工信部_td-lte總體技術發(fā)展和無線關鍵技術

1、移動通信TD-LTE和TD-HSPA+技術培訓材料TD-LTE總體技術發(fā)展和無線工業(yè)和信息化部電信通信標準無線與移動研究室 沈嘉通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展什么是TD-LTE？ 為什么會產(chǎn)生LTE？ LTE的基本特征TD-LTE無線TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信未來的無線通信將是各種接入的并存通信人移動通信LTE將是未來最主流的廣域?qū)拵o線通信系統(tǒng)3G2GCDMA2000 1X4GOFDM/ MIMO+扁平IP 網(wǎng)絡3GPP2CDMA1xEV-DORel 01xEV-DORev AHSDPA/ HSUPA3GPPUMTSWCDMALTE3GP

2、PGPRS/EDGEEvolvedEDGETD-SCDMATD-SCDMAWiMAXLTE研究2005標準化測試試驗2009預部署部署20062008挪威、瑞典、美國、Ericsson、通A信LU、人中興、MoWiFi移動通信是TD-LTE？LTE=Long Term Evolution=長期演進，是3GPP指定的下一代無線通信標準。TD-LTE=LTE的TDD模式。在2004年WiMAX對UMTS技術產(chǎn)生和WiMAX抗衡的、以OFDM/FDMA為（尤其是HSDPA技術）時，3GPP急于開發(fā)技術、支持20MHz系統(tǒng)帶寬的、具有相似甚至更高性能的技術。長期可以在IMT-Advanced標準化上先

3、發(fā)制人。LTE是以OFDM為的技術，為了降低用戶面延遲，取消了無線網(wǎng)絡控制器（RNC），采用了扁平網(wǎng)絡架構。與其說是3G技術的“演進”（evolution），不如說是“”（revolution）。這場“”使系統(tǒng)不可避免的喪失了大部分后向兼容性。也就是說，從網(wǎng)絡側(cè)和終端側(cè)都要做大規(guī)模的更新?lián)Q代。因此很多公司實際上將LTE看作4G 技術范疇。通信人移動通信EPS的關系LTEEPS=Evolved Packet System通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展什么是TD-LTE？ 為什么會產(chǎn)生LTE？ LTE的基本特征TD-LTE無線TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信會出

4、現(xiàn)LTE？背景一：移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的需要從話音優(yōu)化到數(shù)據(jù)優(yōu)化§ 除了窄帶業(yè)務的效果，更要提高寬帶業(yè)務效率從覆蓋優(yōu)化到容量優(yōu)化§ 除了保證基本業(yè)務連續(xù)覆蓋，更要提高“熱區(qū)”內(nèi)的容量從用戶容量優(yōu)化到數(shù)據(jù)率容量優(yōu)化§ 運營商收入除了依賴用戶數(shù)量，更依賴業(yè)務流量從均勻容量分布到不均勻容量分布：§ 未來80-90%的數(shù)據(jù)容量集中在室內(nèi)和熱區(qū)內(nèi)§ 業(yè)務分布不均勻，系統(tǒng)能力是否有必要均勻分布？背景二 ：寬帶無線接入和寬帶移動通信的融合背景三 ：技術儲備成熟到20世紀末，學術界在實現(xiàn)OFDM、MIMO的理論、算法、軟硬件基礎方面已經(jīng)積累了豐富的技術儲備。通信

5、人移動通信寬帶移動通信和寬帶無線接入的融合2G、3G已經(jīng)提供了很好的語音網(wǎng)絡，LTE的任務就是在2G/3G網(wǎng)絡之上疊加一個“寬帶數(shù)據(jù)接入”網(wǎng)絡通信人移動通信降低每比特成本是產(chǎn)業(yè)的必然發(fā)展方向通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展什么是TD-LTE？ 為什么會產(chǎn)生LTE？ LTE的基本特征TD-LTE無線TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信LTE的設計目標支持1.4MHz-20MHz帶寬峰值數(shù)據(jù)率：上行>50Mbps，下行>100Mbps 頻譜效率達到HSDPA/HSUPA的2-4倍提高小區(qū)邊緣的比特率用戶面延遲（單向）小于5ms，控制面延遲小于100ms 降

