1-TD-SCDMA 系统概述
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一、TD-SCDMA通信系统TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步码分多址)的简称,是一种第三代无线通信的技术标准,也是ITU批准的三个3G标准中的一个,相对于另两个主要3G标准(CDMA2000、WCDMA)它的起步较晚。
TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准,自1998年正式向ITU提交以来,已经历十多年的时间,完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作,从而使TD-SCDMA标准成为第一个由中国提出的,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。
这是我国电信史上重要的里程碑,该标准是中国制定的3G标准。
原标准研究方为西门子。
为了独立出WCDMA,西门子将其核心专利卖给了大唐电信。
1998年6月29日,原中国邮电部电信科学技术研究院(现大唐电信科技产业集团)向ITU提出了该标准。
该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等技术融于其中。
另外,由于中国庞大的通信市场,该标准受到各大主要电信设备制造厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以生产支持TD-SCDMA标准的电信设备。
TD-SCDMA系统由于采用了集FDMA、TDMA和CDMA为一体的技术,它能够从目前国内大量应用的GSM系统平滑度过。
TD-SCDMA在频谱利用率、频率灵活性、对业务支持具有多样性及成本等方面有独特优势。
TD-SCDMA由于采用时分双工,上行和下行信道特性基本一致,因此,基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。
此外,TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势,而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点,可以减少用户间干扰,从而提高频谱利用率。
TD-SCDMA还具有TDMA的优点,可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例,特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。
TD-SCDMA基础介绍内容提要:移动通信的发展TD-SCDMA介绍TD‐SCDMA关键技术介绍TD‐SCDMA网络架构TD‐SCDMA物理层结构1.移动通信的发展第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是谱利用率低,信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大为改善,但TDMA的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。
第三代移动通信技术(3rd-generation,3G),是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。
目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。
WCDMA全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。
其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。
该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。
这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。
因此W-CDMA具有先天的市场优势。
CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。
TD-SCDMA移动通信技术原理TD-SCDMA移动通信标准是信息产业部电信科学技术研究院(现大唐电信集团)在国家主管部门的支持下,根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。
这是近百年来我国通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际通信标准,它的出现在我国通信发展史上具有里程碑的意义,并将产生深远的影响,是整个中国通信业的重大突破。
1999年月11月在芬兰赫尔辛基召开的ITU会议上,TD-SCDMA被列入ITU建议ITU-RM.1457,成为ITU认可的第三代移动通信无线传输主流技术之一。
1.4.1、TD-SCDMA技术概述TD-SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求。
它采用不需配对频率的TDD双工模式,以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式,同时使用1.28Mc/s的低码片率,扩频带宽为1.6MHz(表1)。
表1TD-SCDMA主要参数3G务,又要控制移动因特网接入的非对称分组交换业务。
面对这一挑战,TD-SCDMA集成了两项先进技术:一种是先进的TDMA/TDD系统,另一种是自适应CDMA组成的对称模式的运作。
1.4.2 TD-SCDMA技术所基于的基本技术标准如下:(1)TDD(时分双工),允许上行和下行在同一频段上,而不需要成对的频段。
在TDD中,上行和下行在同一频率信道中的不同时间里传输。
这可能改变双工交换点和从上行移动容量至下行,反之亦然,这样就优化了频谱的使用。
