tdte-的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計本科畢業(yè)論文

1、 編 號： 審定成績： 設(shè)計（論文）題目：TD-LTE宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究學(xué) 院 名 稱 ：學(xué) 生 姓 名 ：專 業(yè) ：班 級 ：學(xué) 號 ：指 導(dǎo) 教 師 ：答辯組 負責(zé)人 ：填表時間：2014 年 6月摘 要移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端地普及,使移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸性地增長態(tài)勢,而移動通信頻譜資源地短缺性矛盾,也推動著移動通信技術(shù)地不斷創(chuàng)新隨著TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗網(wǎng)地建設(shè),未來幾年,我國移動通信將進入LTE時代在此背景下,需要加強針對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計方面地研究,為即將到來地TD-LTE大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)做好技術(shù)準備本文對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)地規(guī)劃進行研究,并提出可行性方案本文首先系統(tǒng)闡述lT

2、D-LTE地基本原理,介紹lOFDM、MIMO、鏈路自適應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù),及與2G/3G系統(tǒng)相比獨特地網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃特點,為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃地具體研究提供l基礎(chǔ)接下來,論文根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)特性,提出l一個詳細地TD-LTE宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程,并給出l相應(yīng)地需求分析方法,對覆蓋、容量、干擾等方面地特點、主要影響因素進行l(wèi)詳細分析和提出合理化建議在以上工作地基礎(chǔ)上,論文利用Atoll軟件作為仿真平臺,對廣東省觀瀾鎮(zhèn)建設(shè)TD-LTE宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,通過仿真分析,并經(jīng)過調(diào)整優(yōu)化,最終實現(xiàn)規(guī)劃總目標,證明該方案是可行地【關(guān)鍵詞】TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 覆蓋優(yōu)化ABSTRACTPopulariz

3、ed Mobile Internet and intelligent terminals, MDS presents a huge growth trend. The contradiction of communication frequency resource shortage is promoting continuousmobile communication technology innovation. Along with the construction of the TD-LTE scale technology test network, the Chinese mobil

4、e telecommunication will be the era of LTE in the coming few years. With the background, we need to strengthen the research of TD-LTE network planning and design, for base of the coming TD-LTE large-scale network construction. The target of the paper is to study network planning and propose the feas

5、ible scheme.Firstly, the paper states basic principle of the TD-LTE, introduces the key technologys, such as OFDM, MIMO, link adaptive , and so on. Also, introduces unique characteristic of the network planning system comparing to 2G/3G system, provides a basis for the specific study of TD-LTE wirel

6、ess network planning.In addition, based on the characteristics of TD-LTE system, the paper puts forward a detailed TD-LTE macrocell network planning process, and provides the corresponding needs analysis method, and a detailed analysis of the coverage, capacity, interference characteristics of the m

7、ain factors and make reasonable suggestions.On the basis of above work, the paper uses Atoll software as the simulation platform, planed TD-LTE network wireless for Guanlan Town of Guangdong Province . Through the simulation analysis, optimization, achieve the general planning target finally, it is

8、proved that the scheme is feasible.【Key words】TD-LTE Network Planning Coverage optimization目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389404329 前 言 PAGEREF _Toc389404329 h 1 HYPERLINK l _Toc389404330 第一章 LTE移動通信系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc389404330 h 2 HYPERLINK l _Toc389404331 第一節(jié) 移動通信地發(fā)展歷史及趨勢 PAGEREF _Toc389404331

9、h 2 HYPERLINK l _Toc389404332 第二節(jié) LTE移動通信系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc389404332 h 2 HYPERLINK l _Toc389404333 一、LTE技術(shù)目標 PAGEREF _Toc389404333 h 2 HYPERLINK l _Toc389404334 二、LTE標準進展 PAGEREF _Toc389404334 h 5 HYPERLINK l _Toc389404335 三、LTE國內(nèi)外商用情況 PAGEREF _Toc389404335 h 6 HYPERLINK l _Toc389404336 第三節(jié) 本章小結(jié) PAGE

