個(gè)人通信第七章 TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)

1、TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程LTE3G2G1G使用蜂窩組網(wǎng)，廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)有AMPS、TACS等，采用模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)等技術(shù)目前應(yīng)用最廣泛的通信系統(tǒng)，主要包括GSM、IS-95等,完全采用數(shù)字技術(shù)，使用FDM、TDM、CDMA等技術(shù)。提供數(shù)字化的語(yǔ)音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。技術(shù)指標(biāo)：室內(nèi)速率2Mbps，室外速率384kbps，行車速率144kbps。能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)、高速率傳輸及寬帶多媒體、無(wú)線接入Internet等服務(wù)。采用OFDM及MIMO技術(shù)，在200MHz系統(tǒng)帶寬下，下行峰值速

2、率100Mbps，上行峰值速率50MHz，提供VoIP及IMS等高速率數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。？提綱提綱TD-LTE主要關(guān)鍵技術(shù)主要關(guān)鍵技術(shù) TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)TD-SCDMA同同TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)比較關(guān)鍵技術(shù)比較 OFDM及SC-FDMATD-LTE 與與FDD-LTE的對(duì)比的對(duì)比MIMO多天線解決方案4目前三大3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA、WCDMA以及cdma2000都將LTE作為其下一步發(fā)展的方向2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEeEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.

3、16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev. AEV-DORev. BHSUPALTE成為移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的方向成為移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的方向LTE成為移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的方向成為移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的方向MME / S-GWMME / S-GWX2S1p移動(dòng)性管理p服務(wù)網(wǎng)關(guān)pMME/SGW 與 eNode B的接口EPCE-UTRANpeNode B間的接口NodeBRNC+ =eNodeBEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUu靈活的多頻段配

4、置先進(jìn)的天線解決方案新的無(wú)線接入技術(shù)提綱提綱TD-LTE主要關(guān)鍵技術(shù)主要關(guān)鍵技術(shù) TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)TD-SCDMA同同TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)比較關(guān)鍵技術(shù)比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與與FDD-LTE的對(duì)比的對(duì)比MIMO多天線解決方案nOFDM及及SC-FDMAnMIMO多天線解決方案多天線解決方案 TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE多址技術(shù)多址技術(shù)采用OFDMA取代CDMA作為基本的多址技術(shù)下行多址技術(shù)采用CP-OFDMA 上行多址技術(shù)采用SC-FDMA1、主要是3GPP大多數(shù)公司于知識(shí)產(chǎn)權(quán)等利益平衡的結(jié)果2、CDMA的頻譜效率并不低于OFDMA3

5、、OFDMA可以更好、更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)5M以上，特別是20M以上系統(tǒng)帶寬4、OFDMA能夠更好地對(duì)抗多徑衰落1、采用經(jīng)典OFDMA技術(shù)1、相比于OFDMA具有較小的PAPR值，適用于功率較小的終端2、TD-LTE采用基于頻域生成的單載波方法DFT擴(kuò)展OFDM （DFT-S-OFDM）作為具體實(shí)現(xiàn)方法OFDM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用nOFDMOFDM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 20世紀(jì)60年代：OFDM技術(shù)提出； 20世紀(jì)70年代：使用DFT/IDFT（FFT/IFFT）； 20世紀(jì)80年代：引入循環(huán)前綴； 20世紀(jì)90年代：數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展；寬帶有線/無(wú)線接入和廣播規(guī)模應(yīng)用； 00年代：O

6、FDM/MIMO技術(shù)；蜂窩移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)；nOFDMOFDM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用廣播： DAB、DVB-T/H有線： ADSL/VDSLWPAN: UWBWLAN： 802.11a、HIPERLAN-2WMAN： 802.16d/e/m、HIPERMAN-2、WiBRO、WWAN：802.20、LTE（3GPP）、UMB（3GPP2）WRAN： 802.22IMT-Ad: 4GOFDM技術(shù)原理技術(shù)原理OFDM將頻域劃分為多個(gè)子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交。將高速的串行數(shù)據(jù)流分解成若干并行的子數(shù)據(jù)流同時(shí)傳輸采用循環(huán)前綴（CP）對(duì)抗符號(hào)間干擾OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間 信道“相干時(shí)

