TD网络优化自学笔记1

TD网络优化自学笔记

一：TD-SCDMA的原理

1：电磁场和电磁波

电磁波是指变化电磁场在空间中的传播。空间中某处电场交变变化就在周围空间产生交变磁场，交变磁场又在周围空间产生交变电场，……电场和磁场就这样交替变化逐渐由变化的区域传播出去形成电磁波。

通常，人的说话声、音乐声等各种声音的传播距离是很短的，当人大声吼叫时，能在三十米外听清楚已是不容易了。但是声音通过无线电广播的发射与接收，却可以传到上千公里、上万公里以外，而且传送的时间人是感觉不到的。这种传播效果的实现，是通过让声音“加载”在无线电波上进行传播的。同时，无线电波的传播速度接近光速，在空气中传播衰减也小，这就构成能搞快速而又远距离传播的条件。通常把声音“加载”在无线电波上的过程叫“调制”，而被当做传播交通工具的无线电波则叫“载波”。

因此，发射电磁波是为了传递信号，信号的频率低，无线电磁波的频率高，使无线电磁波随信号变叫调制（把声音“加载”在无线电波上的过程)，而被当做传播交通工具的无线电磁波则叫“载波”。

把声音调制到载波的方式又有两种：使高频无线电磁波的振幅随信号改变叫调幅，使高频无线电磁波的频率随信号改变叫调频。

*调幅

使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。经过调幅的电波叫调幅波。它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。调幅波用英文字母AM表示。

目前，调幅制无线电广播分做长波、中波和短波三个大波段，分别由相应波段的无线电波传送信号。

中国只有中波和短波两个大波段的无线电广播。中波广播使用的频段大致为

550kHz-1600kHz，主要靠地波传播，也伴有部分天波；短波广播使用的频段约为2MHz-24MHz，主要靠天波传播，近距离内伴有地波。

*调频

使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。

目前，调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号，使用频率约为

88MHz-108MHz，主要靠空间波传送信号。

移动通信系统有多种分类方法。例如按信号性质分，可分为模拟、数字；按调制方式分，可分为调频、调相、调幅；按多址连接方式分，可分为：

频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)。

载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。调相和调频有密切的关系。调相时，同时有调频伴随发生；调频时，也同时有调相伴随发生，不过两者的变化规律不同。实际使用时很少采用调相制，它主要是用来作为得到调频的一种方法。

调相即载波的初始相位随着基带数字信号而变化，例如数字信号1对应相位180°，数字信号0对应相位0°。这种调相的方法又叫相移键控PSK，其特点是抗干扰能力强，但信号实现的技术比较复杂。

调制又分为三种：调幅，调频和调相。调幅用AM表示，调频用FM表示，调相拥PM表示，这个我们在听广播的时候就可以在上面找到AM.FM的标志。

TD-SCDMA：QPSK TD-HSDPA：QPSK、16QAM

2：TD 网络结构和接口

SRNC：Serving Radio Network Controller，服务无线网络控制器。SRNC是针对某个具体的终端而言的，是从专用数据处理角度进行区分的，它直接和CN相连，在连接状态下，有且只有一个，主要为UE 提供Iu接口服务。

DRNC：Drift Radio Network Controller，漂移无线网络控制器。DRNC是针对某个具体的终端而言的，从专用数据处理角度进行区分，它与CN无相连，在连接状态下，可以没有，也可以有多个，主要是为UE提供无线资源。

3:UTRAN通用协议模型

AAL2 （ATM适配层2）：AAL2用于支持可变比特率的面向连接业务。并同时传送业务时钟信息。AAL5（ATM适配层5）：AAL5支持面向连接的、VBR业务，它主要用于ATM网及LANE上传输标准的IP业务。AAL5采用了SEAL技术，并且是目前AAL推荐中最简单的一个。AAL5提供低带宽开销和更为简单的处理需求以获得简化的带宽性能和错误恢复能力。

4:空中接口Uu

由下至上，依次分为物理层（L1）、数据链路层（L2）、网络层（L3）。其中，数据链路层包括媒体接入（MAC ）子层、无线链路控制（RLC ）子层、分组数据汇聚（PDCP ）子层、广播/组播控制（BMC ）子层。

