TD-LTE關鍵技術講稿

1、 TD-LTE TD-LTE關鍵技術及特點關鍵技術及特點中國移動設計院四川分院無線所中國移動設計院四川分院無線所趙明峰趙明峰 博士博士提綱提綱問題討論問題討論4.TD-LTE與與TD-SCDMA對比對比3.TD-LTE關鍵技術關鍵技術2.LTE標準起源和進展標準起源和進展1.2004年11月，3GPP RAN Further Evolution Workshop2004年12月，3GPP通過Evolved UTRA/UTRAN SI立項 (RAN#26, RP-040461)2006年6月，3GPP通過3G Long-Term Evolution WI立項 (RAN#32, RP-060426

2、)2007年10月，ITU-R征集IMT-Advanced(4G)技術方案2008年3月，3GPP通過LTE-Advanced SI立項(RAN#39, RP-080137)2008年4月，3GPP workshop on IMT-Advanced2010年11月，3GPP LTE-Advanced (Rel-10)被ITU-R接受為4G技術2012年6月，3GPP Workshop on Release 12 and Onward200420052006200720082009201020112012Rel-8Rel-9Rel-10Rel-11LTELTE起源與里程碑起源與里程碑LTELTE

3、設計目標與設計目標與需求需求指標指標LTE (TS25.913)LTE (TS25.913)LTE-Advanced (TS36.913)LTE-Advanced (TS36.913)傳輸帶寬傳輸帶寬可擴展至可擴展至20MHz20MHz可擴展至可擴展至100MHz100MHz峰值速率峰值速率下行：下行：100Mbps;100Mbps;上行：上行：50Mbps50Mbps下行：下行：1Gbps;1Gbps;上行：上行：500Mbps500Mbps時延時延用戶面：用戶面：10ms;10ms;控制面：控制面：100ms100ms用戶面：用戶面：10ms;10ms;控制面：控制面：50ms50ms用戶

4、吞吐量用戶吞吐量下行邊緣：下行邊緣：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA下行平均：下行平均：3 3至至4 4倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA上行邊緣：上行邊緣：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSUPARel-6 HSUPA上行平均：上行平均：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSUPARel-6 HSUPA最大化用戶吞吐量最大化用戶吞吐量( (具體值由部署場景確定具體值由部署場景確定) )頻譜效率頻譜效率下行：下行：3 3至至4 4倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA上行：上行：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HS

5、UPARel-6 HSUPA下行峰值：下行峰值：30bps/Hz30bps/Hz上行峰值：上行峰值：15bps/Hz15bps/Hz最大化平均頻譜效率最大化平均頻譜效率( (具體值由部署場景確定具體值由部署場景確定) )移動性移動性優(yōu)化至優(yōu)化至15km/h;15km/h;支持至支持至350km/h350km/h類似于類似于LTELTE覆蓋覆蓋優(yōu)化至優(yōu)化至5km;5km;支持至支持至100km100km類似于類似于LTELTE設計高速率、低時延和包交換優(yōu)化的無線接入技術3GPP LTE/LTE-A3GPP LTE/LTE-A 標準化時間表標準化時間表20082009201020112012201

6、3 LTE Rel-9 LTE-A Rel-10 LTE-A Rel-11 2005.03-2009.03 LTE基本版本2009.03-2010.03 LTE增強版本2010.03-2011.06 LTE-Advanced基本版本2011.03-2012.09 LTE-Advanced增強版本LTE/LTE-A LTE/LTE-A 各版本關鍵技術演進各版本關鍵技術演進LTE Rel-8LTE Rel-9LTE-A Rel-10LTE-A Rel-11LTE增強版本LTE基本版本LTE-A基本版本LTE-A增強版本PositioningCarrier AggregationDL MIMO En

7、hancementUL MIMORelay CoMP Mobile RelayHeterogeneous NetworkCA enhancementMIMO enhancementTDD enhancementDual layer beamformingTD-LTETD-LTE網(wǎng)絡結構網(wǎng)絡結構TD-L與TD-S網(wǎng)絡結構比較TD-LTD-L沒有基站控制器（沒有基站控制器（RNCRNC，BSCBSC），），E-NodeBE-NodeB完成完成RNC+Node BRNC+Node B的功能的功能扁平化網(wǎng)絡結構的優(yōu)點時延大幅縮短：用戶接入時延從2S 100ms，業(yè)務端到端時延100ms20ms減少網(wǎng)絡

8、建設投資核心網(wǎng)（CN）RNCRNCIuIuIubIubIubIubIurUEUEUuUuNode BNode BNode BNode BTD-LTE網(wǎng)絡結構TD-SCDMA網(wǎng)絡結構提綱提綱問題討論問題討論4.TD-LTE與與TD-SCDMA對比對比3.TD-LTE關鍵技術關鍵技術2.LTE標準起源和進展標準起源和進展1.OFDMOFDM發(fā)展歷史發(fā)展歷史2000s1990s1970s1960sOFDM在高速調(diào)制器中的應用開始研究OFDM 應用在高頻軍事系統(tǒng)OFDM應用于寬帶數(shù)據(jù)通信和廣播等OFDM應用于 802.11a, 802.16, LTE關鍵技術幀結構物理信道物理層過程受制于數(shù)字信號受制于

9、數(shù)字信號處理能力的相應處理能力的相應芯片成熟度芯片成熟度OFDMOFDM概述概述 正交頻分復用技術，多載波調(diào)制的一種。將一個寬頻信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。概念概念關鍵技術幀結構物理信道物理層過程頻域波形f寬頻信道寬頻信道正交子信道正交子信道 FDMOFDM 傳統(tǒng)FDM:為避免載波間干擾，需要在相鄰的載波間保留一定保護間隔，大大降低了頻譜效率。 OFDM:各(子)載波重疊排列，同時保持(子)載波的正交性（通過FFT實現(xiàn)）。從而在相同帶寬內(nèi)容納數(shù)量更多(子)載波，提升頻譜效率。實質(zhì)就是頻實質(zhì)就是頻譜效率的顯譜效率的顯著提升著提升OF

