TD-LTE 基本原理和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1、TD-LTE 基本原理和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用課程內(nèi)容TD-LTE概述 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) TD-LTE協(xié)議棧TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE與LTE FDD的區(qū)別TD-LTE概述LTE簡(jiǎn)介L(zhǎng)TE相關(guān)組織介紹LTE背景LTE表示3GPP長(zhǎng)期演進(jìn) ( Long Term Evolution )2004年11月3GPP TSG RAN workshop啟動(dòng)LTE項(xiàng)目移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)路線多種標(biāo)準(zhǔn)共存、匯聚集中多個(gè)頻段共存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP化趨勢(shì)2G3GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R

2、7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev. AEV-DORev. BHSUPAHSPA+R7更好的覆蓋峰值速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps低延遲CP: 100msUP: 5ms更低的 CAPEX & OPEX頻譜靈活性更高的頻譜效率LTELTE的目標(biāo)峰值數(shù)據(jù)率1實(shí)現(xiàn)峰值速率的顯著提高，峰值速率與系統(tǒng)占用帶寬成正比2在20MHz 帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)100Mbit/s的下行峰值速率(頻譜效率5 bit/s/Hz)3在20MHz 帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)50Mbit/s的上行峰值速率(頻譜效率2.5 bit/s/

3、Hz)目標(biāo)中興通訊是業(yè)界唯一支持TD-LTE 20MHz帶寬的系統(tǒng)廠商移動(dòng)性E-UTRAN系統(tǒng)應(yīng)能夠支持:對(duì)較低的移動(dòng)速度 ( 0 - 15 km/h ) 優(yōu)化在更高的移動(dòng)速度下 (15 - 120 km/h ) 可實(shí)現(xiàn)較高的性能在120 - 350 km/h的移動(dòng)速度 (在某些頻段甚至應(yīng)該支持500 km/h ) 下要保持網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性在各種移動(dòng)速度下，所支持的語(yǔ)音和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量都要達(dá)到或超過(guò)UTRAN下所支持的頻譜頻譜靈活性E-UTRA系統(tǒng)可部署在不同尺寸的頻譜中，包括、 3、 5、10、15 和 20 MHz, 支持對(duì)已使用頻率資源的重復(fù)利用上行和下行支持成對(duì)或非成對(duì)的頻譜共存與GE

4、RAN/3G系統(tǒng)在相同地區(qū)鄰頻與其他運(yùn)營(yíng)商在相同地區(qū)鄰頻在邊境兩側(cè)重合的或相鄰的頻譜內(nèi)與 UTRAN 和 GERAN切換與非 3GPP 技術(shù) (CDMA 2000, WiFi, WiMAX)切換LTE關(guān)鍵技術(shù) 頻譜靈活支持更多的頻段靈活的帶寬靈活的雙工方式先進(jìn)的天線解決方案分集技術(shù)MIMO技術(shù)Beamforming技術(shù)新的無(wú)線接入技術(shù)OFDMASC-FDMATD-LTE概述LTE簡(jiǎn)介L(zhǎng)TE相關(guān)組織介紹LTE標(biāo)準(zhǔn)組織 功能需求標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)驗(yàn)證 TSG RANTSG SATSG CTPCGTSG GERAN3GPP組織架構(gòu)Project Co-ordination Group (PCG) TSG

5、GERANGSM EDGE Radio Access Network GERAN WG1 Radio Aspects GERAN WG2Protocol AspectsGERAN WG3 Terminal TestingTSG RANRadio Access NetworkRAN WG1 Radio Layer 1 specRAN WG2 Radio Layer 2 spec Radio Layer 3 RR specRAN WG3 lub spec, lur spec, lu spec UTRAN O&M requirementsRAN WG4 Radio Performance Proto

6、col aspectsRAN WG5 Mobile Terminal Conformance TestingTSG SAService & Systems AspectsSA WG1 ServicesSA WG2 ArchitectureSA WG3 SecuritySA WG4 CodecSA WG5 Telecom ManagementTSG CNCore Network & TerminalsCT WG1 MM/CC/SM (lu)CT WG3 Interworking with external networksCT WG4 MAP/GTP/BCH/SSCT WG6 Smart Car