6、低建網(wǎng)成本，實現(xiàn)從3G的低成本演進追求后向兼容, 但應該仔細考慮性能改進和向后兼容之間的平衡取消CS（電路交換）域，CS域業(yè)務在PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn)，如采用VoIP對低速移動優(yōu)化系統(tǒng)，同時支持高速移動通信人標準化進程移動通信通信人移動通信L從E評估（結(jié)果）結(jié)果看，LTE全面達到了設計目標。通信人移動通信的技術創(chuàng)新LTE名為演進（Evolution），實為“創(chuàng)新一：頻分多址系統(tǒng)”（Revolution）下行OFDM：用戶在一定時間內(nèi)獨享一段“干凈”的帶寬上行SC-FDMA：具有單載波特性的改進OFDM系統(tǒng)（低峰平比）創(chuàng)新二：MIMO（多天線技術）下行MIMO：MME/UPEMME/UPEEPC發(fā)

7、射分集：改善覆蓋（大間距天線陣）空間復用：提值速率和系統(tǒng)容量S1波束賦形：改善覆蓋（小間距天線陣）空間多址：提高用戶容量和系統(tǒng)容量E-UTRAN上行MIMO：§ 空間多址：提高用戶容量和系統(tǒng)容量X2eNBeNBX2X2創(chuàng)新三：扁平網(wǎng)絡取消RNC（eNB控制節(jié)點），只保留一層RAN節(jié)點eNodeBeNodeB和網(wǎng)采用基于IP路由的靈活多重連接S1-flex接口相鄰eNodeB采用Mesh連接X2接口通信網(wǎng)移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信LTE無線技術要點1個架構：E-UTRAN扁平架構2個幀結(jié)構：FS1（FDD

8、）、FS2（TDD）3個4種：OFDMA/SC-FDMA、MIMO、小區(qū)間干擾抑制分配方式：下行集中式、下行分布式、上行集中式、上行跳頻。5個物理過程：小區(qū)搜索、隨機接入、功控、測量、共享信道過程6+1個天線端口：下行4天線MIMO、MBSFN、Beamforming 上行單天線7+2個傳輸模式：下行7個MIMO傳輸模式上行單天線+MU-MIMO8個物理信道：PDSCH、PDCCH、PBCH、PCFICH、PHICH、PUSCH、PUCCH、PRACH通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個

9、物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信扁平RAN架構To/From Higher Layers36.2xx PHY通信人36.42x X2 interface36.214Physical layer Measurements36.213Physical layer procedures36.211Physical Channels and Modulation36.41x S1 interface36.401 Architecture36.212Multiplexing and channel coding36.321 MAC36.322 RLC36.323 PDCP

10、36.331 RRC移動通信LTE接入網(wǎng)絡的簡化UTRANE-UTRANRNC的大部分功能下放到eNodeB通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信2種幀結(jié)構FS1（FDD）FS2（TDD）通信人移動通信2種TDD幀結(jié)構的融合2007年底，在國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界的共同推動下，3GPP將2種TDD LTE幀結(jié)構融合為TD-LTE幀結(jié)構。 TDD FS1 10ms Frame TDD FS25ms half Frame0.675 ms0.5

11、 ms The single TDD FS5ms half Frame0.5 ms通信人#18#19#0#1移動通信TD-LTE幀結(jié)構上下行配比通信人移動通信D結(jié)構特殊時隙結(jié)構通信人配置Normal CPExtended CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS031021037102281112移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信LTE所依賴的3個技術OFDMA/SC-FDMA簡潔的寬帶擴展能力值速率的“正交傳輸”獲

12、得MIMO技術的“最佳搭檔”MIMOLTE高頻譜效率的主要來源小區(qū)間干擾抑制解決OFDMA同頻組網(wǎng)的潛在問題縮小MIMO帶來的數(shù)據(jù)率差異性通信人移動通信為什么寬帶數(shù)據(jù)接入要采用OFDM和MIMO？OFDM和MIMO的優(yōu)勢正是數(shù)據(jù)業(yè)務所需要的峰值速率和短時用戶感受OFDM是正交系統(tǒng)，無用戶間干擾，有利于MIMOMIMO是目前提值速率的主要用戶希望“網(wǎng)速快”，哪怕只在某些環(huán)境下快也行OFDM和MIMO的劣勢是對數(shù)據(jù)業(yè)務相對次要的因素覆蓋和公平性OFDM系統(tǒng)的小區(qū)間干擾和平比將造成更嚴重的小區(qū)邊緣性能下降使用MIMO的環(huán)境主要出現(xiàn)在小區(qū)中心或熱點但Internet用戶已經(jīng)習慣了“盡力而為”的QoS/

