TD-SCDMA技术与标准发展.ppt

TD-SCDMA技术与标准发展,信息产业部电信研究院通信标准研究所,徐霞艳,1,2,TD-SCDMA标准回顾,1999年11月，ITU-R TG8/1会议和2000年5月的ITU-R全会上，TD-SCDMA被正式接纳为IMT-2000方案之一,2001年3月，3GPP RAN全会，包含TD-SCDMA标准在内的3GPP R4版本规范正式发布,国际上，TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要由3GPP完成,国 内，TD-SCDMA 标 准 规 范 工 作 主 要 由 CCSA（CTWS）完 成,(http:/),我国TD-SCDMA第一版行业标准的起草与审查2004年年底基本完成目前在CCSA主要开展HSDPA规范的研究制定,信息产业部电信研究院通信标准研究所,3,TD-SCDMA标准体系特点,随3GPP Release的发展而发展核心网络标准与WCDMA完全相同,与WCDMA的差异在无线接入网（RAN）部分,不同的Uu接口（无线接口），尤其是Uu接口物理层，物理层技术的差别，是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在RAN内部接口（Iub、Iur）有差异,核心网方面，TD-SCDMA与WCDMA采用相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口。,在空中接口高层协议栈上，TD-SCDMA与WCDMA相同。,TD-SCDMA无线接入网可接入R4核心网，也可接入R99核心网。,信息产业部电信研究院通信标准研究所,4,3GPP Releases3GPP Release 5,3GPP Release 4TD-SCDMA(LCR TDD),Versions of3GPP R 4,3GPPTSGs,3GPP Release 1999WCDMA、3.84Mcps TDD核心网基于演进的GSM MSC和GPRS GSN,承载与控制相分离的电路交换网络结构Versions of3GPP R99,PlenaryMeetings,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,1998,1999,2000,2001,2002,信息产业部电信研究院通信标准研究所,Intranet,Internet,5,3GPP R4CS-Domain,MSCMSCServer,GMSCGMSCServer,TD-SCDMA,Iu-CS,MGW,TDM,ATM or IP“call”,MGW,PSTN,RAN,PS-Domain,SCP,HLR,WCDMA,Iu-PS,SGSN,“session”GnIP Backbone,GGSN,Gi,Intranet/Internet,CDMA/TD-SCDMA+GSM MAP/Soft Switch+Packet,信息产业部电信研究院通信标准研究所,Core,Intranet/,Internet,Gi,6,3GPP R5,CS-DomainMSCTDM,ATM or IPMSCServer,GMSCGMSCServer,PSTN,TD-SCDMA,Iu-CS,MGW,“call”,MGW,CSCF,IM Sub-System,RAN,PS-Domain,SCP,HSS,MGCFMGW,“session”,Iu-PSWCDMA(HSDPA),SGSN,GnIP Backbone,GGSN,Intranet/Internet,CDMA/TD-SCDMA/HSDPA+IMS/(GSM MAP/SoftSwitch+Packet Core)信息产业部电信研究院通信标准研究所,7,国内TD-SCDMA技术标准研究制定两个平台,中国通信标准化协会（CCSA）TC 5 WG9等：接口协议设备规范测试规范新技术研究技术提案、建议等企业、研究机构等信息产业部电信研究院通信标准研究所,TD-SCDMA技术试验专家组（TD PEG）：试验方案设备规范设备测试规范关键技术、网络性能测试规范专题技术研究等等,8,TD-SCDMA R4行业标准系列,完成共计40项行业标准的研究制定,接口标准11项设备标准8项,业务应用标准18项终端一致性1项网络管理2项,2006年1月信部科200691号文正式发布了2GHz,TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网 