TD-LTE基本原理

1、1TD-LTE基本原理中郵建2013年4月2Charter 1 LTE背景介紹Charter 2 LTE關鍵技術 Charter 3 LTE物理層結構介紹Charter 4 LTE 物理層過程Charter 5 LTE層二結構介紹4G3Charter 1 LTE背景介紹1.1 LTE的概念和設計目標1.2 SAE簡介1.3 SON簡介1.4 3GPP簡介4G4v 什么是LTE？n長期演進LTE (Long Term Evolution)是3GPP主導的無線通信技術的演進。n接入網將演進為E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network

2、)。連同核心網的系統(tǒng)架構將演進為SAE (System Architecture Evolution)。v LTE的設計目標p帶寬靈活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHzp峰值速率(20MHz帶寬）：下行100Mbps，上行50Mbpsp控制面延時小于100ms，用戶面延時小于5msp能為速度350km/h的用戶提供100kbps的接入服務p支持增強型MBMS（E-MBMS）p取消CS域，CS域業(yè)務在PS域實現(xiàn)，如VOIPp系統(tǒng)結構簡單化，低成本建網LTE背景介紹3GPP的目標是打造新一代無線通信系統(tǒng)，超越現(xiàn)有無線接入能力，全面支撐高性能數(shù)據

3、業(yè)務的，“確保在未來10年內領先”。5v SAE簡介n 系統(tǒng)架構演進SAE（System Architecture Evolution），是為了實現(xiàn)LTE提出的目標而從整個系統(tǒng)架構上考慮的演進，主要包括：u功能扁平化，去掉RNC的物理實體，把部分功能放在了E-NodeB，以減少時延和增強調度能力（單站內部干擾協(xié)調，負荷均衡等，調度性能可以得到很大提高）u把部分功能放在了核心網，加強移動交換管理，采用全IP技術，實行用戶面和控制面分離。同時也考慮了對其它無線接入技術的兼容性。LTE背景介紹6v SON簡介p自組織網絡SON（Self Organization Network）是由下一代移動網NG

4、MN（Next Generation Mobile Network）運營商發(fā)起的要求LTE實現(xiàn)的功能。p運營商站在自己利益和感受的角度出發(fā)，鑒于早期通信系統(tǒng)在O&M兼容性和經濟性比較差，而對LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault, Configuration, Alarm, Performance, Security, Inventory）： n自規(guī)劃（Self-planning）n自配置（Self-deployment）n自優(yōu)化（Self-optimization）n自維護（Self-maintenance）v SON的優(yōu)勢p運營商可以減少規(guī)劃、優(yōu)化、維護的成本

5、，降低OPEX。p設備商可以促進性能特性、工具等的銷售，降低交付后網絡優(yōu)化的成本；低附加值和低技術含量的工作收益將減少。LTE背景介紹7v 3GPP簡介p3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一個無線通信技術的標準組織，由一系列的標準聯(lián)盟作為成員（Organizational Partners）。目前有ARIB（日本）, CCSA（中國）, ETSI（歐洲）, ATIS（美洲）, TTA（韓國）, and TTC（日本） 等。p3GPP分為標準工作組TSG和管理運維組兩個部分。TSG主要負責各標準的制作修訂工作，管理運維組

6、主要負責整理市場需求，并對TSG和整個項目的運作提供支持。TSG（Technical Specification Groups ）pTSG GERAN: GERAN無線側相關(2G)；pTSG RAN: 無線側相關(3G and LTE)；pTSG SA (Service and System Aspects):負責整體的網絡架構和業(yè)務能力；pTSG CT (Core Network and Terminals):負責定義終端接口以及整個網絡的核心網相關部分。LTE背景介紹8Charter 1 LTE背景介紹Charter 2 LTE關鍵技術 Charter

7、 3 LTE物理層結構介紹Charter 4 LTE 物理層過程Charter 5 LTE層二結構介紹4G9Charter 2 LTE關鍵技術1.1 OFDM1.2 MIMO1.3 HARQ1.4 AMC4G102000s1990s1970s1960sOFDM在高速調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)據通信和廣播等OFDM應用于 802.11a, 802.16, LTEOFDM MIMO多載波HARQ AMCLTE關鍵技術v OFDM發(fā)展歷史11正交頻分復用技術，多載波調制的一種。將一個寬頻信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據信號轉換成并行的低速子數(shù)據流，調制到