MAC 子层位于物理层之上，为物理层提供传输信道，在向RLC 子层提供服务的逻辑信道之间进行信道映射，同时为逻辑信道选择合适的传输格式（TF ）。

RLC 一般可以分成透明（TM ）、无应答（UM ）、应答（AM ）三种模式。在控制面向RRC 子层提供信令无线承载服务。在用户面和PDCP 子层一起提供业务无线承载服务并向BMC 子层提供信息广播和多播所需的业务接入功能。

RLC 协议具体包括：分割和重组、串联、填充、用户数据的传送、错误检测按序发送高层PDU 、副本检测、流控、非证实数据传送模式序号检查、协议错误检测和恢复、加密、挂起和恢复功能。

物理层

信令承载 ALCAP 应用协议

无线网络层

传输网络层

控制面

传输网络控制面 用户面

数据流

数据承载

信令承载 传输网络用户面

传输网络用户面

RRC 协议用于向非接入层提供服务，例如用于将呼叫控制、会话管理、移动性管理等消息封装之后在控制接口传输，此外RRC 还提供对其下各层协议的控制和管理功能。

5：LU 口

Iu 接口是连接UTRAN 和CN 的接口，也可以把它看成是RNS 和核心网之间的一个

参考点。它将系统分成用于无线通信的UTRAN 和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。 结构：一个CN 可以和几个RNC 相连，而任何一个RNC 和CN 之间的Iu 接口可以分

成三个域：电路交换域（Iu-CS ）、分组交换域（Iu-PS ）它们有各自的协议模型。

功能：Iu 接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu

接口上的数据传递等。（注：密集城区容量受限；一般城区容量受限；郊区覆盖受限；）

6：什么是TD-SCDMA

F requency

T ime

P ower density (CDMA

codes) 1.6 MHz

0 :

15 T S0 2. Carrier (opti onal )

3. Carrier

(optional)

T S1 T S2 T S3

T S4 T S5 T S6 D L

D L D L D L U L U L U L 5 ms

D wPT S

U pPTS G P D L

物理信道帧结构

3GPP定义的一个TDMA帧长度为10ms。一个10ms的帧分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。这是考虑到了智能天线技术的运用，智能天线每隔5ms进行一次波束的赋形。

子帧分成7个常规时隙（TS0 ~ TS6），每个时隙长度为864chips，占675us）。DwPTS（下行导频时隙，长度为96chips，占75us）

GP（保护间隔，长度96chips，75us）

UpPTS（上行导频时隙，长度160chips，125us）

子帧总长度为6400chips，占5ms，得到码片速率为1.28Mcps

TS0总是固定地用作下行时隙来发送系统广播信息，是广播信道PCCPCH独自隙TS1总是固定地用作上行时隙。其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上对称业务的传输，上下行的转换由一个转换点（Switch Point）分开。每个5ms的子帧有两个转换点（UL到DL和DL到UL），第一个转换点固定在TS0结束处，而第二个转换点则取决于小区上下行时隙的配置。