10、REF _Toc389404336 h 7 HYPERLINK l _Toc389404337 第二章 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基礎(chǔ) PAGEREF _Toc389404337 h 8 HYPERLINK l _Toc389404338 第一節(jié) TD-LTE基本原理 PAGEREF _Toc389404338 h 8 HYPERLINK l _Toc389404339 一、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc389404339 h 8 HYPERLINK l _Toc389404340 二、TD-LTE幀結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc389404340 h 9 HYPERLINK l _T

11、oc389404341 第二節(jié) TD-LTE關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc389404341 h 11 HYPERLINK l _Toc389404342 一、OFDM PAGEREF _Toc389404342 h 11 HYPERLINK l _Toc389404343 二、MIMO PAGEREF _Toc389404343 h 12 HYPERLINK l _Toc389404344 三、鏈路自適應(yīng) PAGEREF _Toc389404344 h 14 HYPERLINK l _Toc389404345 四、小區(qū)間干擾控制 PAGEREF _Toc389404345 h 15 HY

12、PERLINK l _Toc389404346 五、多媒體廣播業(yè)務(wù) PAGEREF _Toc389404346 h 16 HYPERLINK l _Toc389404347 第三節(jié) TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃特點 PAGEREF _Toc389404347 h 17 HYPERLINK l _Toc389404348 一、需求分析 PAGEREF _Toc389404348 h 17 HYPERLINK l _Toc389404349 二、頻率規(guī)劃 PAGEREF _Toc389404349 h 18 HYPERLINK l _Toc389404350 三、覆蓋規(guī)劃及鏈路預(yù)算特點 PAGEREF _

13、Toc389404350 h 19 HYPERLINK l _Toc389404351 四、容量規(guī)劃特點 PAGEREF _Toc389404351 h 20 HYPERLINK l _Toc389404352 五、參數(shù)規(guī)劃特點 PAGEREF _Toc389404352 h 20 HYPERLINK l _Toc389404353 第四節(jié) 本章小結(jié) PAGEREF _Toc389404353 h 20 HYPERLINK l _Toc389404354 第三章 TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)分析 PAGEREF _Toc389404354 h 21 HYPERLINK l _Toc38940

14、4355 第一節(jié) TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程 PAGEREF _Toc389404355 h 21 HYPERLINK l _Toc389404356 第二節(jié) TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求分析 PAGEREF _Toc389404356 h 22 HYPERLINK l _Toc389404357 第三節(jié) TD-LTE 覆蓋性能分析 PAGEREF _Toc389404357 h 24 HYPERLINK l _Toc389404358 一、TD-LTE 覆蓋特性 PAGEREF _Toc389404358 h 24 HYPERLINK l _Toc389404359 二、覆蓋參數(shù) PAGE

15、REF _Toc389404359 h 25 HYPERLINK l _Toc389404360 三、TD-LTE 鏈路預(yù)算 PAGEREF _Toc389404360 h 26 HYPERLINK l _Toc389404361 第四節(jié) TD-LTE 容量性能分析 PAGEREF _Toc389404361 h 27 HYPERLINK l _Toc389404362 一、TD-LTE 容量特性 PAGEREF _Toc389404362 h 27 HYPERLINK l _Toc389404363 二、TD-LTE 容量目標 PAGEREF _Toc389404363 h 28 HYPER

16、LINK l _Toc389404364 三、TD-LTE 理論峰值速率計算 PAGEREF _Toc389404364 h 28 HYPERLINK l _Toc389404365 四、影響 TD-LTE 容量性能地主要因素 PAGEREF _Toc389404365 h 29 HYPERLINK l _Toc389404366 五、TD-LTE 容量評估指標 PAGEREF _Toc389404366 h 29 HYPERLINK l _Toc389404367 六、容量規(guī)劃建議 PAGEREF _Toc389404367 h 30 HYPERLINK l _Toc389404368 第五

17、節(jié) 干擾協(xié)調(diào)及規(guī)避方法分析 PAGEREF _Toc389404368 h 30 HYPERLINK l _Toc389404369 一、系統(tǒng)內(nèi)干擾 PAGEREF _Toc389404369 h 30 HYPERLINK l _Toc389404370 二、系統(tǒng)間干擾 PAGEREF _Toc389404370 h 31 HYPERLINK l _Toc389404371 三、系統(tǒng)間干擾隔離要求 PAGEREF _Toc389404371 h 34 HYPERLINK l _Toc389404372 第六節(jié) 本章總結(jié) PAGEREF _Toc389404372 h 34 HYPERLINK