无线接入网络设备技术要求等TD-SCDMA无线接入网相关行业标准,信息产业部电信研究院通信标准研究所,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,9,行业标准-接口标准系列,序号,标准名称,无线接口技术要求2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口物理层技术要求（6个分册）2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口层2技术要求（2个分册）2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口RRC层技术要求无线接入部分与核心网的接口技术要求2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网Iu接口技术要求（7个分册）2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Iub接口技术要求（8个分册）无线接入部分与核心网的接口测试规范2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网Iu接口测试方法2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Iub接口测试方法核心网内部接口技术要求与测试方法2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网移动软交换接口规范：移动交换服务器与移动媒体网关间接口（Mc）2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网移动软交换接口测试规范：移动交换服务器与移动媒体网关间接口（Mc）2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网移动软交换接口规范：移动交换服务器之间接口（Nc）2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网移动软交换接口测试规范：移动交换服务器之间接口（Nc）信息产业部电信研究院通信标准研究所,12,13,14,15,16,17,18,19,10,行业标准-设备标准系列,序号,标准名称,2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网 无线接入子系统设备技术要求2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网 无线接入子系统设备测试方法2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网 终端设备技术要求2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网 终端设备测试方法（2个分册）2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网 移动软交换设备规范：移动交换服务器2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网 移动软交换设备测试规范：移动交换服务器2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网 移动软交换设备规范：移动媒体网关2GHz TD-SCDMA/WCDMA数字蜂窝移动通信网 移动软交换设备测试规范：移动媒体网关信息产业部电信研究院通信标准研究所,11,TD-SCDMA R4行标新特性,第一版行业标准基于3GPP R4 2003-03版协议,2004年由CCSA制定2006年1月份发布,相对3GPP协议，引入N频点特性,为解决兼容性问题，目前在TD-SCDMA专家组指导下经讨论已决定将行标RRC协议ASN.1升级到3GPP R4 最终版本（v4h0），在此基础上增加N频点特性相关修改,信息产业部电信研究院通信标准研究所,12,Rel 5新特性,IMS,HSDPA（单载波）定位方式增强,基于空口的基站间同步,信息产业部电信研究院通信标准研究所,13,HSDPA,主要目标,提高下行用户数据速率,FDD,最高可达14.4Mb/s,第一阶段的速率可达3.6Mb/s,TDD,最高可达2.8Mb/s（单载波）,采用的方法,自适应调制和编码（AMC）-QPSK/16QAMHybrid ARQ（Auto Repeat Request)新的信道HS-DSCH,FDD TTI=2ms,TDD 1.28Mcps TTI=5ms,在基站采用了MAC-HS（scheduling/H-ARQ）,信息产业部电信研究院通信标准研究所,14,HSDPA,传输信道HS-DSCH,物理信道HS-PDSCH,HS-SICH(uplink),HS-,SCCH(downlink),AMC+HARQ+16QAM增加MAC-hs实体,2.8 Mbps(5 TSs,16 codes/TS),传输信道向物理信道的映射采用不同于R4业务信道的编码链,信息产业部电信研究院通信标准研究所,15,多载波HSDPA提高HSDPA单用户峰值速率,2005,2006,Q2,Q3,Q4,Q1,Q2,Q3,Q4,各企业研究提出多种方案,专题会议讨论,方案讨论，Uu接口与Iub接口技术规范制定,设备规范测试规范制定,TD-SCDMA专家组讨论确定技术框架,CCSA提出完整技术方案,接口标准制定基本完成,TD专家组信息产业部电信研究院通信标准研究所,CCSA,16,多载波HSDPA方案制定基本原则,考虑后向兼容性，在一版N频点行标和3GPPR5 HSDPA规范的基础上，引入多载波特性，通过载波捆绑和最小化的改动，提高HSDPA单用户峰值速率,制定TD-SCDMA多载波HSDPA规范的基本原则是：在空口，同TD-SCDMA一版N频点行标兼容，同时同3GPP R5 HSDPA标准兼容,信息产业部电信研究院通信标准研究所,17,多载波HSDPA方案整体框架,多载波数据在MAC层进行分流,多载波仅针对HSDPA信道，即一个给定的UE将在一个或者多个载波上接收和发送信息。