TD-SCDMA技术

TD-SCDMA技术（通用10篇）

TD-SCDMA技术 篇1

移动通信的发展已经经历了两代, 其中第二代的GSM和窄带CDMA移动通信系统是正在全世界营运的主要移动通信系统。现在, 移动通信系统又进入了一个新的发展时期, 就是人们普遍关注的第三代移动通信, 其三大主流标准为:欧洲与日本提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA。

TD-SCDMA系统具有其突出的特点在第三代移动通信系统的三种主流标准中唯一采用时分双工 (TDD) 方式, 在频谱利用上具有较大的灵活性。该系统综合采用了智能天线、联合检测、软件无线电等无线通信中的先进技术, 解决了这些技术应用中的各种问题, 使系统具有较高的性能和频谱利用率。由于TD-SCDMA是三大主流标准中提出最晚的, 很多人对系统还缺乏了解, 信心不足, 在这种情况下, 觉得对自己所认识到的TD-SCDMA的优势做一个详细的介绍比较重要, 下面本人通过对TD-SCDMA系统的学习及网络测试, 对TD-SCDMA系统关键技术的使用作了比较详细的总结。

1 TD-SCDMA概念简述

这里将TD-SCDMA从字面上分解开来解释TD-SCDMA系统。

T D:T DD时分双工

S:智能天线、软件无线电

CDMA:码分多址

2 三代移动通信系统简单比较

第一代移动通信系统为80年代的模拟系统, 采用FDMA多址方式。第二代移动通信系统为90年代的数字系统GSM其采用FDMA+TDMA多址方式, 第三代移动通信系统为IMT-2000其采用FDMA+TDMA+CDM A的多址方式。下面举例对FDM A、TDMA、CDMA进行区分解释。

假设共10个人要开会, 2人一组, 分成了5组。

如果采用FDMA, 要用5个房间可以满足。

如果采用TDMA, 可以将5个组分成5个不同的时间段, 这样一个房间即可以满足。

如果采用CDMA, 5个组分别使用不同的语言, 互相之间听不懂谈话的内容, 这样可以同时使用一个房间, 能源更加节省。

TD-SCDMA系统采用了CDMA多址方式, 虽然各组之间互相听不懂谈话的内容, 但是能够听得到, 这就是所谓的码间干扰, 如果在同一个房间内讲话的人增多, 则互相之间谈话的音量就要受到控制, TD-SCDMA系统要解决这样的问题, 使得系统能够稳定的运行, 就要采用关键的技术, 以下着重介绍TD-SCDMA系统中采用的关键技术。

3 TD-SCDMA关键技术的使用

针对TD-SCDMA系统的特点, 采用的关键技术主要包括TDD技术、智能天线技术、动态信道分配技术、联合检测技术、功率控制及接力切换技术。

3.1 TDD技术

TDD即时分双工:上下行采用相同的频带, 用时间来区分上下行。

TDD的好处。

(1) 不用具有特定的双工间隔的成对频段。

(2) 频率公用给上下行, 可以灵活的配置上下行时隙比例, 以达到快速率下载数据的要求。

(3) 上下行使用相同的频率, 所以无线传播的环境是对称的, 有利于职能天线技术的实现。

(4) 上下行同频, 不用使用射频双工器, 降低成本。

3.2 智能天线技术

智能天线技术简单的归纳一下就是利用TD-SCDMA上下行同频的特点, 上下行无线环境基本相同, 通过接受的上行来波方向 (DOA) 估计出用户所在的方向, 使得天线的能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端, 激活状态的终端在整个小区内处于受跟踪状态。

智能天线在形状上分为圆阵 (用于全向基站) 和线阵 (用于定向基站) 。从波束上分为多波束智能天线 (事先设计好多个方向的固定波束) 和自适应天线能够自动判断移动终端的来波方向, 目前所使用的即时自适应天线。从阵元数来分目前分为4阵元天线、6阵元天线和8阵元天线。

可能大家不清楚为什么TD-SCDMA系统更适合职能天线的使用, 以下列出几条理由。

(1) TDD模式, 上下行无线传播环境对称, 根据上行可以确定用户方向。

(2) 单时隙的用户数少 (每时隙话音用户最大8个) , 便于时时地自适应权值生成。

(3) 子贞时间短 (5 ms) , 可以支持高速移动, 因为移动系统中要求一个子贞内移动台移动的距离要小于一个波长。

下面看一下智能天线怎样估计上行的来波方向即上行DOA估计。

图1中画了3个智能天线阵子, 也是各个阵子在空间上接受的来波, 两个阵元之间距离为1/2λ而且固定为0.075 m, 3个阵元接收到的来波时间分别为t1、t2、t3, 波束1与波束3的信号距离差为d, θ即是来波方向。从图1知:波束1与波束3到达的时间差Δt=t1-t3已知, 则d=Δt*v (光速) 可知, L=λ已知, 则c osθ=d/L可以求出, 从而得到来波的方向估计出移动终端的方向, 智能天线的能量会集中在此用户上, 但是如果同一个方向上由多个用户同时发送信号怎么办?这就要用到下面介绍的动态信道分配技术。

3.3 动态信道分配技术

动态信道分配 (DCA) 就是为了接纳更多的用户通过系统负荷、干扰、用户空间方向角确定最优的资源分配方案进行的信道的分配及重新调整, 降低系统干扰提高系统容量。所以动态信道分配分为三个步骤:接入控制、信道分配、信道调整。TD-SCDMA的一个信道由频率、时隙、扩频码唯一确定。

动态信道分配主要分为慢速DCA (事先确定好时隙转换点) 和快速DCA。而快速DCA又分为频域DCA、时域DCA、码域DCA和空域DCA。其中频域、时域、码域DCA都是根据用户的实际需求选取干扰最小的资源分配给该用户使用。对于空域DCA, 在使用智能天线时提到如果在同一个空间方向 (即同一波束区域) 有多个用户时, 就采用空域DCA技术将这些用户放到不同的时隙上去用, 同时对空间不同的用户放到同一个时隙上, 这样就降低了彼此间的干扰。另外要在对多用户解码时同时解读多个用户的信息还要用到下面的技术—联合检测技术。

3.4 联合检测技术

在TD-SCDMA系统中有多种干扰存在, 下面介绍几种干扰。

(1) ISI:符号间干扰, 即码间干扰, 因码片间的时延而产生的干扰。

(2) MAI:多用户之间的干扰, 码字之间因不会完全正交而产生的干扰。

(3) 多径干扰:指一个用户的某2路信号到达时间间隔大于1个码片时产生的干扰 (小于1个码片时会认为是ISI) 。

为了清晰了解联合检测的作用, 这里仍然用开会的例子来说明:因为使用了CDMA技术即各组使用了不同的语言在TD-SCDMA系统里就是给不同的用户分配了不同的码字, 为了接收时分出哪些信息是某个用户的, 就用其使用的码字去正交解出此用户的具体信息。有两种检测方法。

(1) 单用户检测:即每次只用一个用户的码字去正交, 一次只能解出一个用户, 因为码字不会理想到完全正交, 所以其余的用户信息不可能完全消除, 只是将其强度大大降低了, 成为干扰信号, 这样随着用户数的增多干扰累积会很大, 使系统的容量受到限制。

(2) 多用户检测:同时用多个用户的码字去解, 将所有用户一次性解出, 将所有的信号都作为有用的信号, 这样有效的降低多用户干扰。

联合检测功能有效的消除多用户干扰, 这样就对开会时讲话的音调要求放宽了, 即缓解对了功率控制精度的要求。

3.5 功率控制

多个组在同一个房间里同时开会, 控制自己的音量是必不可少的, 否则都以自己最大的音量讲话, 则所有人的会议都将无法正常进行, 这就是功率控制技术是TD-SCDMA系统的基础, 没有功率控制就没有CDMA系统。

功率控制分为开环功率控制和闭环功率控制。

开环功率控制只能在决定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率的时候使用, 接收机测量接收到的宽带导频信号的功率, 并估计传输路径损耗, 根据路径损耗计算得到需要发射的功率。

开环功率控制完成后开始进行闭环功率控制, 闭环功率控制包括内环控制和外环控制。内环控制是Node B测量接收到的信号的SIR值并与设定的SIRtar比较, 下发TPC命令给UE, UE根据此命令调整自己的发射功率, 此过程只有UE和Node B参与。外环功率控制是RNC测量传输信道上的BLER并与设定的BLERtar比较, 从而设定SIRtar通知Node B, Node B再下发TPC命令给UE, UE调整发射功率, 此过程UE、Node B和RNC都参与。

功率控制的目的:内环是使信号到达接收端刚好能够解调。而外环不但要解调还要保证一定的SIR、BLER。

3.6 接力切换技术

大家都已经熟悉GSM的硬切换及了解WCDMA的软切换过程, 下面将接力切换与他们的区别做一简单的描述, 以接力跑賽为例。

硬切换:先断后连, 第一人到达接棒地点后, 将棒放下等待接棒的人, 但有保护时间, 在此时间内若对方仍没有接到棒而且第一人没能再次拿起, 则棒掉即掉话。

软切换:先连后断, 到达接棒地点两个人同时拿着棒跑, 持续一段时间后第一人放开。

接力切换:到达接棒地点时, 第一人不能站立不动, 要第一人拿着棒陪跑一段, 使得两个人的速度接近即预同步后, 棒才能稳定的传递过去, 降低的掉话的几率。

接力切换包括无线测量、网络判决和系统执行的过程。接力切换只所以能够预同步, 就是利用智能天线获取UE的位置距离信息, 在切换测量期间, 采用上行预同步技术, 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, 提高切换成功率, 降低切换掉话率的目的。

以上就是本人在学习TD-SCDMA系统过程中对TD-SCDMA关键技术的了解, TD-SCDMA系统离不开这些技术的支持, 了解了这些先进技术, 我们就会对TD-SCDMA充满信心, 而且只有了解这些技术, 我们才能够更好的从事网络规划和网络优化工作。