7、間”時(shí)，信道可以等效為“線性時(shí)不變”系統(tǒng)，降低信道時(shí)間選擇性衰落對(duì)傳輸系統(tǒng)的影響OFDM技術(shù)原理技術(shù)原理nOFDMOFDM子載波的帶寬子載波的帶寬 信道信道“相干帶寬相干帶寬”時(shí)，可以認(rèn)為該信道是時(shí)，可以認(rèn)為該信道是“非頻非頻率選擇性信道率選擇性信道”，所經(jīng)歷的衰落是，所經(jīng)歷的衰落是“平坦衰落平坦衰落”單載波系統(tǒng)呈現(xiàn)頻率選擇性衰落單載波系統(tǒng)呈現(xiàn)頻率選擇性衰落OFDM系統(tǒng)對(duì)應(yīng)每個(gè)子載波呈現(xiàn)平坦衰落系統(tǒng)對(duì)應(yīng)每個(gè)子載波呈現(xiàn)平坦衰落OFDM主要參數(shù)主要參數(shù)n子載波間隔：子載波間隔：15kHz，用于單播（unicast）和多播（ MBSFN ）傳輸 7.5kHz，僅僅可以應(yīng)用于獨(dú)立載波的MBSFN傳輸n

8、子載波數(shù)目：子載波數(shù)目：n循環(huán)前綴長(zhǎng)度：循環(huán)前綴長(zhǎng)度：一個(gè)時(shí)隙中不同OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴長(zhǎng)度不同n頻譜效率高頻譜效率高OFDM采用多載波方式避免用戶的干擾，只是取得用戶間正交性的一種方式，“防諱于未然”的一種方式未然式 CDMA采用等干擾出現(xiàn)后用信號(hào)處理技術(shù)將其消除，例如信道均衡、多用戶檢測(cè)等；以恢復(fù)系統(tǒng)的正交性相對(duì)單載波系統(tǒng)(CDMA)來(lái)說(shuō)，多載波技術(shù)(OFDM)是更直接的實(shí)現(xiàn)正交傳輸?shù)姆椒╪帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)-決定性優(yōu)勢(shì)決定性優(yōu)勢(shì)OFDM信道帶寬取決于子載波的數(shù)量 CDMA只能通過(guò)提高碼片速率或者多載波方式支持更大帶寬，使得接收機(jī)復(fù)雜度大幅度上升n抗多徑衰落抗多徑衰落相對(duì)于CDMA

9、系統(tǒng)，OFDMA系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單均衡接收機(jī)的最直接方式OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)n頻域調(diào)度及自適應(yīng)頻域調(diào)度及自適應(yīng) OFDM可以實(shí)現(xiàn)頻域調(diào)度，相對(duì)CDMA來(lái)說(shuō)靈活性更高 可以在不同的頻帶采用不同的調(diào)制編碼方式，更好的適應(yīng)頻率選擇行衰落n實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)MIMOMIMO技術(shù)較簡(jiǎn)單技術(shù)較簡(jiǎn)單 MIMO技術(shù)的關(guān)鍵：有效避免天線之間的干擾以區(qū)分多個(gè)數(shù)據(jù)流 平坦衰落信道中實(shí)現(xiàn)MIMO更容易，頻率選擇性信道中，IAI和ISI混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡區(qū)分開OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)n上行采用上行采用SC-FDMASC-FDMA的原因的原因OFDM的峰均比較高，功放效率降低，導(dǎo)致整機(jī)電源效率降低；終

10、端的配置越來(lái)越多，功能越來(lái)越強(qiáng)大，導(dǎo)致對(duì)終端電源效率提出越來(lái)越高的要求，而電池技術(shù)卻一直沒(méi)有突破性進(jìn)展，因此對(duì)終端的節(jié)能技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求；nSC-FDMASC-FDMA及其實(shí)現(xiàn)方式及其實(shí)現(xiàn)方式TD-LTE系統(tǒng)中上行鏈路采用SC-FDMA技術(shù)，以期降低PAPR，提高功放效率，延長(zhǎng)電池壽命；DFT-S-OFDM可以認(rèn)為是SC-FDMA的頻域產(chǎn)生方式，是OFDM在IFFT調(diào)制前進(jìn)行了基于傅立葉變換的預(yù)編碼。上行上行SC-FDMA多址方式多址方式nOFDM及及SC-FDMAnMIMO多天線解決方案多天線解決方案TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)n下行多天線技術(shù)下行多天線技術(shù) 傳輸分集SFBCSFBC