（多载波发送仅限于支持多-多方式的UE）,物理信道HS-SCCH和HS-SICH物理信道结构不变,具体多载波HSDPA规范的制订基于3GPP R5,05年6月相关协议进行,信息产业部电信研究院通信标准研究所,18,定位方式增强,AOA,AOA测量定义一个用户相对与正北方向，顺时针的估计角度，测量精度分八个等级，最小等级为+/-1度,基于IPDL的OTDOA,UE监听服务 Node B和相邻 Node B DwPCH，将接收到的观测时间差发给UTRAN，UTRAN通过观测时间差估算UE的位置,AOA：Angle of Arriva,IPDL：Idle Period Downlink,OTDOA：Observed Time Difference Of Arrival(OTDOA),信息产业部电信研究院通信标准研究所,19,基于空中接口的基站间同步,基于DwPCH检测同步,基站在DwPCH发送SYNC-DL序列，相邻基站将自己的DwPCH置空，并在自己的DwPCH测量此序列发送和置空的分配由RNC控制,信息产业部电信研究院通信标准研究所,20,Rel 6新特性,MBMS,上行增强,信息产业部电信研究院通信标准研究所,21,MBMS,单向的点到多点、向大量用户传输高速数据的有效机制,一个RNS的多个小区将共享同一个 PDCP 和RLC 实体,物理承载S-CCPCH传输信道MICH,逻辑信道MCCH/MTCH增加MAC-c/sh/m实体,MBMS与N频点相结合是后续研究方向,信息产业部电信研究院通信标准研究所,22,TD-SCDMA上行增强(HSUPA)标准进展,2003年6月RAN#20次全会，对TDD（包括LCR TDD和HCR TDD）上行链路增强的可行,性研究被列为研究项目（Study Item）,2006年2月RAN1#44会议，完成了针对TD-SCDMA上行增强的验证工作,技术报告（TR 25.804）,2006年3月RAN31次全会，通过开展TD-,SCDMA上行链路增强工作项目（WorkItem），写入3GPP R7规范预计年底完成,信息产业部电信研究院通信标准研究所,23,上行增强(HSUPA)关键技术,Node B快速调度,R99/R4/R5版本标准中，支持对UE的传输格式组合（TFC）进行控制，但控制实体位于RNC。HSUPA中将TFC控制和时间调度功能移到Node B,更好地对Node B接收机的上行干扰进行控制，降低背景噪声提升（RoT）的扰动，从而提高上行容量、增大覆盖两个方面,快速控制用户传输数据速率（即速率调度），以对上行干扰进行更好的控制。,快速控制传输数据所用的时隙和OVSF码字资源（即物理资源调度），从而有效使用物理资源，避免码字受限,混合自动请求重传（HARQ）,上行链路引入HARQ,Node B控制的HARQ可对接收到的出错数据进行快速重传，从而降低了RLC层重传次数和时延,信息产业部电信研究院通信标准研究所,24,上行增强(HSUPA)关键技术,自适应调制编码（AMC）,R5 TD-SCDMA标准中上行链路一般采用QPSK调制，8PSK为可选方式,TDD系统中上行码资源有限，在HSUPA中引入更高阶调制（如8PSK、16QAM）有可能提高系统的吞吐量,帧内扰码跳码技术,采用短码的CDMA系统而言，跳码（Code Hopping）技术可改善性能、降低性能的可变性,目前的TD-SCDMA系统内，扰码作为小区的一个参数，除非终端进行了小区重选，否则扰码是不变的,在帧内逐时隙改变上行扰码这种跳码技术的性能，可作为TD-SCDMA上行链路增强的一种物理层技术进一步开展研究,信息产业部电信研究院通信标准研究所,25,上行增强(HSUPA)关键技术,HSUPA对无线网络协议框架的影响,引入新的增强型上行传输信道E-UCH（EnhancedUplink Channel）,需引入新的MAC功能实体,后续研究方向,HSUPA与N频点相结合,多载波HSUPA,信息产业部电信研究院通信标准研究所,26,TD-SCDMA增强型技术标准发展状况2006,R4,R5,三月,六月,九月,十二月,LCR TDD,LCR HSDPA提高下行峰值，峰值 DL 2.8Mbps,LCR HSUPA Work Item提高上行的频谱效率，理论峰,值UL 1MbpSHSPA+(Beyond R7),增强型技术,TDD,?Study Item,演进技术,LTE演进,FDD,Study Item,Work Item,-革命性！