8、每個子信道上進行傳輸。概念關鍵技術幀結構物理信道物理層過程頻域波形f寬頻信道正交子信道OFDM概述 v OFDM概述12與傳統(tǒng)FDM的區(qū)別？ 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。 FDMOFDM 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)）。從而在相同帶寬內容納數(shù)量更多(子)載波，提升頻譜效率。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv OFDM&FDM對比13考慮到系統(tǒng)設計的復雜程度及成本，OFDM更適用于寬帶移動通信OFDMTD-SCDMA 抗多徑干擾能力可不采用或采

9、用簡單時域均衡器將高速數(shù)據流分解為多條低速數(shù)據流并使用循環(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)據流的符號寬度較短，易產生符號間干擾。接收機均衡器的復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加與MIMO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。帶寬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

10、大帶寬，接收機復雜度大幅提升。頻域調度頻域調度靈活頻域調度顆粒度小（180kHz）。隨時為用戶選擇較優(yōu)的時頻資源進行傳輸，從而獲得頻選調度增益。頻域調度粗放只能進行載波級調度（1.6MHz)，調度的靈活性較差。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv OFDM優(yōu)勢14 OFDM輸出信號是多個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，造成調制信號的動態(tài)范圍很大。因此對RF功率放大器提出很高的要求較高的峰均比（PARP）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

11、.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(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)傳播模型下的多徑時延要求（4.68us)，從而維持符號間無干擾受時間偏差的影響ISI(符號間干擾）& ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv OFDM不足15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)內用戶之間沒有干擾。時域波形tpowe

12、r峰均比示意圖下行多址方式OFDMA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，調制信號的動態(tài)范圍大，提高了對功放的要求。分布式：分配給用戶的RB不連續(xù)集中式：連續(xù)RB分給一個用戶 優(yōu)點：調度開銷小 優(yōu)點：頻選調度增益較大頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在這個調度周期中，用戶A是分布式，用戶B是集中式OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv 下行多址方式16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)上行多

13、址方式SC-FDMA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將子載波轉換為時域信號之前，先對信號進行了FFT轉換，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子載波在任一調度周期中，一個用戶分得的子載波必須是連續(xù)的OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv 上行多址方式17 符號間無保護間隔時，多徑會造成ISI和ICI ISI: Inter-symbol Interference，

14、符號間干擾 ICI: Inter-Carrier Interference，載頻間干擾無保護間隔時間幅度接收端同時收到前一個符號的多徑延遲信號（紫色虛線）和下一個符號的正常信號（紅色實線），影響了正常接收。時域上看受到了ISI，頻域上看受到了ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv 符號間保護間隔18 有保護間隔，但保護間隔不傳輸任何信號 可以有效消除多徑的ISI，但引入了ICI有空白保護間隔時間幅度FFT積分周期保護間隔OFDM符號符號之間空出一段時間做為保護間隔，這樣做可以消除ISI（因為前一個符號的多徑信號無法干擾到下一個符號），但同時引起符號內

15、波形無法在積分周期內積分為0，導致波形在頻域上無法和其他子載波正交。應用于CDMA系統(tǒng)。因為CDMA載波間采用傳統(tǒng)FDM分隔，所以頻域信號即使有一定偏差也沒有問題關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv 空白間隔19 保護間隔中的信號與該符號尾部相同，即循環(huán)前綴（Cyclic Prefix,簡稱CP） 既可以消除多徑的ISI,又可以消除ICI循環(huán)前綴做保護間隔CP使一個符號周期內因多徑產生的波形為完整的正弦波，因此不同子載波對應的時域信號及其多徑積分總為0 ，消除載波間干擾(ICI)應用于OFDM系統(tǒng)。每個子載波寬度僅為15kHz且交疊存在，子載波間干擾（I