13、QoE通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術OFDMA/SC-FDMA分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信FD技術嗎？不是OFDM（正交頻分復用）的本質(zhì)就是一個頻分系統(tǒng)，而頻分是無線通信最樸素的實現(xiàn)方式多采用幾個頻率并行生活中的頻分系統(tǒng)：，實現(xiàn)寬帶傳輸CDMA是具有較深理論內(nèi)涵的技術，很難用現(xiàn)實生活中的實例解釋。通信人移動通信OF新技術嗎？是傳統(tǒng)FDM系統(tǒng)中，載波之間需要很大的保護帶，頻譜效率很低。OFDM系統(tǒng)允許載波之間緊密相臨，甚至部分重合，可以實現(xiàn)很高的頻

14、譜效率子載波。如何做到這一點？依賴FFT（快速傅立葉變換）為什么直到最近20年才逐漸實用？有賴于數(shù)字信號處理（DSP）芯 片的發(fā)展。通信人移動通信OFDM發(fā)射機結(jié)構OFDM發(fā)射機的兩個模塊：IFFT（逆FFT）：將大量的窄帶（子載波）頻域信號（頻域上的信號），經(jīng)過IFFT后形成時域信號加入循環(huán)前綴（CP）：將每個OFDM符號的尾部一段前到符號之通信人移動通信OFDM調(diào)制的操作通信人移動通信OFDM是為了用于多徑信道而設計的多徑效應（路徑損耗和時延擴展）時域影響：符號間干擾頻域影響：頻率選擇性前一個符號符號檢測窗口多徑擴展造成的符號間干擾（ISI）多徑擴展造成的能量損失時間通信人移動通信應對頻選

15、：窄帶并行傳輸化零為整，簡化的信道均衡操作避免符號間干擾和天線間干擾相互混雜，有效分離信道均衡和MIMO檢測通信人移動通信CP應符號檢測窗口間干擾：多徑擴展造成的符號間干擾（ISI）前一個符號CPÆ多徑擴展造成的能量損失時間通信人移動通信DM的優(yōu)勢通信人頻譜效率高（值得商榷）來源于正交傳輸，采用CP回避用戶間干擾，但單載波系統(tǒng)也有干擾消除小區(qū)內(nèi)頻譜效率高，小區(qū)間未必帶寬擴展性強（基本正確）大帶寬：復雜度呈線性增長顆粒度：原理上支持子載波級的帶寬分配，實際上支持子帶級分配，確有助于適應各種頻譜抗多徑（條件性正確）均衡器復雜度隨帶寬呈線性增長 5MHz以上優(yōu)勢較明顯，5MHz以下不明顯（

16、LTE結(jié)論）頻域調(diào)度（條件性正確）頻域調(diào)度和多用戶調(diào)度結(jié)合，在用戶帶寬較小時增益明顯高速移動下增益降低（CQI反饋速率跟不上）MIMO操作簡單（ 條件性正確）和的類型有很大關系采用簡單時，OFDM復雜度明顯要小移動通信的潛在問題通信人PAPR（不是不能解決）當N個具有相同相位的信號疊加在一起時，峰值功率是平均功率的N倍。沒有調(diào)制的信號的PAPR應為0dB。增加模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的復雜度，降低RF功率放大器的效率，增加發(fā)射機功放的成本和耗電量，不利于在上行鏈路實現(xiàn)（終端成本和耗電量受到限制）信號預失真技術、編碼技術、加擾技術LTE采用DFT擴展技術時間和頻率同步（已經(jīng)解決的較好）頻率偏移和相位噪

17、聲Æ載波間干擾（ICI） 時間失步Æ符號間干擾（ISI）和ICI可以通過CP緩解，但CP主要解決多徑擴展問題OFDM系統(tǒng)需要保持精確的時間和頻率同步，但目前OFDM系統(tǒng)的同步信道、導頻和信令設計已能滿足要求。小區(qū)間干擾OFDM本身無法提供小區(qū)間多址能力，需要依賴其它技術的輔助抑制小區(qū)間干擾。這可能是OFDM系統(tǒng)的最棘手的問題。移動通信OFDM參數(shù)設計需要設計的參數(shù)：頻域：子載波間隔、 CP長度、時隙/子幀長度塊大小通信人設計要求受影響的參數(shù)帶寬擴展性塊大小傳輸延遲TTI長度，時隙（子幀）長度頻譜效率子載波間隔，CP長度覆蓋范圍CP長度移動速度子載波間隔限制選項的數(shù)量盡可能將

18、每個參數(shù)的可能值限制在少數(shù)幾種選擇移動通信載波間隔Df設計需要支持的車速下的多普勒頻移（器件相ODf不能太?。罕仨毮芪辉肼曄鄬τ绊懞苄。〥f不能太大：T過小，則CP開銷過大典型Df值：10-20kHzLTE：15kHz（符號長度66.67ms）；WiMAX：10.98kHz；UMB：9.6kHz通信人移動通信CP長度設計CP不能太?。罕仨毮芨采w主要多徑的時延擴展，。CP不能太大：開銷過大CP可以采用多個選項：LTE：一定的定時誤差常規(guī)CP：4.687ms擴展CP：16.67ms 超長CP：33.33ms通信人移動通信多址的概念FDM：在頻域復用多個數(shù)據(jù)流TDM：在時域復用多個數(shù)據(jù)流CDM：在碼