10、DMOFDM優(yōu)勢優(yōu)勢- -對比對比 TD-CDMA TD-CDMAOFDMOFDMTD-SCDMA TD-SCDMA 抗多徑抗多徑干擾能力干擾能力可不采用或采用簡單時域均衡器將高速數(shù)據(jù)流分解為多條低速數(shù)據(jù)流并使用循環(huán)前綴(CP)作為保護，大大減少甚至消除符號間干擾。對均衡器的要求較高高速數(shù)據(jù)流的符號寬度較短，易產(chǎn)生符號間干擾。接收機均衡器的復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加與與MIMOMIMO結合結合系統(tǒng)復雜度隨天線數(shù)量呈線性增加每個子載波可看作平坦衰落信道，天線增加對系統(tǒng)復雜度影響有限系統(tǒng)復雜度隨天線數(shù)量增加呈冪次變化需在接收端選擇可將MIMO接收和信道均衡混合處理的技術，大大增加接收機復雜度。

11、帶寬帶寬擴展性擴展性帶寬擴展性強，LTE支持多種載波帶寬在實現(xiàn)上，通過調(diào)整IFFT尺寸即可改變載波帶寬，系統(tǒng)復雜度增加不明顯。帶寬擴展性差需要通過提高碼片速率或多載波CDMA來支持更大帶寬，接收機復雜度大幅提升。頻域調(diào)度頻域調(diào)度頻域調(diào)度靈活頻域調(diào)度顆粒度小（180kHz）。隨時為用戶選擇較優(yōu)的時頻資源進行傳輸，從而獲得頻選調(diào)度增益。頻域調(diào)度粗放只能進行載波級調(diào)度（1.6MHz)，調(diào)度的靈活性較差。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程考慮到系統(tǒng)設計的復雜程度及成本，考慮到系統(tǒng)設計的復雜程度及成本，OFDMOFDM更適用于寬帶移動通信更適用于寬帶移動通信OFDMOFDM不足不足 OFDM輸出信號是多個

12、子載波時域相加的結果，子載波數(shù)量從幾十個到上千個，如果多個子載波同相位，相加后會出現(xiàn)很大幅值，造成調(diào)制信號的動態(tài)范圍很大。因此對RFRF功率放大功率放大器器提出很高的要求較高的峰均比（較高的峰均比（PARPPARP）受頻率偏差的影響受頻率偏差的影響 高速移動引起的Doppler頻移 系統(tǒng)設計時已通過增大導頻密度（大致為每0.25ms發(fā)送一次導頻，時域密度大于TD-S）來減弱此問題帶來的影響子載波間干擾子載波間干擾(ICI(ICI） 折射、反射較多時，多徑時延大于CP(Cyclic Prefix，循環(huán)前綴)，將會引起ISI及ICI 系統(tǒng)設計時已考慮此因素，設計的CP能滿足絕大多數(shù)傳播模型下的多徑

13、時延要求（4.68us)，從而維持符號間無干擾受時間偏差的影響受時間偏差的影響ISI(ISI(符號間干擾）符號間干擾）& ICI& ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE多址方式多址方式- -下行下行將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現(xiàn)多址。因為子載波相互正交，所以小區(qū)內(nèi)用戶之間沒有干擾。時域波形tpower峰均比示意圖下行多址方式下行多址方式OFDMAOFDMA下行多址方式特點下行多址方式特點關鍵技術幀結構物理信道物理層過程同相位的子載波的波形在時域上直接疊加。因子載波數(shù)量多，造成峰均比(PAPR)較高，調(diào)制信號的動態(tài)范圍

14、大，提高了對功放的要求。分布式：分配給用戶的分布式：分配給用戶的RBRB不連續(xù)不連續(xù)集中式：連續(xù)集中式：連續(xù)RBRB分給一個用戶分給一個用戶 優(yōu)點：調(diào)度開銷小 優(yōu)點：頻選調(diào)度增益較大頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在這個調(diào)度周期中，用戶A是分布式，用戶B是集中式LTELTE多址方式多址方式- -上行上行和OFDMA相同，將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現(xiàn)多址。注意不同的是：任一終端使用的子載波必須連續(xù)任一終端使用的子載波必須連續(xù)上行多址方式上行多址方式SC-FDMASC-FDMA上行多址方式特點上行多址方式特點關鍵技術幀結構物理信道物理層過程考慮到多

15、載波帶來的高PAPR會影響終端的射頻成本和電池壽命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA （即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特點是，在采用IFFT將子載波轉(zhuǎn)換為時域信號之前，先對信號進行了FFT轉(zhuǎn)換，從而引入部分單載波特性，降低了峰均比。頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在任一調(diào)度周期中，一個用戶分得的子載波必須是連續(xù)的受限于終端的處受限于終端的處理能力和成本及理能力和成本及功耗功耗上下行資源單位上下行資源單位信道類型信道類型信道名稱信道名稱資源調(diào)度單位資源調(diào)度單位資源位置資源位置控制控制信道信道PCFICHREG占用4個REG，系統(tǒng)全帶寬平均分配 時域：下行子幀

16、的第一個OFDM符號PHICHREG最少占用3個REG時域：下行子幀的第一或前三個OFDM符號PDCCHCCE下行子幀中前1/2/3個符號中除了PCFICH、PHICH、參考信號所占用的資源，有1、2、4、8四類PBCHN/A頻域：頻點中間的72個子載波時域：每無線幀subframe 0第二個slotPUCCH位于上行子幀的頻域兩邊邊帶上業(yè)務信道業(yè)務信道PDSCHPUSCHRB除了分配給控制信道及參考信號的資源頻率CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REGREG：RE group，資源粒子組。REG = 4 RERE：Resource Element。 LT