,FDD&TDD,LTE Study ItemLTE Study Item,LTE Work ItemLTE Work Item,信息产业部电信研究院通信标准研究所,27,3GPP LTE系统需求,LTE 系统需求参数,吞吐量：下行100Mbps、上行50Mbps（注：带宽20MHz）,时延：空口单向时延小于5ms（分组域QoS保证）,移动性：为015公里的低速业务优化，能够支持120350公里的移动速度,灵活的系统带宽：1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz,融合FDD/TDD,网络演进,我国在paired/Unpaired频段，针对TDD对系统性能，载波间隔等特殊要求提出了建议文稿,信息产业部电信研究院通信标准研究所,#25,#26,#27,#28,#29,#30,#31,#33,#34,#35,#32,#37,#36,#38,28,3GPP LTE时间表,2004,2005,2006,2007,Study Item(SI)periodWork Item(WI)period(Indicative Deadline)3GPP LTE 总体时间进度2006年6月 无线接入网技术可行性研究阶段（SI）基本结束！预计2006年9月 无线接入网技术可行性研究阶段（SI）完全结束！信息产业部电信研究院通信标准研究所,29,3GPP LTE工作方法,RAN技术报告的组织形式,SA2：TR23.882(3GPP System Architecture Evolution),会议形式,WG meetings,WG meeting&Joint meeting(RAN&SA2,RAN2&RAN3&SA2),信息产业部电信研究院通信标准研究所,30,我国的E3G工作组织结构,信息产业部3G演进技术组（E3G）,科学技术部宽带无线移动通信技术专家组（BWM）宽带无线接入技术组（BWA）,国家发展与改革委员会知识产权工作组（IPR）,临时特别工作组.例如：TDD工作组等成员：国内企业、研究机构、863 FuTURE项目(高校)FuTURE项目第五工作组信息产业部电信研究院通信标准研究所,31,参与国际标准化组织及文稿提交情况,TD-SCDMA R4维护、HSDPA/HSUPA提交文稿向3GPP提交并获通过文稿194篇2004年 2005年RAN1 3 1RAN2 6 9,3GPP LTE提交文稿国内单位向3GPP提交文稿190篇，接受28篇（05年年底）代表Future项目提交41篇，接受7篇（05年年底）内容涉及物理层、接入网协议功能设计、网络结构和系统需求等各个方面，涵盖LTE主要研究领域,RAN3RAN4T1SA5合计,231347799,924322095,取得的重要成果LTE TDD支持TD-SCDMA兼容的帧结构支持TD-SCDMA兼容的带宽（1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz）,信息产业部电信研究院通信标准研究所,32,蜂窝移动技术不断发展演进,cdma2000 1x(Rel.0)153.6kbps,1xEV-DO Rel.0DL:2.4MbpsUL:153.6kbps,1xEV-D0Rel.ADL:3.1MbpsUL:1.8Mbps,AIE Phase 1DO Rel.B（多载波 DO）DL：46.5MbpsUL:27Mbps,AIE Phase 2LBCDL:100Mbps-1GbpsUL:50-100Mbps,1xEV-DV Rel.D,AIE Phase 2,CDMA2000无线技术演进路线,3.1Mbps,AIE,SBCDL:100Mbps-1GbpsUL:50-100Mbps,WCDMA无线技术演进路线,GSM/GPRS/EDGE,WCDMA R99/R4,HSDPA(P1)R5,HSDPA(P2)R5,HSPA+,LTE,7.2/14.4Mb/s,171kbps/384kb/s,384kb/s,1.8M/3.6Mbps,HSUPA,DL:40MbpsUL10Mbps,DL:100MbpsUL:50Mbps,6-8Mbps,TD-SCDMA 无线技术演进路线,LTE,GSM/GPRS/EDGE171kb/s/384kbps,TD-SCDMA R4384kb/s2001-2005年,TD-SCDMAHSDPA R52.8Mbps2006年,TD-SCDMAMC-HSDPA8.4Mb/s2007年,HSPA+DL:40MbpsUL:10Mbps,LTEDL:100MbpsUL:50Mbps2010年,信息产业部电信研究院通信标准研究所,IMT-Advanced 技术演进路线,速率,低,33,IMT-Advanced 技术演进路线,移动性,2000,2005,2010,2015,时间,高,GSM,WCDMAcdma2000TD-SCDMA,HSPA1xEV-DO R。A,HSPA+AIE P1,LTEAIE P2,cdmaOne,3G,3G+P1,3G+P2802.16d,E3GBWA,IMT-AdvancedMBWA,BWA802.16e,802.11/WiFi,WLAN,WPAN,200kbps,300kbps-10Mbps,100Mbps,100M-1Gkbps,信息产业部电信研究院通信标准研究所,业务与技术能力、,关键技术,：,：,频段,：,指标,802.16e,LTE,AIE（P2）,IMT-advanced新技术,业务与技术能力、关键技术,峰值数据率,70Mbps,下 行100Mbps上行50Mbps,下 行100Mbps-500Mbps上 行50Mbps-,固定/低速率：1Gbps;高速广域：100Mbps,150Mbps,宽带移动和宽带接入其设计目标基本相近；采用的关键技术也近似,峰值频谱效率,3.5bps/Hz,上 