19、域復用多個數(shù)據(jù)流將復用的多個數(shù)據(jù)流用于多個用戶將復用的多個數(shù)據(jù)流用于多個用戶將復用的多個數(shù)據(jù)流用于多個用戶FDMA：在頻域復用多個用戶TDMA：在時域復用多個用戶CDMA：在碼域復用多個用戶通信網(wǎng)多址（DMA） 概念：強調(diào)如何復用多個用戶的數(shù)據(jù)。復用（DM） 概念：不強調(diào)復用的多個數(shù)據(jù)流是用于一個用戶還是多個。DA到OFDM/OFDMA移動通從信傳統(tǒng)FDM傳統(tǒng)FDMA頻譜效率大大提高頻譜可以復用數(shù)據(jù)流頻譜可以復用用戶OFDMOFDMA通信人OFDM系統(tǒng)通過IFFT人為建立載波間正交性，允許載波緊密相臨，甚至部分重合，可以實現(xiàn)很高的頻譜效率傳統(tǒng)FDM系統(tǒng)中，載波之間需要很大的保護帶，頻譜效率很低

20、。移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術MIMO分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信O的定義廣義定義：多進多出（Multiple-Input Multiple-Output）多個輸入和多個輸出既可以來自于多個數(shù)據(jù)流，也可以來自于一個數(shù)據(jù)流的多個版本。按照這個定義，各種多天線技術都可以算作MIMO技術狹義定義：多流MIMO提多個信號流在空中并行傳輸值速率按照這個定義，只有空間復用和空分多址可以算作MIMO特例：SIMO（單進多出）和MISO（多進單出）通信人移動通信技術

21、的分類從MIMO的效果分類：空間分集（Spatial Diversity）§ 利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，發(fā)射或接收一個數(shù)據(jù)流，避免單個信道對整個鏈路的影響。波束賦形（Beamforming）§ 利用較小間距的天線陣元之間的相關性，通過陣元發(fā)射的波之間形成，集中能量于某個（或某些）特定方向上，形成波束，從而實現(xiàn)更大的覆蓋和干擾抑制效果?？辗謴陀茫⊿patial Multiplexing）§ 利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向一個終端/ 個數(shù)據(jù)流，以提高鏈路容量（峰值速率）?？辗侄嘀罚⊿DMA）并行發(fā)射多§ 利用

22、較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向多個終端并向發(fā)射數(shù)據(jù)流，或從多個終端并行接收數(shù)據(jù)流，以提高用戶容量。從是否在發(fā)射端有信道先驗信息分（CQI不算）：閉環(huán)（Close-Loop）MIMO：通過反饋或信道互異性得到信道先驗信息開環(huán)（Open-Loop）MIMO：沒有信道先驗信息通信人移動通信集基本原理通信人移動通信分集的分類通過天線之間的不相關性（天線間距通常10以上），采用多個天線發(fā)射或接收一個數(shù)據(jù)流，避免單個信道對整個鏈路的影響。分集的目的是提高鏈路質(zhì)量（BLER），而非提高鏈路容量，但可以通過改進鏈路預算，增大小區(qū)覆蓋。接收分集：采用多個天線接收一個信號流，避免單個天線陷入深

23、度最廣泛采用的MIMO技術。發(fā)射分集：采用多個天線簡單分集：多個天線編碼分集：多個天線一個信號流，避免單個天線陷入深度完全相同的樣本（不需要標準化）一個數(shù)據(jù)流的不同版本（如不同相位）。選擇分集：在同一時間只選擇一個信道較好的天線側(cè)，適于只有一個發(fā)射功放的終端）（經(jīng)常用于終端波束分集：由預編碼賦形波束，而非實體天線進行分集操作發(fā)射分集一般采用開環(huán)方式，所以非常適合在廣播信道/控制信道中及高速移動場景中采用（此時尚無法獲得信道反饋）。通信人移動通信分集算法最常用的發(fā)射分集技術包括：空時塊碼（STBC，Space-Time Block Codes）時間1時間2x2ùéx 1天線1

