TD智能天线原理和优势

TD重要知识点—基础一、基本概念1、UTRAN系统结构这些接口是网优必须记住的，Uu和Iu接口是开放的，Iub和Iur一般不开放。

2、工作频段A频段：2010-2025MHz（目前主用，共9个频点，室内一般用3个）F频段：1880-1920MHz（热点区域使用）9404 9412 94203、3G技术比较4、TD技术优势频谱利用率高，易于使用非对称频段, 无需具有特定双工间隔的成对频段 适合传输上下行不对称的数据业务上行和下行使用相同频率载频，有利于智能天线技术的实现5、帧结构DwPTS：下行导频时隙，结构如下：用于下行同步和小区初搜SYNC-DL码共有32种，用于区分相邻小区，不扩频、不加扰。

UpPTS：上行导频时隙，结构如下：用于上行初始同步和随机接入，以及切换时邻小区测量SYNC-UL码共有256种，分为32个码组（每组8个SYNC-UL码），对应32个SYNC-DL 码，不扩频、不加扰。

GP：保护时隙，结构如下：用于下行到上行转换的保护⏹在小区搜索时，确保DwPTS可靠接收，防止干扰UL工作⏹在随机接入时，确保UpPTS提前发射，防止干扰DL工作GP决定了TD系统基站最大覆盖距离＝（96chip/1.28Mcps×光速）/ 2＝11.25公里TS0～TS6：常规时隙，结构如下：Midamble码：中间码，又称训练序列，主要作用为：⏹测量：信号强度和信号质量（BER），用于功率控制、切换等算法⏹上行同步保持：Midamble码的时延做为同步偏移调整的依据⏹信道估计：利用Midamble码接收信号，评估无线传播过程中的多址干扰（MAI）和多径干扰（ISI）情况，评估结果用于联合检测物理层控制信息：物理层过程（如小区搜索、随机接入、功率控制、上行同步调整等）的控制信号6、TD系统中的码表7、物理信道的分类与功能主公共控制物理信道P-CCPCH：承载传输信道BCH，用于发送系统消息(System Information)扩频因子SF＝16；固定配置在TS0的前两个码道：Cch 16, 0和Cch 16, 1路测RSCP（手机接收电平）的测量信道寻呼指示信道PICH：用于发送寻呼指示(Page Indicator)扩频因子SF＝16，一般配置在TS0寻呼指示(PI) 的长度LPI＝2，4或8 ，以一个无线帧为周期。

图6-2 不同几何形状的天线阵列
2.平面波传播
空时信号可以表示为),,,(t z y x s ，
这其中x ，y 和z 分别代表三维空间坐标系的三个变代表时间。

根据电磁场领域的麦克思维方程，自由空间中信号源的电场E r
满足下式：
012222
=∂∂⋅−∇t
E c E r r （6.1.1）
是光速。

对上式求解得到
图6-7 TD-SCDMA 系统下行信号传输模型
北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）
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图6-10 孔径扩展示意图
)()(t s t r = )exp()()(x d jk t s t x r
−= )exp()()(y d jk t s t y r
−=
图6-11 EVESPA估计结果（4个线阵，6个信号)
个阵元组成，其中4个阵元组成均匀线阵。

有三组相干信号（， [800, 1000]和[1200, 1400], 对应的幅度分别为[1, 0.7-0.4i] [ 0.4+0.5i, -0.6+0.4i]。