行2.5bps/Hz下 行5bps/Hz,5-25bps/Hz（DL）；2.5-7.5bps/Hz（UL）,2bits/Hz，比3G提高4倍,6GHz 许 可,新的频段,IMT-Advanced将涵盖宽带移动和宽带接入,和非许可频段,现有2G、3G频段和3G扩展频段（900MHz、2GHz、2.6GHz）,技术及其增强,移动性,中低车速120km/h,WIMAX 称 可支 持250公里/h,为 15km/h优化重点，最大支持至500km/h,最 高350km/h；,优先支持超IMT-2000的大范围移动能力,覆盖信息产业部电信研究院通信标准研究所,支持热点和大规模组网覆盖,为 5km 优化，支持最大 至100km，,最大100km,借鉴3G的指标,34,时间表的判定,35,时间表的判定 802.16e(IEEE&WiMAX)20052008年,4GE3G802.16e,E3G（3GPPs)20072010年后 IMT-Advanced(ITU)20102015年后2008年2月开始征集2008年10月结束征集2009年完成技术评估,2005 年标准制订,2010 年,2015 年技术商用,2020 年,信息产业部电信研究院通信标准研究所,IMT-2000,Enhancement,Local,interconnection,Nomadic/Local Area,36,IMT-Ad新能力理解E3G增强型技术很可能成为IMT-Ad新能力为获得频谱等资源，新型宽带接入增强型技术很可能成为IMT-Ad的新能力将会是两种技术分支的,移动性,IMT-Ad的新能力,多种技术参选LTE,高,EnhancedIMT-2000Enhancement,New MobileAccess,WiMAXAIE,Wibro等,低,New Nomadic/Area Wireless Access,1,10峰值用户速率(Mb/s),100,1000,信息产业部电信研究院通信标准研究所 Access Systems,Digital Broadcast Systems,37,2G，3G，E3G 和4G的演进关系,3G RAN 演进,4G,“增强 IMT-2000”现有 3G 频谱和附加频谱14Mbps100Mbps(20MHz)“到2005年左右可以达到约 30 Mbit/s”ITU-R M.1645中期演化,ITU-R M.1645频谱速率,新移动接入技术4G新频谱100Mbps-1Gbps,HSDPA,HSUPA,等长期演化LTE在4G 时代也是竞争技术,E3G,4G,1G,2G,推出,中期演化,长期演化,3G,1980s,1990s,2000s,2010s,2020s,信息产业部电信研究院通信标准研究所,38,TD-SCDMA长远发展,2002 年,2006 年,2009 年,2012 年,2015 年,方 案 1.1,T D-S C D M A,H S PA（M C）+H S PA+,LT E,IM T-A d v a n c e d(E),方 案 1.2IM T-A d v a n c e d(E),方 案 3,方 案 2何 时 发 生革 命？T D-S C D M A+W IM A X,LT E 增 强 方 案IM T-A d v a n c e d(C)中 国 独 立 方 案,方 案 4,T D-S C D M A+S C D M A(R 5),信息产业部电信研究院通信标准研究所,39,开展TD-SCDMA增强、演进型技术研究与标准化确保TD-SCDMA长期发展与演进，使其成为未来宽带无线移动通信的重要组成部分,继续开展TD-SCDMA HSDPA、多载波HSDPA、HSUPA、HSPA技术标准的研究、制定HSDPA与多载波HSDPA提高下行数据速率和频谱效率多载波HSDPA进一步提高用户速率，但需进一步研究HSUPA提高上行数据速率和频谱效率TDD（TD-SCDMA）的HSUPA标准还在制定中，仍有大量研究工作HSPA演进（HSPA+）HSDPA/HSUPA基础上进一步平滑演进迫切需要开展智能天线与MIMO结合、多载波技术等关键技术研究信息产业部电信研究院通信标准研究所,继续开展LTE技术标准研究、制定工作正确把握国际标准化工作机遇，推动具有我国自主知识产权技术进入LTE国际标准，巩固TD-SCDMA已经取得的地位成为当前的一项紧迫任务包括如下研究：关键技术研究及推进链路及系统级仿真平台开发等,40,信息产业部电信研究院通信标准研究所,41,Backup,SCDMA无线接入系统(R3)已经达到了大规模商用水,平，在国内外多个地区进行了商业运行。R4产品已初步商用,SCDMA宽带无线接入技术目前能够提供固定、游牧式的话音和宽带数据接入业务,McWiLL是正在研发的SCDMA R5版本。McWiLL是在商用SCDMA技术平台基础上，以IP分组承载移动话音、数据、多媒体等业务，支持话音和数据业务的移动和切换、漫游，终端最大移动速率可达120km/h。系统容量达到15Mbps，终端速率为12Mbps。R5为适应窄带语音业务设计了低开销的空中接口协议及8k的细颗粒度带宽分配机制，使系统既适合承载窄带语音也适合传输宽带数据。,信息产业部电信研究院通信标准研究所,