它允许对称和非对称数据业务。
(2)TDMA(时分多址),是一种数字技术,它将每个频率信道分割为许多时隙,从而允许传输信道在同一时间由数个用户使用。
(3)CDMA(码分多址),在每个蜂窝区使多个用户同时接入同一无线信道成为可能,提高了通信息的密度。
但每个用户会干扰其他人,从而导致多接入干扰(MAI)。
(4)联合检测(JD),允许接收机为所有信号同时估计无线信道和工作。
通过单个通信流量的并行处理,JD消除了多接入干扰(MAI),降低了蜂窝区内干扰,因此提高了传输容量。
TD-SCDMA系统概述2012年2月摘要:本文介绍了TD-SCDMA标准的形成、发展现状以及未来趋势,详细阐述了TD-SCDMA系统所应用的关键技术:TDD技术、智能天线技术、联合检测技术、动态信道分配技术、接力切换技术等。
最后介绍了关键技术的未来发展,并就本文做了总结。
关键词:TD-SCDMA;智能天线;联合检测;动态信道分配;接力接力切换TD-SCDMA SYSTEM OVERVIEWAbstract:This article introduces the TD-SCDMA standard formation, development status and future trends, elaborated on the TD-SCDMA system by the application of key technologies: TDD technology, smart antenna technology, joint detection techniques, dynamic channel allocation technologies, relay switching technology and so on. Finally, the future development of key technologies, and a summary of this article.Keyword:TD-SCDMA;Smart Antenna;Joint Detection;Dynamic Channel Allocation;Relay Switching1.引言目前,码分多址接入( CDMA ) 方式已成为第三代移动通信技术中的主要技术。
由中国标准协会中国无线通信标准组织( CWTS)制定的标准——时分同步码分多址( TD-SCDMA ),已被国际电联( ITU ) 和第三代协作项目组织( 3GPP)接受,成为IMT-2000的大家庭中的一员。
TD-SCDMA系统概述
第-部分:TD-SCDMA 系统概述
Part II: TD-SCDMA 物理层基础
Part I: TD-SCDMA 系统概述
Part III: TD-SCDMA
关键技术
第一代无线通信系统
890 915 935 960MHz
1对信道带宽25kHz/每载波
上行
下行
ü蜂窝的概念
ü每载波带宽: 25kHz ü基本物理层技术
ü复用方式:FDMA ü模拟调制(FM)ü数字信号ü网络功能
ü电路交换ü硬切换
1G 系统中用到的多址接入技术
-FDMA
频分多址接入
Power
Frequency
Time
FDMA
第二代移动通信系统-GSM
ü蜂窝的概念
ü每载波带宽: 200kHz
ü基本物理层技术
ü复用方式: TDMA + FDMA
ü每载波8个时隙
ü数字调制(GMSK)
ü数字信号
ü网络功能
ü电路交换
ü硬切换
ü国际间漫游
ü9.6kbps 数据(电路交换)ü 2.5G: GPRS
ü 2.75G : EDGE / EGPRS
一对信道200kHz 带宽/每载波
时间
频率
上行下行
890 915 935 960MHz
GSM 系统中用到的多址接入技术-TDMA +FDMA
时分+频分多址接入
Frequency
Power
Time
FDMA/TDMA
GPRS 概念的引入
第三代移动通信-FDD(WCDMA)
ü蜂窝的概念
ü每载波带宽: 5Mhz
ü相邻小区可以使用相同频率ü基本物理层技术
ü复用方式: CDMA + FDMA
ü数字调制(QPSK)
ü数字信号
ü网络功能
ü电路、包交换
ü硬,软,更软切换
ü国际漫游
ü高速数据一对信道,5MHz 带宽/每载波
上行下行
f
WCDMA系统中用到的多址接入技术
-CDMA+FDMA 码分+频分多址接入
SF = 1SF = 2SF = 4
第三代移动通信-
TDD (TD-SCDMA)
ü蜂窝的概念
ü每载波带宽: 1.6MHz
ü相邻小区可以使用相同频率ü基本物理层技术
ü复用方式: TDMA+CDMA+FDMA +SDMA
ü每时隙有16个码道ü数字调制(QPSK)ü数字信号ü网络功能
ü电路,包交换ü硬,接力切换ü国际漫游ü高速数据
1,6MHz /每载波
f
t
下行
上行
TDD与FDD双工方式对比
G
P
S eperation 190MHz
FDD TDD
TD-SCDMA系统中用到的多址接入技术TDMA+CDMA+FDMA+SDMA
上行+下行
Dw GP123456
频点F1
C8,2
C8,3
C8,4
TDD和FDD 系统
移动通信系统
系统名称
FDD 系统TDD 系统
2G GSM IS95
3G WCDMA CDMA
2000
TD-SCDMA
移动通信系统演进
1995
1999
2000
2001/2/3
2002/3/4
2005/6
cdmaOne IS-95-B
•Voice
•64 kbps Packet
•2.4 Mbps Packet •384 kbps Packet
W-CDMA cdmaOne IS-95-A
•Voice
•14.4 kbps •CSD & PD
•High Capacity Voice •153 kbps Packet •Rel. A-307 kbps
CDMA2000
1X
•High Capacity Voice
•2 Mbps Packet
•114 kbps Packet
GPRS
GSM •Voice
•9.6 kbps CSD
CDMA2000 1xEV-DO/DV
TD-SCDMA CDMA2000
3x
•??