16、CI）對系統(tǒng)影響較大，因此采用CP消除ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程子載波間隔CP類型子載波個數(shù)OFDM/SC-FDMA符號個數(shù)RE個數(shù)15kHz常規(guī)12784擴展126727.5kHz常規(guī)24372OFDMMIMO 多載波 HARQ AMCv CP間隔20頻率CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REGREG：RE group，資源粒子組。REG = 4 RERE：Resource Element。 LTE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)RB：Resource Block。LTE系統(tǒng)最常見

17、的調度單位，上下行業(yè)務信道都以RB為單位進行調度。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OFDMMIMO 多載波 HARQ AMC信道類型信道名稱資源調度單位資源位置Resource控制信道PCFICHREG占用4個REG，系統(tǒng)全帶寬平均分配時域：下行子幀的第一個OFDM符號16REPHICHREG最少占用3個REG時域：下行子幀的第一或前三個OFDM符號12REPDCCHCCE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1-8CCEPBCHN/A頻域：頻點中間

18、的72個子載波時域：每無線幀subframe 0第二個slot6RB*4SymbolPUCCH位于上行子幀的頻域兩邊邊帶上1RB業(yè)務信道PDSCHPUSCHRB除了分配給控制信道及參考信號的資源v 資源單位21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)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（Beamforming）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

19、能力，同時降低小區(qū)內干擾，提升系統(tǒng)吞吐量空間復用v 多天線技術22“碼字”與“流”的概念相同，LTE目前有單流或雙流；信道條件好時，可使用雙流-空間復用信道條件不好時，可切換成分集模式或波束賦形層與秩（rank）的概念相同，秩為1，2，3，4，表示任一時刻終端和基站間的獨立傳播信道的個數(shù)公共導頻的邏輯天線端口有1、2、4三種情況也就是說，即便最多可使用4個邏輯天線進行空間復用傳輸，仍然只傳輸兩個信息流v 相關基本概念23典型傳輸模式中對應的基本概念傳輸模式流秩邏輯天線端口數(shù)物理天線數(shù)CRSDRS發(fā)射分集112N/A28空間復用112222822228348448波束賦型 1121812228

20、波束賦型中的業(yè)務信道與控制信道使用的參考信號不同： 業(yè)務信道使用Port 5專用參考信號（單流波束賦形）或Port 7,8(雙流波束賦形） 控制信道使用2天線端口發(fā)射分集模式這意味著，TD-LTE中的波束賦形僅僅是業(yè)務信道的（解調用參考信號在port 5和業(yè)務信道一起發(fā)送），控制信道仍然采用全向方式發(fā)送給終端v 流、秩、端口24Mode傳輸模式技術描述應用場景1單天線傳輸信息通過單天線進行發(fā)送無法布放雙通道室分系統(tǒng)的室內站2發(fā)射分集同一信息的多個信號副本分別通過多個衰落特性相互獨立的信道進行發(fā)送信道質量不好時，如小區(qū)邊緣3開環(huán)空間復用 終端不反饋信道信息，發(fā)射端根據預定義的信道信息來確定發(fā)射信

21、號信道質量高且空間獨立性強時4閉環(huán)空間復用 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生空間獨立性信道質量高且空間獨立性強時。終端靜止時性能好5多用戶MIMO 基站使用相同時頻資源將多個數(shù)據流發(fā)送給不同用戶，接收端利用多根天線對干擾數(shù)據流進行取消和零陷。6單層閉環(huán)空間復用 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單流Beamforming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量不好時，如小區(qū)邊緣8雙流Beamforming結合復用和智能天線技術，進行多路波束賦形發(fā)送，既

22、提高用戶信號強度，又提高用戶的峰值和均值速率 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。當信道質量快速惡化時，eNB可以快速切換到模式內發(fā)射分集模式v 傳輸模式25 （頻率偏移發(fā)射分集） (空頻塊編碼） 天線端口0傳原始調制符號 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

23、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-SFBC四天線端口-SFBC+FSTDv 傳輸模式(TM2)26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)據流，提高數(shù)據傳輸?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

