2023年毕业论文TDSCDMA系统概述岳鹏.docx

毕业论文TD-SCDMA系统概述,岳鹏 学校代码 10857 学 号20232111101 1分类号 1密 级 公 开 毕业设计(论文) TD-SCDMA系统概述 学历层次 大 专 教学系名称 电子与自动化工程 专业名称 电子信息工程技术 学生姓名 岳鹏 指导教师 黄一平 2023 年 4 月01日 摘 要 伴随着移动通信的快速开展，人们对移动通信业务的通信质量要求越来越高，原有的移动通信系统已经不能满足人们的需求。第三代移动通信系统相比于第二代移动通信系统分的众多优势势必取代第二代移动通信系统。第三代移动系统已经在一些兴旺国家普及应用，而3G在中国才刚刚起步。具有中国自主只是产权3G系统TD-SCDMA与WSCDMA、CDMA2022并列为3G系统中的三个主要标准。TD-SCDMA采用了上行同步、智能天线、联合检测、时分工、软件无线电等诸多关键技术，比其他第三代移动通信系统具有更高的频谱利用率和更低的本钱，并且在无线网络优化方面具有独到指出，它可以满足语音业务的需求，也可以满足上、下行不对称数据和多媒体业务。对于在中国刚起步的第三代移动通信，中国自主研发的TD-SCDMA有其广阔的市场前景，对于中国的第三代移动通新开展具有着积极的作用。 目前对于TD-SCDMA无线网络的优化还处于一个非成熟期，所以有些问题仍然是一个探索和发现到解决的过程，由于无线网络优化主要是通过调整各种相关的无线网络工程设计参数和无线资源参数，并使其满足系统现阶段对各种无线网络指标的要求。所以优化调整过程往往时一个周期性的过程，因为系统对无线网络的要求在不断变化。 本文针对TD-SCDMA系统，提出了TD-SCDMA无线网络优化的流程，TD-SCDMA无线网络优化的方法，通过流程和方法，提出解决TD-SCDMA网络中问题的方法，使网络的品质提升一个台阶，通过对TD-SCDMA无线网络的研究，使TD-SCDMA网络的优化能学素的定位和分析，有利于及时对问题定位和分析，并提出解决方案 关键词：TD-SCDMA系统、移动通信、帧结构、关键技术 目录 第1章 绪论 3 第2章 TD-SCDMA系统的根本原理 4 2.1 TD-SCDMA的系统结构 4 2.2 TD-SCDMA网络结构模型 4 第3章 TD-SCDMA系统的关键技术介绍 6 3.1智能天线 6 3.2联合检测 7 3.3时分双工 8 3.4 同步技术 11 3.5动态信道分配 13 3.6接力切换 13 3.7软件无线电 14 第4章 TD-SCDMA无线网络的性能分析 17 4.1覆盖 17 4.2容量 18 4.3切换分析方法 19 4.4性能分析实例 19 参考文献 23 第1章 绪论 TD-SCDMA（时分—同步码分多址接入，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）第三代移动通信系统标准是信息产业部电信科学技术研究院（现大唐集团）在国家主管部门的支持下，经过多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信（3G，3rd Generation）系统标准，是中国百年通信史上第一个具有自主知识产权的国际通信标准，在我国通信开展史上具有里程碑的意义并将产生深远影响。该标准文件在我国原无线通信标准组（CWTS，Chinese Wireless Telecommunication Standardgroup）最终修改完成后，经原邮电部批准，于1998年6月代表我国提交到国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）和相关国际标准组织。 TD-SCDMA标准公开之后，在国际上引起强烈的反响，得到西门子等许多著名公司和众多运营商的重视和支持。 1999年11月在芬兰赫尔辛基召开的国际电信联盟会议上，TD-SCDMA被列入ITU建议ITU-R M.1457中，成为ITU认可的第三代移动通信无线传输技术（RTT，Radio Transmission Technology）主流技术之一。 2022年5月世界无线电行政大会正式接纳TD-SCDMA为第三代移动通信系统国际标准，从而使TD-SCDMA成为与欧洲、日本提出的WCDMA以及美国 提出的cdma2022并列的三大主流3G标准之一。这是百年来中国电信史上的重大突破，标志着我国在移动通信技术方面进入世界先进行列。 2022年10月23日，信息产业部公布TD-SCDMA频谱规划，为TD-SCDMA标准划分了总计155MHz（1 880～1 920MHz、2 010～2 025MHz及补充频段2 300～2 400MHz）的非对称频段。 2023年1月20日，信息产业部正式公布TD-SCDMA为我国通信行业标准。 第2章 TD-SCDMA系统的根本原理 2.1 TD-SCDMA的系统结构 TD-SCDMA系统结构完全遵循3GPP指定的UMTS（Universal Mobile Telecommunication System）网络结构，可以分为UMTS地面无线接入网（UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network）和核心网（CN，Core Network）。按照现有3GPP的TD-SCDMA LCR标准，其核心网，甚至业务平台与WCDMA是相同的。 2.2 TD-SCDMA网络结构模型 TD-SCDMA系统的网络结构与标准化组织3GPP制订的UMTS网络结构是一样的，按照功能可分为两个根本域，用户设备域（User Equipment Domain）和根本结构域（Infrastructure Domain），如图1-1所示。 图1  UMTS域和参考点  用户设备域 用户设备域由具有不同功能的各种类型设备组成，如双模GSM/UMTS用户终端、智能卡等。