17、E最小的時頻資源單位。頻域上占一個子載波（15kHz)，時域上占一個OFDM符號(1/14ms)關鍵技術幀結構物理信道物理層過程RB：Resource Block。LTE系統(tǒng)最常見的調(diào)度單位，上下行業(yè)務信道都以RB為單位進行調(diào)度。RB = 84RE。左圖即為一個RB。時域上占7個OFDM符號，頻域上占12個子載波時間1個OFDM符號1個子載波LTE RB資源示意圖多天線技術：分集、空間復用和波束賦形多天線技術：分集、空間復用和波束賦形多路信道傳輸同樣信息多路信道同時傳輸不同信息多路天線陣列賦形成單路信號傳輸包括時間分集，空間分集和頻率分集提高接收的可靠性和提高覆蓋適用于需要保證可靠性或覆蓋的環(huán)

18、境理論上成倍提高峰值速率適合密集城區(qū)信號散射多地區(qū)，不適合有直射信號的情況最大比合并最小均方誤差或串行干擾刪除波束賦形（波束賦形（BeamformingBeamforming）發(fā)射分集發(fā)射分集 分集合并通過對信道的準確估計，針對用戶形成波束，降低用戶間干擾可以提高覆蓋能力，同時降低小區(qū)內(nèi)干擾，提升系統(tǒng)吞吐量空間復用空間復用關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -概述概述ModeMode傳輸模式傳輸模式技術描述技術描述應用場景應用場景1 1單天線傳輸TM1信息通過單天線進行發(fā)送無法布放雙通道室分系統(tǒng)的室內(nèi)站2 2發(fā)射分集TM2同一信息的多個信號副本分別通過多個衰落特性相

19、互獨立的信道進行發(fā)送信道質(zhì)量不好時，如小區(qū)邊緣3 3開環(huán)空間復用TM3 終端不反饋信道信息，發(fā)射端根據(jù)預定義的信道信息來確定發(fā)射信號信道質(zhì)量高且空間獨立性強時4 4閉環(huán)空間復用TM4 需要終端反饋信道信息，發(fā)射端采用該信息進行信號預處理以產(chǎn)生空間獨立性信道質(zhì)量高且空間獨立性強時。終端靜止時性能好5 5多用戶MIMOTM5 基站使用相同時頻資源將多個數(shù)據(jù)流發(fā)送給不同用戶，接收端利用多根天線對干擾數(shù)據(jù)流進行取消和零陷。6 6單層閉環(huán)空間復用TM6 終端反饋RI=1時，發(fā)射端采用單層預編碼，使其適應當前的信道7 7單流BeamformingTM7發(fā)射端利用上行信號來估計下行信道的特征，在下行信號發(fā)送

20、時，每根天線上乘以相應的特征權值，使其天線陣發(fā)射信號具有波束賦形效果信道質(zhì)量不好時，如小區(qū)邊緣8 8雙流BeamformingTM8結合復用和智能天線技術，進行多路波束賦形發(fā)送，既提高用戶信號強度，又提高用戶的峰值和均值速率9 9TM9LTE-A中新增加的一種模式，可以支持最大到8層的傳輸，主要為了提升數(shù)據(jù)傳輸速率。信道質(zhì)量好且空間獨立性強 傳輸模式是針對單個終端的。同小區(qū)不同終端可以有不同傳輸模式 eNB自行決定某一時刻對某一終端采用什么傳輸模式，并通過RRC信令通知終端 模式3到模式8中均含有發(fā)射分集。當信道質(zhì)量快速惡化時，eNB可以快速切換到模式內(nèi)發(fā)射分集模式關鍵技術幀結構物理信道物理層

21、過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -發(fā)射分集（發(fā)射分集（Mode 2Mode 2） （頻率偏移發(fā)射分集） (空頻塊編碼） 天線端口0傳原始調(diào)制符號 天線端口1傳原始符號的變換符號 天線端口0與2(1與3）為一個天線端口對，二者之間為SFBC；天線端口0與1在頻域上交替?zhèn)魉驮夹盘?，二者之間為FSTD;2與3傳送相應的交換信號,亦為FSTD。 發(fā)射分集利用了天線間的弱相關性，在天線對上傳送原始信號及其變換符號（一般為原始符號的共軛），提高信號傳輸?shù)目煽啃浴?既可用于業(yè)務信道，又可用于控制信道。兩天線端口兩天線端口-SFBC四天線端口四天線端口-SFBC+FSTD關鍵技術幀結構物理信道物理層過程

22、LTELTE傳輸模式傳輸模式- -空間復用（空間復用（Mode 3,4,6Mode 3,4,6）普通的空間復用，接收端和發(fā)送端無信息交互 基于非碼本的預編碼： 基于終端提供的SRS(探測參考信號)或DMRS(解調(diào)參考信號)獲得的CSI，基站自行計算出預編碼矩陣 基于碼本的預編碼： 基于終端直接反饋的PMI(預編碼矩陣索引號)從碼本中選擇預編碼矩陣 空間復用利用了天線間空間信道的弱相關性，在相互獨立的信道上傳送不同的數(shù)據(jù)流，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾手粦糜谙滦袠I(yè)務信道（為了確保傳輸，控制信道普遍采用發(fā)送分集）開環(huán)空間復用開環(huán)空間復用閉環(huán)空間復用閉環(huán)空間復用關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELT

23、E傳輸模式傳輸模式- -波束賦形（波束賦形（Mode 7Mode 7，8 8）波束賦型只應用于業(yè)務信道 控制信道仍使用發(fā)射分集保證全小區(qū)覆蓋（類比于TD-SCDMA中PCCPCH也是廣播發(fā)射）可以不需要終端反饋信道信息 平均路損和來波方向可通過基站測量終端發(fā)射的SRS（Sounding Reference Signal，探測參考信號，類比于TD-SCDMA里的midamble碼）兩個波束傳遞相同信息，獲得分集增益+賦型增益兩個波束傳遞不同信息，獲得復用增益+賦型增益產(chǎn)生定向波束，獲得賦型增益定義定義 波束賦型是發(fā)射端對數(shù)據(jù)先加權再發(fā)送，形成窄的發(fā)射波束，將能量對準目標用戶，提高目標用戶的信噪比