物理信道以及分类

⒈专用物理信道DPCH

⒉公共物理信道CPCH

⑴主公共控制物理信道P-CCPCH

⑵辅公共控制物理信道S-CCPCH

⑶快速物理接入信道FPACH

⑷物理随机接入信道PRACH

⑸物理上行共享信道PUSCH

⑹物理下行共享信道PDSCH

⑺寻呼指示信道PICH

常规时隙

Midamble码

整个系统有128 个长度为128chips 的基本midamble 码，分成32 个码组，每组4 个。

一个小区采用哪组基本midamble 码由基站决定，当建立起下行同

步之后，移动台就知道所使用的midamble 码组。Node B 决定本小

区将采用这4 个基本midamble 中的哪一个。同一时隙的不同用户将

使用不同的训练序列位移。

训练序列的作用：上下行信道估计；功率测量；上行同

步保持。

传输时Midamble 码不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理和

扩频的数据一起发送，在信道解码时它被用作进行信道估计。

三扇宏蜂窝58个；两扇宏蜂窝20个；全向宏蜂窝2个；两扇微蜂窝2个；RRU 3个；OTSR 10个；RF直放站7个；

根据区域划分和行政区域两种情形的规划站点统计

常规时隙－物理层信令TPC/SS/TFCI

位置：位于midamble的两侧

TPC: 调整步长是1, 2或3dB

SS；最小精度是1/8个chip

TFCI；分四个部分位于相邻的两个子帧内

TPC和SS信令都在每一个5ms子帧内发送一次

TPC和SS总是按高层分配信息的顺序采用该时隙的第一个信道码进行扩频

目前SS只用于下行突发

TPC：调整步长是1, 2或3dB

SS：最小精度是1/8个chip

GB保护时隙

96 Chips保护时隙，时长75us；

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可以提前发射，防止干扰DL工作；

确定基本的基站覆盖半径。

这时双向时延为GP时隙的长度(96chip)，对应的无线电波传输路径为dmax＝Δt×c c=光速

＝96/2/(1.28×106）×c＝11.25km

这是一般理解的TD-SCDMA最大覆盖半径。

最多48个chip的距离，才不会干扰DW的发射。

TS0空出来的话可以达到160KM

7:信道映射

1. 不同的双工模式

TD-SCDMA系统采用TDD双工方式，无线帧传输不再需要成对频谱，使频谱的分配更加灵活；上、下行时隙可以根据不同的业务灵活分配，可同时适用于对称的语音业务和不对称的数据传输或IP业务，大大提高了频谱的利用效率。WCDMA和CDMA2000采用FDD双工方式，比较适合于相对对称的业务，如语音，交互式实时数据传输业务等。

2. 多址及检测技术

TD-SCDMA采用空分多址SDMA，码分多址CDMA，频分多址FDMA，时分多址TDMA相结合的方式，利用智能天线、联合检测和上、下行同步等技术降低同信道干扰（CCI）、码间干扰（ISI）和多址干扰（MAI），缩短了频谱复用距离，提高频谱利用效率并且有效地降低了系统成本。WCDMA和CDMA2000采用码分多址CDMA和频分多址FDMA相结合的技术，采用智能天线导频符号辅助相干检测的技术，降低系统中各种干扰，提高频谱的利用效率。3. 信道分配

在基于CDMA技术的3G系统中，信息传输都是占用公共信道。因而，固定信道分配（FCA）没有被采用，而是采用动态信道分配（DCA）和随机信道分配（RCA）相结合的方式。虽然3G系统中主要采用DCA信道分配方式，但是由于数据包长度有限，可能无法及时地传送足够的信道质量信息，此时采用与RCA结合的方法能够更有效的利用资源。在TD-SCDMA系统中，采用DCA信道分配方式，可以在空域、时域、频域以及码域根据实时测得的信道质量，灵活的进行信道分配。该方式能够有力的保证信道有效利用，增加系统容量，但TD-SCDMA系统对设备的要求相对较高。

4. 切换方式

在3G系统中，软切换取代了以往的硬切换方式，有效地降低掉话率，保证了通信质量。WCDMA系统在扇区间和小区间采用软切换，载频间切换则采用硬切换。WCDMA系统是异步系统，因此不需要外部同步资源。在执行软切换之前，终端须测量两个基站之间的下行共享信道的定时差别，并将该差别报告给服务基站，服务基站根据该差别调整下行软切换执行时间。CDMA2000同样采用扇区间和小区间的软切换，以及载频间的硬切换。软切换的过程与WCDMA时分类似。TD-SCDMA系统采用接力切换，它不同于传统的软切换和硬切换，而是采用二者结合的方式。他支持同频或异频操作，根据用户的位置（通过智能天线和用户定位技术），结合算法和上行同步技术准确的将移动终端切换到新基站，大大提高了通信质量，同时节省了系统资源开销。

5. 功率控制技术

在WCDMA和CDMA2000系统中，采用前向和反向信道快速功率控制。而在TD-SCDMA系统中，继承第二代GSM功率控制的基础上，采用开环和闭环的慢速功率控制（控制速度仅为0-200次/sec）。在未来的3G技术发展过程中，克服功率控制与信道通信性能之间的矛盾仍然是一个值得研究的问题。