TD-SCDMA技术 篇2

电信、计算机和娱乐业的不断融合，要求下一代的移动通信系统能够在移动环境下自由地进行包括声音、数据和动态图像的多媒体通信。市场和技术的双重驱动，为第三代移动通信系统的顺利构筑提供了基础。第三代移动通信系统的重要特点及目标是全球化(提供全球海陆空三维的无缝覆盖，支持全球漫游业务)、综合化(提供多种语音和非话业务，特别是多媒体业务)和个人化。国际移动通信系统ＩＭＴ—2000(工作于2000ＭＨｚ频段)就是应此而提出的。1999年11月召开的国际电联芬兰会议确定的第三代移动通信无线接口标准，是移动通信领域的一个重要里程碑。会议确定了5个ＩＭＴ—2000技术提案的规范，包括ＩＭＴ－ＤＳ(Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ)、ＩＭＴ－ＭＣ(Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ)ＩＭＴ－ＴＤＤ(Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ)、ＩＭＴ－ＳＣ(Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ)及ＩＭＴ－ＦＴ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｔｉｍｅ)。这些技术标准涵盖的几种技术为：ＩＭＴ－ＤＳ包括了ＵＴＲＡ／ＦＤＤ(ＷＣＤＭＡ)；ＩＭＴ-ＭＣ由ｃｄｍａ2000构成；ＩＭＴ－ＴＤＤ包括ＵＴＲＡ／ＴＤＤ和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ。前3种提案采用了ＣＤＭＡ技术，是第三代移动通信发展的主流；后两种提案采用的是ＴＤＭＡ技术，使现有的第二代ＴＤＭＡ网络提供部分的第三代业务。中国提交的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ属于ＣＤＭＡ ＴＤＤ模式，这是中国在百年的通信史上第一次制定了国标标准。对中国通信业来说，这是一个重大的突破。

本书介绍了TD－SCDMA无线系统原理，并详细介绍了如何根据技术标准来实现TD－SCDMA无线系统部分。本书将TD－SCDMA技术标准有机的贯穿于系统的实现，讲述了技术标准到最终产品的实现过程。

全书共分9章。第1章，介绍了移动通信系统的发展历史，讲述了什么是第三代移动通信系统，以及第三代移动通信系统给个人带来的好处。第2章，重点介绍了TD－SCDMA通信技术的产生、系统特点，并简要介绍了其中的一些关键技术。第3章，介绍了TD－SCDMA的网络组成，其中接入部分RTRAN由RNC和NODE B两大部分组成，共同完成了通信网络无线系统的所有功能特性。第4章，主要从RNC接口协议出发，着重介绍了RNC的软硬件架构及RNC设计时需要考虑的问题。第5章，介绍了无线网络层各协议的功能，着重介绍了无线网络层各协议的实现。第6章，讲述了如何实现UTRAN中各网元组成部分的管理。第7章，首先介绍了物理层基本知识，接下来阐述了NODE B的总体设计和基带子系统的功能实现，最后介绍了N频点技术。第8章，介绍了NODE B射频子系统的功能实现，对常见的无线指标做了解释。第9章，介绍了NODE B工程应用设计，对室内分布设计和天馈系统的安装做了详细说明。

在前期简单学习了WCDMA、CDMA2000的相关知识，我感觉三大技术各有千秋。

1、在三种技术中，WCDMA和CDMA2000采用频分双工（FDD）方式，需要成对的频率规划。WCDMA即宽带CDMA技术，其扩频码速率为3.84Mchip/s，载波带宽为5MHz，而CDMA2000的扩频码速率为1.2288Mchip/s，载波带宽为1.25MHz；另外，WCDMA的基站间同步是可选的，而CDMA2000的基站间同步是必需的，因此需要全球定位系统（GPS），以上两点是WCDMA和CDMA2000最主要的区别。除此以外，在其它关键技术方面，例如功率控制、软切换、扩频码以及所采用分集技术等都是基本相同的，只有很小的差别。TD－SCDMA采用时分双工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，扩频码速率为1.28Mchip/s，载波带宽为1.6MHz，其基站间必须同步，与其他两种技术相比采用了智能天线、联合检测、上行同步及动态信道分配、接力切换等技术，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务。

2、从标准稳定性方面。WCDMA标准由3GPP组织制订，目前已经有四个版本，即R99、R4、R5和R6，其中R99版本已经稳定，目前处于完善过程中。它的主要特点是无线接入网采用WCDMA技术，核心网分为电路域和分组域，分别支持话音业务和数据业务，并提出了开放业务接入（OSA）的概念，目前的设备多基于R99版本，最高下行速率可以达到384kbit/s。R4版本是向全分组化演进的过渡版本，与R99比较其主要变化在电路域引入了软交换的概念，将控制和承载分离，话音通过分组域传递，另外，R4中也提出了信令的分组化方案，包括基于ATM和IP的两种可选形式。R5和R6是全分组化的网络，在R5中提出了高速下行分组接入（HSDPA）的方案，可以使最高下行速率达到10Mbit/s，目前标准仍在制订中；CDMA2000标准由3GPP2组织制订，版本包括Release0、ReleaseA、EV－DO和EV－DV，Release0的主要特点是沿用基于ANSI－41D的核心网，在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体，此版本已经稳定。联通即将开通的CDMA二期工程采用的就是这个版本，单载波最高上下行速率可以达到153.6kbit/s。ReleaseA是Release0的加强，单载波最高速率可以达到307.2kbit/s，并且支持话音业务和分组业务的并发。EV－DO采用单独的载波支持数据业务，可以在1.25MHz标准载波中支持平均速率为600kbit/s、峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务，到EV－DV阶段，可在一个1.25MHz的标准载波中，同时提供语音和高速分组数据业务，最高速率可达3.1Mbit/s；TD－SCDMA标准也由3GPP组织制订，基于TSM标准的系统其实就是在GSM网络支持下的TD－SCDMA系统。TSM系统的核心思想就是在GSM的核心网上使用TD－SCDMA的基站设备，其A接口和Gb接口与GSM完全相同，只需对GSM的基站控制器进行升级。一方面利用3G的频谱来解决GSM系统容量不足，特别是在高密度用户区容量不足的问题，另一方面可以为用户提供初期最高达384kbit/s的各种速率的数据业务。

我认为TD－SCDM在我国将来的3G建设中应该发挥重要作用：

1、有效缓解频率资源紧张。大城市部分地区GSM系统已经出现频率资源紧张的问题。与此同时，面向数据业务的GPRS业务占用的资源成倍增长(GPRS使用时将占用多个信道)，也加剧了GSM的频率危机。2G移动通信的进一步发展已经受到频率瓶颈的严重制约。因此，从某种意义上讲，3G也是移动数据业务进一步发展与2G频率资源严重不足之间难以调和的矛盾下的必然发展方向。

2、TD-SCDMA的频率使用特点将有效解决3G频率紧张的矛盾。TD-SCDMA的技术特点尤其适合3G的应用。在TDD的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间长短来决定，可以灵活控制和改变发送和接收的时段长短比例，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频点播等非对称业务的高效传输。由于因特网业务中查询业务的比例较大，而查询业务中，从终端到基站的上行数据量很少，只需传输网址的代码，但从基站到终端的数据量却很大，收发信息量严重不对称。只有采用TDD模式时，才有可能通过自适应的时隙调整将上行的发送时间减少，将下行的接收时间延长，来满足非对称业务的高效传输。这种优势是FDD模式所不具备的。

3、TD-SCDMA有利于国内运营商发展。由于ITU为TDD技术在全球都划分了统一分配的频段，欧美各国也为TDD划分了专有频段。鉴于TD-SCDMA技术是目前国际上惟一的进行商业开发的3GTDD技术，只要各国运营商采用TDD技术，必将采用TD-SCDMA技术。因此，当其他国家决定建设TDD移动通信网时，中国运营商可以利用自身作为TD-SCDMA技术的首批运营者所积累的丰富运营经验，走向国际运营市场。

4、TD-SCDMA技术特点适合国内运营商进行业务创新。相对WCDMA和CDMA 2000而言，TD-SCDMA是一项新生技术，首批采用TD-SCDMA的运营商，可以更有效地结合TD-SCDMA系统特性进行有针对性的业务创新。同时TD-SCDMA系统具有鲜明的技术特点，例如智能天线提供的强定位和追踪能力、上下行非对称业务、信道分配的灵活性、高频谱利用率等，这些特点都为国内运营商结合我国实际开发运营业务提供有力基础。

TD-SCDMA技术 篇3

琳琅满目的TD手机和上网卡，明确清晰的TD未来演进路线图以及TD终端和业务应用的演示……这些内容让众多参观者更加直观地体验到了自主创新带来的精彩3G生活。

在TD终端展区有近百款成熟的TD产品，而且其中不乏来自三星等国际手机终端巨头的最新产品。与早期的TD终端相比，这些终端产品种类更多，功能和做工也更加出色。

众多中高端手机的加入，将TD所能承载的丰富数据业务充分展示出来，个人资讯空间、彩像、手机游戏、多媒体彩铃等最新3G业务受到了参展观众的广泛欢迎。

被誉为“新一代开放的电信基础网络”的移动互联网是本次TD产业联盟的展示重点。移动互联网为个人用户、家庭用户和行业用户提供了不同层面的服务。移动互联网使诸如个人空间、相册、群组等传统网络社交方式移植到移动互联网的平台；通过移动互联网，用户还可以享受到手机网络游戏、手机电视、宽带视频点播、手机电子阅读、多媒体读物下载、网络定位、手机内容服务、网络硬盘、手机支付、社区医疗等服务，随时随地获取信息，用手机即可享受几乎所有传统网络的互联生活。

TD-SCDMA产业联盟成立于2002年10月30日，电信科学技术研究院(大唐电信科技产业集团)、广州南方高科有限公司、华立集团有限公司、华为技术有限公司、联想(北京)有限公司、深圳市中兴通讯股份有限公司、中国电子信息产业集团公司、中国普天信息产业集团公司等8家企业自愿联合发起成立。

TD-SCDMA是由我国提出的第三代移动通信国际标准，填补了我国百年电信史的空白，标志着我国的电信技术水平已发展到以自主创新带动产业发展的崭新阶段。经过十年的发展，在产业界的集体努力下，中国企业已掌握了TD-SCDMA的主要知识产权，并形成了覆盖运营、手机渠道、系统设备、网管、核心芯片、终端产品、软件与应用服务、增值业务开拓、专用设备与测试仪表以及配套关键元器件在内的完整产业链的积极配合下，TD-SCDMA在国内的网络铺建及全国市场的推广工作已全面展开。