24、，從而提高用戶的接收性能。特點特點單流單流beamforming雙流雙流beamforming關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TDDTDD的特有技術的特有技術，利用，利用上下行信道互易性得到上下行信道互易性得到下行信道信息下行信道信息TD-LTETD-LTE幀結構幀結構子幀: 1ms時隙0.5ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4半幀: 5ms半幀: 5ms幀幀: 10msGPUpPTSTD-LTE幀結構特點： 無論是正常子幀還是特殊子幀，長度均為1ms。FDD子幀長度也是1ms。 一個無線幀分為兩個5ms半幀，幀長10ms。和FDD LTE的幀長一樣。 特殊子幀 DwPTS + G

25、P + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表轉(zhuǎn)換周期為5ms表示每5ms有一個特殊時隙。這類配置因為10ms有兩個上下行轉(zhuǎn)換點，所以HARQ的反饋較為及時。適用于對時延要求較高的場景轉(zhuǎn)換周期為10ms表示每10ms有一個特殊時隙。這種配

26、置對時延的保證略差一些，但是好處是10ms只有一個特殊時隙，所以系統(tǒng)損失的容量相對較小關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE幀結構和幀結構和TD-SCDMATD-SCDMA幀結構對比幀結構對比子幀: 1ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4GPUpPTS正常時隙: 0.675msGP#1#2#0#3#4#5#6DwPTSUpPTS特殊時隙總長特殊時隙總長: 0.275msTD-SCDMA 半幀半幀: 5msTD-LTE 半幀半幀: 5msTD-LTE和TD-SCDMA幀結構主要區(qū)別：時隙長度不同。TD-LTE的子幀（相當于TD-S的時隙概念）長度和FDD LTE保持

27、一致，有利于產(chǎn)品實現(xiàn)以及借助FDD的產(chǎn)業(yè)鏈TD-LTE的特殊時隙有多種配置方式，DwPTS,GP,UpPTS可以改變長度，以適應覆蓋、容量、干擾等不同場景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以傳輸數(shù)據(jù)，能夠進一步增大小區(qū)容量1. TD-LTE的調(diào)度周期為1ms，即每1ms都可以指示終端接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，保證更短的時延。而TD-SCDMA的調(diào)度周期為5ms關鍵技術幀結構物理信道物理層過程特殊子幀特殊子幀 TD-LTE特殊子幀繼承了TD-SCDMA的特殊子幀設計思路，由DwPTS，GP和UpPTS組成。 TD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變DwPTS，GP和UpPTS的長度。但

28、無論如何改變，DwPTS + GP + UpPTS永遠等于1ms特殊子特殊子幀配置幀配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS TD-LTE的特殊子幀配置和上下行時隙配置沒有制約關系，可以相對獨立的進行配置 目前廠家支持10:2:2（以提高下行吞吐量為目的）和3:9:2（以避免遠距離同頻干擾或某些TD-S配置引起的干擾為目的），隨著產(chǎn)品的成熟，更多的特殊子幀配置會得到支持關鍵技術幀結構物理信道物理層過程物理信道簡介物理信道簡介信道類型信道類型信道名

29、稱信道名稱TD-STD-S類類似信道似信道功能簡介功能簡介控制信道控制信道PBCH(物理廣播信道）PCCPCHMIBPDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH傳輸上下行數(shù)據(jù)調(diào)度信令上行功控命令尋呼消息調(diào)度授權信令RACH響應調(diào)度授權信令PHICH(HARQ指示信道）HS-SICH傳輸控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH長度的信息PRACH（隨機接入信道）PRACH用戶接入請求信息PUCCH（上行物理控制信道）ADPCH傳輸上行用戶的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反饋，調(diào)度請求等。 業(yè)務信道業(yè)務信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCH

30、RRC相關信令、SIB、paging 消息、下行用戶數(shù)據(jù)PUSCH（上行物理共享信道）PUSCH上行用戶數(shù)據(jù)，用戶控制信息反饋，包括CQI,PMI,RI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程下行信道映射關系下行信道映射關系上行信道映射關系上行信道映射關系 邏輯信道邏輯信道定義傳送信息的類型，這些數(shù)據(jù)流是包括所有用戶的數(shù)據(jù)。 傳輸信道傳輸信道是在對邏輯信道信息進行特定處理后再加上傳輸格式等指示信息后的數(shù)據(jù)流。 物理信道物理信道是將屬于不同用戶、不同功用的傳輸信道數(shù)據(jù)流分別按照相應的規(guī)則確定其載頻、 擾碼、擴頻碼、開始結束時間等進行相關的操作，并在最終調(diào)制為模擬射頻信號發(fā)射出去； 不同物理信道上的數(shù)據(jù)流

31、分別屬于不同的用戶或者是不同的功用。 邏輯、傳輸、物理信道邏輯、傳輸、物理信道關鍵技術幀結構物理信道物理層過程信的內(nèi)容信的內(nèi)容平信、掛號平信、掛號或快遞或快遞寫上地址，貼好寫上地址，貼好郵票的信件郵票的信件物理信道配置物理信道配置關鍵技術幀結構物理信道物理層過程PCFICH & PHICHPCFICH & PHICH配置配置 PHICHPHICH的傳輸以的傳輸以PHICHPHICH組的形式，組的形式，PHICHPHICH組的個組的個數(shù)由數(shù)由PBCHPBCH指示。指示。 Ng=1/6,1/2,1,2 Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH PHICH組數(shù)組數(shù)=Ng=Ng* *(