24、間復用閉環(huán)空間復用v 空間復用(TM3、4、6)27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）TDD的特有技術，利用上下行信道互易性得到下行信道信息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+賦型增益產生定向波束，獲得賦型增益定義 波束賦型是發(fā)射端對數(shù)據先加權再發(fā)送，形成窄的發(fā)射波束，將能量對準目標用

25、戶，提高目標用戶的信噪比，從而提高用戶的接收性能。特點單流beamforming雙流beamformingv 波束賦形(TM7、8)28接收機使用來自多個信道的副本信息能比較正確的恢復出原發(fā)送信號，從而獲得分集增益。手機受電池容量限制，因此在上行鏈路中采用接收分集也可有效降低手機發(fā)射功率 MRC （最大比合并）線性合并后的信噪比達到最大化 相干合并：信號相加時相位是對齊的 越強的信號采用越高的權重適用場景：白噪或干擾無方向性的場景原理 IRC（干擾抑制合并） 合并后的SINR達到最大化 有用信號方向得到高的增益 干擾信號方向得到低的增益 適用場景：干擾具有較強方向性的場景。接收分集的主要算法：

26、MRC &IRC 由于IRC在最大化有用信號接收的同時能最小化干擾信號，故通常情況IRC優(yōu)于MRC 天線數(shù)越多及干擾越強時，IRC增益越大 IRC需進行干擾估計，計算復雜度較大性能比較初期引入建議： IRC性能較好，故建議廠商支持IRC 鑒于IRC復雜度較大，廠商初期可能較難支持，故同時要求MRC v 接收分集29n FEC：前向糾錯編碼n ARQ：自動重傳請求n HARQ：ARQ+FEC 單路停等協(xié)議與多路并行停等協(xié)議 同步HARQ協(xié)議與異步HARQ協(xié)議 自適應的HARQ與非自適應的HARQ 當前一次嘗試傳輸失敗時，就要求重傳數(shù)據分組，這樣的傳輸機制就稱之為ARQ（自動請求重傳）。在

27、無線傳輸環(huán)境下，信道噪聲和由于移動性帶來的衰落以及其他用戶帶來的干擾使得信道傳輸質量很差，所以應該對數(shù)據分組加以保護來抑制各種干擾。這種保護主要是采用前向糾錯編碼（FEC），在分組中傳輸額外的比特。過多的前向糾錯編碼會使傳輸效率變低。HARQ即ARQ和FEC相結合的方案被提出了。v HARQ30p HARQ 定時關系n 重傳與初傳之間的定時關系：同步HARQ協(xié)議；異步HARQ協(xié)議n LTE上行為同步HARQ協(xié)議：如果重傳在預先定義好的時間進行，接收機不需要顯示告知進程號，則稱為同步HARQ協(xié)議n LTE下行為異步HARQ協(xié)議：如果重傳在上一次傳輸之后的任何可用時間上進行，接收機需要顯示告知具體

28、的進程號，則稱為異步HARQ協(xié)議v HARQ定時關系31p 自適應/非自適應HARQn 自適應HARQ：自適應HARQ是指重傳時可以改變初傳的一部分或者全部屬性，比如調制方式，資源分配等，這些屬性的改變需要信令額外通知。 n 非自適應HARQ：非自適應的HARQ是指重傳時改變的屬性是發(fā)射機與接收機實現(xiàn)協(xié)商好的，不需要額外的信令通知n LTE下行采用自適應的HARQn LTE上行同時支持自適應HARQ和非自適應的HARQ 非自適應的HARQ僅僅由PHICH信道中承載的NACK應答信息來觸發(fā) 自適應的HARQ通過PDCCH調度來實現(xiàn)，即基站發(fā)現(xiàn)接收輸出錯誤之后，不反饋NACK，而是通過調度器調度其

29、重傳所使用的參數(shù) HARQ32p HARQ RTT與進程數(shù)n LTE采用多路并行停等協(xié)議 FDD: RTT包括下行信號傳輸時間TP，下行信號接收時間Tsf，下行信號處理時間TRX，上行ACK/NACK傳輸時間TP，上行ACK/NACK接收時間Tsf，上行ACK/NACK處理時間TTX，即RTT = 2*TP + 2*Tsf + TRX + TTX FDD:進程數(shù)等于RTT中包含的下行子幀數(shù)目，即Nproc = RTT / Tsf 下行HARQ RTT與進程數(shù)(FDD)在FDD中，最小的下行HARQ RTT時間（定義為重傳的下行數(shù)據與上一次傳輸?shù)耐瑯酉滦袛?shù)據之間的時間間隔的最小值）為8ms。TD