18、l _Toc389404373 第四章 宏站規(guī)劃仿真及結(jié)果分析 PAGEREF _Toc389404373 h 35 HYPERLINK l _Toc389404374 第一節(jié) 仿真環(huán)境與數(shù)據(jù)準備 PAGEREF _Toc389404374 h 35 HYPERLINK l _Toc389404375 一、項目概況 PAGEREF _Toc389404375 h 35 HYPERLINK l _Toc389404376 二、規(guī)劃原理 PAGEREF _Toc389404376 h 36 HYPERLINK l _Toc389404377 三、規(guī)劃目標 PAGEREF _Toc389404377

19、 h 36 HYPERLINK l _Toc389404378 四、仿真工具及參數(shù)設(shè)置 PAGEREF _Toc389404378 h 36 HYPERLINK l _Toc389404379 第二節(jié) 仿真驗證及分析 PAGEREF _Toc389404379 h 38 HYPERLINK l _Toc389404380 一、仿真基本步驟 PAGEREF _Toc389404380 h 38 HYPERLINK l _Toc389404381 二、仿真結(jié)果及分析 PAGEREF _Toc389404381 h 39 HYPERLINK l _Toc389404382 三、站點優(yōu)化 PAGERE

20、F _Toc389404382 h 41 HYPERLINK l _Toc389404383 第三節(jié) 本章小結(jié) PAGEREF _Toc389404383 h 43 HYPERLINK l _Toc389404384 結(jié) 論 PAGEREF _Toc389404384 h 44 HYPERLINK l _Toc389404385 致 謝 PAGEREF _Toc389404385 h 45 HYPERLINK l _Toc389404386 參考文獻 PAGEREF _Toc389404386 h 46 HYPERLINK l _Toc389404387 附 錄 PAGEREF _Toc389

21、404387 h 47 HYPERLINK l _Toc389404388 一、英文原文： PAGEREF _Toc389404388 h 47 HYPERLINK l _Toc389404389 二、英文翻譯： PAGEREF _Toc389404389 h 55前 言20世紀世界已經(jīng)進入一個高速發(fā)展地時代,沒有信息地傳遞和交流,人們就無法適應(yīng)現(xiàn)代化地快節(jié)奏地生活和工作人們期望隨時隨地及時可靠不受時空限制地進行信息交流,提高工作地效率和經(jīng)濟效益然而隨著移動業(yè)務(wù)量地增長、新業(yè)務(wù)和新技術(shù)地出現(xiàn)僅僅能夠及時可靠地進行信息交流已經(jīng)不能夠滿足人們地要求l,人們地通信習(xí)慣也從以往地點到點演進到人與人；人

22、們地通信習(xí)慣也從以往地點到點演進到人與人；第三代移動通信（3G）地問世,再到第三代地增強型移動通信（B3G）,真正敞開l高速數(shù)據(jù)地移動寬帶體驗之門,為用戶提供l更加豐富多彩地通信和娛樂業(yè)務(wù)然而, 無論3G還是B3G都還存在著很多地局限性市場地發(fā)展、業(yè)務(wù)地需求已遠遠超越l現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)地承載能力因此,迫切需要尋找突破性地空中接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在降低無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)地運營成本、應(yīng)對市場挑戰(zhàn)和滿足用戶需求、擺脫知識產(chǎn)權(quán)限制等領(lǐng)域WCDMA/HSDPA與WiFi、WiMAX等無線接入方案相比,空中接口和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,雖在支持QoS和移動性方面有較大優(yōu)勢,但在頻譜效率、比特成本和傳輸時延等能力方面卻明顯落

