TD-LTE技術(shù)原理個人修改版

TD-LTE技術(shù)原理講師：葛彬前言

什么是4G？Page1移動通信4代1986-2003第一代大哥大，只能打電話1995-2025？第二代GSM，CDMA2000電話\短信\彩信\GPRS2009-2035？第三代WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA移動互聯(lián)網(wǎng)2014-？第四代FDD-LTE，TDD-LTE，高速移動互聯(lián)網(wǎng)2014年可以算是中國的4G元年，三大運營商都展開了4G網(wǎng)絡(luò)的部署和4G業(yè)務(wù)的營銷，在爭奪4G用戶的同時，一場4G標(biāo)簽的爭奪戰(zhàn)也打響了?？鬃永显缇驼f過：“名不正，則言不順；言不順，則事不成”，4G這個名頭到底該誰用、到底誰能用，還是大有講究的。如果你對通信技術(shù)并不了解，那么在你的印象中，一定是2G技術(shù)不如3G技術(shù)，3G技術(shù)不如4G技術(shù)。就像住酒店，4星比3星好，5星比4星好，7星最了不得一樣。所以，普通用戶能用4G網(wǎng)絡(luò)肯定不會用3G網(wǎng)絡(luò)，能用3G網(wǎng)絡(luò)肯定不會用2G網(wǎng)絡(luò)。就好像大家都拿出了5寸手機(jī)，你的3寸手機(jī)就很難拿出手一樣。運營商為了吸引客戶，最簡單的辦法就是為自己的移動系統(tǒng)打上4G的標(biāo)簽，表明我的系統(tǒng)高大上，是移動用戶的最好選擇。國際電聯(lián)ITU是全球最大的電信官方組織，也是最有資格給4G下定義的組織。在2003年時ITU認(rèn)定，4G技術(shù)必須具備低速運動峰值速率1Gbps以及高速運動峰值速率100Mbps，這個可以算是4G最早的硬指標(biāo)了。ITU：我都不知道什么是4G在2010年底改口說什么是4G技術(shù)并沒有明確定義，HSPA、WiMAX、LTE都可以算成是4G技術(shù)，等于為美國的市場行為開了綠燈。工信部是運營商的管理部門，也就是管理層。盡管ITU不知道什么是4G，管理層可是心知肚明的。因為從3G升級到4G，管理層要做的一件大事就是發(fā)牌照。因此，如果管理層連什么是4G都不知道，牌照怎么發(fā)呢？很明確LTE就是4G，因此為4G系統(tǒng)發(fā)牌照，就是發(fā)給LTE系統(tǒng)的牌照，而不是給HSPA或WiMAX的。管理層并沒有為HSPA單獨發(fā)一個牌照。管理層：其實我知道什么是4G在管理層眼里，4G=LTE，LTE=4G。對用戶來說，知道什么是貨真價實的4G，什么是濫竽充數(shù)的4G的確很重要。用戶：我管你什么是4G但是這張4G網(wǎng)絡(luò)在我身邊有沒有覆蓋、覆蓋的效果怎么樣、資費合不合理、與終端的配合程度才是更重要的。目錄1234TD-LTE發(fā)展的驅(qū)動力TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與特性TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和版本演進(jìn)TD-LTE同其他通信系統(tǒng)的比較Page3TD-LTE發(fā)展驅(qū)動力語音收入下降開源：提升帶寬，發(fā)掘新業(yè)務(wù)現(xiàn)網(wǎng)成本網(wǎng)絡(luò)成本高節(jié)流：引入新架構(gòu)，降低業(yè)務(wù)成本TD-LTE/SAE成本運營商需要在吸引用戶、增加收入的同時，大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營成本Page4語音收入下降全球用戶增長趨勢全球用戶數(shù)增長趨勢6,0005,0004,0003,0002,0001,0000200620072008200920102011201210.0%5.0%0.0%25.0%20.0%15.0%語音和數(shù)據(jù)ARPU(每用戶平均收入）趨勢語音和數(shù)據(jù)ARPU趨勢25201510502006200720082009201020112012用戶數(shù)（百萬）增長率語音ARPU數(shù)據(jù)ARPU用戶數(shù)仍有增長，但增長率下降Source：Informa，2008.10語音ARPU不斷下降，數(shù)據(jù)ARPU逐年上升話費賺錢時代結(jié)束流量經(jīng)營正成為核心Page5移動通信不斷提升帶寬PON1~10GbpsVDSL2>200Mbps600ms100MbpsADSL2+24MbpsTD-LTE>100Mbps600ms10MbpsADSL1.2MbpsADSL212MbpsWCDMAR514.Mbps1MbpsADSL256KbpsAnalog56Kbps150ms