噪声为高斯噪声，信噪比SNR＝15。

10。

●第三代公众移动通信系统的工作频段： ☐ （一）主要工作频段：⏹ 频分双工 (FDD) 方式：1920-1980MHz / 2110-2170MHz⏹ 时分双工 (TDD) 方式：1880-1920MHz 、2010-2025MHz☐ （二）补充工作频率：⏹ 频分双工 (FDD) 方式：1755-1785MHz / 1850-1880MHz⏹ 时分双工 (TDD) 方式：2300-2400MHz☐ （三）卫星移动通信系统工作频段：⏹ 1980-2010MHz / 2170-2200MHzTD-SCDMA 的优势● 频谱利用率高☐ 不需成对的频谱，能够满足未来扩展需求，为频谱分配带来极大的灵活性 ☐ 相对于FDD 运营商，TDD 运营商频谱获取成本低，同时在业务方面，提高语音和非对称数据应用的频谱效率● TD 系统分配非对称上下行传输，经济高效地支持互联网接入业务 ● 结合智能天线技术，可以提供快速精确定位业务 (LCS)TDD 与FDD 双工方式对比● TDD 的优势：☐ 易于使用非对称频段, 无需具有特定双工间隔的成对频段 ☐适合传输上下行不对称的数据业务5M ＋5M ＝10M 带宽1.6M 带宽TD-SCDMA 与其他3G 制式技术比较3G 业务的应用1.会话业务2.后台业务（Email,数据下载，图铃下载）3.流媒体业务（手机电视，视频点播，交通监控）4.交互类业务（网络游戏，网页浏览，定位业务）TD-SCDMA通信模型●Bit（比特）：经过信源编码的，含有信息的数据●Symbol（符号）：经过信道编码、交织后的数据●Chip（码片）：经过最终扩频得到的数据TD-SCDMA的信源编码TD-SCDMA与WCDMA系统都是采用AMR (Adaptive Multi-Rate) 语音编码：编码共有8种，速率从12.2Kbps～4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端TD-SCDMA的信道编码信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号●编码类型☐语音业务：卷积码（1/2、1/3）☐数据业务：卷积码或Turbo码⏹编码效率将直接影响用户对数据业务的体验扩频码与扰码☐扩频码用于区分同一个小区相同时隙内的不同用户☐扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码克服干扰的利器：1.联合检测对多个用户的信号的多径分量进行联合处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，大幅度降低多径和多址干扰联合检测的效果●减少多径干扰和多址干扰，提高系统容量●减少噪声上升，提高覆盖●克服远近效应，降低对功率控制的要求2.智能天线在使用智能天线的情况下，小区间用户干扰得到极大改善切换的分类●硬切换－任何移动通信系统都能够支持●软切换－CDMA特有（WCDMA，cdma2000）●接力切换－TD-SCDMA特有硬切换特点：●硬切换的特点☐先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路☐通话会产生“缝隙”软切换特点☐先建立目标小区链路，后中断源小区链路，可以避免通话“缝隙”☐CDMA系统所特有，而且只能发生在同频小区间☐软切换比硬切换占用更多的系统资源接力切换的设计思想☐利用上行同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的●接力切换的优势☐相对于软切换，占用系统资源少，提高了系统容量☐相对于硬切换，业务中断时间很短，且掉话率低TD-SCDMA 调制方式业务 接力切换 (续)切换前切换中切换后。

2. TD-SCDMA系统基本参数:TD-SCDMA系统的基本参数如表1-1中所列[41表1-1 TD-SCDMA系统基本参数参数说明码片速率1.28Mcps多址方式FDMA+TDMA+CDMA双工方式TDD数据调制QPSK/8PSK信道间隔1.6MHz信道编码卷积编码十Tu由。

码基站发射功率最大43dBm移动台发射功率最大33dBm小区搜盖半径0.1.12km切换方式硬切换漱切换2接力切换上行同步1/8chip功率控制开环加闭环多速率方案多时隙、可变扩频因子基站间定时同步3. TD-SCDMA系统关键技术:TD-SCDMA系统采用了很多关键技术。

例如:智能天线、多用户联合检测接力切换、上行同步和功率控制等，下面简要介绍其中一些技术。

. 智能天线技术4第一章绪论智能天线技术的核心是自适应天线波束赋形技术。

TD-SCDMA系统的智能天线由8个天线单元的同心圆阵列组成，直径为25cm。

其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使用DSP方法使主瓣自适应地指向移动台方向，可达到提高信号的载干比，降低发射功率等目的。

智能天线的上述性能允许更为密集的频率复用，使频谱效率得以显著提高。

智能天线在TD-SCDMA中的应用主要体现在两个方面:①在上行信号检测中，结合多用户联合检测技术，实现空间和时间的分集接收，提高上行检测解调的性能OO TDD制式下，上下行信道具有对称性。

基站依据上行信号对空间参数进行估值，根据这些估计值对下行信号进行波束赋形。

由于每个用户在小区内的位置不同。

这一方面要求天线具有多向性，另一方面则要求在每一个独立方向上，系统都可以跟踪个别用户。

通过DSP对用户的来波方向进行测量可以满足上述要求。

TD-SCDMA系统的无线子帧设计为5ms，这是下行对上行最大的反应时间，在这么短的时间内，终端移动的距离和信道特性的变化很小，所以可以根据上行获得的空间特性信息来对下行进行波束赋形。