30、D中，這一值在8到16ms之間。RTT（Round Trip Time）定義為一次數(shù)據包傳輸過程的完成時間，包括從一個數(shù)據包在發(fā)送端開始發(fā)送，接收端處理后，根據結果反饋ACK/NACK信令，發(fā)送端解調處理ACK/NACK信號后，確定下一幀進行重傳或傳送新數(shù)據包的全過程。HARQ33HARQ進程數(shù)下行DL/UL allocationProcess number5ms periodicity1DL+DwPTS : 3UL42DL+DwPTS : 2UL73DL+DwPTS : 1UL1010ms periodicity3DL+2DwPT : 5UL66DL+DwPTS : 3UL97DL+DwPT

31、S : 2UL128DL+DwPTS : 1UL15上行DL/UL allocationProcess number5ms periodicity1DL+DwPTS: 3UL72DL+DwPTS : 2UL43DL+DwPTS : 1UL210ms periodicity3DL+2DwPTS : 5UL66DL+2DwPTS : 3UL37DL+DwPTS : 2UL28DL+DwPTS : 1UL134AMCQPSK，16QAM，64QAMTD - LTE采用64QAM調制方式，效率是QPSK的3倍，也比16QAM峰值速率提升50。n 高階調制的缺點：越是高性能（速率高）的調制方式，其對信道

32、質量的要求也越高n AMC: 基于信道質量，選擇最合適的調制方式，編碼方式：好的信道條件- 減少冗余，高階調制壞的信道條件- 增加冗余，低階調制AMC技術的基本原理是在發(fā)送功率恒定的情況下，通過調整無線鏈路傳輸?shù)恼{制方式與編碼速率，確保 鏈路的傳輸質量。35Copyright 2012 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.ICIC：小區(qū)間干擾協(xié)調Page31136574副頻副頻Cell 2,4,6FrequencyPowerCell 2,4,6主頻Frequency主頻通常分配給小區(qū)邊緣區(qū)域的用戶，eNB在主頻上可高功率發(fā)射Cel

33、l 12Power副頻副頻PowerCell 3,5,7FrequencyCell 3,5,7主頻Cell 1主頻系統(tǒng)全部帶寬全部帶寬可以分配給小區(qū)中間的用戶，eNB在副頻上降功率發(fā)射，避免干擾相鄰小區(qū)的主頻ICIC技術的優(yōu)點：降低鄰區(qū)干擾；提升小區(qū)邊緣數(shù)據吞吐量，改善小區(qū)邊緣用戶體驗ICIC改善小區(qū)邊緣用戶吞吐率達40%以上Copyright 2012 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.ICIC的實現(xiàn)Page32傳統(tǒng)ICIC（靜態(tài)）配置工具OSS自適應ICIC靜態(tài)ICIC：每個模式固定 1/3邊緣用戶頻帶，每個小區(qū)的邊緣頻帶模

34、式由用戶手工配置確定自適應ICIC：不需要人工配置和操作， OSS自動配置各小區(qū)的邊緣頻帶模式，場景實用性強38Charter 1 LTE背景介紹Charter 2 LTE關鍵技術 Charter 4 LTE 物理層過程Charter 5 LTE層二結構介紹4G394G40LTE支持頻段E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 1910 MHz1930 MHz 1990 MHzFDD3

35、1710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz 1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz 2170 MHzFDD111427.

