TD-SCDMA.rar (290.24 KB)【资料名称】：大唐TD资料

【资料作者】：大唐

【资料日期】：2008

【资料语言】：中文

【资料格式】：DOC

【资料目录和简介】：

TD-SCDMA 技术
TD-SCDMA Technology
前言
移动通信发展背景
第三代移动通信标准的情况
第三代移动通信标准的形成过程

概述
移动通信的特点和分类
必须使用无线电波
信道传输特性复杂、不稳定
所用无线电频率有限
移动通信综合了各种通信技术
设备要求苛刻
移动通信的分类
通信方式：单工、双工和半双工
民用陆地移动通信系统：无线寻呼系统、公共移动电话系统、
集群系统、无绳电话
卫星移动通信系统

移动通信的发展
第一代　频分多址（ＦＤＭＡ）
第二代　时分多址（ＴＤＭＡ）
第三代　码分多址（ＣＤＭＡ）
60年代频分复用，模拟调制，模拟信令为代表，大区制移动通信从70年代才进入
现代无线通信的发展轨道。
80年代，由于通信网数字化，程控交换机，数字传输技术的成熟推动了移动通信
数字化的进程。80年代末期形成现有的GSM系统，同时，美国的DAMPS（IS-54）
标准，日本有其JDC标准的蜂窝移动通信系统。其特点是时分多址，数字调制
（如QPSK，GMSK），话音压缩编码等新技术。
90年代，目光瞄准第三代移动通信系统，其重点提高频谱利用率，话音质量，降
低成本等，美国Qualcom（高通）公司的CDMA系统（IS-95）标准被认为是下一代
移动通信的无线接入技术。
蜂窝技术
70年代贝尔实验室提出
概念：同一频率被相距足够远的几个基站使用，增加系统容量。
美国第一个蜂窝系统-AMPS（Advanced Mobile Phone Service 高级移动电话业务网）
欧洲最大的系统-TACS（Total Access Communication System 全向通信系统）
当时所有都使用模拟技术，450MHz或900MHz的频带。有几十万用户或一百万的用户。
1990年开始，使用1800MHz频带。

移动通信的技术要求
频谱利用率
解决广泛使用(高密度、低频率使用费)的关键
通信距离/发射功率
降低成本(设备成本与网络建设费用)的关键
设备价格
系统设备、终端设备与网络建设费用应当不高于有线电话
组网能力
与现有PSTN的兼容性及与未来网络的适应能力
可能提供的业务
话音、传真、数据、增值业务、移动性
技术先进性只有高技术才能解决上述问题
频谱利用率
提高频谱利用率的意义
降低频率使用费
在有限频谱资源下增加系统容量，满足高密度用户需要
降低网络建设工程费用(小区间距可以大一些)
定义： 每小区内单位频带能提供的信道数(ch/MHz/cell)
典型无线通信系统的频谱利用率比较
接入方式FDMATDMACDMASCDMA
(TACS) (GSM) (IS-95)
理论 115 20 >100
试验 13-710 50
SCDMA 技术是目前具有最高频谱利用率的技术
发射功率的考虑
降低无线设备发射功率的意义
对基站： 降低成本( 高功放及其电源是基站成本主要部分);提高可靠性并便于维护
对终端设备降低功耗：提高电池使用时间；减轻电磁辐射对人体影响
降低发射功率的限制：要达到一定通信距离
电波传播衰落
接收机灵敏度
信号的抗多径及干扰的能力
典型无线通信系统的每信道基站发射功率比较
系统TACSGSMIS-95SCDMA
最大发射功率30-50W 2-3W1W 0.1W
提供的业务
电话业务
FAX业务：目前使用话音压缩编码的系统均未解决支持传真业务的办法
增值业务：只有使用软件无线电的系统才有可能支持不断发展的新业务
低速数据业务
速率： 9.6Kbps/28.8Kbps/384Kbps
数据通信协议：能否适应多种数据通信网
支持各种 IN 以至 N－ISDN 业务
支持未来 B－ISDN 的可能性
无线多址接入方式
双工方式 ：
FDD－频分双工收发信各占用一个频率(段),间隔45MHz或80MHz
TDD－时分双工收发信用同一频率，收发使用不同时隙
多址方式：
码分多址 (CDMA)空分多址 (SDMA)
频分多址 (FDMA)时分多址 (TDMA)
在很多无线通信系统中，都是同时应用多种方式
例如：GSM：TDMA+FDMA
IS-95:CDMA+FDMA
SCDMA:CDMA+SDMA+FDMA
双工方式
频分双工(FDD)
收发同时进行，时延小
技术成熟