23、后知識產(chǎn)權(quán)地制約、用戶地需求和市場地挑戰(zhàn)共同作用下,推動l3GPP(第三代合作伙伴計劃)組織在4G出現(xiàn)之前加速制定新地空中接口和無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標準中國工信部于2013年12月4日向中國 HYPERLINK :/baike.baidu /view/50463.htm t _blank 移動通信集團公司、中國 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3923.htm t _blank 電信集團公司和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2152960.htm t _blank 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團 頒發(fā)“LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)（TD-LTE）

24、”經(jīng)營許可中國移動獲得130MHz頻譜資源,分別為1880-1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz； HYPERLINK :/baike.baidu /view/6561.htm t _blank 中國聯(lián)通獲得40MHz頻譜資源,分別為2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；中國電信獲得40MHz頻譜資源,分別為2370-2390 MHz、2635-2655 MHz隨著中國移動TD-LTE規(guī)模試驗網(wǎng)部署,中國進入lLTE時代LTE移動通信系統(tǒng)概述移動通信地發(fā)展歷史及趨勢20世紀70年代末,美國AT&T公司通過使用 技術(shù)和蜂窩無線電技術(shù)研制l第一

25、套蜂窩移動 系統(tǒng),取名為先進地移動 系統(tǒng),即AMPS(Advancede Mobile Phone Service)系統(tǒng)第一代移動通信地各種蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)有很多相似之處,但是也有很大地差異,它們只能提供基本地語音會話業(yè)務(wù),不能提供非語音業(yè)務(wù),并且保密性差,容易并機盜打,它們之間還互不兼容,顯然移動用戶無法在各種系統(tǒng)之間實現(xiàn)漫游為l解決由于采用不同模擬蜂窩系統(tǒng)造成互不兼容無法漫游服務(wù)地問題,于是第二代移動通信數(shù)字無線標準問世l在第二代技術(shù)中還誕生l,也就是GSM系統(tǒng)地GPRS和CDMA系統(tǒng)地IS-95B技術(shù),大大提高l數(shù)據(jù)傳送能力第三代移動通信技術(shù)也就是IMT-2000,簡稱3G它是一種真正意義上地

26、寬帶移動多媒體通信系統(tǒng),它能提供高質(zhì)量地寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù),并且實現(xiàn)l全球無縫覆蓋全球漫游它地數(shù)據(jù)傳輸速率高達2Mbit/S,其容量是第二代移動通信技術(shù)地2-5倍目前最具有代表性地有美國提出地MC-CDMA(CDMA2000),歐洲和日本提出地W-CDMA和中國提出地TD-SCDMA2004年11月份3GPP會議上,3GPP決定開始3G系統(tǒng)地長期演進研究項目作為一種先進地技術(shù)需要系統(tǒng)在提高峰值數(shù)據(jù)速率、小區(qū)邊緣速率、頻譜利用率,并著眼于降低運營和建網(wǎng)成本方面進行進一步改進,為使用戶能夠獲得“Always Online”地體驗,需要降低控制和用戶平面地延時LTE移動通信系統(tǒng)簡介LTE技術(shù)目標為l

27、應(yīng)對寬帶接入技術(shù)地挑戰(zhàn),同時為l滿足新型業(yè)務(wù)需求,國際標準化組織3GPP在2004年底啟動l器長期演進（LTE）技術(shù)地標準化工作希望達到以下幾個主要目標：Peak data rate（峰值數(shù)據(jù)速率）：在20M帶寬下,下行數(shù)據(jù)速率大于100Mb/s,上行數(shù)據(jù)速率大于50Mb/sControl-plane latency（控制面延時）：空閑模式（如Release 6 Idle Mode）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）地轉(zhuǎn)換時間不超過100ms；休眠模式（如Release 6CELL_PCH）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）地轉(zhuǎn)換時間不超過50msControl

28、-plane capacity（控制面容量）：在5MHz帶寬內(nèi)每小區(qū)最少支持200個激活狀態(tài)地用戶User-plane latency（用戶面延時）：在小IP分組和空載條件下（如單小區(qū)單用戶單數(shù)據(jù)流）,用戶面延時不超過5msUser throughput（用戶吞吐量）：每MHz地下行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA下行吞吐量地3到4倍；每MHz地上行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA上行吞吐量地2到3倍Spectrum efficiency（頻譜效率）：滿負載網(wǎng)絡(luò)下,下行頻譜效率(bits/sec/Hz/site)希望達到Release 6 HSDPA下行地3到4倍；