7、d Application Aspects20052006200720082009LTE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展LTE startWork Item StartStudy Item Stage 1 FinishWork Item Stage 3 FinishWork Item Stage 2 FinishFirst Market Application3GPP R8 定義了LTE的基本功能，該版本已于2009年3月凍結(jié)，3GPP R9 主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能，以及LTE微微基站和自組織管理功能，預(yù)計(jì)將于2009年年底凍結(jié)2010NGMN簡(jiǎn)介NGMN 時(shí)間表NGMN 愿景1、使全球移動(dòng)

8、通信產(chǎn)業(yè)鏈聚集在統(tǒng)一需求之下，引導(dǎo)、驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)研究、產(chǎn)品研發(fā)，促進(jìn)HSPA&EVDO之后的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展2、推動(dòng)IPR改革，使IPR透明和費(fèi)率可預(yù)見(jiàn)性1、2008年底完成LTE（R8）標(biāo)準(zhǔn)2、2009年測(cè)試3、2010 提供商用1、運(yùn)營(yíng)商（Members) 20家2、制造商(Sponsors) 34家,包括設(shè)備制造商,芯片廠家和測(cè)試設(shè)備廠家3、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)(Advisors ) 3家NGMN 成員NGMN簡(jiǎn)介 1、NGMN（) 是2006年初由全球7家主流運(yùn)營(yíng)商發(fā)起成立的非營(yíng)利性組織2、NGMN ：Next Generation Mobile Networks （Beyond HSPA&EV

9、DO) 無(wú)線寬帶創(chuàng)新的發(fā)動(dòng)機(jī)NGMN工作組介紹NGMNSpectrum ( 頻譜）IPR（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）Ecosystem（生態(tài)系統(tǒng)）TWG(技術(shù)組）Trial（試驗(yàn)）尋找可統(tǒng)一利用的頻譜與ITU、國(guó)家、地區(qū)頻譜管理部門協(xié)調(diào)、溝通推動(dòng)IPR改革，使IPR透明和費(fèi)率可預(yù)見(jiàn)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)合作，構(gòu)建“多方共贏”生態(tài)環(huán)境對(duì)技術(shù)進(jìn)行早期驗(yàn)證向LSTI提測(cè)試需求從運(yùn)營(yíng)的角度，提出各種需求并與制造商討論可行性驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)從5個(gè)方面推動(dòng)下一代移動(dòng)寬帶發(fā)展課程內(nèi)容TD-LTE概述 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) TD-LTE協(xié)議棧TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE與LTE FDD的區(qū)別LTE 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架MME / S-GWMME /

10、S-GWX2S1移動(dòng)性管理服務(wù)網(wǎng)關(guān)MME/SGW 與 eNode B的接口EPCE-UTRANeNode B間的接口Node BRNC+=eNode BEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUuE-UTRAN中只有一種網(wǎng)元eNode B演進(jìn)分組核心網(wǎng)EPC演進(jìn)分組系統(tǒng)EPSE-UTRAN 和 EPC的功能劃分（續(xù)）eNB 功能:無(wú)線資源管理IP頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)流加密UE附著時(shí)的MME選擇用戶面數(shù)據(jù)向S-GW的路由尋呼消息和廣播信息的調(diào)度和發(fā)送移動(dòng)性測(cè)量和測(cè)量報(bào)告的配置MME 功能:分發(fā)尋呼信息給eNB安全控制空閑狀態(tài)的移動(dòng)性管理SAE 承載控制非接入層（NSA）信令的加密及完

11、整性保護(hù)S-GW 功能:終止由于尋呼原因產(chǎn)生的用戶平面數(shù)據(jù)包支持由于UE移動(dòng)性產(chǎn)生的用戶面切換課程內(nèi)容TD-LTE概述 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) TD-LTE協(xié)議棧TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE與LTE FDD的區(qū)別LTE物理層概述物理層周圍的無(wú)線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)與 UMTS 的PS 域相同eNBPHYUEPHYMACRLCMAC S-GWPDCPPDCPRLCLTE無(wú)線接口 用戶平面LTE無(wú)線接口 控制平面eNBMACUEMACRLCPDCPRLCMMEPDCPNASNASRRCRRCPHYPHY無(wú)線幀結(jié)構(gòu)類型1每個(gè)10ms無(wú)線幀被分為10個(gè)子幀每個(gè)子幀包含兩個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙長(zhǎng)Ts=1/(15000

