td-scdma3g网络建设研究_毕业设计(编辑修改稿)

td-scdma3g网络建设研究_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

另一个角度讲，目前的 2G 运营商可以使用现有的 2G 频率构成 3G 宏蜂窝，但现实的情况是， 2G 网络的用户数太多，网络短时期内不会在我国退出历史舞台，也就是说， 2G 网络将与 3G 网络长期共存。 因此，短期内让同时拥有 2G 和 3G 运营牌照的运营商清退出 2G 频率开展 3G 业务，是不现实的。 除此之外，只有启用 2GHz 以上的频段，由于该频段的频率较高，覆盖半径会降低，从而使组网成本上升。 TDSCDMA技术频率利用率相对较高 对 TDSCDMA 技术来讲，该技术的单载波带宽为 ，而且不需要对称频段，在考虑三级网络结构时，分配 5MHz 就可组建一个基本的全国网。 中国的 3G 频率规划中为 TDD 模式划分了 155M 频率，完全可以满足多个 TDSCDMA 运营商大容量建网的频率需求。 同时， TDSCDMA 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。 常州信息职业技术学院 TDSCDMA 对于国内运营商的意义 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 TDSCDMA 技术是目前国际上惟一的进行商业开发的 3G TDD 技术，只要各国运营商采用 TDD 技术，只能采用 TDSCDMA 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 TDSCDMA 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。 TDSCDMA 技术特点适合国内运营商进行业务创新。 相对 WCDMA 和 CDMA 20xx 而言， TDSCDMA 是一项新生技术，首批采用 TDSCDMA 的运营商，可以更有效地结合 TDSCDMA 系统特 性进行有针对性的业务创新。 同时 TDSCDMA 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。 对于通信设备制造商的意义 目前，作为国际上惟一在做商用研发的 TDD 的国际标准，关注、参与 TDSCDMA 产品开发的厂商越来越多， TDSCDMA 技术论坛的成员已突破 410 家，TDSCDMA 产业联盟的推进工作也逐步深入，包括芯片、系统、仪表的研发 和产业化都已取得实质性突破。 从目前来看，包括欧洲在内的世界大多数国家在 3G 频率规划和发放过程中，一般同时发放 FDD 和 TDD 频段。 在 3G 这种以无线数据和多媒体业务为主的系统中，由于频率资源的压力，这些 TDD 频段早晚会被世界各大运营商使用，摆在 3G 设备制造商面前的，是如何切入 TDSCDMA 设备开发的问题。 因此，对全球相关芯片、软件和系统制造商而言， TDSCDMA 是一个十分难得的历史机遇，特别是作为 3G 研发领域后来者的国内外设备制造商而言，更具有非同寻常的意义。 同时，从知 识产权角度来考虑，由于 WCDMA 和 CDMA20xx 的大部分核心专利由几十家公司所垄断，对于后来者而言，几乎不存在再创造新核心专利的机会。 没有核心专利就意味着这些厂商不具备与其他拥有核心专利的公司进行核心专利交叉许可的条件，从而必须向多家拥有核心专利的厂商支付高昂的知识产权费，这将严重削弱这些后进入的设备制造商在 3G 产品价格上的竞争力。 常州信息职业技术学院 第 3 章 TDSCDMA 技术介绍 概述 为了避免重演 2G 时代由于各国 (地区 ) 在频率分配方式及制式技术选择的不同而造成的全球漫游困难，国际电信联盟 (ITU)提出具有全球移动、综合业务、数据传输、蜂窝、无绳、寻呼、集群等多种功能，并能满足频谱利用率、运行环境、业务能力和质量、网络灵活及无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动通信系统，简称 IMT－ 20xx 系统。 工作于 20xxMHz 频段，可同时提供电路交换和分组交换业务，上下行频段为 1890M～ 2030MHz、 2110M～ 2250MHz。 并同时征集 FDD 和 TDD 两种方案，共收到 10 种地面移动标准提案。 在这些提案中，欧、日、美提交的 WCDMA 和 CDMA 20xx 标准草案中均含有 FDD、 TDD 两种方式。 在后来的标准融合过程中，最终确定了欧洲提出的 UTRATDD(TDCDMA)和中国提出的 TDSCDMA 为 TDD 国际标准。 但在后续的产业化开发过程中，由于 TDSCDMA 明显的技术优势，使得所有从事于 UTRA TDD 开发的公司全部放弃或转向了 TDSCDMA 的开发。 并由此而催生了三大主流国际标准： WCDMA 、 CDMA 20xx 和 TDSCDMA。 由中国提交的 TDSCDMA 标准，虽然在 ITU 的标准征集阶段是后来者，却凭借其独特的技术优势最终胜出。 同时，作为三个主流标准中惟一的一个 TDD 标准，该技术从诞生初始就一直备受世人关注。 TDSCDMA 的主要特点 TDSCDMA 集成了频分（ FDMA）、时分（ TDMA）、码分（ CDMA）和空分（ SDMA）四种多址接入技术的优势（ 如图 ），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的资源分配。 图 TDSCDMA 多址方式示意图 TDSCDMA 采用直接序列扩频码分多址（ DSCDMA），扩频带宽约为 MHz，采用不需配对频率的 TDD（时分双工）工 作方式。 在 TDSCDMA 系统中，一个 10ms 的无线帧可以分成 2 个 5ms 的子帧，每个子帧中有 7 个常规时隙和 3 个特殊时隙。 因此，一个基本物理信道的特性由频率、码和时隙决定，（ 如图 ） 常州信息职业技术学院 图 TDSCDMA 帧结构图 信道的信息速率与符号速率有关，符号速率可以根据 的码速率和扩频因子得到。 