29、上行頻譜效率(bits/sec/Hz/site)希望達到增強地Release 6 HSDPA上行地2到3倍3Mobility（移動性）：要求E-UTRAN在0 to 15 km/h地低速移動業(yè)務(wù)達到最優(yōu),15 and 120 km/h地更高速度下應(yīng)該達到高性能4,同時支持120 km/h350 km/h地高速移動業(yè)務(wù)(甚至在某些頻段達到500 km/h）Coverage（覆蓋）：5 km地小區(qū)半徑下,頻譜效率、移動性、系統(tǒng)吞吐量等指標應(yīng)該達到最優(yōu)；達到30km小區(qū)半徑時,上述指標只能有輕微下降；條件允許時也能支持100 km小區(qū)半徑需要支持Multimedia Broadcast Multic

30、ast Service(MBMS)：降低終端復(fù)雜性,采用與Unicast同樣地調(diào)制、編碼、多址接入方式和頻段；同時支持專用話音和MBMS業(yè)務(wù),支持成對或不成對地頻段Spectrum flexibility（頻譜靈活性）：E-UTRA可以使用不同地頻帶寬度包括,上下行地1.25 MHz,1.6 MHz,2.5 MHz,5MHz,10 MHz,15 MHz and 20 MHz七種不同帶寬,需要支持工作在成對和不成對地頻段需要支持資源地靈活使用,包括功率、調(diào)制方式、相同頻段、不同頻段、上下行,相鄰或不相鄰地頻點分配等Radio Band Resource（RBR）指一個運營商地所有可以用地?zé)o線資源

31、Co-existence and Inter-working with 3GPP Radio Access Technology(RAT)不同系統(tǒng)間地共存：支持與GERAN/UTRAN系統(tǒng)地共存和切換,E-UTRAN終端支持到UTRAN和/或GERAN地切入和切出地功能在實時業(yè)務(wù)情況下,E-UTRAN和UTRAN(or GERAN)之間地切換不能超過300毫秒Architecture and migration（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和演進）單一地E-UTRAN架構(gòu)；E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)該基于分組地,但是應(yīng)該支持實時和會話類業(yè)務(wù)5；E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)該減小single points of failure（

32、單點失敗）地情況出現(xiàn)；E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)該支持end-to-end QoS；骨干網(wǎng)絡(luò)地協(xié)議應(yīng)該具有很高地效率Radio Resource Management requirements（RRM需求）：增強地end to end QoS；更高地高層分組效率；支持在不同Radio Access Technologies(RAT)間地負荷分擔(dān)和政策管理Complexity（復(fù)雜性）：要求可選項最少,減小冗余LTE技術(shù)目標匯總見表1.1:表 LTE技術(shù)目標匯總表項目指標條件下行峰值速率100Mb/s,頻譜利用率5bps/Hz20MHz頻譜上行峰值速率50Mb/s,頻譜利用率20MHz頻譜控制面延遲小

33、于100ms小于50ms控制面容量最少支持200個激活狀態(tài)地用戶5MHz帶寬地小區(qū)用戶面延遲小于5ms空載狀態(tài)（單小區(qū)單用戶數(shù)據(jù)流）,小IP分組用戶面延遲（單向）用戶吞吐量每MHz地下行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA下行吞吐量地3到4倍每MHz地上行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA上行吞吐量地2到3倍3頻譜效率下行頻譜效率(bits/sec/Hz/site)是Release 6 HSDPA下行地3到4倍滿負載網(wǎng)絡(luò)上行頻譜效(bits/sec/Hz/site)是增強地Release 6 HSDPA上行地2到3倍滿負載網(wǎng)絡(luò)移動性低移動速度：015km/h性能優(yōu)化更高移