12、*2048) 是基本時(shí)間單元任何一個(gè)子幀即可以作為上行，也可以作為下行#01個(gè)無(wú)線幀 Tf = 307200 TS = 10 ms1個(gè)時(shí)隙 Tslot=15360TS=0.5ms#11個(gè)子幀#2#17#18#191個(gè)子幀子幀 #5DwPTSGPUpPTS子幀 #91個(gè)半幀 153600 TS = 5 ms1個(gè)子幀子幀 #0DwPTSGPUpPTS30720TS子幀 #41個(gè)時(shí)隙 Tslot=15360TS1個(gè)無(wú)線幀 Tf = 307200 Ts = 10 ms無(wú)線幀結(jié)構(gòu)類型2每個(gè)10ms無(wú)線幀包括2個(gè)長(zhǎng)度為5ms的半幀，每個(gè)半幀由4個(gè)數(shù)據(jù)子幀和1個(gè)特殊子幀組成特殊子幀包括3個(gè)特殊時(shí)隙：DwPT

13、S，GP和UpPTS，總長(zhǎng)度為1ms支持5ms和10ms上下行切換點(diǎn)子幀0、5和DwPTS總是用于下行發(fā)送Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD上下行配比方式ConfigurationNormal cyclic prefixEx

14、tended cyclic prefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101 OFDMsymbols381 OFDMsymbols1948321039231121014121372 OFDMsymbols5392 OFDMsymbols82693917102-8111-“D”代表此子幀用于下行傳輸，“U” 代表此子幀用于上行傳輸，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS組成的特殊子幀。 特殊子幀中DwPTS和UpPTS的長(zhǎng)度是可配置的，滿足DwPTS、GP和UpPTS總長(zhǎng)度為1ms 。課程內(nèi)容TD-LTE概述 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) TD-LTE協(xié)議棧TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)TD

15、-LTE與LTE FDD的區(qū)別TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)LTE多址技術(shù)的要求更大的帶寬和帶寬靈活性 隨著帶寬的增加，OFDMA信號(hào)仍將保持正交，而CDMA 的性能會(huì)受到多徑的影響. 在同一個(gè)系統(tǒng)，使用OFDMA可以靈活處理多個(gè)系統(tǒng)帶寬. 扁平化架構(gòu) 當(dāng)分組調(diào)度的功能位于基站時(shí)，可以利用快速調(diào)度、包括頻域調(diào)度來(lái)提高小區(qū)容量。頻域調(diào)度可通過(guò)OFDMA實(shí)現(xiàn)，而CDMA無(wú)法實(shí)現(xiàn). 便于上行功放的實(shí)現(xiàn) SC-FDMA相比較OFDMA可以實(shí)現(xiàn)更低的峰均比, 有利于終端采用更高效率的功放. 簡(jiǎn)化多天線

16、操作 OFDMA相比較CDMA實(shí)現(xiàn)MIMO容易.OFDM基本思想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OFDM子載波的帶寬 信道“相干帶寬”時(shí)，可以認(rèn)為該信道是“非頻率選擇性信道”，所經(jīng)歷的衰落是“平坦衰落”O(jiān)FDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間 信道“相干時(shí)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調(diào)制的各個(gè)子載波信號(hào)在頻域上正交下行多址技術(shù)OFDM系統(tǒng)框圖OFDMA示意圖下行上行集中式下行上行分布式上行多址技術(shù)SC-FDMASC-FDMA 即 DFT-spread OFDMA

17、 峰均比小于OFDMA, 有利于提高功放效率傳輸信號(hào)的瞬時(shí)功率變化易于實(shí)現(xiàn)頻域的低復(fù)雜度的高效均衡器易于對(duì)FDMA采用靈活的帶寬分配TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)多天線技術(shù)-MIMO多天線技術(shù) MIMO：多入多出 (Multiple Input Multiple Output) SISO：?jiǎn)稳雴纬?(Single Input Single Output) SIMO：?jiǎn)稳攵喑?(Single Input Multiple Output) LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2 , 最大

