移動(dòng)通信課件：Ch9(TD-LTE)

1、課程內(nèi)容nTD-LTE概述概述lLTE簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介lLTE相關(guān)組織介紹nTD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) nTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)nTD-LTE與LTE FDD的區(qū)別LTE背景n2004年11月3GPP （第三代合作伙伴計(jì)劃組織） TSG RAN workshop啟動(dòng)LTE項(xiàng)目nLTE表示3GPP長(zhǎng)期演進(jìn) ( Long Term Evolution ) ，也被稱為3.9G技術(shù)。LTE是超越3G與HSPA階段邁向4G的進(jìn)階版本技術(shù)。n而B3G/4G等未來新的空中接口技術(shù)，稱為IMT-Advanced技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)路線n多種標(biāo)準(zhǔn)共存、匯聚集中n多個(gè)頻段共存n移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP化趨勢(shì)2G2.5G2.75G3

2、G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev. AEV-DORev. BHSUPAHSPA+R7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 b

3、it/s/Hz)目標(biāo)目標(biāo)移動(dòng)性nE-UTRAN系統(tǒng)應(yīng)能夠支持:l對(duì)較低的移動(dòng)速度 ( 0 - 15 km/h ) 優(yōu)化l在更高的移動(dòng)速度下 (15 - 120 km/h ) 可實(shí)現(xiàn)較高的性能l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l在各種移動(dòng)速度下，所支持的語音和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量都要達(dá)到或超過UTRAN下所支持的頻譜n頻譜靈活性lE-UTRAN系統(tǒng)可部署在不同尺寸的頻譜中，包括1.4、 3、 5、10、15 和 20 MHz, 支持對(duì)已使用頻率資源的重復(fù)利用l上行和下行支持成對(duì)或非成對(duì)的頻譜n共存l與3G系統(tǒng)在相同地區(qū)鄰頻

4、l與其他運(yùn)營(yíng)商在相同地區(qū)鄰頻l與 UTRAN 切換l與非 3GPP 技術(shù) (CDMA 2000, WiFi, WiMAX)切換LTE 頻段劃分LTE關(guān)鍵技術(shù) n頻譜靈活l支持更多的頻段l靈活的帶寬l靈活的雙工方式n先進(jìn)的天線解決方案l分集技術(shù)lMIMO技術(shù)lBeamforming技術(shù)n新的無線接入技術(shù)lOFDMA課程內(nèi)容nTD-LTE概述 nTD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) nTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)nTD-LTE與LTE FDD的區(qū)別LTE 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架MME / S-GWMME / S-GWX2S1p 移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理p 服務(wù)網(wǎng)關(guān)服務(wù)網(wǎng)關(guān)p MME/SGW 與與 eNode B的接口的接口EPCE

5、-UTRANp eNode B間的接口間的接口Node BRNC+=eNode BEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUup E-UTRAN中只有一種網(wǎng)元中只有一種網(wǎng)元eNode Bp 演進(jìn)分組核心網(wǎng)演進(jìn)分組核心網(wǎng)EPCp 演進(jìn)分組系統(tǒng)演進(jìn)分組系統(tǒng)EPS課程內(nèi)容nTD-LTE概述 nTD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) nTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)nTD-LTE與LTE FDD的區(qū)別n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除OFDM（正交頻分多路復(fù)用）（正交

6、頻分多路復(fù)用）OFDM相對(duì)于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間相互正交則可以從混迭的子載波上分離出數(shù)據(jù)信息。由于OFDM允許子載波頻譜混迭，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。 常規(guī)頻分復(fù)用常規(guī)頻分復(fù)用正交頻分復(fù)用正交頻分復(fù)用每個(gè)載波間的頻率是正交的，也就是說在每個(gè)載波頻率的峰值上其它所有載波的幅度為零各個(gè)載波可以重復(fù)排列，有效地提高頻譜的利用OFDM（正交頻分多路復(fù)用）（正交頻分多路復(fù)用）lOFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)：是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本思想是把高速數(shù)據(jù)流分散到多