时分双工(TDD)
只占用一段频率
上下行信道对称，利于智能天线
设备简单，成本低
可能不对称TDD工作，数据传输使用时效率高

频分多址
特点
每个信道占用一个载波(频率)
不同信道用不同频率来区分
典型例子：TACS蜂窝移动通信系统
技术落后(或称技术成熟)
主要问题：
邻近频道之间的干扰导致频谱利用率最低
价格最高(由于每个载波需要一套收 发信机及高功放)
历史：是现代蜂窝移动通信的基础
时分多址
特点
在同一载频下分时工作
每个时隙处理一个信道
典型系统：GSM(数字移动通信)；PHS、DECT(数字无绳电话)
通常，与FDMA共同使用，在每个载频上再分为多个时隙
存在问题
时隙数有限(受多径干扰影响严重),故频谱利用率较低，容量有限;
增加通信容量与距离时，均导致成本增加。
码分多址
特点
所有信道(码道)同时、同频工作
用不同的正交扩谱码来区分各个不同信道
基于扩谱通信技术，具有很强的抗干扰能力及信息保密
与FDMA技术共同使用，在每个载频上 提供一组码道 最大优势：高频谱利用率，高系统容量
与TDMA技术共同使用，提高系统容量
典型系统： IS-95系统
存在问题及前景：目前的各种CDMA系 统均远远没有达到技术的极限，是本世纪末和下世纪初无线接入的发展方向
码分多址技术原理
比较
频分多址：技术成熟、容易实现；易受干扰、保密性差。
时分多址：抗干扰强、频率利用率高；全网同步、技术复杂。
码分多址：抗干扰最强、频率利用率更高；技术难度大。
基本原理
利用自相关性强而互相关为0或很小周期码序列为地址码
例如：地址码 ：W1={1，1，1，1}； W2={1，-1，1，-1}
W3={1，1，-1，-1}； W4={1，-1，-1，1}
信息码：d1={1}； d2={-1}； d3={1}； d4={-1}；


扩频通信系统
基本概念：利用扩展频谱来传输信息
W/B：窄带（1~2）、宽带（50以上）、扩频（大于100）
W：系统占有带宽，B：代表信息带宽
处理增益和干扰容限：Gp= W/B；Mj=Gp-（Ls+（S/N）o）dB
扩频通信的理论基础： C=W log2（1 + S/N）信道容量公式
扩频通讯的种类：
直接序列（DS）系统
跳频（FH）系统
脉冲线性调频（Chirp）系统
跳时（TH）系统

直接序列扩频通信系统
介绍
码分多址直接序列扩频
跳频扩频通信系统
信号载波按规律进行离散变换，由伪随机码控制而随机跳变。
复杂的频移键控：
地址码和扩频码的生成和特性
主要特性：
足够多的地址码
有尖锐的自相关特性
有处处为零的互相关特性
不同的码元数平蘅相等
尽可能大的复杂度
沃尔什码：

m序列伪随机码
m序列的生成：1，最长线性移位寄存器序列，周期P = 2n - 1
2，生成多项式
m序列的特性：
“1”的个数是2n - 1；“0”的个数2n - 1-1。
m序列的游程性
m序列与其移位后的m序列摸2加还是m序列
m序列发生器中移位寄存器的各状态只发生一次，全0除外。
m序列的自相关性：
具有双重自相关性
m序列的互相关性
相同周期的
两个m序列的
一致程度。
Gold码序列




