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1、第五章 WCDMA/TDD,2004/11,05.11.2020,2,WCDMA/TDD,概述 WCDMA/TDD物理信道 WCDMA/TDD信道编码和复用 WCDMA/TDD扩频与调制 WCDMA/TDD物理层操作流程 WCDMA/TDD中的干扰 小节,05.11.2020,3,概述,WCDMA中的两种双工方式： 频分双工（FDD: Frequency Division Duplex） 时分双工（TDD：Time Division Duplex ）,05.11.2020,4,IMT-2000的频谱划分,1992年世界无线电行政大会（WARC）划分了1885-2025MHz及2110-2200
2、MHz共230MHz给IMT-2000,卫星移 动业务,05.11.2020,5,TDD系统的优点,有利于频谱的有效利用； 不需要成对的频率，充分利用不对称的频段，分配频段较简单。 适用于不对称业务； 前向和反向信道的信息通过时分复用来传送，时隙资源分配灵活，适应上下行链路的不同容量要求。,05.11.2020,6,TDD系统的优点,上下行链路的信道相关； TDD上下行链路工作于同一频率，电磁波传播特性对称，简化智能天线和功率控制算法，降低成本。 作为FDD的有效扩展； FDD应用于大的蜂窝，主要解决覆盖问题，应用于对称业务，高速移动用户；TDD应用于小的蜂窝，主要解决容量问题，应用于不对称业
3、务及低速或室内用户。,05.11.2020,7,TDD系统的缺点,峰值/平均发射功率之比随时隙数的增加而增加； 对于TD-SCDMA，系统要求该比值要增加约7dB； 对于WCDMA/TDD，系统要求增加约12dB。 发射不连续，抗拒快衰落和多普勒效应的能力低于FDD系统；,05.11.2020,8,TDD系统的缺点,系统同步要求严格，大区蜂窝组网困难； 干扰模型复杂； 除考虑上下行链路各自的干扰外，还要考虑上下行链路相互的干扰，以及临载频的不同步性或上下行链路切换点的不同引起的干扰，造成系统的闭塞效应。,05.11.2020,9,WCDMA/TDD的物理信道,TDD与FDD系统物理层的比较；
4、传输信道和物理信道； 物理信道的帧结构； 物理信道的简单说明。,05.11.2020,10,TDD与FDD系统物理层的比较,05.11.2020,11,TDD与FDD系统物理层的比较,05.11.2020,12,TDD的传输信道与物理信道,高 层,05.11.2020,13,物理信道的帧结构,05.11.2020,14,WCDMA/TDD时隙,05.11.2020,15,TDD小区覆盖范围的缩小,缩减因子： n时一帧中激活时隙的个数 例如：每帧中仅用一个时隙为用户提供单向业务 此时 n = 1, 则,05.11.2020,16,TDD系统的突发,突发的概念： TDD系统中，物理信道在指定的无线
5、帧的特定的时隙被发送。 三种突发类型： 业务型突发：双向 随机接入型突发：上行链路 同步型突发：下行链路,05.11.2020,17,TDD系统的突发,三种突发结构：,05.11.2020,18,突发中的数据符号数,05.11.2020,19,业务型突发,05.11.2020,20,物理信道的简单说明,物理随机接入信道； 物理同步信道； 公共控制物理信道； 共享信道；,05.11.2020,21,物理随机接入信道（PRACH）,逻辑随机接入信道（传输信道）映射到物理随机接入信道（物理信道）； 使用突发类型传送； 一般不使用TPC或TFCI比特； PRACH使用扩频因子为8和16；,05.11.
6、2020,22,物理同步信道（PSCH）,同步信道用来进行小区搜索； 没有传输信道映射到SCH； SCH与公共控制物理信道是时分复用的，每个时隙，SCH只使用2560个码片的256个； 主同步码和三个辅同步码并行传输； 三个辅同步码功率之和等于主同步码功率。,05.11.2020,23,物理同步信道（PSCH）,TDD中的同步信道引入时间偏移量 (toffset) 目的：使得在单个时隙内区分不同的小区成为可能 两种不同的SCH结构： SCH映射到第k个时隙：k=0,1,2,14 SCH映射到第k和k+8个时隙：k=0,1,2,6,05.11.2020,24,物理同步信道（PSCH）,05.11
7、.2020,25,同步信道中包含的信息,基站码组号（32组）：5bit； 交织周期中本帧的位置：1bit； 帧中本时隙的位置：1bit； 主公共控制物理信道（CCPCH）的位置：3bit。,05.11.2020,26,WCDMA/TDD的信道编码和复用,WCDMA/TDD的信道编码； WCDMA/TDD系统中的第二次交织； WCDMA/TDD的业务复用。,05.11.2020,27,WCDMA/TDD的信道编码,信道编码模式和编码速率的确定,05.11.2020,28,WCDMA/TDD中的第二次交织,对应于TDD系统中物理信道突发传输的特性，定义了两种交织方式： 面向帧的第二次交织：可以应用
8、于一帧中所有的传输数据； 面向时隙的第二次交织：仅仅单独处理编码组合信道（CCTrCH）映射的某一个时隙。,05.11.2020,29,面向帧的第二次交织,映射到编码组合信道（CCTrCH）的比特流： （U是传输信道复接后在各个无线帧发送的总比特数）,05.11.2020,30,面向帧的第二次交织,x31,x30,x1, ,x2,x3,x4,x5,x6, ,05.11.2020,31,面向帧的第二次交织,05.11.2020,32,面向帧的第二次交织,x1,x2,x3,x4, ,05.11.2020,33,WCDMA/TDD的业务复用,TDD承载的业务类型与FDD的相同； 例：单业务下行传输信