32、100/8)(100/8)（整數(shù)，取上限）（整數(shù)，取上限）=3=3，7 7，1313，2525PHICH min=3 PHICH max=25PHICH min=3 PHICH max=25 采用采用BPSKBPSK調(diào)制，傳輸上行信道反饋信息。調(diào)制，傳輸上行信道反饋信息。指示指示PDCCHPDCCH的長度信息（的長度信息（1 1、2 2或或3 3），在子幀的第一個），在子幀的第一個OFDMOFDM符號上發(fā)送，符號上發(fā)送，占用占用4 4個個REGREG，均勻分布在整個系統(tǒng)帶寬。均勻分布在整個系統(tǒng)帶寬。采用采用QPSKQPSK調(diào)制，攜帶一個子幀中用于傳輸調(diào)制，攜帶一個子幀中用于傳輸PDCCHPDC

33、CH的的OFDMOFDM符號數(shù)，傳輸格符號數(shù)，傳輸格式。式。小區(qū)級小區(qū)級shiftshift，隨機化干擾。，隨機化干擾。PCFICH( (物理層控制格式指示信道物理層控制格式指示信道) ) PHICH( (物理物理HARQHARQ指示信道指示信道) )關鍵技術幀結構物理信道物理層過程PDCCHPDCCH配置配置-覆蓋覆蓋頻域：占用所有的子載波頻域：占用所有的子載波 時域：占用每個子幀的前時域：占用每個子幀的前n n個個OFDMOFDM符號，符號，n=3n=3 PDCCH的信息映射到控制域中除了參考信號、的信息映射到控制域中除了參考信號、PCFICH、PHICH之外之外的的RE中，因此需先獲得中

34、，因此需先獲得PCFICH和和PHICH的位置之后才能確定其位置。的位置之后才能確定其位置。 用于發(fā)送上用于發(fā)送上/下行資源調(diào)度信息、功控命令等，通過下行控制信息塊下行資源調(diào)度信息、功控命令等，通過下行控制信息塊DCI承載，不同用戶使用不同的承載，不同用戶使用不同的DCI資源。資源。 PDCCH(物理下行控制信道物理下行控制信道)DCIDCI占用的物理資源可變，范圍為占用的物理資源可變，范圍為1818個個CCECCE（ 36 36個個RE/CCE RE/CCE ）DCIDCI占用資源不同，則解調(diào)門限不同，資源越多，占用資源不同，則解調(diào)門限不同，資源越多，需求的解調(diào)門限越低，覆蓋范圍越大需求的解

35、調(diào)門限越低，覆蓋范圍越大PDCCHPDCCH可用資源有限，單個可用資源有限，單個DCIDCI占用資源越多，占用資源越多，將導致將導致PDCCHPDCCH支持用戶容量下降支持用戶容量下降針對每個針對每個DCIDCI可以進行功控，以達到降低小區(qū)間可以進行功控，以達到降低小區(qū)間干擾和增強覆蓋的目的干擾和增強覆蓋的目的關鍵技術幀結構物理信道物理層過程PDCCHPDCCH配置配置-容量容量關鍵技術幀結構物理信道物理層過程信道及信號信道及信號REREPCFICHPCFICH4*4=16PHICHPHICHmin3*4=12max25*4=100RSRS兩天線端口4*100=4001 symbol1 sym

36、bol12*100=12002 symbol2 symbol2*1200=24003 symbol3 symbol3*1200=3600 以3 symbol , PHICH組數(shù)=3為例，可計算出用于PDCCH的CCE總數(shù)：（3600-16-12-400）/ 36 =88CCE, 根據(jù)用戶占用不同CCE個數(shù)，可計算出每毫秒可調(diào)度次數(shù)： 88/1=88 ； 88/2=44 88/4=22 ； 88/8=11PDCCH可用資源有限，單個DCI占用資源越多，將導致PDCCH支持用戶容量下降以兩天線端口為例計算PDCCH在20MHz帶寬下可調(diào)度用戶數(shù)支持用戶數(shù)的計算假定： 用戶每10ms被調(diào)度一次 用戶

37、分布如下： 10%用戶采用1CCE 20%用戶采用2CCE 20%用戶采用4CCE 50%用戶采用8CCE兩天線端口兩天線端口10ms10ms調(diào)度次數(shù)調(diào)度次數(shù)10ms10ms調(diào)度調(diào)度用戶用戶數(shù)數(shù)2:22:2PDCCHPDCCH占占OFDM OFDM SYMBOLSYMBOL數(shù)目數(shù)目1CCE1CCE2CCE2CCE4CCE4CCE8CCE8CCE1 1maxmax12660301236minmin114542412332 2maxmax330162783699minmin3121567836963 3maxmax46223011456143minmin444220110521363:13:11

38、1maxmax16880401648minmin152723216442 2maxmax44021610448132minmin416208104481283 3maxmax63831815878198minmin61430415272188PRACHPRACH配置配置初期引入建議：考慮初期應用場景為初期引入建議：考慮初期應用場景為城區(qū)，城區(qū)，F(xiàn)ormat 0Format 0和和4 4即可滿足覆蓋要求，即可滿足覆蓋要求，故初期僅要求格式故初期僅要求格式0 0和和4 4頻域：頻域：1.08MHz1.08MHz帶寬（帶寬（7272個子載波），與個子載波），與PUCCHPUCCH相鄰相鄰時域：位于時

39、域：位于UpPTSUpPTS（format 4format 4）及普通上行子幀中）及普通上行子幀中（format 03format 03）。每）。每10ms10ms無線幀接入無線幀接入0.560.56次，每次，每個子幀采用頻分方式可傳輸多個隨機接入資源。個子幀采用頻分方式可傳輸多個隨機接入資源。長度配置長度配置LTELTE中有兩種接入類型（競爭和非競爭），兩中有兩種接入類型（競爭和非競爭），兩種類型共享接入資源（前導碼，共種類型共享接入資源（前導碼，共6464個），需個），需要提前設置。要提前設置。初期建議：競爭初期建議：競爭/ /非競爭兩種接入類型均要求，非競爭兩種接入類型均要求，配置保證在