24、 天線2êú-*xxë21û空頻塊碼（SFBC，Space-Frequency BlockCodes）頻率1éx 1頻率2x2ù天線1 天線2ê*ú*-xxë21û循環(huán)延遲分集（CDD，Cyclic Delay Diversity）§ 信道的頻率選擇性，以獲得更大的天線陣元之間采用不同的發(fā)射延遲，加強頻域調(diào)度增益和頻率選擇性增益。通信人移動通信用基本原理通信人移動通信空要求的天線類型利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向一個終端/ 并行發(fā)射多個數(shù)據(jù)流，以提高鏈路容量（峰

25、值速率）。大天線間距陣列（10以上）：用于空間復用和空間分集小天線間距陣列（/2）：用于波束賦形或基于波束賦形的空間復用通信人移動通信用的干擾問題可以看到：空間復用的應用效果取決于是否能有效區(qū)分多個天線，如果天線間干擾過大，甚至性能差于單天線。解決方法：事后處理：干擾消除（性能好的算法復雜度較高，如迭代干擾消除）事前處理：自適應MIMO（在天線相關性較高的場景，降低復用流數(shù)，甚至單流，此時多余的天線還可以用來進行空間分集或波束賦形）到通信人移動通信空間復用的應用場景拉大天線間距也不能保證天線信道之間的低相關性，還取決于是否有足夠的散射體為多個天線提供足夠的信道差異：富散射環(huán)境：或/和終端周圍的

26、散射體很多，存在相當數(shù)量的NLOS徑，角度擴展較大，比較容易生成信道差異。非富散射環(huán)境：和終端周圍的缺乏足夠的散射體，NLOS徑很少，角度擴展較小，很難生成信道差異。觀點：MIMO只能用于室內(nèi)？MIMO只能用于微小區(qū)？對傳統(tǒng)網(wǎng)規(guī)的：選址的原則可能改變。通信人移動通信用技術分類解決空間復用適用性，靈活實現(xiàn)空間復用和空間分集/波束賦形的切換和整合，需采用閉環(huán)自適應MIMO方法：開環(huán)（Open-Loop）空間復用§ 不管信道條件，采用固定的復用流數(shù)。§ 由于MIMO信道的相關性有各種差異，能夠支持的復用層數(shù)也不同。所以開環(huán)空間復用的流間串擾有時很難消除，性能很難保證，可能造成多流

27、并行傳輸?shù)男阅鼙葐翁炀€傳輸還差。閉環(huán)（Close-Loop）空間復用§ 發(fā)射端事先掌握信道的先驗信息（通常通過基于Sounding RS的信道探測獲得），采用適合無線信道現(xiàn)實條件的復用流數(shù)。§ 可以靈活支持各種MIMO信道相關性，實現(xiàn)各種流數(shù)，保證空間復用的傳輸性能，簡化接收端的干擾消除操作。最常用的閉環(huán)空間復用技術：預編碼（Precoding）技術通過預編碼矩陣動態(tài)配置各發(fā)射天線的發(fā)射權值和相位，形成和信道條件相匹配的流數(shù)（通常用信道相關矩陣的秩指示）的“波束”（和“波束賦形”的波束生成方法相似，但內(nèi)在原理不同）。通信人碼空間復用移動通信碼本預編碼：主要用于FDD系統(tǒng)，系

28、統(tǒng)將可能會使用的典型預編碼向量變成一個“碼本”（codebook），終端根據(jù)的RS對信道進行探測，在碼本中選擇最適合的預編碼向量，將其編號（PMI）反饋給碼本中選擇對應的預編碼向量進行傳輸。，根據(jù)PMI從非碼本預編碼：主要用于TDD系統(tǒng)，由于上下行信道具有互異性，激戰(zhàn)可以通過終端的探測RS對上行信道進行探測，直接生成適合的預編碼矩陣（不受碼本容量的限制）， 用于下行預編碼傳輸。通信人移動通信形基本原理利用較小間距的天線陣元之間的相關性（天線間距通常為 /2），通過陣元發(fā)射的波之間形成，集中能量于某個（或某些）特定方向上，形成波束，從而實現(xiàn)更大的覆蓋和干擾抑制效果。通信人移動通信其的波束賦形天線

29、雙極化智能天線陣列（可使陣列寬度減半， 或用于雙流空間復用）圓陣智能天線陣列（用于全向小區(qū)）WiFi用智能天線通信人0.5l0.5l0.5l移動通信防中的波束賦形赴索馬里護航艦隊中， 負責艦隊防空的（中國的神盾級）“海”的，可引導9（中國的“愛國者”）的通信人移動通信賦形的分類波束賦形包括：動態(tài)波束賦形（俗稱智能天線） 固定波束賦形（又稱高階扇區(qū)化）通信人移動通信賦形算法和預編碼技術相似，波束賦形系統(tǒng)的波束也是通過預編碼方法生成的，但和碼本預編碼MIMO不同，動態(tài)波束賦形的權值僅僅需要匹配信道的慢變化，比如來波方向（Direction Of Arrival，DOA）和平均路損。因此生成的是實際