36、9 MHz 1452.9 MHz1475.9 MHz 1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD.E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2

37、025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDD402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDDTDD模式支持頻段FDD模式支持頻段根據2008年底凍結的LTE R8協(xié)議：p支持兩

38、種雙工模式：FDD和TDDp支持多種頻段，從700MHz到2.6GHzp支持多種帶寬配置，協(xié)議規(guī)定以下帶寬配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz41LTE幀結構FDD LTE幀結構TD-LTE幀結構#0幀: 10ms子幀: 1ms時隙0.5ms#1#2#3#4#5#6#7#8#9#19子幀: 1ms時隙0.5ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4半幀: 5ms半幀: 5ms幀: 10msGPUpPTS關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TYPE1TYPE242TD-LTE幀結構子幀: 1ms時隙0.5ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#

39、3#4半幀: 5ms半幀: 5ms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 + GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSU

40、DDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表轉換周期為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換周期為10ms表示每10ms有一個特殊時隙。這種配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43TD-LTE幀結構和TD-SCDMA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: 0.

41、275msTD-SCDMA 半幀: 5msTD-LTE 半幀: 5msTD-LTE和TD-SCDMA幀結構主要區(qū)別：1. 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保持一致，有利于產品實現(xiàn)以及借助FDD的產業(yè)鏈2. 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。3. 在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以傳輸數(shù)據，能夠進一步增大小區(qū)容量4. TD-LTE的調度周期為1ms，即每1ms都可以指示終端接收或發(fā)送數(shù)據，保證更短的時延。而TD-SCDMA的調度周期為5ms關鍵技術幀結構物

42、理信道物理層過程44LTE資源塊基本概念載波帶寬 MHz1.43 5101520RE數(shù)目(每個OFDM符號)721803006009001200RB數(shù)目（每個slot）615 255075100RE (Resource Element)p物理層資源的最小粒度p時域：1個OFDM符號，頻域：1個子載波RB（Resource Block）p物理層數(shù)據傳輸?shù)馁Y源分配頻域最小單位p時域：1個slot，頻域：12個連續(xù)子載波(Subcarrier)TTI p物理層數(shù)據傳輸調度的時域基本單位p1 TTI = 1 subframe = 2 slotsp1 TTI = 14個OFDM符號 (Normal CP

43、)p1 TTI = 12個OFDM符號 (Extended CP)CCEpControl Channel Elementp控制信道的資源單位p1 CCE = 36 REsp1 CCE = 9 REGs (1 REG = 4 Res（4個連續(xù)可用的）)4538u 資源單元組控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道 每個REG中包含4個數(shù)據REu 控制信道單元（CCE） 36RE，9REG組成38REG與CCE46TDD-LTE 特殊子幀介紹uTD-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。uTD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變 DwPT

44、S，GP和UpPTS的長度。但無論如何改變， DwPTS + GP + UpPTS永遠等于1msTD-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特殊子幀配置Normal CPExtended CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101381194183121031921311211011412113725392822693291271022-81112-47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。

45、但無論如何改變，DwPTS + GP + UpPTS永遠等于1ms特殊子幀配置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48 主同步信號PSS在DwPTS上進行傳輸 DwPTS

46、上最多能傳兩個PDCCH OFDM符號（正常時隙能傳最多3個） 只要DwPTS的符號數(shù)大于等于9，就能傳輸數(shù)據（參照上頁特殊子幀配置） TD-SCDMA的DwPTS承載下行同步信道DwPCH，采用規(guī)定功率覆蓋整個小區(qū)，UE從DwPTS上獲得與小區(qū)的同步 TD-SCDMA的DwPTS無法傳輸數(shù)據，所以TD-LTE在這方面是有提高的。如果小區(qū)覆蓋距離和遠距離同頻干擾不構成限制因素（在這種情況下應該采用較大的GP配置），推薦將DwPTS配置為能夠傳輸數(shù)據DwPTS關鍵技術幀結構物理信道物理層過程49UpPTSUpPTS可以發(fā)送短RACH（做隨機接入用）和SRS（Sounding參考信號，詳細介紹見后

47、）根據系統(tǒng)配置，是否發(fā)送短RACH或者SRS都可以用獨立的開關控制因為資源有限（最多僅占兩個OFDM符號），UpPTS不能傳輸上行信令或數(shù)據TD-SCDMA的UpPTS承載Uppch，用來進行隨機接入關鍵技術幀結構物理信道物理層過程50TD-LTE和TD-SCDMA鄰頻共存（1）TD-S = 3:3根據仿真結果，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為26Mbps左右（采用10:2:2，特殊時隙可以用來傳輸業(yè)務）TD-LTE = 2:2 + 10:2:2TD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720