40、切換場景下使用非競爭接入。配置保證在切換場景下使用非競爭接入。格式格式時間長度時間長度覆蓋范圍覆蓋范圍01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km應用場景應用場景接入類型接入類型IDLE態(tài)初始接入態(tài)初始接入競爭競爭無線鏈路失敗后初始接入無線鏈路失敗后初始接入競爭競爭連接態(tài)上行失步后發(fā)送上行數(shù)據(jù)連接態(tài)上行失步后發(fā)送上行數(shù)據(jù)競爭競爭小區(qū)切換小區(qū)切換競爭競爭/非競爭非競爭連接態(tài)上行失步后接收下行數(shù)據(jù)連接態(tài)上行失步后接收下行數(shù)據(jù)競爭競爭/非競爭非競爭 PRACH(PRACH(物理隨機接入信道物理隨機接入信道) )關鍵技術幀結構物理信道物理層過程接入類型建

41、議接入類型建議PUCCHPUCCH配置配置PUCCHPUCCH格式格式承載信息承載信息內(nèi)容內(nèi)容承載用戶數(shù)承載用戶數(shù)1 1SRIUE是否有調(diào)度請求181a1a1bit ACK傳輸HARQ信息1b1b2bit ACK2 2CQIPMI+RI+CQI122a2aCQI+1比特ACK混合傳輸CQI及HARQ信息2b2bCQI+2比特ACK 傳輸上行用戶的控制信息，包括傳輸上行用戶的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反饋反饋，調(diào)度請求等。，調(diào)度請求等。 一個控制信道由一個控制信道由1個個RB pair組成，位于上行子幀的兩邊組成，位于上行子幀的兩邊邊帶上邊帶上 在子幀的兩個在子幀的兩個slot上下邊

42、帶跳頻，獲得頻率分集增益上下邊帶跳頻，獲得頻率分集增益 PUCCH重復編碼，獲得接收分集增益，增加解調(diào)成功率重復編碼，獲得接收分集增益，增加解調(diào)成功率 通過碼分復用，可將多個用戶的控制信息在同一個通過碼分復用，可將多個用戶的控制信息在同一個PDCCH資源上發(fā)送。資源上發(fā)送。 上行容量與吞吐量是上行容量與吞吐量是PUCCH個數(shù)與個數(shù)與PUSCH個數(shù)的折中個數(shù)的折中PUCCH（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）控制信道示意圖關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE特有，上行實現(xiàn)特有，上行實現(xiàn)SoundingSounding后，可以實現(xiàn)后，可以實現(xiàn)BFBF和和更準確的上下行頻選調(diào)

43、度更準確的上下行頻選調(diào)度 參考信號參考信號用于估計上行信道頻域信息，用于估計上行信道頻域信息，做頻率選擇性調(diào)度做頻率選擇性調(diào)度用于估計上行信道，做下行用于估計上行信道，做下行波束賦形波束賦形 用于上行控制和數(shù)據(jù)信道用于上行控制和數(shù)據(jù)信道的相關解調(diào)的相關解調(diào)信道估計、測信道估計、測量。量。位于每個時隙位于每個時隙數(shù)據(jù)部分之間數(shù)據(jù)部分之間 下行導頻，用作信下行導頻，用作信道估計。道估計。 用作同步用作同步 僅出現(xiàn)于波束賦型模式，僅出現(xiàn)于波束賦型模式，用于用于UE解調(diào)解調(diào) 用于下行信道估計，及非用于下行信道估計，及非 beamforming模式下的解調(diào)。模式下的解調(diào)。 調(diào)度上下行資源調(diào)度上下行資源

44、用作切換測量用作切換測量TD-LTETD-SCDMA下行參考信號下行參考信號上行參考信號上行參考信號CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble碼碼相同點相同點：都是公共導頻，分布于全帶寬內(nèi)：都是公共導頻，分布于全帶寬內(nèi)不同點不同點：CRS還可用作非還可用作非beamforming模式下的解調(diào)模式下的解調(diào)相同點相同點：主要用于業(yè)務信道的解調(diào)：主要用于業(yè)務信道的解調(diào)不同點不同點：TD-L系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，故故DRS及及DMRS分布于用戶占用的子載波帶寬內(nèi)。分布于用戶占用的子載波帶寬內(nèi)。DRS:DRS:僅用于僅用于BFBF模式下業(yè)務信道

45、的解調(diào)模式下業(yè)務信道的解調(diào)DMRS:DMRS:用于上行控制信道和業(yè)務信道的解調(diào)用于上行控制信道和業(yè)務信道的解調(diào)關鍵技術幀結構物理信道物理層過程下行參考信號下行參考信號兩天線端口示意圖DRS（專用參考信號）（專用參考信號）CRS（公共參考信號）（公共參考信號）天線端口5示意圖CRSCRSDRSDRS位置位置分布于下行子幀全帶寬上分布于用戶所用PDSCH帶寬上作用作用下行信道估計，調(diào)度下行資源切換測量波束賦形時，用于UE解調(diào)應用應用發(fā)射分集、空間復用的業(yè)務和控制信道波束賦型的控制信道波束賦型的業(yè)務信道關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE終端測量終端測量RSRPRSRPRSRP: Refer

46、ence Signal Received Power參考信號的接收功率RSRP：R0平均值平均值PDCCHPDSCH注意：RSRP是RE級別的功率，RE帶寬為15kHz。所以RSRP值比RSCP偏小，一般為-70dBm到-120dBm之間。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程上行參考信號上行參考信號可以在普通上行子幀上傳輸，也可以在UpPTS上傳輸，位于上行子幀的最后一個SC-FDMA符號，eNB配置UE在某個時頻資源上發(fā)送sounding以及發(fā)送sounding的長度。DMRS（解調(diào)參考信號）（解調(diào)參考信號）在在PUCCH、PUSCH上傳輸，用于上傳輸，用于PUCCH和和PUSCH的相關解調(diào)的相