•??
2G 2.5G 3G EDGE
新运营商•??
HSDPA
7 -14.4 Kbps
57 -115 Kbps
144 -384 Kbps
2Mbps
10Mbps +
三种主流3G标准技术性能比较
WCDMA TD-SCDMA CDMA 2000
载频间隔5MHz 1.6MHz 1.25MHz
码片速率 3.84Mc/s 1.28Mc/s 1.2288Mc/s
帧长10ms10ms(分为两个子帧)20ms
基站同步不需要需要,GPS需要,GPS
功率控制快速功控:
上、下行1500Hz 0~200Hz反向:800Hz
前向:慢速、
快速功控
下行发射分集支持支持支持
频率间切换支持,可用压缩模
式进行测量支持,可用空闲时隙
进行测量
支持
检测方式相干解调联合检测相干解调
信道估计公共导频DwPCH、UpPCH、中间码前向、反向导频
编码方式卷积码
Turbo码卷积码
Turbo码
卷积码
Turbo码
Um
NodeB
Uu
Iub
UE
RNC
Uu NodeB
BSC
BTS
Um
MS
BTS
Abis
CS-MGW
A
SGSN
IuPS
MSS/VLR
GGSN
Gn
Gb
IuCS
Mc
Gs
signaling traffic
RAN
CN
3G 移动通信网络架构
HLR
Gc
Gr
D
TD-SCDMA的特点和优点-
1
1:频谱效率高
TD -SCDMA 的特点和优点-2
2:适于用于非对称业务
均衡业务
非均衡业务
UL : DL 3 : 3
UL : DL 1 : 5
UL UL DL UL DL DL
DL
UL DL DL DL DL DL
DL
TD-SCDMA的特点和优点-3 3:支持所有网络覆盖方案
TD -SCDMA 的特点和优点-4
4:技术优势总结
TD-SCDMA 技术优势
ü满足非成对频率
ü不需要具有特定间隔的成对的频率
ü通过动态的业务调整使得频谱效率得到了优化
ü上下行业务使用相同的载频,所以上下行无线传播特性是对称的
ü非常适于采用智能天线技术ü不需要笨重的大的射频发射机ü
小型的低功耗的基站
设备
时分双工(TD-SCDMA):上行和下行使用同一频率
D U D D D D D
D 频分双工(FDD):
上行和下行使用不同的频率
D D D D D D
D U
U Uplink D Downlink
unused
Resources :
1900192019802010202560MHz
60MHz 20MHz
15 MHz
FDD (up link)
TDD
TDD
21102170
DCS (down link)
188********MHz
TDD
2400
2300
20
MHz ISM
2483,5Industrial Scientific Medical (WLAN, oven, bluetooth …)
83,5 MHz
2500
IMT-2000 Extension Band
2690
FDD (down link)
PHS 1900 1915
中国3G 频谱分配
2010-2025MHz 频谱分配
TD-SCDMA 的UARFCN 值是通过下述公式定义的:
Ntt=5F 0.0 ≤ F ≤ 3276.6 MHz F为载波频率,单位为MHz
工作频点配置
频点号频率(MHz)
F1 2010.8
F2 2012.4
F3 2014.0
F4 2015.8
F5 2017.4
F6 2019.0
F7 2020.8
F8 2022.4
F9 2024.0
本章练习
1:你能说出TD-SCDMA系统中用到了哪种多址接入技术?
2.TD-SCDMA标准被写入3GPP第几个版本规范中?
3.TD-SCDMA在中国的发展过程中经历了几个阶段?
4.TDD系统在中国分配了多少兆带宽的频谱,目前各
厂家在设备实现时用到哪个频段那?。