采用CDMA技术的优点及需要解决的问题

话音激活技术
扇区划分技术
高系统容量
软容量
软切换
特有的分集形式
与窄带系统（模拟系统）共存
良好的保密能力
发射功率低，移动台的电池使用寿命长
频率分配合理和管理简单
空分多址
特点
按空间位置实现多址接入
基站提供多个不同方向的天线 波束，用不同方向来区分不同 用户
天线波束必须能够跟踪用户
实时波束赋形技术，即智能天 线技术是实现空分多址的基础
是增加频谱利用率和系统容量的最有效的手段
发展方向
SDMA与FDMA、TDMA及CDMA共同使用，增加一个自由度
发展高效率、简单的天线波束 赋形算法
无线频率资源
1.7-2.0GHz频段频率占用情况
第一部分：第三代移动通信的标准
IMT2000的基本要求(ITU)
IMT2000国际标准的形成
IMT2000的网络基础
第三代移动通信ITU的最低要求
四种工作环境下提供数据业务的要求
移动卫星
高速移动：FDD：500km/h，TDD：120km/h, 64-144kbps
室内外步行：30km/h, 384kbps
室内固定用户：3km/h, 2Mbps
全球无缝覆盖
主要业务要求
提供高质量话音
电路交换和包交换数据的高质量传输(BER<1*10-6)
提供增值业务和智能网业务
和第二代移动通信系统兼容
第三代移动通信的主要特点
从现有第二代移动通信演进和发展，而不是完全重新建设一个移动通信网；
初期主要业务仍然是话音业务，数据业务将逐渐增加。
数据业务将主要是Internet所需要的不对称的、基于包交换(IP)的业务。
最主要是达到如下目标：
全球漫游；
高频谱利用率(解决全世界存在的系统容量问题)；
低价格(设备和服务)；
满足通信个人化的要求。
IMT-2000网络
ITU - R的技术规范 （ TG8/1 18次会议通过）
两种TDMA 建议:
UMC136(FDD)和E-DECT(TDD)
两种CDMA FDD建议
3GPP：DS CDMA
3GPP2：MC CDMA
一种CDMA TDD，包括两种技术：TD-SCDMA和UTRA TDD
第三代移动通信系统的多址方式
多址方式：CDMA将成为主流
基本定型的技术：基于直接扩频CDMA技术
第三代移动通信系统的双工方式
双工方式：
传统的FDD仍是主要的双工方式
TDD方式受到更大关注
第二部分：CDMA TDD概述
CDMA TDD 标准概况
两种TDD技术简单比较
TD-SCDMA主要技术优势
TDD双工方式的优点
频谱灵活性：不需要成对的频谱。
在2GHz以下已很难找到成对的频谱
上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术
支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙宽度
FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，一半频率是浪费
FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：
频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍)
到底需要什么样的不对称性？
成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收发信机
TDD双工方式的缺点
峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加
CDMA系统已要求较大的峰值/平均发射功率之比
此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能再增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB
因CDMA要求线性工作，此最大发射功率不可能很大，故TDD系统的通信距离较小
通信距离(小区半径)还受电波传播的时延所限制，通常小区半径为FDD系统的30%左右
不连续发射，抗拒快衰落和多普勒效应的能力低于FDD系统。在高速移动环境的性能较差，故目前TDD系统仅支持终端移动速度为120km/h。
TDD 和 FDD
在第三代移动通信中必要的两种双工方式
FDD
适合于大区制的全国系统
适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等
TDD
适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖
适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务
能提供成本低廉的设备
预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，在城市及近郊区使用TDD系统，用多模终端实现漫游
IMT2000的CDMA TDD标准概况
两种CDMA TDD RTT：
TD-SCDMA和UTRA TDD
两种TDD方案的异同：
项目 TD-SCDMAUTRA TDD
带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps5MHz/3.84Mcps
帧结构 7时隙/5ms 15时隙/10ms
智能天线 使用难使用
同步CDMA 1/8chip2chips
多用户检测使用使用
软件无线电全面使用 部分使
切换 接力切换硬切换
相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等
设计思想：全面满足IMT2000要求室内系统，作为FDD的补充
第三部分：TD-SCDMA技术
TD-SCDMA关键技术
TD-SCDMA物理层简介
TD-SCDMA的关键技术
智能天线+多用户检测
多时隙的TDMA＋DS_CDMA(帧结构)
同步CDMA
用软件无线电技术实现
信道编码和交织(和3GPP相同)
接力切换
TD-SCDMA技术基础：智能天线
TD-SCDMA技术基础：同 步CDMA
定义
上行链路各终端信号在基站解调器完全同步
优点
CDMA码道正交，
降低码道间干扰，
提高CDMA容量
简化硬件，降低成本
TD-SCDMA技术基础：软件无线电
用软件处理基带信号
硬件平台高速（A/D）变换数字信号处理（DSP）
TD-SCDMA技术：接力切换
MS和BS0通信
BS0通知邻近基站信息
基站类型、工作载频、定时偏差、忙闲等等
MS搜索基站
BS或MS发起切换请求
系统决定切换执行
MS同时接收来自两个基站的相同信号
完成切换