30、波束，而預編碼技術生成的是虛擬的波束。在TDD系統(tǒng)中，可以不依賴終端來反饋所需信息，來波方向和路損信息可以在側(cè)通過測量上行接收信號獲得，比FDD系統(tǒng)更有利于波束賦形的使用。通信人移動通信波束賦形基于波束賦形的空間復用每個波束占用的時頻，1個用戶占用1個波束。1個終端占用多個波束，這些波束共享相同的的時頻。通信人移動通信多址的原理利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向多個終端并向發(fā)射數(shù)據(jù)流，或從多個終端并行接收數(shù)據(jù)流，以提高用戶容量。又可以稱為多用戶MIMO（MU-MIMO），相對單用戶MIMO（SU-MIMO），空分多址可以獲得更大的多用戶分集增益，也更適合于用戶數(shù)量較多，數(shù)據(jù)

31、率較低的情況（如提高VoIP用戶容量）。通信人移動通信下行空分多址將多個空間復用流分給多個終端，使其可以共享相同的下行空分多址：時頻。上行空分多址：多個終端共享相同的時頻向。通信人移動通信多址的實現(xiàn)基于預編碼的空分多址：下行空分多址：如果2個終端反饋的PMI現(xiàn)實他們的預編碼向量具有較好的正交性（如兩個預編碼向量處于碼本的1個預編碼矩陣中），則可以將這2個用戶“配成一對”，進行空間多址傳輸。也可以根據(jù)需要，對選中全正交的PMI的用戶進行強制配對（overriding）。雖然配對的效果會受到影響，但仍可能提高用戶容量。上行空分多址：通常采用較簡單的方法，上行空分多址：多個終端共享相同的時頻向。時，

32、也可稱為“虛擬MIMO”（Virtual當每個用戶只采用單天線?？梢圆捎酶鞣N技術實現(xiàn)：MIMO）預編碼配對虛擬發(fā)射分集虛擬天線選擇通信人移動通信E關系（Mapping）：天線端口（Antenna Port） 層（Layer）碼字（Code Word）MIMO技術的使用4種技術發(fā)射分集（下行）：§ 2天線：SFBC§ 4天線：SFBC+FSTD空間復用（下行） ：單用戶MIMO（SU-MIMO）§ 開環(huán)空間復用：大延遲CDD§ 閉環(huán)空間復用：自適應預編碼（碼本）最多4個層，2個碼字波束賦形（下行） ：非碼本預編碼§ 主要用于TD-LTE§

33、; 單層（R9會擴展到2層，R10（LTE-Advanced）會擴展到多層）空間多址（上行、下行）：多用戶MIMO（MU-MIMO）7種傳輸模式（Transmission Mode） 3種反饋：CQI、RI、PMI通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術小區(qū)間干擾抑制分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信OF小區(qū)間干擾抑制技術OFDM系統(tǒng)本身不提供小區(qū)間多址能力，可以通過幾種方法抑制小區(qū)間干擾：小區(qū)間加擾：包括擴頻后加擾，如CDMA干擾協(xié)調(diào)：相鄰小區(qū)在小區(qū)邊緣使用不

34、同的頻率干擾消除：多用戶檢測智能天線：自然具有一定干擾回避的效果正交序列：如零相關序列通信人移動通信擾隨機化單純加擾只能白化干擾，不能降低干擾能量噪聲干擾干擾白化Þ通信人小區(qū)間加擾移動通信除和智能天線通信人智能天線的干擾回避作用干擾消除移動通信小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)靜態(tài)半靜態(tài)（下行）：基于X2接口動態(tài)（上行）：基于X2接口傳統(tǒng)頻率復用頻譜效率過低通信人軟頻率復用傳統(tǒng)頻率復用移動基通信于正的小區(qū)間干擾抑制CAZAC序列：多徑環(huán)境中的零相關/低相關序列Zadoff-Chu序列是最常用的CAZAC序列，采用不同的ZC序列或不同的ZC序列循環(huán)位移版本，可以獲得低相關性。用于LTE的參考信號、控制信道