48、Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms= 2.15ms特殊時隙特殊時隙共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb Ta）。則TD-LTE的DwPTS必須小于0.85ms（26112Ts)?？梢圆捎?0:2:2的配置0.675ms1ms關鍵技術幀結構物理信道物理層過程51TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2

49、= 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.7ms0.675ms1ms= 1.475ms共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb Ta） 。 則TD-LTE的DwPTS必須小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S = 4:2 根據計算，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為28Mbps左右（為避免干擾，特殊時隙只能采用3:9:2，無法用來傳輸業(yè)務。經計算，為和TD-SCDMA時隙對齊引起的容量損失約為20% ）計算方法：TS36.213規(guī)定，特殊時隙DwPTS如果用于傳輸數(shù)據，那么吞吐量按照正常下

50、行時隙的0.75倍傳輸。如果采用10:2:2配置，則下行容量為3個正常時隙吞吐量+0.75倍正常時隙吞吐量。如果丟失此0.75倍傳輸機會，則損失的吞吐量為0.75/3.75 = 20%TD-LTE = 3:1 + 3:9:2關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTE和TD-SCDMA鄰頻共存（2）52TD-S = 1:5TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-SCDMATD-LTE 根據計算，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為9.3M（特殊時隙無法用來傳輸業(yè)務）如果特殊時隙采用10:2:2，則下行扇區(qū)吞吐量為16.2M。所以為和TD-SCDMA時隙對齊引起的容量損失約為43%TD-SCD

51、MA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.675ms1ms0.675ms= 3.5ms共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb Ta） 。TD-LTE的DwPTS必須小于0.5ms（15360Ts)。只能采用 3:9:2關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTE和TD-SCDMA鄰頻共存（3）53TD-LTE和TD-SCDMA共存 - 小結根據仿真結果，此時TD-

52、LTE下行扇區(qū)吞吐量為26Mbps左右（特殊時隙可以用來傳輸業(yè)務）TD-S = 3:3TD-LTE = 2:2 + 10:2:2根據仿真結果，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為28Mbps左右（特殊時隙采用3:9:2，無法用來傳輸業(yè)務，損失20%）TD-S = 4:2TD-LTE = 3:1 + 3:9:2TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-S = 1:5根據計算結果，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為9.3M（特殊時隙采用3:9:2，無法用來傳輸業(yè)務，損失43% ）上述分析表明：1. TD-S網絡3:3配置的情況下，既符合TD-LTE網絡本身支持業(yè)務需求和達到自身性能最優(yōu)的條件，也沒有

53、時隙對齊造成的吞吐量損失。2. 由于現(xiàn)網TD-S為4:2的配置，若不改變現(xiàn)網配置，TD-LTE在需要和TD-S鄰頻共存的場景下，時隙配比只能為3:1+3:9:2。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程54邏輯、傳輸、物理信道下行信道映射關系上行信道映射關系 邏輯信道定義傳送信息的類型，這些數(shù)據流是包括所有用戶的數(shù)據。 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)據流。 物理信道是將屬于不同用戶、不同功用的傳輸信道數(shù)據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，并在最終調制為模擬射頻信號發(fā)射出去； 不同物理信道上的數(shù)據流分別屬于不同的用戶或

54、者是不同的功用。 關鍵技術幀結構物理信道物理層過程55物理信道簡介信道類型信道名稱TD-S類似信道功能簡介控制信道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)據調度信令上行功控命令尋呼消息調度授權信令RACH響應調度授權信令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，調度請求等。 業(yè)務信道PDSC

55、H（下行物理共享信道）PDSCHRRC相關信令、SIB、paging 消息、下行用戶數(shù)據PUSCH（上行物理共享信道）PUSCH上行用戶數(shù)據，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56物理信道配置關鍵技術幀結構物理信道物理層過程57不同的同步信號來區(qū)分不同的小區(qū)，包括PSS和SSS。 P-SCH (主同步信道）：符號同步，部分Cell ID檢測,3個小區(qū)ID. S-SCH（輔同步信道）：幀同步，CP長度檢測和Cell group ID檢測，168個小區(qū)組ID.SCH配置時域結構頻域結構 SCH(同步信道)PSS位于DwPTS的第三個符號SSS位于5ms第一個