47、關解調(diào)For PUSCH 每個每個slot(0.5ms) 一個一個RS，第四個第四個OFDM symbol For PUCCHACK 每個每個slot中間三個中間三個OFDM symbol為為RS For PUCCHCQI 每個每個slot兩個參考信號兩個參考信號SRS（探測參考信號）（探測參考信號） Sounding作用作用 上行信道估計，選擇上行信道估計，選擇MCS和和 上行頻率選擇性調(diào)度上行頻率選擇性調(diào)度 TDD系統(tǒng)中，估計上行信道系統(tǒng)中，估計上行信道矩陣矩陣H，用于下行波束賦形，用于下行波束賦形 Sounding周期周期 由高層通過由高層通過RRC 信令觸發(fā)信令觸發(fā)UE 發(fā)送發(fā)送SRS

48、，包括一次性，包括一次性的的SRS 和周期性和周期性SRS 兩種方式兩種方式 周期性周期性SRS 支持支持2ms,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八種周期八種周期 TDD系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，5ms最多發(fā)兩次最多發(fā)兩次關鍵技術幀結構物理信道物理層過程Slot structure for ACK/NAK and its RS DMRS1 slot DMRS DMRSSlot structure for PUSCH and its RS1 slot DMRSSlot structure for CQI and its RS1 slot DMRS DMRS

49、物理層過程物理層過程- -下行同步下行同步 第一步：第一步：UE用3個已知的主同步序列和接收信號做相關，找到最大相關峰值，從而獲得該小區(qū)的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上圖的紫色位置），達到OFDM符號同步。PSC每5ms發(fā)射一次，所以UE此時還不能確定哪里是整個幀的開頭。另外，小區(qū)的主同步序列是構成小區(qū)ID的一部分。 第二步：第二步：UE用168個已知的輔同步序列在特定位置（上圖中的藍色位置，即SSC）和接收信號做相關，找到該小區(qū)的輔同步序列。SSC每5ms發(fā)射一次，但一幀里的兩次SSC發(fā)射不同的序列。UE據(jù)此特性獲得幀同步。輔同步序列也是構成小區(qū)ID的一部分。 第三步：第三步：到

50、此，下行同步完成。同時UE已經(jīng)獲取了該小區(qū)的小區(qū)IDS1核心網(wǎng)下行同步下行同步子幀0(下行)特殊子幀#2子幀2(上行)PSC(Primary Synchronization Channel)SSC(Secondary Synchronization Channel)下行同步是UE進入小區(qū)后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能開始接收其他信道（如廣播信道）并進行其他活動。TD-SCDMA中主要依靠中主要依靠Sync_DL進行下行同步進行下行同步UE在DWpts上粗搜SYNC_DL位置（與TD-LTE相同每5ms幀發(fā)送一次），與可能的32個sync_DL做相關，確定SYNC_DL的碼型（每個Sy

51、nc_DL對應4個midamble碼和擾碼序列）通過相關運即可找到當前系統(tǒng)所用的midamble碼，同時可以估計出當前無線信道，用于UE對系統(tǒng)的擾碼進行解碼獲取擾碼后，便可建立TS0同步并讀取P-CCPH信息發(fā)送的，讀取小區(qū)廣播信息TD-LTETD-SCDMA關鍵技術幀結構物理信道物理層過程物理層過程物理層過程- -隨機接入隨機接入S1核心網(wǎng)Preamble PRACH信道可以承載在UpPTS上，但因為UpPTS較短，此時只能發(fā)射短Preamble碼(前導碼）。短Preamble碼能用在最多覆蓋1.4公里的小區(qū)。 PRACH信道也可承載在正常的上行子幀。這時可以發(fā)射長preamble碼。長pr

52、eamble碼有4種可能的配置，對應的小區(qū)覆蓋半徑從14公里到100公里不等。 PRACH信道在每個子幀上只能配置一個?？紤]到LTE中一共有64個preamble碼，在無沖突的情況下，每個子幀最多可支持64個UE同時接入。 實際應用中，64個preamble碼有部分會被分配為僅供切換用戶使用（叫做：非競爭preamble碼），以提高切換用戶的切換成功率。所以小區(qū)內(nèi)用戶用于初始隨機接入的preamble碼可能會少于64個。子幀0(下行)特殊子幀子幀2(上行)長Preamble短Preamble在UE收取了小區(qū)廣播信息之后，當需要接入系統(tǒng)時，UE即在PRACH信道發(fā)送Preamble碼，開始觸發(fā)隨

53、機接入流程關鍵技術幀結構物理信道物理層過程物理層過程物理層過程物理層過程物理層過程- -隨機接入信令流程隨機接入信令流程UEeNBPreamblePRACH信道信道Random Access ResponsePDSCH(公共業(yè)務信道公共業(yè)務信道)RRC連接請求PUSCH(公共業(yè)務信道公共業(yè)務信道)RRC連接建立PDSCH(公共業(yè)務信道公共業(yè)務信道)發(fā)送preamble，請求接入確認收到請求，并指示UE調(diào)整上行同步UE發(fā)送IMSI或TMSI，正式請求RRC連接確認收到請求并返回該UE的IMSI(TMSI)以解決競爭問題(如果兩個UE都以為自己能獲得接入，那么通過此消息的IMSI就能挑出真正獲準接

54、入的UEUENodeBSYNC-ULUppch信道信道Sync_UL ResponseFPACH信道信道RRC 連接請求PRACH信道信道RRC連接建立DCCH信道信道TD-LTETD-SCDMA對比來看，對比來看，TD-SCDMA和和TD-LTE的隨機接入在理念上是類似的，這里只列出區(qū)別：的隨機接入在理念上是類似的，這里只列出區(qū)別： TD-SCDMA中中Uppch的的SYNC-UL可在可在UpPTS上發(fā)射，為避免上發(fā)射，為避免Up干擾開啟干擾開啟Up-shifting后后Uppch在上在上行業(yè)務時隙發(fā)送，行業(yè)務時隙發(fā)送，但不占用業(yè)務時隙碼道資源但不占用業(yè)務時隙碼道資源 典型典型3載波小區(qū)，偏