上下行的扩频因子都在 1 到 16 之间，因此各自调制符号速率的变化范围为 符号 /秒～ 符号 /秒。 TDSCDMA 支持三种信道编码方式： ⑴ 在 物理信道上可以采用前向纠错编码，即卷积编码，编码速率为 1/2～ 1/3，用来传输误码率要求不高于 103 的业务和分组数据业务； ⑵ Turbo 编码，用于传输速率高于 32Kbps 并且要求误码率优于 103 的业务； ⑶ 无信道编码。 信道编码的具体方式由高层选择，为了使传输错误随机化，需要进一步进行比特交织。 TDSCDMA 采用 QPSK 方式进行调制（室内环境下的 2M 业务采用 8PSK 调制），成形滤波器采用滚降系数为 的根升余弦滤波器。 TDSCDMA 采用了多种不同的扩频码： ⑴ 采用信道码区分相同资源的不同信道（ OVSF）； ⑵ 采用下行导频中的 PN 码、长度为 16 的扰码来区分不同的基站； ⑶ 采用上行导频中的 PN 码、周期为 16 码片和长度为 144 码片的 midamble 序列来区分不同的移动终端。 TDSCDMA 的关键技术 智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。 这种结构的智能天线能完成空域处理，同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些，每个天线后接的是一个延时抽头加权网络 (结构上与时域 FIR 均衡器相同 )。 智能天线的基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。 智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同用户。 不同于传统的频分多址 (FDMA)、时分多址 (TDMA)或码分多址 (CDMA)，智能天线引入第 4 种多址方式：空常州信息职业技术学院 分多址 (SDMA)，即在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。 智 能天线子系统主要包括以下组成部分：① 智能天线阵；② 射频前端模块（包括线性功率放大器、低噪放和监测控制电路）；③ 射频带通滤波器；④ 电缆系统（射频电缆、控制电缆以及射频防雷模块、低频防雷电路）。 图 智能天线结构示意图 TDD 模式的 TDSCDMA 的优势是用户信号的发送和接收都发生在完全相同的频率上。 因此在上行和下行 2 个方向中的传输条件是相同的或者说是对称的，使得智能天线能将小区间干扰降至最低，从而获得最佳的系统性能。 智能天线在 FDD 方式和 TDD 方式中的情况对比： ⑴ FDD 方式：由于上、下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不相同，所以根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。 ⑵ TDD 方式：上、下行链路使用相同频率传输信号，且间隔时间短，链路无线传播环境差异不大，可以使用相同权值。 ⑶ TDD 方式更能够体现智能天线的优势。 图 TDD 方式更能体现智能天线的优势 TDSCDMA 中智能天线的应用是高经济系统设计的重要部分，可以明显改善无线通信系统的性能，提高系统的容量，降低运营商投资和提高其经济收益。 智能天线技术带给 TDSCDMA 系 统的优势是其他技术都难以取代的。 同步 CDMA 在 CDMA 移动通信系统中，下行链路总是同步的。 所以一般所说同步 CDMA 都是指上行同步，即要求来自不同距离的不同用户终端的上行信号到达基站解调器处完全同步，它通过软件和物理层实现，这样可使正交扩频码的各个码信常州信息职业技术学院 道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，克服了异步 CDMA 多址技术由于每个移动台发射的码信道到达基站的时间不同，造成码信道非正交所带来的干扰问题。 特别是对 TDD 的系统，上行同步能够给系统带来很大的好处。 在同步 CDMA 系统中 ,同步的检测是用软件通过求相关的方式获得的。 在无线基站 ,对接收到的来自用户终端的信号进行 8 倍的过取样，即在解调出的基带信号中，对每个码片 (Chip)等时间取 8 个样值（见图 ），然后和此取得的样值求相关。 当相关峰值未达到所需值时，再向前或向后搜寻，直至获得收到信号的同步起点为止。 这样获得此接收帧的同步起点以及它与期望的同步起点之间的距离 SS(其单位为每次取样的间隔 ,即 l/8Chip 的整数倍 )。 因为在任何时刻 ,基站在 SYNC1 时刻只能接收一个终端的接入请求；而在 SYNC2 时刻只 有一个终端在发出此信号，其余终端在此时隙均为空时隙 (EMPTY)，故不会有来自本小区内其他终端的干扰，保证了同步的检测的准确性。 在图 中表 示出了求接入终端的同步偏差 SS 的情况，对求 SYNC2 的同步偏差及用户终端求得同步的方法也是完全相同的。 图 检测同步方法示意图 在终端开机后，它首先必须与小区建立下行同步，然后才能开始建立上行同步。 在终端随机接入时，虽然可以接收到基站的 DwPTS 信号，建立了下行同步，但是并不知道与基站之间的距离，这导致终端的首次上行 发送不能同步到达基站。 因此，为了减小对常规时隙的干扰，上行信道的首次发送在 UpPTS 这个特殊时隙上进行。 SYNC_UL 突发的发送时刻可通过对接收到的 DwPTS 和 /或 PCCPCH 的功率估计来确定。 考虑到无线信道的复杂性，利用功率来估计传输时延非常不准确，可以让终端以一个固定的发送时间提前量来发送 SYNC UL。 基站在搜索窗口内检测 SYNCUL 序列，可以估计出 SYNCUL 接收功率和到达时刻。 然后，基站通过 FPACH 向终端发送反馈信息，给出终端下次发射的功率以及时间调整值，以便建立 上行同步。 正常情况下基站将在接收到 SYNCUL 后的 4 个子帧内对终端作出应答。 如果终端在 4 个子帧内没有收到来自基站的应答，则认为同步请求发送失败。 终端将会随机延迟一段时间，重新开始尝试同步发送。 上行同步建立通常用于系统的随机接入过程，当系统失去上行同步后，重新建立同步的过程也要经过上述步骤。 常州。