【毕业设计】TD-SCDMA后续演进技术TD-LTE研究.doc

河北北方学院河北北方学院 毕业论毕业论文文 题题 目 目 TD SCDMA 后续演进技术 TD LTE 研究 姓姓 名 名 孔大鹏 院系 部 院系 部 河北北方学院宣化教学部 专专 业 业 通信工程 年年 级 级 2007 级 学学 号 号 20071940147 指导教师 指导教师 王秋良 提交时间 提交时间 2011 05 10 河北北方学院教务处制河北北方学院教务处制 0 理工宣化教学部 目目 录录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 绪论 3 第二章 基础知识 5 2 1 TD SCDMA 主要技术简介 5 2 1 1 智能天线 5 2 1 2 多用户检测 6 2 1 3 接力切换 7 2 2 TD LTE 产业的发展现状和趋势 8 第三章 TD LTE 关键技术理论 11 3 1 TD LTE 的关键技术 11 3 1 1 基本的传输技术和多址技术 11 3 1 2 物理层技术 12 3 1 3 无线帧结构 13 3 1 4 网络结构 13 3 1 5 空中接口 14 3 2 TD LTE 容量特性和干扰因素 15 第四章 TD LTE 与 TD SCDMA 帧结构的比较 18 4 1 TD SCDMA 帧结构 18 4 2 TD LTE 帧结构 18 4 2 1 帧结构类型 1 18 4 2 2 帧结构类型 2 19 第五章 TD LTE 发展展望 20 5 1 TD LTE 对我国社会发展的影响 20 5 2 TD LTE 发展重要意义 20 第六章 结论 22 致 谢 23 参考文献 24 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 1 摘摘 要要 TD LTE 是一种新一代宽带移动通信技术 是我国拥有自主知识产权的 TD SCDMA 的后续演进技术 通过对 TD LTE 研究 使系统带宽 网络时延 移动性等方面得到跨 越式提高 TD LTE 的成功才真正标志着中国通信产业正式跻身世界前列 LTE 是中国移 动推动 TD 产业发展的一个重要战略举措 通过对 TD SCDMA 后续演进技术 TD LTE 研究 加快中国后 3G 技术演进和商用进程 促进中国移动通信技术的蓬勃发展 本课题研究 TD LTE 的技术原理 TD LTE 的帧结构 TDD 双工技术 基于 OFDM 的多址接入技术 基于 MIMO SA 的多天线技术等 主要研究 TD LTE 的帧结构 关键词 宽带移动通信 帧结构 TD SCDMA TD LTE OFDM MIMO SA Abstract TD LTE is a kind of new generation broadband mobile technology is our country with 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 2 independent intellectual property rights td scdma follow up evolution technology Through the research of TD made the system LTE network time delay bandwidth etc great leap forward improve mobility get TD LTE success truly marks China s telecom industry official ranks among the world s top LTE is China mobile drive TD industry development one of the important strategy of td scdma by subsequent evolution technology TD LTE research accelerate after China 3G technology evolution and commercial process promote the China mobile communication technology of booming development This topic research TD LTE technology principle TD the frame structure TD LTE full duplex technology based on the OFDM based on multiple access technology more multiple multiple output MIMO SA antenna technology etc KeyWord Broadband mobile communication Frame structure TD LTE OFDM MIMO SA 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 3 第一章第一章 绪论绪论 随着宽带无线接入的出现 接入移动化 宽带化的业务需求越来越旺盛 用户对移 动通信网络的速率求也越来越高 Wi Fi和WiMAX等无线宽带接入方案迅猛发展 与此同 时 以正交频分复用 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex 技术为核心的新 一代技术逐渐成熟 接入速率提升到了100Mb s以上 相比之下 2Mb s的WCDMA R99传 输速率 14 4Mb s 的R5HSDPA峰值速率已经难以满足需求 为此 3GPP在2004年底经 过认真的讨论 决定采用B3G或4G的技术来使用3G频段 以便于占有宽带无线接入市场 并制定了长期演进计划LTE Long Term Evolution 长期演进 TD LTE作为3GPP LTE TDD制式的唯一成员 是我国3G发展和演进的重点之一 TD LTE 即 TD SCDMA Long Term Evolution 宣传是是指 TD