35、等。通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信L基本E：RE（粒子）=1個OFDM符號*1個子載波（顆粒度過細，無法使用）共享信道：塊（RB）時隙長度要滿足延遲要求§ LTE：0.5ms頻域上取決于最小數(shù)據(jù)流（如VoIP）的需要§ LTE：12個子載波1個RB對=2個RB（1ms）下行控制信道粒度更小1個REG=4個RE1個CCE=9個REG：通信人移動通信分配方式分配可分為2種：Localized和Distr

36、ibutedLocalized：通過頻域調(diào)度獲得調(diào)度增益和多用戶增益Distributed：通過擴展頻譜獲得頻率分集增益可通過從虛擬塊（VRB）向物理塊（PRB）的實現(xiàn)。PRB總是Localized的，VRB分為LVRB和DVRB。通信人移動通信的分配4種分配方式：下行集中式分配（Localized）下行分布式分配（Distributed）： 上行集中式分配上行跳頻調(diào)度方式：頻率選擇性調(diào)度§ 基于CQI反饋進行調(diào)度半持續(xù)調(diào)度（SPS，Semi-Persistent Scheduling）在激活SPS時，系統(tǒng)固定使用預定的調(diào)度主要用于VoIP業(yè)務。類似用調(diào)度實現(xiàn)的“電路域傳輸”，直至S

37、PS去激活。調(diào)度算法：Round Robin MAX C/IProportional Fair通信人移動通信分配方式通過PRB（物理塊）和VRB（虛擬資源塊）2階結(jié)構來實現(xiàn)。指示集中式：1個VRB對映射到1個localized的PRB對分布式：1個VRB對映射到2個distributed 的PRB對仍以RB為，并沒有形成梳狀頻譜通信人移動通信指示方式三種指示方式Type1：Bitmap方式，用于集中式Type2：分組指示方式，用于分布式Type3：Compact方式，樹狀指示，用于2種方式通信人移動通信分配方式集中式分配跳頻分配Intra-TTI hopping Inter-TTI hoppi

38、ng通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信物理過程無線系統(tǒng)的物理過程尤為復雜，也非常重要。因為：適應無線信道的不斷變化，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。針對各種自適應操作，完成各種配置的預設和調(diào)整。當終端移動時，實現(xiàn)切換和漫游。在終端開機、重新激活時，和系統(tǒng)“握手”。LTE定義的物理過程：小區(qū)搜索隨機接入功率控制測量共享信道物理過程通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程小區(qū)搜

39、索6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信小區(qū)搜索和下行同步3種目的：下行同步：子幀時鐘Æ幀時鐘小區(qū)ID獲?。?04個ID=3*168 BCH解調(diào)信息2種信號：PSS和SSS時頻位置：§ 時域FDD和TDD的不同§ 頻域位于序列設計：§ PSS：頻域Zadoff-Chu序列§ SSS：2進制M序列通信人移動通信同步信號時域位置通信人TD-LTEFDD LTE移動通信同步信號總是位于系統(tǒng)帶寬的中心通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配

40、方式5個物理過程隨機接入6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信隨機接入和上行同步隨機接入的目的：獲得上行同步信息：TA 獲得系統(tǒng)的上行傳輸隨機接入的場景：開機IdleÆActive切換分配信息隨機接入需要解決的問題：在上行失步情況下進行上行接收窗錯位。§ 時域采用特殊的Preamble結(jié)構，無法控制終端距離遠近差異造成的多個終端同時發(fā)起接入，造成碰撞§ 采用低相關性序列：ZC序列（只用于同步，不攜帶信息）上行同步保持TA的周期性獲取同步隨機接入：即上行請求通信人移動通信接入設計隨機接入Preamble的

41、時頻頻域：PUCCH內(nèi)側(cè)時域：可配置隨機接入流程通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程功率控制6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信O統(tǒng)控的作用功控對小區(qū)內(nèi)性能貢獻不大：OFDM在小區(qū)內(nèi)為正交傳輸，不存在CDMA系統(tǒng)中的遠近效應功控只能用于補償路損和陰影，因此只需采用慢功控采用功控反而可能擾亂CQI（信道質(zhì)量指示）的反饋，和頻域調(diào)度有一定LTE下行不采用功控，上行采用慢功控OFDM系統(tǒng)中的功控主要用于抑制小區(qū)間干擾適當減小在可能對相鄰小區(qū)產(chǎn)生干擾的RB上的或者說，

42、避免在可能對相鄰小區(qū)產(chǎn)生干擾的RB上隨意增大功率對路損進行補償部分功控通信人移動通信LTE系統(tǒng)中的功率控制下行無功控，采用功率分配：RS RE和數(shù)據(jù)RE的功率比§ RS power boostingRNTP測量上行功控：用于路損補償和小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（部分功控）通過PDCCH中的TPC信令進行功率控制PUSCH功控§ UE上報功控余量PUCCH功控SRS功控：控制的半靜態(tài)功控PRACH功控：開環(huán)功控通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程測量6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-