9、道 随路信令的基本格式：专用控制信道（DCCH） 话音业务的基本格式：专用业务信道（DTCH）,05.11.2020,34,WCDMA/TDD的业务复用,随路信令的基本格式： 码速率：3.4kbit/s； 传输块大小：148bit； CRC校验长度：16bit； 传输时间间隔TTI：40ms； 话音业务基本格式： 码速率：12.2kbit/s； 传输信道个数：3个； 传输时间间隔TTI：20ms；,05.11.2020,35,传输块,148,05.11.2020,36,05.11.2020,37,05.11.2020,38,WCDMA/TDD的扩频与调制,物理信道中的比特流,数据调制,扩频和加
10、扰,物理信道的合并,扩频调制,05.11.2020,39,数据调制,数据调制映射关系,05.11.2020,40,扩频和加扰,数据,比特速率,05.11.2020,41,上行物理信道合并,功率设定,y1,扩频调制,bj,y2,不同的 上行 物理 信道,05.11.2020,42,下行物理信道合并,G1,G2,GP-SCH,SCH,扩频调制,GS-SCH,不同的 下行 物理 信道,05.11.2020,43,扩频调制,实部 与 虚部 分离,cos(wt),信道合并后 的码片序列,脉冲成形,脉冲成形,sin(wt),Re(s),Im(s),05.11.2020,44,WCDMA/TDD物理层操作流
11、程,功率控制； 定时提前； 发射分集； 信道分配。,05.11.2020,45,功率控制,目的：对抗信道的衰落和远近效应。 远近效应：,代表基站接收到的用户k的信号功率,接收信号中用户k的信号分量的误码率与 用户k的载波干扰比成反比例关系,05.11.2020,46,功率控制的分类,前向功率控制 ：控制基站对移动台的发射功率 ； 反向功率控制 ：控制移动台对基站的发射功率 反向开环功率控制 ； 反向闭环功率控制 ； 反向外环功率控制 。,05.11.2020,47,开环功率控制,移动台根据接收到的从基站来的信号来判断上行链路的信道质量状况，以此调整上行链路的发射功率。 假定上、下行链路的路径损
12、耗可互易 ； 控制的准确度不高 ； 用于确定用户的初始发射功率，或用户接收功率发生突变时的发射功率调节。,05.11.2020,48,闭环功率控制,根据基站接收到的移动台的信号电平，由基站反馈一个相应的功控指令给移动台，使其调整发射功率 ； WCDMA：每秒1500次； cdma2000：每秒800次； 功率控制比特：0/1 0：指示移动台增加平均发射功率 ； 1：指示移动台减少平均发射功率 。,05.11.2020,49,闭环功率控制,测量接收信号 的信干比SIR,SIRSIR-threshold,Command-bit=0,Command-bit=1,发射,Yes,No,接收信号,Comm
13、and-bit=0？,No,增大发射功率1dB,减少发射功率1dB,基站,移动台,05.11.2020,50,外环功率控制,用来动态调整反向闭环功控中的信干比门限,05.11.2020,51,定时提前,为了避免大的小区中的连续时隙间的干扰，接收机中使用定时提前策略来定位各自的发送时间。 支持的最大小区范围：9.2km 业务突发中的保护周期是96个chip，相当于25us，可以支持3.75km的小区。 TDD中可以不用定时提前。,05.11.2020,52,发射分集,专用物理信道（DPCH）的选择性发射分集,FIR,RF,天线1,FIR,RF,天线2,上行链路 信道估计,w1,w2,数据流,05
14、.11.2020,53,发射分集,同步信道（SCH）的时域交换发射分集,FIR,RF,天线1,FIR,RF,天线2,P-SCH,S-SCH,05.11.2020,54,发射分集,主公共控制物理信道（P-CCPCH）的分组空时发射分集（block-STTD）,SPR-SCR,RF,天线1,Block STTD 编码器,RF,天线2,midamble 1,数据流,SPR-SCR,midamble 2,05.11.2020,55,信道分配,慢速动态信道分配：小区间资源的合理分配； 快速动态信道分配：小区内承载业务资源的合理分配； 可调整的资源： 信道频率，时隙，码字,05.11.2020,56,WC
15、DMA/TDD中的干扰,05.11.2020,57,WCDMA/TDD中的干扰,关于TDD干扰的一些结论： 每个运营商的WCDMA/TDD基站间需要帧同步； 如果不同的TDD运营商的基站彼此离的很近，建议这些基站间也使用帧同步； 独立于小区的上下行非对称容量分配并不适用于覆盖区域中的每个小区； 在TDD频带中，需要使用动态信道分配来减少干扰问题；,05.11.2020,58,WCDMA/TDD中的干扰,TDD低端频带和FDD上行频带之间可能存在干扰，并且这种干扰不能通过动态信道分配加以避免； 系统间和频间切换提供了降低和避免干扰的方法； WCDMA FDD和TDD宏小区基站共存于一个站点是不可行的，而微小区基站的这种共存对WCDMA TDD基站设备提出了很高的要求； FDD和TDD共存将影响FDD上行的覆盖区域以及TDD的服务质量；,05.11.2020,59,WCDMA/TDD 小节,TDD与FDD的高层规范相似，物理层不同； 与FDD相同，TDD可以提供低速和高速数据业务； TDD更适合在小的小区中提供高速数据业务，是FDD网络的有益补充。,谢谢！,