在科博会现场，众多观众亲身体验了TD可视电话、TD-HSDPA数据卡高速上网等3G业务，热情询问TD手机价格、资费和卖场铺货等情况，对“身边的TD和服务奥运的TD”表现出浓厚的购买和使用兴趣。

TD-SCDMA技术 篇4

在OFDM技术中, 由于子载波之间严格的正交特性, 克服了小区内用户之间同频干扰的问题。不同小区或扇区之间的干扰称之为同频干扰或共信道干扰。在一个小区内, 当某个UE使用较大发射功率发送信号时, 会对相邻的小区产生干扰影响, 特别是对相邻小区边缘UE的通信产生较强的干扰, 导致相邻小区边缘的覆盖减小和容量降低。如下图:

在OFMDA系统中, 功率控制对于小区间的干扰抑制问题仍然起到重要作用。

1 功率控制

功率控制分为上行和下行功率控制。功率控制动态范围是在指定参考条件下最大发射功率与最小发射功率的差值。最小发射功率是功率设置为最小值时对应的基站输出功率。下行链路容许的最小发射功率将比最大发射功率低30dB。ACLR (邻道泄漏功率比) 是发射功率与其落到相邻信道功率的比值。

1.1 下行功率控制

下行功率控制是基站根据不同移动终端的路损等因素, 相应调整下行信号的功率。下行功率控制的实质是对小区中不同终端进行功率分配。

1.2 上行功率控制

上行功率控制的模式主要有开环功率控制、闭环功率控制、以及外环功率控制。1) 开环功率控制。由于TD-SCDMA采用TDD模式, 下行和上行链路使用相同的频段, 因此上、下行链路的平均路径损耗存在显著相关性。这使的UE接入网络前, 或者网络在建立无线链路时, 能够根据下行链路的路径损耗来估计上行和下行的初始发射功率。2) 闭环功率控制。快速闭环功率控制 (内环功率控制) 的机制是无线链路的发射端根据接收端物理层的反馈信息进行功率控制, 使得UE (Node B) 根据Node B (UE) 接收的SIR值调整发射功率, 补偿无线信道衰落。3) 外环功率控制。上行外环功率控制在RNC的RRC子层执行, RNC为每条执行上行内环功率控制的链路设置目标SIR值, 并将这个目标通知Node B。下行外环功率控制在UE端的RRC子层执行, 其原理和上行外环类似。所有涉及到专用无线链路的RRC消息中, 都包含参数“质量目标” (BLER参考值) , 主要用来设定初始的SIR。接收到的数据块根据CRC校验的结果统计出BLER, 并和设定的目标值进行比较, 并通知UTRAN判定所设定的目标值是否合适。

2 TD-SCDMA功率控制过程

SIR (信干噪比) 的控制。基站通过对终端上行信号的SIR的测量, 与目标SIR进行比较, 根据比较的差值, 向终端发送功率校正消息。

2.1 上行控制

闭环功率控制是基于SIR进行的, 现在描述TPC的处理过程。在功率控制过程中, Node B周期性地对接收到的SIR的测量值和SIR的目标值进行比较, 如果测量值小于目标值, 则TPC命令置为“up”, 当测量值大于目标值时, TPC命令置为“down”。在UE端, 对TPC比特位进行软判决, 若判决结果为“up”, 则将发射功率增加一个步长, 若判决结果为“down”, 则将发射功率降低一个步长。目标SIR值由高层通过外环进行调整。当由于失去同步接收不到TPC比特时, 发射功率将保持在一个固定值上;当由于失去同步而不能进行SIR测量时, 则在失步期间TPC命令总是置为“up”。

2.2 下行控制

1) 公共物理信道的发射功率。P-CCPCH的发射功率, 由高层信令设置, 并可通过网络决定对其进行修改。P-CCPCH的参考功率在BCH上周期广播, UE可以根据接收到的P-CCPCH功率与参考功率比较以估算路径损耗。F-PACH的发射功率:F-PACH的发射功率值由网络设置。S-CCPCH, PICH的发射功率:S-CCPCH和PICH与P-CCPCH的发射功率差值由高层信令设置。PICH与P-CCPCH参考功率的差值在BCH中广播。

2) 专用物理信道 (DPCH) 。下行链路专用物理信道的初始发射功率由网络设置直到第一个上行DPCH到达。以后的发射功率由Node B采用基于SIR的闭环控制。接收SIR由UE进行周期性测量得到, 当测量值大于目标值时, 则TPC命令置为“down”, 当测量值小于目标值时, TPC命令置为“up”。在Node B侧, 对TPC比特位进行软判决, 若判决结果为“down”, 则将发射功率降低一个功率控制步长, 若判决结果为“up”, 则将发射功率增加一个步长。当由于失去同步而接收不到TPC比特时, 发射功率将保持在一个固定值上, 当由于失去同步不能进行SIR测量时, 则在失步期间, TPC命令总是置为“up”。

3 功率控制算法

功率控制多是基于路径损耗而进行补偿的算法。全路损耗补偿算法是通过对发射功率的调整, 对用户的路径损耗进行全部补偿, 其目标是使到达基站侧的上行信号的SIR达到目标SIR。

部分路损功率补偿算法。从协调小区间干扰的角度看, 相同的发射功率下, 小区边缘的终端对相邻小区的干扰影响要远大于小区中心的终端所产生的影响。使用部分路损功率补偿算法, 对目标SINR进行了修改, 使得目标SINR随着路损的增加而降低。差分功率补偿算法使基于服务基站和干扰基站的功率进行功率控制。差分路损功率补偿算法根据最强邻站干扰信号路损与服务基站信号路损的差ΔPL, 确定目标SIR值。差分路损功率补偿算法考虑到了终端实际产生的干扰影响程度, 因此在应用中能有效减小干扰, 提高系统的频谱利用率。

4 小结

功率控制是抑制小区干扰和提高系统吞吐量、保证通信性能的重要方法。功率控制技术能减少网络干扰, 包括小区内干扰和小区间干扰。通过控制, 保证上下行链路的质量;对抗阴影衰落和快速衰落;克服远近效应;减轻角效应;省电, 减少UE和基站的发射功率。最终通过不断优化的功率控制算法提高系统容量和性能。

参考文献

[1]杨丰瑞等.TD-SCDMA移动通信系统工程与应用[M].人民邮电出版社, 2009.

TD-SCDMA技术 篇5

关键词：APN专网无线加密移动调度自动化

中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)005-0039-06

1.概述

1.1需求背景

电网调度是现代电力系统正常运行的中枢，电网调度自动化系统是电网调度中心不可或缺的主要自动化系统，它是保障电网安全稳定运行的基础，但也容易受到诸如冰灾、地震等重大自然灾害严重破坏的影响。

2008年1月中旬，我国南方大部分地区出现强烈的低温、雨雪、凝冻天气，造成包括500kV主干网在内的数千条输电线路大面积损坏，杆塔倒塌，甚至人员伤亡。由于许多通信光缆与输电线路地线是集成在一起的，特别是许多新建的线路，地线多与OPGW光缆绞合在一起，冰雪灾害引起电力线路倒塌和断线的同事也发生了大量电力通信光缆断线。同时，一些公用通信网络如电信通道也受到电力中断的影响而停运，这些通信网络不同程度的中断，严重影响了调度自动化系统对电网的监控，进而影响了电力系统的正常运行。根据有关统计，南方区域电力通信和调度自动化系统受灾情况如表l所示。

2008年5月发生的“汶川大地震”给四川电网造成了局部破坏，许多通信光缆断线，调度中心垮塌，调度自动化系统部分区域信息传输中断，某些地区(如都江堰市)的电力调度自动化系统全面瘫痪，这给电网调度带来很大影响。

除了重大自然灾害可能造成的破坏，人为破坏，恐怖袭击，以及突发战争等都有可能把电网，甚至电网调度中心作为重点攻击目标。当调度中心原有的调度自动化系统在调度大楼供电受到影响或遭受其它严重自然灾害不能正常运行时，就需要在调度大楼外及时快速地建立一个临时的车载备调中心，从而使电网调度免受影响和干扰。更实用的是当现有专用通信网络大面积或者个别出现问题时，若建立基于公用通信网的移动式调度自动化系统，并建立起主调系统安全的数据导入导出体系，将会对电网调度产生积极有效的作用。

1.2调度自动化系统

能量管理系统(EMS)是调度自动化系统的核心系统，近年来，随着电网的范围扩大，其架构越来越复杂，所需的功能也越来越多，其中包含有SCADA、状态估计、调度员潮流、安全分析等模块，并且整个系统还在不断扩大，对系统资源的要求也越来越高。此外，与其它如Super2000信息发布系统、TASE.2转发系统等也存在数据交互，接口繁多等问题。计算机技术快速发展，其性能较十几年已有了大幅度的提高，而调度自动化系统本身的性能并没有因此而同步提高。综上原因，目前的调度自动化系统并不具备“移动”的条件。

目前，调度自动化系统与各厂站之间的通信主要依赖电力系统独立建设的专用通信网络，与厂站的通信方式通常采用串行通信方式，速率主要为1200bps或600bps，传输效率很低。再者，专用通信网络通常是跟着一次线路网络架构建设的，当一次线路检修或遇到自然灾害中断时，专网通信也可能随之中断。此外，个别厂站目前还采用的是载波通道，若遇雷雨天气等恶劣环境，信号传输非常不稳定，经常造成数据接收中断，这也给调度自动化系统的安全稳定运行造成了一定的影响。

调度自动化系统所面向的都是变电站内设备，通信点较为集中，便于采用电力专用通信网络。对于其它电信运营商提供的DDN、GPRS等通道，在配网自动化、电能量集抄系统等已有较广泛应用，但在调度自动化系统中却少有应用。利用GPRS通信作为紧急情况备用通道或调试通道，也是一种较好的选择。特别是“3G”通信技术已经开始使用，相信随着应用经验的丰富和“3G”技术的日益开拓，在电力系统中基于无线网络传输的应用将会更加成熟和广泛。