43、LTE的進一步演進通信人移動通信測量側(cè)：用于小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的測量：HII測量OI測量終端側(cè)：和切換相關的測量：RSSI（系統(tǒng)帶寬內(nèi)場強，主要用于干擾測量）RSRP（某些RB內(nèi)的接收功率，主要用于切換時判斷信號強度） RSRQ（某些RB內(nèi)的SINR，更精確的切換判據(jù)）同頻測量、異頻測量周期性上報、觸發(fā)型上報通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程共享信道物理過程6+1個天線端口7+2個傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信共享信道相關過程共享信道過程PDSCH相關過程PUSCH相關過程共享信

44、道相關的主要操作是數(shù)據(jù)的傳輸和自適應：數(shù)據(jù)收發(fā)調(diào)度頻域分配調(diào)度自適應MIMO配置自適應調(diào)制與編碼（AMC）HARQCQI/RI/PMI的反饋通信人移動通信AMC和CDMA系統(tǒng)不同，OFDM系統(tǒng)可以在不同頻帶采用不同的調(diào)制編碼方式（MCS）不同頻帶上分別測量、反饋CQI選擇一：1個用戶的所有RB采用均一MCS，性能差一些，但信令少選擇二：1個用戶的不同RB采用不同MCS，性能好一些，但信令多LTE采用選擇一，因為選擇二性能增益不明顯CQI是通過信道探測（Sounding，采用信道探測RS）得到的。AMC適合調(diào)度、功控、自適應MIRQ等一起，由調(diào)度器同時實施的。通信人移動通信L的調(diào)制編碼方式調(diào)制：

45、下行：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM上行： BPSK、 QPSK、16QAM、64QAM（可選）信道編碼：數(shù)據(jù)信道：Turbo碼控制信道：卷積碼通信人物理信道調(diào)制方式PDSCHQPSK16QAM64QAMPMCHQPSK16QAM64QAMPDCCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSKPBCHQPSKPUSCHQPSK16QAM64QAMPUCCHBPSKQPSK移動通信HARQ在LTE系統(tǒng)中，采用Stop-And-WaitHARQ類型下行采用異步的自適應HARQ 上行采用同步HARQHARQ算法：CC（Chase Combining）：HARQ：§ 數(shù)據(jù)重發(fā)，

46、獲得能量積累，逐漸提高IR（增量冗余）：SINR。§ 逐步不同的冗余版本，逐步降低信道編碼速率，逐漸提高編碼增益。通信人移動通信Q時序控制HARQ進程數(shù)：取決于一個HARQ進程的RTTMultiple ACK/NACK：由于TDD系統(tǒng)并非在希望反饋ACK/NACK時總能碰到合適的“時隙”，因此需要在將多個ACK/NACK一并兩種方式：§ ACK/NACK multiplexing§ ACK/NACK Bundling。通信人移動通信目錄TD-LTE總體技術發(fā)展TD-LTE無線1個架構2個幀結(jié)構3個4種技術分配方式5個物理過程共享信道物理過程6+1個天線端口7+2個

47、傳輸模式8個物理信道TD-LTE的技術TD-LTE的進一步演進通信人移動通信下行個天線端口天線端口以參考信號（RS）進行區(qū)分UE可以根據(jù)RS區(qū)分不同的“天線” 天線端口4 天線端口5通信人天線端口0、1、2、3考符號設計均衡、檢測、解調(diào)接收信號的基礎：已知的導頻（又稱參考符號，RS）對信道進行探移動通信信道估計是發(fā)射機通過一組測?；趨⒖挤柲嫦蚪獬鲂诺理憫狾FDM系統(tǒng)需要估計信道的頻域響應和時域變化為了降低開銷，只能在少數(shù)RE上放置RS沒有放置RS的RE上的信道響應可以通過內(nèi)插等擬合方法估計根據(jù)時域和頻域響應變化的劇烈程度不同，可參用不同的RS結(jié)構(c)(a)(b)fffDfDfttDtDt通信網(wǎng)結(jié)TDM結(jié)構FDM結(jié)構移動通信參考信號設計在典型場景下，通常信道在時域和頻域上都具有一定的相干時間和相干帶寬，只要到RS的間隔不小于相干時間和相干帶寬，都可以通過內(nèi) 插獲得比較準確的信道響應，因此LTE系統(tǒng)普遍采用離散結(jié)構RSLTE單天線下行RS結(jié)構如下：Power Boosting：