第四部分 向3G演进的策略
我国GSM网向第三代过渡的建议
采用TD-SCDMA在GSM网络中提供3G业务
计划进度
向3G的演进过程预测
在第三代移动通信投入运行的初期(2001-2005)，在多数国家和地区，考虑到：
业务：话音，由于GSM网络容量不足(频率资源不足)
移动数据业务的需求逐步增加，其速度超出预计
数据业务：主要是Internet业务，不对称的业务
地区：大、中城市及郊区
特点：用户高度密集，且有较高要求和支付能力
结论：
不需要立即重新建设一个第三代移动通信网络
在已有的第二代(如GSM)网络上增加3G设备
首先为用户密集地区提供3G业务
为解决微小区和不对称业务，TDD系统当是首选
从降低投资来说，TDD系统亦是首选
充分考虑我国GSM网络的现状， 分阶段完成向第三代移动通信网络的过渡
考虑:
我国拥有世界上最大的GSM网络,又以国际上最快速度在增长;
我国900MHz频率资源在城市已非常紧张;
DCS1800难以解决覆盖问题;
话音通信仍然是移动通信业务的主要部分;
数据业务快速发展,无线数据业务将迅速发展，但集中在城市；
数据业务的主要部分将是IP(Internet)。
建议：
第一步，在GSM网络中，采用TD-SCDMA系统，提供高容量、低成本的第三代移动通信业务。
第二步(2004-2005年起)，再全面建设第三代移动通信网
初期的IMT2000业务： 在GSM网络中加入 3G 业务
预期的IMT2000核心网络 与GSM兼容方式
在GSM网络中插入TD-SCDMA BTS
使用GSM在900MHz的基站站址增加TD-SCDMA BTS
不需要频率规划，相邻小区可以使用相同频率
不同小区半径的基站发射功率不同
由于智能天线的应用，对功率规划的要求也不严格
每个小区内可以根据用户密度使用多个载频
在TD-SCDMA基站覆盖区内提供3G业务
在TD-SCDMA基站覆盖区外使用GSM系统
TD-SCDMA代替GSM扩容
当GSM容量不足时，在GSM基站站址增加TD-SCDMA BTS
使用5MHz频带宽度，每TD-SCDMA BTS可提供大约3x40爱尔兰话务量，相当于18对GSM载波的基站。换句话说，相当于该城市增加了2x25MHz的GSM频率。
用TD-SCDMA BTS代替GSM基站，至少可节约投资20%至30%。
演进到IMT-2000
大约从2004年起，将开始大规模建设IMT2000网络
GSM等第二代系统继续工作，但不再大规模发展
同时将有IMT2000FDD和TDD，以及GSM系统
TD-SCDMA BTS可以继续连接在GSM网络中，也可以连接在IMT-2000网络中。唯一的差别是接口软件(Abis/Iub) 。
用TD-SCDMA 完成此演进过程是最平滑和经济的。
上述演进方案的特点
在GSM网络中，用户密度大的地区首先应用，解决GSM容量不足问题；
系统设备价格(平均每用户价格)将比用GSM扩容降低至少20%；
与GSM系统同基站安装，不需基建投资；
采用双频双模终端，在TD-SCDMA网络覆盖不到的地方使用GSM，使用户没有局部覆盖的感觉；
双频双模手持机的价格和现在GSM双频手持机相当；
在向第三代网络过渡时，无线基站完全可以继续使用，不致有越来越大的第二代系统的包袱。
第五部分：TD-SCDMA 产品开发
标准制定(TSM)内容和过程
充分利用我国技术和产业界
已有的技术和成果
大唐集团计划
系统设备简介
目前直接开发IMT-2000网络的困难
CN的国际标准要到2001年才能完成，我国基本上没有参加，故无法进行