11、+FSTD閉環(huán)Rank1預(yù)編碼空間復(fù)用開環(huán)空間復(fù)用閉環(huán)空間復(fù)用MU-MIMO波束賦形TD-LTE系統(tǒng)的多天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式系統(tǒng)的多天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式n上行多天線技術(shù)上行多天線技術(shù)上行傳輸天線選擇(TSTD)MU-MIMOn發(fā)送接收分集發(fā)送接收分集多天線分集技術(shù)與單天線系統(tǒng)直觀相比并沒(méi)有增加系統(tǒng)吞吐量，但是由于改善了性能指標(biāo)從而可以通過(guò)提高編碼率和降低重傳率提高系統(tǒng)容量多天線分集技術(shù)有很好的抗衰落功能，尤其在信道散射豐富、多根天線之間相關(guān)性不高的時(shí)候，抗衰落性能會(huì)更高，因此對(duì)于天線間距要求一般大于4倍波長(zhǎng)，而當(dāng)信道相關(guān)較大的時(shí)候則只能提高信噪比，無(wú)法對(duì)抗衰落信道多天線技術(shù)多天線技術(shù)傳輸分集傳輸分集p

12、 TD-LTETD-LTE規(guī)定的多天線傳輸方式：規(guī)定的多天線傳輸方式：n 傳輸方式1：?jiǎn)翁炀€傳輸模式；n 傳輸方式2：傳輸分集，分2發(fā)送天線的SFBC，和4發(fā)送天線的SFBC+FSTD兩種方案；n 傳輸方式3：主傳輸方式為大時(shí)延循環(huán)延遲分集；n 傳輸方式4：主傳輸方式為閉環(huán)空間復(fù)用；n 傳輸方式5：主傳輸方式為MU-MIMO；n 傳輸方式6：主傳輸方式為Rank=1的閉環(huán)空間復(fù)用；n 傳輸方式7：基于專用導(dǎo)頻的單流波束賦形；n 傳輸方式8：基于雙端口導(dǎo)頻的雙流波束賦形。TD-LTE多天線方案多天線方案多多MIMO方案應(yīng)用場(chǎng)景方案應(yīng)用場(chǎng)景室外宏小區(qū)覆室外宏小區(qū)覆蓋：蓋： 4+4雙極化天線雙極化天

13、線 BF+雙流雙流室外街道站覆蓋：室外街道站覆蓋： 1+1雙極化天線雙極化天線 雙流雙流室內(nèi)微小區(qū)覆蓋：室內(nèi)微小區(qū)覆蓋：22MIMOn不同不同MIMOMIMO技術(shù)適用于不同覆蓋場(chǎng)景，應(yīng)綜合應(yīng)用，靈活配置技術(shù)適用于不同覆蓋場(chǎng)景，應(yīng)綜合應(yīng)用，靈活配置提綱提綱TD-LTE主要關(guān)鍵技術(shù)主要關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)TD-SCDMA同同TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)比較關(guān)鍵技術(shù)比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與與FDD-LTE的對(duì)比的對(duì)比MIMO多天線解決方案CDMA/TDMA更高的頻譜利用率更高的頻譜利用率更加簡(jiǎn)單的接收機(jī)更加簡(jiǎn)單的接收機(jī)OFDMA/SC-FDMA智能天線智能

14、天線提高傳輸速率提高傳輸速率多流多用戶多流多用戶BF / MIMO16QAM更高的調(diào)制，更精細(xì)的更高的調(diào)制，更精細(xì)的AMC64QAM單載波單載波1.6MHz 更大的傳輸帶寬更大的傳輸帶寬更高的峰值速率更高的峰值速率支持支持20MHz電路域電路域更加高效的資源利用更加高效的資源利用基于分組域，全基于分組域，全I(xiàn)P垂直網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有垂直網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有RNC更小的傳輸時(shí)延更小的傳輸時(shí)延優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無(wú)扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無(wú)RNC硬切換硬切換簡(jiǎn)化切換過(guò)程簡(jiǎn)化切換過(guò)程接力切換接力切換多小區(qū)干擾抑制多小區(qū)干擾抑制OFDM系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)不存在干擾系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)不存在干擾聯(lián)合檢測(cè)聯(lián)合檢測(cè)優(yōu)化優(yōu)化簡(jiǎn)化

15、簡(jiǎn)化TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)保證共存，提高效率保證共存，提高效率簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化FDD/TDD雙模設(shè)備實(shí)現(xiàn)雙模設(shè)備實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化的幀結(jié)構(gòu)TD-LTE同同TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)比較關(guān)鍵技術(shù)比較提綱提綱TD-LTE主要關(guān)鍵技術(shù)主要關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的意義及特點(diǎn)TD-SCDMA同同TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)比較關(guān)鍵技術(shù)比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與與FDD-LTE的對(duì)比的對(duì)比MIMO多天線解決方案TD-LTE與與LTE FDD技術(shù)綜技術(shù)綜合對(duì)比合對(duì)比 技術(shù)體制技術(shù)體制TD-LTELTE FDD采用的相同的關(guān)鍵技術(shù)采用的相同的關(guān)鍵技術(shù)信道帶寬靈活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20