7、個(gè)正交的子載波上傳輸，從而使每個(gè)子載波上的符號(hào)速率大幅度降低，符號(hào)持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，因而對(duì)時(shí)延擴(kuò)展有較強(qiáng)的抵抗力，減小了符號(hào)間干擾的影響。lOFDM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（正交頻分多路復(fù)用）（正交頻分多路復(fù)用）S/PkX1NX0XTsNTsNTsNTsNTstfje02tfjke2tfjNe1210,NkXk( )S tOFDM（正交頻分多路復(fù)用）（正交頻分多路復(fù)用）多載波發(fā)射多載波接收0Ytfje02tfjke2tfjNe12R(t) dt dt dtt=NTskYt=NTs1NYt=NTsP/SOFDM（正交頻

8、分多路復(fù)用）（正交頻分多路復(fù)用）OFDMA示意圖下行上行OFDMA示例n最大支持64 QAMn兼容MIMOSub-carriers Sub-frame Frequency Time Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for User 3 System Bandwidth n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除

9、多天線技術(shù)-MIMOn多天線技術(shù)l MIMO：多入多出 (Multiple Input Multiple Output)l SISO：?jiǎn)稳雴纬?(Single Input Single Output)l SIMO：?jiǎn)稳攵喑?(Single Input Multiple Output)l LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2 , 最大支持 4*4MIMO概念nMIMO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)過無線信道后，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)

10、出原數(shù)據(jù)流。 MIMO的優(yōu)點(diǎn)n陣列增益：可以提高發(fā)射功率和進(jìn)行波束形成n系統(tǒng)的空間分集特性：可以改善信道衰落造成的干擾n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LTE下行MIMO模式1單天線端口，端口單天線端口，端口 0 2發(fā)射分集發(fā)射分集 3開環(huán)空分復(fù)用開環(huán)空分復(fù)用457閉環(huán)空分復(fù)用閉環(huán)空分復(fù)用多用戶多用戶 MIMO非碼本波束成形非碼本波束成形 6碼本波束成形碼本波束成形 預(yù)編碼預(yù)編碼 LTE 定義了定義了7種下行種下行MIMO傳輸模式（由高層通過傳輸模式通知傳輸模式（由高層通過傳輸模式通知UE） 提高用戶峰值速率提高用戶峰值速率提高小區(qū)吞吐量提高小區(qū)吞吐量增強(qiáng)小區(qū)覆

11、蓋，增強(qiáng)小區(qū)覆蓋，抑制干擾抑制干擾對(duì)抗衰落LTE下行的SU-MIMOSU-MIMO: 空分復(fù)用兩個(gè)數(shù)據(jù)流在一個(gè)TTI中傳送給UESU-MIMO: 發(fā)射分集只傳給UE一個(gè)數(shù)據(jù)流LTE下行的MU-MIMOMU-MIMO 結(jié)合空分復(fù)用.給每個(gè)UE傳送兩個(gè)數(shù)據(jù)流.MU-MIMO 結(jié)合發(fā)射分集.給每個(gè)UE傳送一個(gè)數(shù)據(jù)流.LTE上行中的MIMOn上行支持 MU-MIMOn目前支持的配置是1x2 或1x4.n將來支持2x2 或4x4.n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除高

12、階調(diào)制-2-1.5-1-0.500.511.52-2-1.5-1-0.500.511.5201LTE BPSK Constellation Map-2-1.5-1-0.500.511.52-2-1.5-1-0.500.511.5200011011LTE QPSK Constellation Map-1.5-1-0.500.511.5-1.5-1-0.500.511.50000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111LTE 16QAM Constellation Map-1.5-1-0.500.511.5-1.5-1

13、-0.500.511.5000000000001000010000011000100000101000110000111001000001001001010001011001100001101001110001111010000010001010010010011010100010101010110010111011000011001011010011011011100011101011110011111100000100001100010100011100100100101100110100111101000101001101010101011101100101101101110101111

14、110000110001110010110011110100110101110110110111111000111001111010111011111100111101111110111111LTE 64QAM Constellation Mapn高階調(diào)制可提高峰值速率.nLTE 支持BPSK, QPSK, 16QAM 和64QAM.n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ HARQ）nFEC：前向糾錯(cuò)編碼 (Forward Error Cor