56、子幀的最后一個符號小區(qū)搜索需要支持可擴展的系統(tǒng)帶寬： 1.4/3/5/10/20MHz SCH (P/S-SCH)占用的72子載波位于系統(tǒng)帶寬中心位置關鍵技術幀結構物理信道物理層過程58PCI概述LTE系統(tǒng)提供504個物理層小區(qū)ID(即PCI)，和TD-SCDMA系統(tǒng)的128個擾碼概念類似。網管配置時，為小區(qū)配置0503之間的一個號碼即可。基本概念小區(qū)ID獲取方式在TD-SCDMA系統(tǒng)中，UE解出小區(qū)擾碼序列（共有128種可能性），即可獲得該小區(qū)ID。LTE的方式類似，不同的是UE需要解出兩個序列：主同步序列（PSS，共有3種可能性）和輔同步序列（SSS，共有168種可能性）。由兩個序列的序號

57、組合，即可獲取該小區(qū)ID。配置原則 因為PCI直接決定了小區(qū)同步序列，并且多個物理信道的加擾方式也和PCI相關，所以相鄰小區(qū)的PCI不能相同以避免干擾。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程59 頻域：對于不同的帶寬，都占用中間的1.08MHz （72個子載波）進行傳輸 時域：映射在每個5ms 無線幀的subframe0里的第二個slot的前4個OFDM符號上 周期：PBCH周期為40ms，每10ms重復發(fā)送一次，終端可以通過4次中的任一次接收解調出BCHPBCH配置 PBCH(廣播信道) 廣播消息：MIB&SIBMIB在PBCH上傳輸,包含了接入LTE系統(tǒng)所需要的最基本的信息：下行系統(tǒng)帶寬

58、PHICH資源指示系統(tǒng)幀號(SFN）CRC使用mask的方式天線數(shù)目的信息等 SIB在DL-SCH上傳輸，映射到物理信道PDSCH ，攜帶如下信息：一個或者多個PLMN標識Track area code小區(qū)IDUE公共的無線資源配置信息同、異頻或不同技術網絡的小區(qū)重選信息 SIB1固定位置在#5子幀上傳輸，攜帶了DL/UL時隙配比，以及其他SIB的位置與索引等信息。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程SIB 1SIB 2SIB 3860 PHICH的傳輸以PHICH組的形式，PHICH組的個數(shù)由PBCH指示。 Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH組數(shù)=Ng*(100/8)（整數(shù)，取上限）=3，

59、7，13，25PHICH min=3 PHICH max=25 采用BPSK調制，傳輸上行信道反饋信息。指示PDCCH的長度信息（1、2或3），在子幀的第一個OFDM符號上發(fā)送，占用4個REG，均勻分布在整個系統(tǒng)帶寬。采用QPSK調制，攜帶一個子幀中用于傳輸PDCCH的OFDM符號數(shù)，傳輸格式。小區(qū)級shift，隨機化干擾。PCFICH & PHICH配置PCFICH(物理層控制格式指示信道) PHICH(物理HARQ指示信道)關鍵技術幀結構物理信道物理層過程61頻域：占用所有的子載波 時域：占用每個子幀的前n個OFDM符號，nRSRQ=10lg100+(-82)-(-54)=-8dB

60、LTE終端測量量-RSRQ關鍵技術幀結構物理信道物理層過程72RS-CINR真正的RS信號質量因為RS在所有RE資源中均勻分布，所以RS-CINR一定程度上可以表征PDSCH（業(yè)務信道）信號質量因為RS-SINR沒有在3GPP進行標準化，所以目前僅在外場測試中要求廠家提供RS-CINR，且不同廠家在實現(xiàn)中可能會有一定偏差RS-CINR關鍵技術幀結構物理信道物理層過程73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（解調參考信號）在PUCCH、PUSCH上傳輸，用于PUCCH和PUSCH的