1.3研制目标

(1)在国内甚至国际上首先实现基于公用通信网的移动式调度自动化系统。

(2)研究高度精简的调度自动化SCADA系统的实效性，为将来重新确定调度自动化系统的技术路线和规范提供试验依据。

(3)作为移动式调度自动化系统建设的辅助配套通信设备，可以在日常运行中作为自动化系统的应急备用通道使用。

(4)辅助配套通信设备还可以完成通道监测的功能，准确区别通道中断或自动化设备故障，便于通信或自动化人员及时处理和排除故障。

1.4研制依据

《基于公用通信网的移动式调度自动化系统项目立项科研报告》

2.主要技术性能要求

2.1主要功能

主要功能如下：

模式：车载、手持式；

系统实现：

√数据采集；

√数据处理；

√公式计算引擎；

√人机界面；

√报警信息处理；

√趋势曲线；

√实时数据处理；

√历史数据处理；

√系统时钟同步；

√多媒体集成；

√网络打印；

√PAS功能应用(可选)。

2.2主要技术指标

主要技术指标如下：

画面调用响应时间：实时画面≤10s，非实时画面≤10s；

画面实时数据刷新时间：15s；

从APN访问输入值越死区到车载工作站显示：≤5s；

从APN访问输入状态量变位到车载工作站显示：≤5s；

全系统实时数据扫描周期：2～5s；

事故时遥信变位传送时间：≤3s

事故变位推画面时间：≤5s(从收到信息到画面推出)；

脉冲电度扫描周期：5×N(N=1，2-12分)；

报表打印周期：按需整理；

双机热备用，保证实时任务不中断；

系统中一台移动主站故障，不影响系统正常运行；

系统使用寿命：≥10年；

遥信处理正确率：99.9％；

主站端系统可用率：99.99％；

平均无故障时间(MTBF)：≥25000小时；

系统时间误差：≤1ms。

2.3系统容量

系统容量如下：

模拟量(遥测，YC)：100×100点；

状态量(遥信，YX)：256×100点；

脉冲量(遥脉，YM)：64×100点。

2.4配置要求

主站：

√數据服务器：品牌PC服务器1台(配3G上网卡)；

√移动工作站：高档品牌笔记本电脑2台(配3G上网卡)。

分站：

√无线备用通道及远动监测装置10台(配GPRS／EDGE上网卡)。

3.系统组成及工作原理

3.1系统组成

整个系统组成如图1所示，其主要包括分站监测装置、APN专用网络、移动工作站以及数据服务器等部分，分站监测装置与移动工作站及数据服务器之间是通过移动APN专用网络进行通信的，分站监测装置配置移动GPRS／EDGE用户识别卡，而移动工作及数据服务器将配置移动3G(TD-SCDMA)

用户识别卡。

移动工作站主要完成SCADA软件的后台运行以及人机交互工作，它是间断运行的；数据服务器除了可以实现移动工作站的所有功能之外，还可以实现保存分站监测装置上传的历史数据，它是不间断运行的；分站监测装置主要完成遥信、遥测和遥脉等数据信息的实时采集与上传，它是不间断运行的。移动工作站、数据服务器以及分站监测装置组成了一个APN内部局域网，它与外部广域网之间是完全隔离的。

3.2工作原理

本系统所有节点上电后，将分别获得移动根据SIM卡号分配的专用APN的内部固定IP地址，这样分站监测装置与移动工作站以及数据服务器之间就通过移动APN专用网络进行数据通信了。

系统的数据流向如图2所示。分站监测装置每隔一定时间(如1秒)向数据服务器上传遥信、遥测和遥脉等数据信息，数据服务器则通过后台运行的SCADA软件实现数据的处理、显示与存储等功能，而移动工作站则通过后台运行的SCADA软件访问数据服务器的内容，这期间，为了进一步提高通信的安全性，并保证传输的实时性和准确性，分站监测装置将上传数据进行压缩和加密处理，而数据服务器也将被访问的数据进行压缩和加密处理，这样既保证了分站数据准确、实时、安全的采集、处理、显示与存储等功能，也非常好的突出了基于公用通信网的调度自动化系统“移动式”的特性。

4.单机方案

4.1APN专网

电网调度自动化系统对安全性有很高的要求，因此，基于公用通信网的移动式调度自动化系统的数据通信将不能采用普通的广域网传输，而必须专用安全等级最高的APN专网传输。APN(Access Point Name)是移动运营商提供的一种采用VPN(Virtual Private Network)技术的专线接入服务，它适用于安全等级要求高，对网络安全有特殊要求的数据传输业务。

APN接入有APN专线固定IP和移动APN专网固定IP两种方式。

第一种方式，数据中心通过一条APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，并用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。移动为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其它APN。得到专用APN后，给所有监控点及数据中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

此种方式在实时性、稳定性和安全性方面都很好，但由于需要架设APN专线，建设和运营成本较高，而且数据服务器和移动公司GPRS网络之间是有线连接的，一旦发生断线等故障，整个系统将可能无法正常工作。

第二种方式，客户先与移动申请APN专网业务。移动为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其它APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。监控点可以直接向数据中心发起连接。此种方式中心和监控点都具有移动内网固定IP，减少中间环节，稳定性增强；且所有数据都在移动GPRS的APN内网传输，无需经过公网，安全性也得到保证。此外，此种方案没有APN专线接入，无需负担专线运营费用，性价也比较高。

综上考虑，本系统采用APN专网固定IP方式实现，它除了在安全性、穩定性方面有很好表现之外，在数据带宽需求适当的情况下，实时性也能得到有效保证。此外，较高的性价比也是其一大优势。

4.2分站监测装置

分站监测装置主要实现各变电站遥信、遥测、遥脉数据信息的实时采集与上传，根据任务要求，分站监测装置应满足以下要求：

(1)16个光电隔离串口，双以太网口；

(2)集成GPRS DTU功能，实现数据信息到APN专用网络远程无线传输；

(3)通过WEB方式实现APN网络配置；

(4)支持ModBus、DL451-91(部颁CDT)等规约，并可扩展其它规约；

(5)整机为2U、19寸标准上架机箱，体积小巧紧凑；

(6)工业级产品，性能稳定可靠，性价比高。

综合以上需求，分站监测装置基于“ARM9+WinCE”架构开发。装置基本组成如图5所示，其主要由ARM9嵌入式主板、GPRS模块及天线、串口扩展单元、调试及配置以太网口、状态指示以及其它扩展接口(如CAN、USB)等部分组成。其中ARM9嵌入式主板包括ARM9微处理器、SRAM、FLASH、RTC、WDT、GPIO以及总线接口电路等部分。

ARM9微处理器为ATMEL公司生产的AT91SAM9260G，主频达到400MHz，内部预装了正版WinCE操作系统，支持eVC(SP4)、VS2005等多种应用程序开发工具。

分站监测装置软、硬件构成如图6所示，由于采用了Win-CE操作系统，其内核提供了丰富的、成熟可靠的各种底层API函数(如支持PPP连接的TCP／IP API)，可以非常方便地实现APN配置、GPRS通讯等复杂操作，对于扩展接口及人机界面部分，可以进行自主的底层驱动开发，以供应用程序直接调用。

分站监测装置的应用程序的各功能模块结构如图7所示，为了保证数据采集、数据处理、数据发送等任务的实时性，采用多线程模型，利用多个线程分别完成各项任务。

系统充分利用Windows CE操作系统的多线程的特点将不同的任务分布到各个线程中，使各个任务同步而协调地进行。主线程负责人机接口，包括GPRS数据的定时发送、状态指示、以及WDT的响应等。为了保证数据的采集不被其它线程中断。开辟一个优先级较高的线程来采集数据。各个线程(人机接口线程、数据采集线程、数据处理线程)中所用完成的工作并行进行。线程间的通讯通过消息响应函数。

4.3主站系统

主站系统包括数据服务器和移动工作站。数据服务器为品牌PC服务器，它放于3G网络信号较好的调度中心，其主要运行SCADA后台程序，并实现各分站上传数据的处理、显示、存储等功能。

移动工作站为高档品牌笔记本电脑，可以车载，也可以随身携带，为了提升移动工作站的安全等级，特在移动工作站上配备指纹识别系统，为具有查看、操作调度自动化系统的调度人员提取指纹并限定相应权限，并与SCADA后台程序绑定，这样就确保了专人专用，安全性得到进一步保证。

5.高度精简SCADA系统

作为调度中心的主调度自动化系统的一个备用调度自动化系统，原有功能强大，架构复杂的主调SCADA系统并不适合移动式被调自动化系统，因此，除了保留SCADA一些核心功能之外，移动式调度自动化系统的SCADA将是一个高度精简的SCADA系统。

5.1系统构成

TD-SCDMA技术 篇6

广播组播业务是一种点对多点 (point-to-multipoint) 的业务，即数据从单一的数据源发送到多个接收端。多媒体广播/组播业务(MBMS, Multimedia Broadcast/Multicast Service)是3GPP为了更有效地在第三代移动通信网络中传输点对多点业务所提供的一种技术。MBMS能够有效地利用核心网和无线接入网的资源，特别是提高了无线接口的传输效率。广播组播的优势在于数据只在一条传输链路上发送一次。

MBMS不仅能实现纯文本低速率的消息类组播和广播，而且还能实现高速多媒体业务的组播和广播，提供多种丰富的视频、音频和多媒体业务。这无疑也顺应了移动运营商对开展移动电视业务(Mobile TV)的迫切需求。除了移动电视业务，基于MBMS技术还可实现许多应用。典型业务有天气预报、新闻、广告、股票、交通状况、远程监控、视频点播等。

2 R6版MBMS技术

2.1 慨述

3GPP Release 6的MBMS技术在无线接入网中有两种无线承载(Radio Bearer)方式：点对点承载p-t-p和点对多点承载p-t-m。在两种方式下UTRAN均是与核心网(CN)的分组域相连。p-t-p方式采用与传统点对点PS业务完全相同的协议结构和流程。p-t-m方式增加了3种新的逻辑信道：MCCH (MBMS控制信道)、MTCH (MBMS业务信道)和MSCH (MBMS调度信道)。它们都映射至公共物理信道S-CCPCH，使用RLC层非确认(UM)模式。MCCH下行传输MBMS相关控制面信息，每个小区只能有一条MCCH。MTCH下行传输MBMS业务数据，一个小区内可以有多条MTCH。MSCH用于下行传输MBMS业务数据的调度信息，以便支持UE对MTCH的不连续接收。处于RRC连接态和空闲态的UE都可以接收这3种逻辑信道。