WCDMAR99384Kbps200ms100ms100ms55msGPRS53.6Kbps40ms15msAnalog28.8Kbps50ms15ms2015<19901995200020022005200720092011移動用戶享有固網(wǎng)用戶同等的業(yè)務(wù)感受Page6業(yè)務(wù)的用戶體驗決定業(yè)務(wù)命運還不錯EDGE128kbpsTDR4512kbps1Minutes18seconds6Minutes31Seconds3Hours15Minutes17Hours22MinutesOK，很爽TDHSPATDHSPA＋UMTSHSPA+2Mbps20Seconds1Minute40SecondsTD-LTE100Mbps0.5Second2Seconds1Minutes20Seconds6Minutes8Mbps5Seconds25Seconds12Minutes30Seconds67Minutes24Mbps2Seconds8Seconds4Minutes10Seconds22Minutes下載5M音樂下載25M視頻6Minutes30Minutes下載750M視頻下載高清視頻15Hours3+Days50Minutes4Hours27Minutes中斷下載，而且今后也不再嘗試離開一會兒，以后再次下載的概率不高Page7TD-LTE面向不同市場對象的豐富業(yè)務(wù)個人（Individual）在覆蓋范圍內(nèi)可隨時在線家庭（Residential）除有線和DSL外的無線接入方式中小企業(yè)（SME）虛擬企業(yè)網(wǎng)支部總部在途員工大屏幕設(shè)備和高清視頻高速接入+WiFi+VoIP視頻會議TD-LTE大寬帶確保了用戶體驗Page9收益和業(yè)務(wù)量不匹配收益并未隨業(yè)務(wù)線性增長語音業(yè)務(wù)主導(dǎo)業(yè)務(wù)量網(wǎng)絡(luò)成本(維持現(xiàn)有技術(shù))虧本收入利潤網(wǎng)絡(luò)成本(引入TD-LTE)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主導(dǎo)時間只有降低每數(shù)據(jù)bit成本才能獲取利潤Page10TD-LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標(biāo)：三高、兩低、一平

三高

高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps高頻譜效率：頻譜效率是3G的3～5倍高移動性：支持350km/h（在某些頻段甚至支持500km/h）

兩低

低時延：控制面IDLE-〉A(chǔ)CTIVE:<100ms，用戶面?zhèn)鬏?<10ms低成本：SON（自組織網(wǎng)絡(luò)），支持多頻段靈活配置

一平

以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上是基于分組交換的扁平化架構(gòu)Page11目錄1234TD-LTE發(fā)展的驅(qū)動力TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與特性TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和版本演進(jìn)TD-LTE同其他通信系統(tǒng)的比較Page12目2錄TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與特性2.1空口速率提升技術(shù)之一：高階調(diào)制和AMC（自適應(yīng)調(diào)制編碼）2.2空口速率提升技術(shù)之二：MIMO和BeamForming（波束賦型）2.3頻譜效率提升技術(shù)：OFDM（正交頻分復(fù)用）Page13調(diào)制的用途

用途1：把需要傳遞的信息送上射頻信道用途2：提高空中接口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力Page14空口速率提升技術(shù)－高階調(diào)制

高階調(diào)制的優(yōu)點：TD-LTE可以采用64QAM調(diào)制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50％

高階調(diào)制的缺點：越是高性能（速率高）的調(diào)制方式，其對信號質(zhì)量（信噪比）的要求也越高Page15AMC的基本原理

基于信道質(zhì)量的信息反饋，選擇最合適的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)塊大小和數(shù)據(jù)速率

好的信道條件–減少冗余編碼，甚至不需要冗余編碼

壞的信道條件–增加更多冗余編碼Page16FastScheduling－快速調(diào)度算法

調(diào)度，就是確定應(yīng)該給哪些用戶、以多大速率發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)度基本原則

在短期內(nèi)，以信道條件為主；在長期內(nèi)，應(yīng)兼顧到對所有用戶的吞吐量和公平性

常用調(diào)度算法

輪詢算法RoundRobin(RR)：最大載干比算法(MaxC/I)：“大鍋飯”“強(qiáng)者恒強(qiáng)”正比公平算法ProportionalFair(PF)：“和諧社會”Page17目2錄TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與特性2.1空口速率提升技術(shù)之一：高階調(diào)制和AMC（自適應(yīng)調(diào)制編碼）2.2空口速率提升技術(shù)之二：MIMO和BeamForming（波束賦型）2.3頻譜效率提升技術(shù)：OFDM（正交頻分復(fù)用）Page18天線技術(shù)的發(fā)展BSMS單發(fā)單收（SISO）BSMS接收分集（SIMO）BSMS發(fā)射分集+接收分集BSMS多發(fā)多收（MIMO）MIMO信道Page19多天線之MIMO雙聲道立體聲,身臨其境的感覺真好兩只喇叭+兩只耳朵雙發(fā)雙收MIMO，讓上網(wǎng)速率翻番兩副接收天線+兩副發(fā)射天線Page20MIMO的工作模式

復(fù)用模式

ABCDEFGH不同天線發(fā)射不同的數(shù)據(jù)，可以直接增加容量：2×2MIMO方式容量提高1倍IJKLMNOPUE

分集模式

ABCDEFGH不同天線發(fā)射相同的數(shù)據(jù)，在弱信號條件下提高用戶的速率UEPage21A’B’C’D’E’F’G’H’ABCDE