15、rection)nARQ：自動(dòng)重傳請(qǐng)求(Automatic Repeat Request)nHARQ=FEC+ARQFEC 通信系統(tǒng)劣勢(shì)劣勢(shì):u 可靠性較低可靠性較低;u 對(duì)信道的自適應(yīng)能力較低對(duì)信道的自適應(yīng)能力較低u 為保證更高的可靠性需要較長(zhǎng)的碼，因?yàn)楸ＷC更高的可靠性需要較長(zhǎng)的碼，因此編碼效率較低，復(fù)雜度和成本較高此編碼效率較低，復(fù)雜度和成本較高優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì):u 更高的系統(tǒng)傳輸效率更高的系統(tǒng)傳輸效率; u 自動(dòng)錯(cuò)誤糾正，無需反饋及重傳自動(dòng)錯(cuò)誤糾正，無需反饋及重傳;u 低時(shí)延低時(shí)延.ARQ 通信系統(tǒng)劣勢(shì)劣勢(shì):u 連續(xù)性和實(shí)時(shí)性較低連續(xù)性和實(shí)時(shí)性較低;u 傳輸效率較低傳輸效率較低;優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì):u 復(fù)

16、雜性較低復(fù)雜性較低;u 可靠性較高可靠性較高; u 適應(yīng)性較高適應(yīng)性較高;HARQ機(jī)制HARQ實(shí)際上整合了實(shí)際上整合了ARQ的高可靠性和的高可靠性和FEC的高效率的高效率n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除鏈路自適應(yīng) AMC原理nQPSK, 16QAM 和64QAM.n“連續(xù)”的編碼速率（0.07 0.93）.n頻域多址技術(shù)頻域多址技術(shù) OFDM/OFDMAnMIMO技術(shù)技術(shù)n高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制技術(shù)nHARQ技術(shù)技術(shù)n鏈路自適應(yīng)技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù) AMCn

17、小區(qū)干擾消除小區(qū)干擾消除小區(qū)間干擾消除n小區(qū)間干擾消除技術(shù)方法包括：l 加擾l 跳頻傳輸l 發(fā)射端波束賦形以及IRC l 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào) l 功率控制小區(qū)間干擾消除加擾nLTE系統(tǒng)充分使用序列的隨機(jī)化避免小區(qū)間干擾n一般情況下，加擾在信道編碼之后、數(shù)據(jù)調(diào)制之前進(jìn)行即比特級(jí)的加擾l擾碼序列一般與UE ID、小區(qū)ID以及時(shí)隙起始位置有關(guān)nPHICH（物理混合重傳指示信道：也就是ACK/NACK信號(hào)）的加擾是在調(diào)制之后，進(jìn)行擴(kuò)頻時(shí)進(jìn)行加擾小區(qū)間干擾消除跳頻傳輸n目前LTE上下行都可以支持跳頻傳輸，通過進(jìn)行跳頻傳輸可以隨機(jī)化小區(qū)間的干擾l有些物理信道采用子幀內(nèi)跳頻傳輸，有些采用子幀間的跳頻傳輸小區(qū)間干

18、擾消除發(fā)射端波束賦形n提高期望用戶的信號(hào)強(qiáng)度 n降低信號(hào)對(duì)其他用戶的干擾 n特別的，如果波束賦形時(shí)已經(jīng)知道被干擾用戶的方位，可以主動(dòng)降低對(duì)該方向輻射能量下行上行小區(qū)間干擾消除 IRCn當(dāng)接收端也存在多根天線時(shí)，接收端也可以利用多根天線降低用戶間干擾，其主要的原理是通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，抑制強(qiáng)干擾，稱為IRC（Interference Rejection Combining：干擾抑制合并）頻率資源協(xié)調(diào)(example)小區(qū)間干擾消除小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)n基本思想 ：以小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對(duì)資源的使用進(jìn)行限制，包括限制哪些時(shí)頻資源可用，或者在一定的時(shí)頻資源上限制其發(fā)射功率 n靜態(tài)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)l不需要標(biāo)

19、準(zhǔn)支持l頻率資源協(xié)調(diào)/功率資源協(xié)調(diào)課程內(nèi)容nTD-LTE概述 nTD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) nTD-LTE協(xié)議棧nTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)nTD-LTE與與LTE FDD的區(qū)別的區(qū)別TD-LTE與LTE FDD技術(shù)綜合對(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，20M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功率控制開環(huán)結(jié)合閉環(huán)開環(huán)結(jié)合閉環(huán)MIMO多天線技術(shù)支持支持技術(shù)差異技術(shù)差異雙工方式TDDFDD子幀上下行配置無線幀中多種子幀上下行配置方式無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n用時(shí)間來分離接收和發(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 n在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能