2.2 主要技术特征

(1) 点对点承载（p-t-p）与点对多点承载（p-t-m)

当小区内期望接收MBMS业务用户的数目较大时，UTRAN采用公共物理信道传输MBMS业务信号。使用公共信道相对于专用信道可以节省码资源和功率资源。但是由于缺乏功率反馈机制，公共物理信道的发射功率必须满足小区覆盖的要求。TD系统的SCCPCH不使用智能天线技术，没有波束赋形增益。故而p-t-m承载不仅对基站功率的需求大，同时对邻区也会造成极大的干扰。

p-t-p承载是指使用专用信道对少数用户传输MBMS业务信号。专用信道使用快速功率控制功能和波束赋形技术。当用户数较少时，这些少量的专用信道的功率之和可能比建立公共信道还要节省功率。但是TD系统由于码资源相对比较缺乏，p-t-p的优势并不显著。

(2) 计数（counting)

UTRAN通过计数过程来统计小区内期望接收某项组播业务的用户个数，从而确定业务的无线承载方式。RNC通过MBMS控制消息发起计数。当UE收到消息后，如果发现自己希望接收，则根据计数准则发起RRC连接请求(空闲态UE)或发起小区更新(连接态UE)。

为了防止小区内同时有大量的UE发起RRC连接请求或小区更新而导致空口拥塞，控制消息中指定了接入概率因子(APF)。UE被要求产生一个小于1的随机数，将其与APF比较，小于后者才响应计数请求。如果响应UE的数目达到了一定的门限，采用p-t-m，否则采用p-t-p。如何动态选择APF将是加快计数过程、降低空口开销的关键。APF的优化选择是和MBMS用户的密度分布相关的。

(3) 频率层汇聚和扩散（FLC&FLD)

频率层汇聚是指针对特定MBMS业务，UTRAN可以要求UE优先选择指定的频率层，使接收该业务的UE汇聚于某个特定小区。频率层汇聚可以起到将驻留在相同覆盖下的多个小区的MBMS用户集中到其中的一个小区，以易于采取p-t-m方式，尽量减少系统资源的消耗。在MBMS会话结束后，UTRAN又可要求汇聚的UE重选到其他频点的小区，称之为频率层扩散(FLD)。

(4) 软合并 (soft combining) 和选择合并 (selective combining)

如果服务小区和相邻小区都在使用p-t-m方式发送相同的MBMS业务，那么处于小区边缘的UE可以对同时接收的多个小区的MBMS信号进行合并。选择合并和软合并实际上是一种宏分集技术。选择合并是通过RLC层实现的，依据CRC校验结果和数据包序号进行无线链路的选择。软合并是在物理层将各小区的接收信号进行解调后并将符号级软信息缓存在一个TTI内进行合并。

R6版的MBMS技术主要针对FDD系统设计。TD-SCDMA系统主要用天线赋形技术来降低干扰和增加小区覆盖。但是TD的公共物理信道是不进行天线赋形的。如果在TD系统的业务时隙应用MBMS技术，MBMS的业务信道则会对邻小区造成强干扰。因此如何改善MBMS业务对小区边缘的覆盖是TD实现MBMS的关键。

3 MBMS增强技术

3.1 单频网MBSFN

无论是FDD还是TDD, R6版的MBMS频谱利用率只有0.02 bpit/s/Hz至0.25 bpit/s/Hz。MBMS增强借用了LTE的单频网(SFN)概念，称之为MBSFN。一个MBSFN区域内的各个小区使用公共扰码而不是小区特定的扰码来提供MBMS业务。这样UE在接收MBMS信号时无须区分本小区信号还是邻小区信号。邻小区的MBMS信号在UE接收机处就如同本小区的多径信号。因此，MBSFN将邻区干扰转化为多径增益，极大地提高了接收性能，为使用高阶调制(如16QAM)创造了条件。与此同时UE侧接收机无需做太多的改动，即可提高接收性能。这样可以降低用户体验MBMS业务的门槛，对MBMS业务的初期推广非常有利。

3.1.1 MBSFN在TD-SCDMA中的应用

MBSFN网络由于各个小区使用相同的物理信号发送相同的MBMS业务，所以MBSFN无线环境变成了一个多径丰富的无线信道。如何让来自所有MBSFN小区的有用信号落入UE接收窗内成为关键。仿真研究表明在TD现有帧结构中，16码片(12.5μs)的接收窗长加上16码片的保护间隔(GP)对于MBSFN产生的多径信道是足够长的。在使用QPSK时MBSFN时隙吞吐量可达约192 kbit/s(在满足1%BLER和95%覆盖条件下)，频谱利用率约0.6 bpit/s/Hz;如果使用16QAM频谱利用率达1.2 bit/s/Hz[43]。

在FDD中运用MBSFN需要占用单独的载频。而MBSFN应用在TD系统中可以有两种应用方式：混合载频和独立载频。混合载频应用可以在常规业务载频上拿出一个或若干个独立时隙实现MBSFN。MBSFN时隙使用公共扰码配置，其他常规时隙使用小区特定的扰码配置。MBMSFN和非MBMSFN业务不放在同一个时隙中，否则基于中间码的信道估计会发生相互干扰。混合载频可以在MBMS业务开展初期使用，同时支持时隙的动态按需配置。即在某些时间段将某些时隙配置为MBSFN，而其他时间段则恢复到正常的业务时隙。这样可根据不同业务高峰期来合理使用系统资源。独立载频则是使用单独的一个或若干个载频提供MBMS业务，后续小节将详细叙述。

MBSFN技术在TD系统中需要在一个MBSFN传输区域内配置一个公共扰码和公共Midamble码。同时要求每个小区在相同时隙、相同码道传输完全相同的物理层数据。一个MBMS业务只有在其会话(session)期间才需要建立无线承载。MBMS使用公共物理信道S-CCPCH，但是该信道的建立和删除可以是动态的。为MBSFN进行动态信道分配(DCA)有许多区别于传统业务的地方。首先，传统的基于小区资源情况的小区级DCA方法不再适用于MBMS业务。如果一个MBSFN区域只局限于一个RNC管辖的区域，MBMS业务的DCA由RNC根据所有小区资源情况进行统一分配。如果一个MBSFN区域跨多个RNC, DCA要么在RNC之间进行协商解决(涉及Iur和Iu接口协议的修改)，要么采取一种静态预留、动态分配的方法。故在现有协议基础上，一个MBSFN区域通常局限在一个RNC内。

如果多个MBMS业务的广播区域相同，多个MBMS业务通过时隙或者码道来区分。如果多个MBMS业务的广播区域不同并且不存在地理上的交叠，则可为这些业务分配相同的时隙和码道。但是不同业务的区域边界需要有一定的地理隔离或者采取干扰消除技术，以减少区域边界的信号干扰。

可见，MBSFN虽然大大改善了频谱利用率，但是无论在无线资源分配还是在网络规划上也带来了新问题。特别是在网络规划方面，每当配置新的MBMS时隙时，需要进行扰码规划。

3.1.2 MBSFN的替代方案：码片合并

针对MBSFN扰码规划的复杂性，中兴提出了MBSFN的一种替代方案[53]：码片合并(chip combining)。码片合并可认为是PTM方式下的一种新的合并方法。相邻小区还是使用各自小区特定的扰码发送相同内容的MBMS无线信号。UE在接收到各小区的信号后，分别进行信道估计。在得到相关小区的系统矩阵后，将这些系统矩阵合并成为一个复合系统矩阵，然后再对复合矩阵进行联合检测。因为系统矩阵是码片级的，故称之为码片合并。仿真数据表明，码片合并方案在误码率BER=0.001的链路性能(Eb/N0)仅比MBSFN低了1 dB。

码片合并的优点是不需要改变MBMS时隙的扰码配置，因此对网络侧没有任何影响。码片合并仅仅需要相邻小区在发送相同MBMS信号时采用相同的时隙和码道配置。这一点与MBSFN相同。UE侧在实现码片合并时需要产生多个小区的系统矩阵，增加的复杂度也是可以接受的。

3.1.3 TDM方式和SF=1

M B M S业务通常是大于等于6 4 k b i t/s。所以一个MBMS业务往往占用一个业务时隙一半以上甚至全部的码道。在MBSFN多径丰富、时延扩展较长的无线环境中，一个业务自身的码间干扰就变得很严重。因此扩频因子(SF)为1的码道就显得更具吸引力。采用SF=1还可以大幅度降低峰均比(PAPR)。降低峰均比可以提高基站的功率发射水平。由于MBSFN系统不再是干扰受限系统，因此下行发射功率的增加可以直接转化为容量增益或覆盖增益。

同时，SF=1和高层配置的时分复用相结合可以大大节省UE的电池消耗。为了使UE的电池持续时间尽可能长，UE非连续接收时的占空比(DRX duty cycle)越低越好。在TD系统中，将某个MBMS业务集中分配在单个时隙，实际上UE在接收时就等同于DRX。因此对高速率的MBMS业务(如128 kbit/s)，我们可以采用SF=1的扩频因子，使其独占一个时隙。而对于低速业务(<128 kbit/s)，既可以码分复用(SF>1)也可以时分复用 (SF=1) 将多个业务复用在同一个时隙。时分复用以TTI为单位，由高层进行配置。以TTI=40 ms为例，1个64 kbit/s业务可以配置成如图1所示的时分复用形式。

3.2 专用载频MBSFN

MBMS是一种以满足大众需求为目的的宽带业务，必须合理使用无线资源以避免系统因为MBMS业务而过载。一些运营商和设备商提出了MBSFN专用下行载频的方案：在无线接入网上再叠加一个或若干载频以MBSFN方式专门提供MBMS业务。专用载频可以针对MBMS业务进行优化，并只承载下行业务。