Iu系列的标准(RNC)在目前是基于ATM，但目前正在考虑修改为基于IP
不可能要求运营商正在建设2G的时期就又投资建设3G网络
目前外国公司的试验系统并不完全满足IMT-2000标准
网络标准没有确定
CDMA2000(3x)将于2003年投放市场
WCDMA也可能在2002年甚至2003年才能投放市场
制定TSM技术规范
TD-SCDMA System for Mobile
基本结构：
物理层：基于TD-SCDMA
L2/L3：基于GSM
使用GSM网络
使用GPRS和Edge技术提供IP型数据业务
计划和组织
从1999下半年起，CATT/重邮开始准备
CATT将于03/2000向CWTS提交初稿，请CWTS组织国内力量充实、修改、完善
希望在2000年底完成TSM全套技术规范的报批稿
大唐集团的第三代移动通信开发计划
1998年
TD-SCDMA建议起草、仿真评估、融合等工作
1999年
全面参加并完成TDD标准起草
成立IMT2000 TDD研究开发部,组织国际合作的研究开发队伍并开展初期试验设备的设计和研究开发
2000年
和国内外工业界合作，完成试验样机
开始进行现场试验
2001年
较大规模现场试验
完成正式生产样机并开始小批量生产
2002年初期设备进入批量生产、继续完善提高
目标产品简介-网络
基于计算机仿真进行设计，与国际同步开发
基于GSM网络
使用现有的MSC
对BSC，只进行软件修改
使用GPRS技术
核 心 网
使用GSM MSC：
完全相同的A接口和网管系统
GSM SIM卡
完成电路交换的数据通信(速率取决于MSC，最高57.6kbps)
使用GPRS概念：
相同的Gb接口
SGSN和GGSN
提供包交换(IP型)数据
速率：100-384kbps
BSC+
基于GSM BSC 结构
支持包交换数据
引入新的高层软件
TD-SCDMA的监控和网络维护软件
TSM第三层(RRM)
BTS 设计特点
目标产品简介-终端设备
6个发射功率等级：10，21，24，27，30，33dBm
双频双模
900MHz - GSM
2000MHz - TD-SCDMA
使用GSM SIM卡
话音编译码：GSM EFR/3G 8kbps
配备数据接口或大尺寸LCD显示屏幕
尺寸和价格：手持机和GSM/DCS1800双频手持机相当
现场试验终端：便携式，单载波工作，外接天线，提供话音和至384kbps的不对称数据业务，Internet 接入
TD-SCDMA和GSM的双频双模手持机
形成大规模的TD-SCDMA产业
用户终端的市场份额
在第二代，大约占移动通信市场的60%
在第三代，大约占移动通信市场的70%-75%
我国的巨大市场需求
2003年以后每年需求超过1000万
进入国际市场的可能性
占据先机，率先进入市场的可能性
率先开发生产TD-SCDMA/GSM双频双模终端系列
希望有多家同时开发和生产各种系统和终端设备
满足IMT-2000多种业务需求
小 结
坚持融合，维护我国建议的技术优势是国际斗
争中的基本策略
抓住机遇，形成我国移动通信技术和产业是国
家利益所在
形成民族产业是国家行为
团结国内外力量，为我国移动通信技术和产业
的翻身而努力
坚持融合，维护我国建议的技术优势 是国际斗争中的基本策略
充分发挥政府、电信营运部门和电信制造
企业的影响，保证我国TD-SCDMA标准成
为ITU建议的一个组成部分
在标准融合中坚持我国建议在物理层的技
术优势
充分利用3GPP在制定网络和高层信令方面
的优势，完善TDD标准