其中，前者能够兼容一种或多种现有的接入（固定或无线）设备。用户设备域可进一步分为移动设备（ME，Mobile Equipment）域和用户业务识别单元（USIM，UMTS Subscriber Identity Module）域，如图1-1所示。 (1)移动设备域： 移动设备域主要完成无线传输和应用，其接口和功能与UMTS的接入层和核心网结构有关，而与用户无关。 (2)用户业务识别单元（USIM）域： 用户业务识别单元包含清楚而平安地确定身份的数据和过程。这些功能一般存入智能卡中。它只与特定的用户有关，而与用户所使用的移动设备无关。 根本结构域 根本结构域可进一步分为接入网域和核心网域。接入网域由与接入技术相关的功能模块组成，直接与用户相连接，而核心网域的功能与接入技术无关，两者通过开放接口连接。从功能方面出发，核心网又可以分为分组交换业务域和电路交换业务域。网络和终端可以只具有分组交换功能或电路交换功能，也可以同时具有两种功能。 第3章 TD-SCDMA系统的关键技术介绍 3.1智能天线 智能天线的根本概念 在移动通信环境条件下，复杂的地形、建筑物的结构都会对电波的传播产生影响，大量用户间的相互作用也会产生时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰等，从而会使通信质量受到影响。这个时候，采用智能天线可以有效地解决这些问题。智能天线采用空分多址技术，利用信号在传输方向的差异，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度的利用有限的信道资源。 智能天线的核心在数字信号处理局部，它根据一定的准那么，使天线阵列产生定向波束指向用户，并自动地调整权重系数以实现所需要的空间滤波。 智能天线的技术优势 TD-SCDMA系统中由于采用智能天线，将会带来以下优势: （1）提高信号干扰比，改善通信质量。 采用窄波束的主瓣接受和发射信号，旁瓣和零点抑制干扰信号，可以降低系统干扰、提高阵列的输出信噪比，即提高系统的抗干扰能力。此外，对于移动通信中的多径干扰也有一定的削弱能力，因此大大改善了通信质量。 （2）增加系统容量，提高同时通信的用户数量 采用窄波束接收和发射移动用户信号，降低了其他用户的干扰，对于自干扰的CDMA系统，可以有效地提高系统容量。同时采用空分技术复用信道，也增加了系统容量。 （3）扩大通信覆盖区域，提高频谱利用率 智能天线的辐射方向图在理论上可以用软件进行控制，在网络覆盖需要调整或由于新的建筑物等原因使原覆盖改变等情况下，均可以非常简单地通过软件来优化，非常简便。随着移动通信需求的增长，可以在不新建或尽量少建基站的根底上增加系统容量，降低运营本钱。 （4）降低基站发射功率，减少电磁辐射环境 在使用普通天线的天线根底中，发射信号采用的时高效率放大器，而在TD-SCDMA中使用了智能天线，由于波束形成的增益可以减少对功放的要求，大大降低了基站的发射功率，同时也减少了电磁环境辐射。 3.2联合检测 联合检测技术简介 联合检测（JD,Joint Detection）是多用户检测（Multi-User Detection）的一种。CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的。接受时需要在数字域上用一定的信号的别离方法把各个用户的信号别离出来。信号别离的方法大致分为单用户检测技术和多用户检测技术两种。 在实际的CDMA移动通信系统中，存在多址干扰（MAI），这是由于各个用户信号之间存在一定的相关性。由个别用户产生的MAI固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，MAI就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的CDMA系统信号别离方法是把MAI看作热噪声一样的干扰，导致信噪比严重恶化，系统容量也随之下降。这种将单个用户的信号别离看作是各自独立的过程的信号别离技术称为单用户检测（Single-User Detection）。 联合检测算法可以分为三类：非线性算法、线性算法、判决反响算法。 多小区联合检测 在TD-SCDMA系统中，相邻小区的业务可采用相同的频点，只根据扰码进行区分，这样同频小区间干扰成为不得不考虑的问题。同频干扰在小区交接带比拟严重，导致系统性能恶化和系统容量降低。对于小区间MAI，单小区算法只是单纯地把它们看作无法消除的干扰即白噪声来处理，这就减少了先验证信息量，降低了解调门限。而要利用这些先验证信息完成多小区联合检测，那么需要得到相邻小区的完整的结构化信息，包括扰码、信道响应、扩频系数和扩频码。 多小区联合检测是在单小区联合检测的根底上，将邻小区的用户或者码道信息也纳入到联合检测的方程组中，然后将相邻同频小区的用户干扰也进行消除。 联合检测的优缺点分析 联合检测充分利用MAI，把所有用户信号当作有用的信号来对待，而不是看作干扰信号，从而都别离出来。基于这种理论和技术，联合检测可以为移动通信带来一下几方面的好处： （1）不再将多址干扰作为噪声，其效果优于传统的RAKE接收机。 （2）采用结合智能天线和联合检测技术的时空联合检测算法和时空滤波器，可大大提高接收机的灵敏度，系统抗干扰能力增强，有助于同频组网。 （3）充分利用MAI的所有用户信息，使得在相同误码率的前提下，降低SNR（Signal to Noise Ratio）的接受要求，大大提高了接收机性能并增加了系统容量。在理想情况下可以使系统容量提高2.8倍，这意味着具有更高的频谱利用率。 （4）降低用户设备（UE）的发射功率，提高UE的待机及通话时间，同时降低了设备本钱和故障率。 （5）具有克服“远近效应〞的能力，对功率控制的要求比用RAKE接收机的方法低。由于联合检测技术能消除MAI干扰，因此产生的噪声量将与干扰信号的接受功率无关，从而大大减少“远近效应〞对信号接收的影响