3.2.1关键技术特征

(1) 帧结构

对于TD-SCDMA系统, 原有的帧结构是同时针对上下行业务设计的。在只有下行的专用载频中, 传统帧结构中三个特殊时隙 (DwPTS, UpPTS和GP) 可以删除。同时为了保持最大后向兼容, 新的帧结构的帧长和时隙长度必须尽可能与传统帧结构保持一致。新的帧结构[7]将原来的3个特殊时隙合并成为一个控制时隙。该控制时隙用来传输MBMS控制信令和BCCH广播消息。而其他时隙全部作为MBMS的业务时隙, 这样一个子帧共有7个业务时隙。具体帧结构如图2所示。如果使用16QAM, 子帧的7个下行业务时隙可以使频谱利用率提高为1.6 bit/s/Hz。

(2) 训练序列

在专用载频MBSFN中, 运用商可以对MBMS采取大站间距组网方式。这时就需要考虑比3.1.1节所提到的16码片 (12.5μs) 更大的时延扩展。虽然增加接收机窗长可以有效增加可分辨径的个数, 改善接收机的性能, 但同时也带来额外的系统开销。仿真表明在大站间距 (2500m和3500m) 的应用中, 时延扩展99%集中在32码片 (25μs) 范围内。因此接收窗长和时隙间保护间隔需要扩展为32码片。

目前方案是将144码片的中间码训练序列改为96码片的前置码训练序列。新的数据突发结构如图3所示。前置码训练序列由64码片的基本前置码和32码片的循环前缀组成。这样每个突发的数据部分不但没有减少反而加长至768码片。

(3) 组网策略

在TD-SCDMA N频点小区中引入专用载频MBSFN的方式可以有以下3种:

(1) 混合多载频小区:在N频点小区中, 为MBMS增加相应的专用频点。MBMS专用频点不配置公共信道。MBMS业务和传统3G业务均由同一个小区提供。这样无线资源管理比较简单, 不需要进行特殊的协作处理。用户不需要为选择业务而进行小区重选。MBMS业务和传统3G业务的覆盖区域相同。

(2) MBMS专用多载频小区:在N频点小区的覆盖上, 叠加一个独立的MBMS专用多载频小区。MBMS专用多载频小区的主频点需要配置少量公共信道 (BCCH、MICH、MCCH) 。用户需要根据其业务需求选择是驻留在传统的N频点小区还是MBMS专用多载频小区。这种场景需要小区间的无线资源管理的协同合作, 给RNC增加了一定的复杂度。MBMS业务和传统3G业务的覆盖区域可以相同也可以不同。为节省网络运营成本, MBMS专用多载频小区的覆盖通常要大于传统的N频点小区。

(3) MBMS专用多载频小区关联R6小区:MBMS专用多载频小区与传统R6小区进行关联。MBMS专用多载频小区只需要配置MBMS控制信道和广播消息, 并且不作为小区选择和重选的目标。UE在不同的MBSFN簇之间移动时, 也不需要进行频内频间测量。为了接收MBMS业务, UE首先选择并驻留在一个非MBSFN小区, 通过该小区的系统广播消息搜索MBSFN簇。

无论采取哪种方式, RNC应该负责单播、混合和MBMS专用多载频小区的统一管理。这样有利于运营商灵活管理和降低网络成本。

4 结束语

MBMS技术使移动运营商能够利用现有3G网络方便灵活地提供移动电视业务，满足日益增长的移动多媒体广播组播业务的需求。作为业务体验的用户也不需要使用双模终端就可以接收移动电视业务。因此MBMS技术在开展移动电视业务方面有着其独特的优势。

在TD-SCDMA系统中，由于公共物理信道不使用智能天线技术，故MBMS业务不仅对基站的功率需求大，对邻区也会造成极大的干扰。所以MBSFN、码片合并、或专用载频MBSFN等演进技术为TD系统实现MBMS提供了一种优化方案。

参考文献

[13]GPP25.905, “Feasibility study on improvement of the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) in UTRAN”

[23]GPP25.346, “Introduction of the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) in the Radio Access Network (RAN) ”

[33]GPP23.246, “Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) ;Architecture and functional description”

[43]GPP CR R1-071752, “SFN operation for LCR TDD MBMS Physical Layer Enhancements”。

[53]GPP CR R1-071766, “Physical Layer Improvements for LCR TDD MBMS”

[63]GPP CR R1-072482, “Deployment of dedicated MBSFN carrier for LCR TDD and draft CR to TR25.905”

TD-SCDMA技术 篇7

关键词：TD-SCDMA,技术概要,关键技术,优缺点

一、TD-SCDMA技术概要

TD-SCDMA中文全称:时分-同步码分多址存取 (英文:Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access) , 是ITU批准的3G标准中的一个, 相对于另两个主要3G标准 (CDMA2000) 或 (WCDMA) 它的起步较晚。该标准是中国制定的3G标准。

为了更好的理解TD-SCDMA, 我们先要看看其基础技术SCDMA。SCDMA是同步码分多址的无线接入技术, 它采用了智能天线、软件无线电、以及自主开发的SWAP+空中接口协议等先进技术, 是一个全新的体系, 一个全新的我国拥有完整自主知识产权的第三代无线通信技术标准。SCDMA的独特技术优势体现在:SCDMA是世界上第一套将智能天线应用于商业电信运营的无线通信技术标准;第一次将时分双工 (TDD) 用于宏蜂窝结构, 其基站与终端都大规模采用软件无线电结构;并第一次优化组合以上功能, 实现了同步码分多址的无线通信协议, 成为国际领先的无线通信技术标准。这项技术是我国第三代移动通信技术标准TD-SCDMA的知识产权核心组成部分。

TD-SCDMA是在SCDMA基础上发展起来的, 它以SCDMA为核心技术, 同时与SCDMA相比, 其在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活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。但是这种上行下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。

二、TD-SCDMA的关键技术

1、综合的寻址 (多址) 方式

TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术:TDMA, CDMA, FDMA, SDMA (智能天线) 。综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度, 得到可以动态调整的最优资源分配。

2、灵活的上下行时隙配置

灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话, 上网浏览、下载文件、视频业务等的需求, 保证您清晰、畅通享受3G业务。

3、TD克服呼吸效应和远近效应

对于TD-SCDMA而言, 通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰, 在单时隙中采用CDMA技术提高系统容量, 而通过联合检测和智能天线技术 (SDMA技术) 克服单时隙中多个用户之间的干扰, 因而产生呼吸效应的因素显著降低, 因而TD系统不再是一个干扰受限系统 (自干扰系统) , 覆盖半径不像CDMA那样因用户数的增加而显著缩小, 因而可认为TD系统没有呼吸效应。

TD-SCDMA解决远近效应的方法是根据通信距离的不同, 实时地调整手机的发射功率, 即功率控制。

4、智能天线 (Smart Antenna)

在TD-SCDMA系统中, 基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法, 使智能天线动态地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束, 充分利用下行信号能量并最大程度的抑制干扰信号。基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动, 这样终端得到的信噪比得到了极大的改善, 提高业务质量。

5、动态信道分配 (DCA, Dynamic Channel Allocation)

在TD-SCDMA通信时, 动态信道分配, 就是根据用户的需要进行实时动态的资源 (频率、时隙、码字等) 分配。

动态信道分配的优点:

(1) 频带利用率高

(2) 无需网络规划中的信道预规划

(3) 可以自动适应网络中负载和干扰的变化等。

三、与欧美技术相比的优缺点

优点:

1、频谱利用率高。TD一个载频1.6M W一个载频10M

2、对功控要求低。TD 0-200MZ W1500MZ

3、采用了智能天线和联合测试引入了所谓的空中分级, 但效果如何, 还待验证。

4、避免了呼吸效应。TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小, 易于网络规划。

5、支持多种通信接口:TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、Iu R多种接口要求, 基站子系统既可作为2G和2.5G的GSM基站的扩容, 又可作为3G网中的基站子系统, 能同时兼顾现在的需求和未来长远的发展。

缺点:

1、同步要求高。TD需要GPS同步, 同步的准确程度影响整个系统是否正常工作。

2、码资源受限。TD只有16个码, 远远少于业务需求所需要的码数量。

3、干扰问题。上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰。

TD-SCDMA技术 篇8

关键词：TD-SCDMA,HSDPA/R4,混合载波

1 概述

随着3G用户数的不断增长, 用户对3G业务的速度和质量有了更高的要求, 在R5协议中引入的HSDPA技术已不能满足需求, 为了更好的适应数据业务的需求, 引入了HSDPA/R4混合载波技术。

但新技术的应用往往存在着大量的弊端与负面影响, 针对这个问题, 我们选取一个TD网络进行混合载波技术的应用, 并根据该网络现状与特性, 在混合载波应用后针对出现的问题采取了相应的解决措施, 进一步优化调整之后网络整体性能得到提升。

2 混合载波简介

2.1 HSDPA技术

在R5版本中, TD-SCDMA系统引入HSDPA技术, 增加了新的传输信道和物理信道, 在Node B中加入新的媒体接入控制子层 (MAC-hs) 。新增物理信道包括高速下行共享物理信道HS-PDSCH、共享控制信道HS-SCCH、共享指示信道HS-SICH。

HSDPA的引入将进一步增强TD-SCDMA系统的无线数据吞吐能力, 极大提升终端用户满意度。

2.2 组网现状分析

在引入HSDPA技术之后, TD-SCDMA的组网状况也发生了改变, 由原来的R4组网变成了R4+HSDPA组网, 其中组网方式分为:

(1) TD-HSDPA与R4分载波组网

(2) TD-HSDPA与R4混合载波组网

其中第一种为最初的组网方式, 也是现在的主流组网方式, 小区内采用多载波N频点技术, 以R4、HSDPA分载波多频点进行配置。在进行网络规划是需要考虑话务模型, 按照用户业务类型来调整R4和HS-DPA载波配置的比例。

由于上下行时隙比例配置时一致性, 考虑到码资源的利用率最大化, 现网的时隙配比一般为2:4或3:3, 这样在采用第一种组网方式时小区的R4/HSDPA载波资源单独使用, 可以有效的降低业务间的干扰, 但是业务模型也相对较固定, 不方便动态调整码资源的使用情况, 在用户模型发生变化时会导致码资源浪费较多。