55、移載波小區(qū)，偏移1個時隙，本小區(qū)容量損失個時隙，本小區(qū)容量損失17%，但通過干擾消除算法可消除、抑制，但通過干擾消除算法可消除、抑制Up與業(yè)務共時隙的干擾與業(yè)務共時隙的干擾 TD-LTE可以用可以用UpPTS，也可以占用常規(guī)時隙資源，在上行業(yè)務時隙傳輸，也可以占用常規(guī)時隙資源，在上行業(yè)務時隙傳輸PRACH配置為非配置為非Format 4，20MHz載波帶寬，上下行時隙比載波帶寬，上下行時隙比2:2情況下，情況下，PRACH配置為配置為Format 4上行理論吞吐量損失上行理論吞吐量損失1.5%關鍵技術幀結構物理信道物理層過程實例實例鏈路預算理解鏈路預算理解TD-LTETD-LTE提綱提綱問題討

56、論問題討論4.TD-LTE與與TD-SCDMA對比對比3.TD-LTE關鍵技術關鍵技術2.LTE標準起源和進展標準起源和進展1.TD-LTETD-LTE覆蓋特點覆蓋特點 1. 覆蓋目標業(yè)務為一定速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務 3. 多樣的調(diào)制編碼方式對覆蓋的影響更復雜 2. 用戶占用的RB (Resource Block)數(shù)將影響覆蓋 4. 系統(tǒng)幀結構設計支持更大更靈活的覆蓋TD-SCDMA 在R4業(yè)務中，電路域CS64K是3G的特色業(yè)務，覆蓋能力最低，一般以CS64K業(yè)務作為連續(xù)覆蓋的目標業(yè)務CS64K業(yè)務的業(yè)務速率、調(diào)制編碼方式均是固定的，鏈路預算模型簡單，可以較為便捷、確定的獲得系統(tǒng)的覆蓋半徑 不存

57、在電路域業(yè)務，只有分組域業(yè)務不同速率業(yè)務的覆蓋能力不同分組域業(yè)務調(diào)制編碼方式可變 因此TD-LTE覆蓋規(guī)劃時：需確定邊緣用戶目標速率邊緣用戶目標速率。如：512kbps、1Mbps等需要考慮此覆蓋邊緣控制信道是否受限此覆蓋邊緣控制信道是否受限TD-LTE 用戶占用的用戶占用的RBRB資源數(shù)將影響覆蓋資源數(shù)將影響覆蓋TD-SCDMA 以確定的CS64K業(yè)務規(guī)劃覆蓋半徑 為用戶分配的時隙數(shù)的多少只影響用戶自身的吞吐量，不影響覆蓋規(guī)劃指標的確定 用戶占用的RB資源數(shù)由系統(tǒng)根據(jù)激活用戶數(shù)目、資源分配算法(如正比公平，輪循等)等因素決定 用戶占用的RB資源數(shù)不同，表明用戶占用的頻帶資源不同，不僅影響用戶

58、速率，也影響用戶的覆蓋。 因此覆蓋規(guī)劃時：需明確邊緣用戶目標速率，所對應的資源占用數(shù)目對應的資源占用數(shù)目。TD-LTE 類別類別密集市區(qū)（米）密集市區(qū)（米）市區(qū)（米）市區(qū)（米）TD-LTE覆蓋半徑（F頻段）290370TD-LTE覆蓋半徑（D頻段）250320TD-SCDMA CS64K覆蓋半徑260340TD-SCDMA AMR12.2k覆蓋半徑310400基于鏈路預算，F(xiàn)頻段建網(wǎng)需要在現(xiàn)有TDS（A頻段）基礎上增加10%的站址左右，而D頻段需要在此基礎上增加45%的站址。D頻段比F頻段增加30%的站址左右。多樣的調(diào)制編碼方式對覆蓋的影響多樣的調(diào)制編碼方式對覆蓋的影響與TD-SCDMA HS

59、PA相比，增加了64QAM，且編碼率更豐富。采用自適應調(diào)制編碼方式 。當用戶分配的RB個數(shù)固定時調(diào)制等級越低，SINR解調(diào)門限越低，覆蓋越大TD-LTE在進行覆蓋規(guī)劃時，可以靈活的選擇用戶帶寬和調(diào)制編碼方式組合，以應對不同的覆蓋環(huán)境和規(guī)劃需求。 n TD-SCDMATD-SCDMA（HSPAHSPA）n AMCAMC：1616種種MCSMCSn 時域調(diào)度，周期時域調(diào)度，周期5ms5msn TD-LTETD-LTEn AMCAMC：2929種種MCSMCSn 時頻域二維調(diào)度時頻域二維調(diào)度: :獲得更大的頻域多獲得更大的頻域多用戶分集增益，調(diào)度周期用戶分集增益，調(diào)度周期1ms1ms TD-LTE調(diào)

60、制編碼方式更多、調(diào)度更多元化、調(diào)度周期更短，更增加了鏈路預算的不確定性。因此覆蓋規(guī)劃時：還需要通過大量仿真與驗證性測仿真與驗證性測試試，對小區(qū)邊緣用戶性能進行評估，才能確定覆蓋指標要求。系統(tǒng)幀結構設計支持更大更靈活的覆蓋隨機接隨機接入格式入格式TD-LTETD-LTE影響小影響小區(qū)半徑因素區(qū)半徑因素CP長度：容忍的時延擴展Preamble長度：抗干擾能力、檢測成功率保護間隔GT長度：回環(huán)時延，決定了覆蓋的距離GPGP長度長度上下行保護間隔，GP越大，小區(qū)半徑越大上下行回環(huán)時延，決定了覆蓋的距離避免下行對上行數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾GP可靈活配置時域長度，極限情況下的覆蓋半徑為：當GP=1個符號，支持的小區(qū)半徑為10.7km當GP=10