络后，可以让UE一直在2G网络保持到通话结束，然后在空闲模式时，通过小区重选重新选择到TD的网络。 TD数据业务由于早期的网络覆盖原因，不能提供全网覆盖，有时需要重选到2G网络，但当UE移动到TD覆盖范围内, 可以考虑重选回TD网络以获得更好的服务.,TD-GSM互操作策略,网络选择和负载均衡 TD-SCDMA网络和2G网络共存时，TD-SCDMA网络的主要优势在于视频和高速数据业务的服务。因此可以考虑把语音业务和低速数据业务尽可能在2G网络上承载，TD-SCDMA网络

28、主要承载视频和高速数据业务。 另外，应该充分利用两个网络的容量，在2G网络负载过重时可以考虑把某些2G用户切换到TD-SCDMA网络；同样，在TD-SCDMA网络负载过重时可以考虑把某些TD-SCDMA用户切换到2G网络。 TD-SCDMA与这些功能相关的算法有：RRC重定向，RAB重试以及基于负载的系统间切换等等。在实际应用中，只需打开相应的算法开关即可,目录,TD-SCDMA总体介绍 HSDPA技术基础知识 HSUPA技术基础知识 TD与GSM的互操作 MBMS基础知识,MBMS原理,MBMS是多媒体广播多播业务。包括：广播模式和多播模式。 广播模式的MBMS业务在整个小区发送，可以被小区

29、内每个UE接收。 多播模式的MBMS业务只发送给申请了该业务的UE。 目前，CCSA中定义的MBMS业务采用UTN（同时隙网）组网方式实现广播业务。所谓UTN组网就是要求广播业务区域内的所有相邻基站同步发射相同的无线信号。 UTN条件下，MBMS业务不基于小区，不存在切换的概念；,MBMS原理,UTN组网示意图,MBMS原理,在UTN模式下，UE可以将来自于不同基站的信号视为多径信号。UTN大大提高了频谱利用率。可以全网采用UTN进行组网，见下图 ；也可以在区域地区采用UTN组网，见下图。同一频率的UTN网络，在不同地域（非相邻地域），此频率可以进行重用，组成另外一个区域化的UTN网络。,图

30、全网UTN组网 图 区域化UTN组网,图 区域化UTN组网的频率资源重用,MBMS新增信道,MCCH信道:传送MBMS控制信令，配置参数由系统广播消息SIB5进行广播 MTCH信道：传送MBMS业务数据 MSCH信道：实现MTCH信道的非连续接收，节省功耗 MICH:在网络和UE 之间传输MCCH上控制面信息的改变指示，实现MCCH信道的非连续接收，节省功耗。,MTCH、MSCH、MCCH的配置原则,承载MCCH信道的FACH/SCCPCH信道配置在TS0, MCCH信道修改周期是寻呼周期的整数倍； 原则上每一个MBMS业务建一条MTCH信道，同时承载MTCH的FACH/SCCPCH可配置在任意MBMS载频的一个或多个MBMS时隙； 支持一个承载MBMS业务的 FACH信道以TDM的方式传送多个MBMS业务； 一阶段，MSCH目前标准上不支持； 支持IUB接口MBMS业务传输承载资源共享,谢 谢,