SCDMA 的长期 演进 TD LTE 是 TDD 版本的 LTE 的技术 FDDLTE 的技术是 FDD 版本的 LTE 技术 TDD 和 FDD 的差别就是 TD 采用的是不对称频率是用时间进行双工的 而 FDD 是采用 一对频率来进行双工 TD SCDMA 是 CDMA 技术 TD LTE 是 OFDM 技术 不能对接 3GPP于2004年11月在加拿大的多伦多举行了RAN未来演进研讨会 决定开始LTE工 作 标准制订过程分SI Study Item 研究项目 和WI Work Item 工作项目 两个阶段 SI主要完成目标需求的定义 明确LTE的概念等 然后征集候选技术提案 并对技术 提案进行评估 确定其是否符合目标需求 对有可能融合的提案进行讨论 对各候选技 术的优越性进行辩论 最终选择出适合未来LTE的技术方案 经过长达数月的激烈讨论 LTE需求技术报告在2005年5月底 RAN全会上获得通过 随后各组的主要工作集中在LTE 各层的技术报告 其中物理层的技术报告是各参与方工作的重点 由于3GPP组织成员在 核心技术标准的选择以及网络演进思路上存在争议使得LTE核心技术规范标准的制订阶段 延期了3个月 在2006年9月RAN 33次全会上 经过激烈的讨论和艰苦的融合 3GPP最 终选择了大多数公司支持的方案 下行采用OFDM 上行采用SC FDMA 至此 3GPP LTE的SI阶段正式结束 WI阶段的主要任务是制订LTE的各核心规范 2007年 LTE物理层规范基本完成 高 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 4 层 接口和射频规范接近完成 实现了3GPP内TDD技术的融合 TD LTE成为LTE中唯一 的TDD技术 在2007年11月举行的3GPP RAN 38次会议上 3GPP就TDD两种物理帧结构 Type1和Type2进行讨论 最终明确了TD LTE的帧结构为Type2 融合的帧结构基于我国 提出的TD SCDMA的帧结构 本文的内容如下 第一章 绪论 简述TD LTE的必要性和总要性 介绍了本论文所研究的内容以及论 文的结构安排 第二章 基础知识 第三章 TD LTE关键技术理论 第四章 TD LTE与TD SCDMA帧结构的比较 第五章 TD LTE发展展望 第六章 总结 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 5 第二章第二章 基础知识基础知识 2 1 TD SCDMA 主要技术简介主要技术简介 2 1 1 智能天线智能天线 智能天线概念 智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信技术 它结合了自适 应天线技术的优点 利用天线阵列对波束的汇成和指向的控制 产生多个独立的波束 可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化 接收时 每个阵元的输入被自适应地加 权调整 并与其他的信号相加 以达到从混合的接收信号中解调出期望得到的信号并抑 制干扰信号的目的 它对干扰方向调零 以减少甚至抵消干扰信号 发射时 根据从接 收信号中获知的 UE 信号方位图 通过自适应地调整每个辐射阵元输出的幅度和相位 使 得它们的输出在空间叠加 产生指向目标 UE 的赋形波束 智能天线良好的抗多用户干扰性能使其成为 TD SCDMA 系统关键技术之一 它对网 络性能有着重要影响 空间波束赋形的结果使得在保持小区覆盖不变的情况下 极大地 降低总的辐射发射功率 一方面改善了空间电磁环境 另一方面也降低了无线基站的成 本 在接收端 智能天线通过空间选择分集 可大大提高接收灵敏度 减少不同位置同 信道用户的干扰 有效合并多径分量 抵消多径衰落 提高上行容量 智能天线使得空间角度成为可利用的资源 所以在对系统资源进行分配和管理时 既要考虑最大限度地利用系统容量 又要协调好各种资源之间的相互关系 以便最大限 度地降低用户之间的干扰 只有这样才能保证系统的整体性能达到最优状态 智能天线 能使能量集中 而非智能天线使能量分散 这相当于手电筒和电灯的关系 智能天线对网络规划的影响 主要体现在覆盖及资源分配 在 TD SCDMA 系统的宏 基站中一般都用到了智能天线这一技术 而在微基站中没有利用这一技术 智能天线优势 提高了基站接收机的灵敏度 基站所接收到的信号来自各天线单元和 收信机所接收到的信号之和 如果采用最大功率合成算法 在不计多径传播条件下 则 总的接收信号将增加 101gNdB 其中 N 为天线单元的数量 存在多径时 此接受灵敏 度的改善将随多径传播条件及上行波束赋形算法而改变 其结果也在 101gNdB 左右 提高了基站的 EIRP 由于天线波束赋形的结果等效于增大了天线增益 发射天线阵 在进行波束赋形后 该用户终端所接收到的等效发射功率可能增加 201gNdB 其中 河北北方学院毕业论文 理工宣化教学部 6 101gNdB 是 N 个发射机的效果 与波束成形算法无关 另外部分将和接受灵敏度的改善 类似 随传播条件和下行波束赋形算法而变 降低了系统的干扰 经过波束赋形 只有来自主瓣方向和较大副瓣方向的多径才对 有用信号带来干扰 增加了 CDMA 系统的容量 在未使用智能天线的系统中 能量分布在整个小区中 移动终端的工作状态对其所处区域的干扰影响并不明显 即使某一地区的所有移动终端 都处于非激活状态 干扰却并没有减少 而在使用了智能天线的系统中 基站的接受方 向图是有方向性的 移动终端在整个小区中始终处于受跟踪状态 并且能量仅指向小区 内处于激活状态的移动终端 对接受方向以外的干扰有强的抑制 这对于 CDMA 系统来 说 就提供了将所有扩频码所提供的资源全部利用的可能性 导致至少将 CDMA 系统容 量增加一倍以上的可能性 改进了小区的覆盖 对使用普通天线的无线基站 其小区的覆盖完全由天线了辐射 方向图确定 天线的辐射方向图形是可以根据需要设计的 但是现场安装后 除非更换 天线 其辐射方向图形是不可能改变和很难调整的 但智能天线阵的辐射方向图形则是 完全可以用软件控制 在网络覆盖需要调整或者由于新的建筑物等原因使原覆盖改变等 情况下 均可能非常简单的通过软件来优