18、支持 4*4MIMO概念MIMO技術(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)是將用戶數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，在指定的帶寬內(nèi)由多個(gè)發(fā)射天線上同時(shí)刻發(fā)射，經(jīng)過(guò)無(wú)線信道后，由多個(gè)接收天線接收，并根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特性（Spatial Signature），利用解調(diào)技術(shù)，最終恢復(fù)出原數(shù)據(jù)流。 MIMO的優(yōu)點(diǎn)陣列增益：可以提高發(fā)射功率和進(jìn)行波束形成；系統(tǒng)的分集特性：可以改善信道衰落造成的干擾；系統(tǒng)的空間復(fù)用增益：可以構(gòu)造空間正交的信道，從而成倍地增加數(shù)據(jù)率；因此，充分地利用MIMO 系統(tǒng)的這些優(yōu)秀品質(zhì)能夠大幅度地提高系統(tǒng)容量、獲得相當(dāng)高的頻譜利用率，從而可以獲得更高的數(shù)據(jù)率、更好的傳輸品質(zhì)或更大的系統(tǒng)覆蓋范圍。TD-LT

19、E關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)高階調(diào)制高階調(diào)制可提高峰值速率.LTE 支持BPSK, QPSK, 16QAM 和64QAM.TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ HARQ）FEC：前向糾錯(cuò)編碼 (Forward Error Correction)ARQ：自動(dòng)重傳請(qǐng)求(Automatic Repeat reQuest)HARQ=FEC+ARQTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC

20、-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)鏈路自適應(yīng) AMC原理QPSK, 16QAM 和64QAM.“連續(xù)”的編碼速率（0.07 ）.TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/SC-FDMAMIMO技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)HARQ技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMC快速M(fèi)AC調(diào)度技術(shù)MAC 調(diào)度MAC 調(diào)度只在 eNodeB內(nèi)MAC 調(diào)度不僅控制復(fù)用、優(yōu)先級(jí)處理和HARQ, 也控制資源分配、天線映射和MCS in PHY. 調(diào)度原理DL: to dynamically determine which UEs are supposed to receive DL-S

21、CH transmission and on what resources UL:to dynamically determine which UEs are to transmit data on UL-SCH and on which uplink resourcesMAC 調(diào)度課程內(nèi)容TD-LTE概述 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) TD-LTE協(xié)議棧TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)TD-LTE與LTE FDD的區(qū)別TD-LTE與LTE FDD技術(shù)綜合對(duì)比 技術(shù)體制TD-LTELTE FDD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，2

22、0M幀長(zhǎng)10ms (半幀5ms，子幀1ms)10ms (子幀1ms)信道編碼卷積碼、Turbo碼卷積碼、Turbo碼調(diào)制方式QPSK，16QAM，64QAMQPSK，16QAM，64QAM功率控制開(kāi)環(huán)結(jié)合閉環(huán)開(kāi)環(huán)結(jié)合閉環(huán)MIMO多天線技術(shù)支持支持技術(shù)差異雙工方式TDDFDD子幀上下行配置無(wú)線幀中多種子幀上下行配置方式無(wú)線幀全部上行或者下行配置HARQ個(gè)數(shù)與延時(shí)隨上下行配置方式不同而不同個(gè)數(shù)與延時(shí)固定調(diào)度周期隨上下行配置方式不同而不同，最小1ms1ms雙工方式對(duì)比 上行/下行頻率上行/下行時(shí)間保護(hù)間隔下行上行下行時(shí)間頻率下行上行雙工濾波器保護(hù)帶用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行分配，基站和移動(dòng)臺(tái)之間須協(xié)同一致才能順利工作 在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低TDDFDDTD-LTE 特有技術(shù)FDD僅支持1:1上下行配比TDD可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型調(diào)整上下行時(shí)間配比，以滿足上下行非對(duì)稱業(yè)務(wù)需求 周期上下行配比5 ms1DL:3UL，2DL:2UL，3DL:1UL10 ms6DL:3UL，7DL:2UL，8DL:1UL ，3DL:5UL上下行配比可調(diào)多子幀調(diào)度/反饋 特殊時(shí)隙的應(yīng)用 為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，TD-LTE允許利用特殊時(shí)隙DwPTS和UpPTS傳輸系統(tǒng)控制信息