第二种混合载波组网的方式由于采用R4与HSDPA公用同一载波, 两者可以共享码资源与功率资源, 提高了资源利用率, 但同时由于HSDPA业务信道HS-PDSCH没有快速功控, 会给同时隙的R4业务带来一定干扰, 会导致R4容量或者覆盖有一定程度的损失。

我们本次所采用的组网方式是在第二种组网方式基础上, 根据现网情况做了进一步调整, 为混合载波+HSDPA载波共同组网的方式。

2.3 混合载波原理

2.3.1 混合载波定义

混合载波为TD-SCDMA R4+HSDPA混合载波, 即R4和HSDPA配置在相同载波, 共享功率资源和码资源。

2.3.2 混合载波配置

本次所采用的混合载波配置为R4+HSDPA共载波, 即在相同载波上进行混合载波配置, 时隙配比为2:4, 下行TS3/TS4配置HS-PDSCH, 每个混合载波配置1对控制信道, HSDPA载波TS3/TS4/TS5配置HS-PDSCH, 每个混合载波配置2对控制信道。

3 实施TD网络概况

本次应用混合载波技术的TD网络载波配置情况为R4+HSDPA分载波混合组网情况, 基站版本为BBP530V400R006C00SPC500, RRU支持F频段。

3.1 现网开启算法

LDC算法、上行2倍帧分, 下行4倍帧分。

3.2 混合载波修改原则

S444以下配置, 采用1混合载波 (主载波) +HSDPA (辅载波) 的方式。

S444及以上配置, 采用2混合载波 (主+任一辅载波) +HSDPA (辅载波) 的方式 (可根据业务量的不同动态调整混合载波的配置数量) 。

3.3 频点分配原则

HSDPA载波频点配置为F频点 (9404-9492) ;

混合载波频点配置为A频点 (室分:10055-10071;宏站为10080-10120) 。

4 混合载波修改后优化方案

4.1 修改DCCC参数解决CS RAB接通率低

按照以上原则对现网进行混合载波的修改后, 由于已经无R4载波的存在, 在CS接入过程中, PS升速会发生无资源可用的情况, 产生大量的CS RAB接通失败, 导致全网接通率的下降。

针对此问题, 对全网DCCC参数进行调整, 二级升速调整为三级升速, 同时降低BE业务DCH to DCH业务量4B报告次数门限次数, 使得PS业务降速更快、更灵敏, 能够及时把资源空出给CS接入, 调整后CS RAB接入失败的情况得到改善, 接通率恢复正常。

4.2 调整混合载波的载波和时隙优先级

混合载波修改后由于混合载波中存在不同类型的业务, 在进行小区间切换时, 如业务优先级不同会造成不同业务间和时隙间的干扰, 因此需要对混合载波的载波优先级和时隙优先级进行调整, 调整原则为保证混合载波的语音业务优先级最高, 混合载波的HSDPA业务优先级最低。

载波优先级:为防止混合载波的拥塞, 提高切换成功率, 将混合载波DCH优先级调整为最高, HSDPA载波优化级调整为最低。

时隙优先级:将混合载波的HS-PDSCH时隙优先级调整为最低, 提高语音业务的优化占用。

5 混合载波优化后效果

通过对现网进行混合载波的修改后, 由于语音和数据业务共享码道资源, 在原有网络基础上增加了数据业务码道资源, 提高了码资源利用率、增加了话务量和数据业务流量, 并且在针对出现的问题进行混合载波的DCCC算法和DCA算法优化调整, 接通率、掉话率等各项KPI指标得到了不同程度的改善, 详情如下:

5.1 码资源利用提升

通过混合载波修改和后续优化后, 全网码资源利用率有了大幅度提高, 与修改前相比, 周平均码资源利用率提升了3.63%。

5.2 话务量与业务流量提升

通过混合载波修改和后续优化后, 全网CS话务量和PS流量有了大幅度的增长, 分别增长68.03%和44.46%。

5.3 CS/PS接通率提升

通过混合载波修改和后续优化后, 全网CS接通率和PS接通率有了大幅度的增长, 分别增长0.29%和0.56%。 (见图3)

5.4 CS/PS掉话率降低

通过混合载波修改和后续后, 全网CS掉话率和PS掉线率有了大幅度的降低, 分别改善0.1%和0.12%。 (见图4)

6 结束语

从目前的TD网络状况来看, 在R4网络基础之上引入了HSDPA之后, HSDPA业务有可能占用单独的载波, 也有可能与R4业务混合组网。

对于HSDPA业务占用单独载波而言, HSDPA载波将与R4载波使用相同的时隙转换点, 时隙比3:3组网会出现HSDPA上行利用率不足, 时隙比2:4组网则R4下行利用率不足。因此R4+HSDPA混合组网方式为发展趋势, 但是采用HSDPA与R4混合组网的话, 就要充分考虑到HSDPA对R4带来的干扰以及数据业务对语音业务带来的影响, 做好混合载波修改后的优化调整措施。

通过对该TD网络的混合载波 (HSDPA+R4共载波) 调整, 以及对混合载波修改后出现的各种问题采取不同措施进行优化处理, 网络整体的性能较修改前得到提升, 话务量和数据业务流量明显增长, 接通率、掉话率、码资源利用率等各项KPI指标明显提升, 可以更好的满足不断增长的TD用户对容量和质量的需求。

参考文献

TD-SCDMA技术 篇9

关键词：TD-SCDMA,高速下行分组接入技术

高速下行分组接入技术(HSPDA)技术室3G引入到增强型无线技术,在基站侧引入高阶调制并增加MAC-hsst,实现数据的快速调速,理论峰值速率可达14.4Mbps,在国外已成功引入到WCDMA网络中,极大地提高了下行数据速率,目前国内高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中还处在逐步引入阶段,本文通过理论系统仿真来说明TD-DMA高速下行分组技术的应用,先简单介绍高速下行分组接入技术的原理和关键技术。

一、高速下行分组接入技术概述

作为3G的一种后续演进技术,高速下行分组接入技术又称为3.5G,能够极大地提高下行数据速率,其原理是采用物理层的自适应编码和调制(AMC)、快速小区选择(FCS)、共享信道技术以及快速混合自动重传(HAPQ)等技术。自基于物理层的自适应编码和调制根据无线信号的变化情况选取合适的编码方式和调制方式。在用户无线先到接近NodeB等有利的通信地点时,用户能通过发送高速率的信道编码方式如3/4编码速率和高阶调制来获得高的峰值速率,在用户处在小区边缘等不利的通信地点时,可以采取低速率的信道编码方案如1/4编码速率等保证通讯质量。

快速混合自动重传技术的应用则是灵活地调整有效编码速率提高系统的性能,另外这种技术还可以达到补偿链路适配所带来的误码现象。高速下行分组接入技术将快速混合自动重传技术和物理层的自适应编码和调制技术结合在一起能够取得自适应效果,具体而言先通过物理层的自适应编码和调制技术选取可行性的数据速率选择方案,再使用快速自动重传技术选择更加精确地速率调整方案,进而使资源利用率以及自适应调整精度大大提高,快速混合自动重传技术是一种结合FEC和ARQ的差错控制方案,本身具有很多种形式,高速下行分组接入技术仅采用了三种递增冗余的HARQ机制。由于系统共享资源通过调度算法进行控制,因此调度算法在很大程度上决定了系统的行为,在进行调度时要基于信道提哦啊见和优先考虑业务两个前提,充分发挥出快速混合自动重传和物理层的自适应编码和调制的能力,调度算法为使每个瞬间达到最高的用户数据和数据吞吐量最好向具有信道条件的用户发射数据,另外还需要要注意到兼顾用户公平性。对原有的系统高速下行分组接入技术也进行了改进,把MAC-hs子层添加到Node B侧来负责编码调试和自动重传等功能,另在Node B侧还搬入了调度与重传功能,大大缩短了传输时间间隔TTI,提高了数据传输效率,在系统的物理层主要添加了用于承载数据业务的HS-DSCH信道、用于承载发送数据参数的共享控制信道HS-SCCH以及用于承载DSCH的信道质量指示信息的共享信息指示信道HS-SICH等。

二、TD-SCDMA高速下行分组接入技术的应用

高速下行分组接入技术可以分为TDD和FDD两种制式,实现方式的原理、物理过程以及关键技术等都比较相似,主要差别便现在物理层次,如帧结构、信道结构以及信令参数等。高速下行分组接入技术的特点主要是改变了几项物理层和传输层性能的无线接口,通过引入高阶调制及输来增加数据吞吐量。高速下行分组技术系统位于Modem板,主要负责的是HSDPAMAChine层的协议,带有6个DSP芯片,基带处理部分主要跑分为ACU板和MOdem板,高速下行分组接入技术系统主要位于Modem板上,Modem板的PowerPC处理经网口传来的数据和信令,再交由DSP处理,DSP的主要功能为处理物理层的编码调制和速率匹配,高速下行分组技术系统软件是在PowerPC8360E上的Linux操作系统上实现,网络平台为NFS,数据库平台为MySQL,整个Node软件系统有FAP子系统、LMT子系统、NAP子系统、BMI子系统、DB子系统以及HADPA子系统等组成,MC子系统地功能主要是根据不同信令的控制该信令的执行流程,BMI子系统地功能主要是处理FP帧协议、上报资源状况以及配置资源等。

2.1高速下行可提供的速率分析

宽带和功率相关的高斯信道容量Shannon公式C=B×log(1+S/N)(1),式中C代表系统容量,N代表噪音功率谱密度,S代表信号平均功率,从此公式可以看出信息容量的主要影响因素为信道质量和宽带,在CDMA中,由于系统受到多个码道间自干扰的影响,因此Shannon公式可以转变为C=B×log[1+S/(N+I)](2),式中I表示多个码道间的自感染的影响,主要包括多径干扰(MPI)和多用户接入干扰(MAI)。

在公式(2)中,信干噪比(SINR)是一定值,其在CD-MA系统中必须维持在门限值以上,通常通过外环功率进行确定,因此链路质量好的通道在功率控制作用下还受到链路信道质量差的影响,系统信道传输能力受到发射功率的影响,导致系统资源的利用率低下。对于速率控制而言,信干噪比由链路质量进行控制,3GPP规范中仅给出了调试编码格式集以及其对应的理论峰值速率,有高速下行分组接入技术可知D=Is×SF/(C×M),其中I=Is×Ncode×Nslot/Tframe=1000(Is×Ncode),式中Is表示每时隙中胆码信道传输信息比特数,SF表示扩频因子,M为调整参数,D表示单位时隙的码片数,由于系统中置码是一种系统负荷,因此在计算数据峰值时不需要进行计算,地址码分配和时隙分配通过基于TD-SCDMA标准的高速下行分组技术进行实现。高阶调制技术和高编码可以通过高速传输速率进行实现,高速下行分组接入技术新增的传输信道包括HS-DSCH、HS-SICH和HS-SCCH等,由于相关信令负荷同样会占据资源,因袭HS-DSCH信道的传输可用地址码数定为12,链路质量与MCS息息相关。

2.2智能天线对高速下行分组接入技术的影响

TD-SCDMA系统对于上下行链路均是采用相同频带进行传输,因此上下行信道间的参数在一定时间内存在相关性,种种关系非常适合于智能天线(SA)的使用,MS的方位对减少MAI和MPI以及提升时隙内的码道数至关重要,同时也影响着波束的方向性。智能天线以相控阵天线为定向发信的理论基础,发信波束的方向和强度均是通过到达各天线阵元载波的相位便宜和振幅变化进行调整,因此其对于系统载波的传输相位准确性要求非常高。在TD-SCDMA系统中影响载波传输相位的因素有很多如匹配度、电路时延以及滤波器参数等,因此在实际应用中存在很大的难度,一旦接收信号估算错误,将会会导致非常严重的后果,另外用户集中在一个方向将会导致智能天线波束的自干扰隔离作用急速下降。

在使用智能天线时,一个基站必然会使用多套射频收发信设备,可靠性不强,在以往的研究中,人们实现SA定向传送的高效方案认为是基带加权完成波束形成,本文研究智能天线阵元移相馈信号表达式、QPSK调制原理以及复数表达式来实现SA的定向发送,先导致QPSK调制基带信号幅度加权来实现波束形成的数学表达式,在给出调试电路图,利用此电路图来实现SA定向发送。根据相控阵原理θn=Πcos(Φ0-Φn),式中Φ0表示发射波束主瓣最大值,φn=2Π*n/N=Πn/4,与n个阵元的位置有关,射频电流要想实现准确移相依然存在很大的难度。在QPSK条之中智能天线的移相馈电信号与正交调制的载波信号表示为sin(wt-θ),cos(wt-θ)所对应的复数表达式为Im[ejwte-jθ],RE[ejwte-jθ],相控阵天线经过载波移相馈电信号转换后,转变为正交载波信号。在码道数增多时,SA合成波束中多个主瓣的指向难以预测,无法满足要求,主要原因是智能天线的阵元数较少,当只有2～3个码道工作时,维持TD-SCDMA系统正常工作条件是自干扰,无需采取智能天线,若是不同方向的码道数上升时,则需要使用智能天线。

2.3改进方案

GSM主要用于语音业务,数据传输速率约为9.6kbit/s,发展到GPRS数据传输速率可以达到171.2kbit/s,由于频谱效率的存在,同时考虑到运营商的效益,一个数据用户不可能同时包含8个语音时隙,只能满足部分移动通讯网的需求,在TD-SCDMA标准中,ing却规定采用智能天线以及联合检测技术,但是在研究中发现,实现方法和应用智能评估方法很难以找到,因此在实际应用中一般仅使用智能天线和联合检测技术的一种,在多用户情况下,TD-SCDMA系统提供的数据速率与标准值之间存在很大的差距,容易受到干扰的影响,在特定环境下,智能天线性能难以达到空分多址的应用要求,CDMA方式的主要技术却显示调试方式功率低,系统容量下降,因此需要里欧用高级技术改变这种情况,语音采用CDMA形式,高速数据通过TDMA方式进行实现,本文研究高速下行分组技术的技术高进方案,规定智能天线在某一时刻属于定向波束,避免CDMA自干扰的影响。

图1是TD-SCDMA的标准帧结构,在改进方案中,取TS1和TS4为上行时隙,其所对应的下行时隙分别为TS2和TS3与TS5和TS6,其他时隙保持不变,前面给出的中置序列作为每个时隙的训练序列,训练系列的码片数为144,上行时序继续保持标准规定方式,最多允许8个用户,基站将接受到3路多径信号,最强一径信号的来波方向通过上行突发中的中置逆调试确定,不存在多径衰落。下行时序的数据速率细分为4个子时隙,使用扩频的TDMA方案实现数据速率的分配,此时在下行信道中并不存在CDMA的干扰,在采用智能天线时,使用放大镜来提高用户的发信功率,在采用不同的SF进行调试时,需要使用4个下行时隙来提供下行速率,Rbdt=848L×4×200/SF,式中Rbdt表示下行速率,848代表突发中的码片数,M代表调制星座图中的点数。

三、结束语

综上所述,本文先概述了高速下行分组接入技术,分析高速下行可提供的速率,并研究了智能天线对高速下行分组接入技术的影响,讲述高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中的应用改进方案。高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中的应用不仅仅是提升了数据的传输速率,保证系统的后向兼容性,同时在更高的频谱利用率上降低了运营成本,当然此项技术的应用并不是一蹴而就的,在组网应用中还会遇到一些问题,这些还需要更多的人共同去解决。

参考文献

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TD-SCDMA技术 篇10

主要的3种标准比较 (WIMAX除外) 如下:

TDD-CDMA (时分双工) 无线通信系统的多址方式非常灵活, 可以看作是FDMA/TDMA/CDMA的有机结合, 在3G中被广泛接受。而TDD-CDMA在当前的应用主要是LCR TDD系统, 也就是TD-SCDMA移动通信系统。使用TDD模式的TD-SCDMA标准是中国拥有自主知识产权的全球三大3G标准之一, 2001年3月正式被3GPP组织接纳。TD-SCDMA的物理信道采用4层结构:系统帧 (超帧) 、无线帧、子帧和时隙/码。TD-SCDMA系统的帧长度为10ms, 分为两个5ms, 每一个子帧又分为长度为675微秒的7个主时隙 (常规时隙) 和275微秒的三个特殊时隙 (UpPTS、DwPTS、Gp) 组成。每主时隙由864个chip组成。

TDD模式的主要优点是能够处理不对称的分组数据业务以及它的上下行信道具有对称性, 这是目前3G系统和未来4G系统应具有的特征之一。另外, TDD系统上行和下行链路间的对称性有利于链路自适应技术, 比如智能天线、发射分集和自适应调制编码等技术的使用, 而链路自适应技术能够提高系统的吞吐率和简化接收机结构。最后, 由于TDD模式不需要对称的发射和接收频带, 所以频谱分配方便。

TD-SCDMA采用扩频通信技术, 扩频码的码速率越高, 载波的带宽也就越大, 意味着占用更多的频谱。TD-SCDMA的频谱利用率较高, 它采用了和欧洲标准不同的低的码片速率。UTRA-TDD (欧洲提出的TDD标准) , 每个载波占有5MHz的带宽。但这里有一个很大的问题, 就是在ITU的频谱分配上, 2010MHz-2025MHz共有15MHz的带宽, 只能有3个载波, 而每个国家不可能只有一个运营商, 至少两个, 那么每个运营商只能有一个载波, 那就把他的定位定死了, 只能做成岛形, 不能成蜂窝网。而中国提出的TD-SCDMA每载波制占用1.6MHz带宽, 3个载波刚好就可以组成蜂窝网。我们能够在1.6MHz的带宽内实现2Mbps的数据业务, 同时, 由于使用低码片速率, 还使得频率使用灵活, 系统设备的成本低。

TD-SCDMA的优点就是同步CDMA, 即指上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。这样, 使用正交扩频码的各个码道在解扩时就可以完全正交, 相互间不致产生多址干扰, 大大的解决了CDMA系统的容量。

TD-SCDMA存在的问题:

1、远近效应问题。

因为在CDMA中多个UE工作在同一频率上, 基站只能靠各自的扩频码来区分它们。因此必须需要某种机制使得多个UE到达基站的功率基本处于同一水平上, 否则离基站近的UE发射的信号很容易盖过其它UE的信号, 从而阻塞住相对路径损耗大些的UE。造成所谓的“远近效应”。

2、多径传播造成不同步的问题。

但是, 由于各个用户终端在小区覆盖范围内的位置是可以变化的, 即使在通信进行过程中, 用户还可以以很高速度移动。由于电波在从基站到用户终端的传播时间的变化, 将引起同步的变化。如果再考虑多径传播的影响, 此同步将更为困难, 这就是实现同步CDMA的难题所在。由于同步不理想造成码字不正交, 系统不可避免地存在所址干扰, 这限制了系统容量的进一步提高。多径传播造成不同步如下图所示:

未来需要解决的问题:

在蜂窝CDMA通信系统中存在着三种干扰:加性白噪声干扰、多径干扰、多址干扰。多址干扰 (多用户之间的干扰) :在同一个蜂窝小区, 有多个用户同时通信, CDMA系统是依靠扩频码之间的准正交性分离不同用户的信息, 由于扩频码之间的互相关不可能全为零, 造成了多个用户同时通信是, 必然要出现多址干扰。以上三种干扰, 当小区中用户数较多时, 多址干扰最为严重, 随之带来系统性能的急剧恶化, 且这种恶化无法依靠提高信噪比解决。

消除多址干扰的方向有四个。

1、采用完全同步的码分多址方式, 设计完全正交的扩频码。但对于包含大量用户而且无线多径衰落信道极其复杂的移动通信系统, 理想的同步是难以实现的。

2、功率控制。远近效应使多址干扰的影响更加复杂和严重, 通过功率控制可以克服远近效应。但是功控只能减小多址干扰的影响, 并不能消除多址干扰。

3、空间滤波。将小区划分为若干小的局部区域, 这样多用户干扰从整个小区局限到若干小的局部区域, 达到在每个子小区中减小多用户干扰的影响。