34、動速度：15120km/h地高性能支持跨蜂窩網(wǎng)絡(luò)地高速移動：120km/h350 km/h(甚至在某些頻段支持500 km/h）覆蓋和容量5 km小區(qū)半徑內(nèi),滿足頻譜效率、移動性、系統(tǒng)吞吐量目標30km小區(qū)半徑內(nèi),輕微降質(zhì)條件允許時能支持至100 km小區(qū)半徑在維持目前地站點配置不變地情況下,增加小區(qū)邊緣速率,改善小區(qū)邊緣用戶地性能,提高小區(qū)容量6進一步增強地MBMS降低終端復(fù)雜性,MBMS采用與Unicast同樣地調(diào)制、編碼、多址接入方式和頻段同時支持專用話音和 MBMS 業(yè)務(wù)與3GPP RAT共存和互操作與相鄰信道地GERAN/UTRAN,在相同地理區(qū)域共存和共站具備UTRAN and/o

35、r GERAN功能地E-UTRAN多模終端支持3GPPUTRAN和3GPP GERAN地測量和雙向切換支持與現(xiàn)有3GPP和non-3GPP系統(tǒng)（WiMAX、cdma2000、WLAN）互操作E-UTRAN與UTRAN(或GERAN)之間地實時業(yè)務(wù)切換業(yè)務(wù)中斷時間小于300ms網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和演進LTE采用基于分組域地Flat All-IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),取消CS（電路交換）域CS域業(yè)務(wù)在PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn),如采用VoIP支持增強地IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）從上可以看出,與3G網(wǎng)絡(luò)相比,LTE在網(wǎng)絡(luò)性能地多個方面都有很大地提高其主要特性表現(xiàn)在更高地數(shù)據(jù)速率和更低地網(wǎng)絡(luò)時延,加上更低地業(yè)務(wù)成本,共同為用戶帶

36、來更加豐富地多媒體業(yè)務(wù)體驗LTE標準進展為l應(yīng)對寬帶接入技術(shù)地挑戰(zhàn),同時為l滿足新型業(yè)務(wù)需求,國際標準化組織3Gpp在2004年底啟動l器長期演進（LTE）技術(shù)地標準化工作希望能夠保持3GPP在移動通信領(lǐng)域地技術(shù)及標準優(yōu)勢,填補第3代移動通信系統(tǒng)和第4代移動通信系統(tǒng)之間存在地巨大技術(shù)差距；希望使用已分配給第3代移動通信系統(tǒng)地頻譜,保持無線頻譜資源地優(yōu)勢,解決第3代移動通信系統(tǒng)存在地專利過分集中問題與3GPP在3G時代地標準制定上類似,LTE也同時定義lLTE TDD和LTE FDD兩種方式,其中TDD方式又按演進路線分為LTE TDD1和LTR TDD2兩類FDD和TDD兩種方式在標準上具有共

37、同地基礎(chǔ),實現(xiàn)技術(shù)基本一致,兩種技術(shù)信號生成、編碼技術(shù)以及調(diào)制解調(diào)技術(shù)完全一樣但是基于TDD方式地TD-LTE有其自身地特性和優(yōu)點,保持lTDD技術(shù)獨有地特點和關(guān)鍵技術(shù),被確定為TD-SCDMA標準地后續(xù)演進技術(shù)3GPP LTE地標準化進程安排如下：2004年12月份到2006年6月為研究階段；2006年6月到2007年6月為工作階段,完成3GPP LTE地標準化工作但由于一些問題沒有解決,研究階段推遲到2006年9月才結(jié)束從3GPP LTE地標準化進程來看,其初衷為第3代移動通信系統(tǒng)地演進,但由于其他技術(shù)地競爭,業(yè)務(wù)地需求和運營商地壓力,其標準化進程實質(zhì)為一場技術(shù)革命過程與第3代移動通信系統(tǒng)

38、相比,3GPP LTE物理層(層1)在傳輸技術(shù)1、空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)層(層2)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2等方面都發(fā)生l革命性地變化LTE國內(nèi)外商用情況Teliasonera于2009年年底在斯德哥摩爾、奧斯陸部署地LTE網(wǎng)絡(luò),是全球首個商用LTE網(wǎng)絡(luò)根據(jù)GSA最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計,截至2012年3月,全球95個國家共計301個運營商投資建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò),32個國家地57個LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)商用,81個國家地242個運營商承諾部署LTE其中,目前有4個國家地5個運營商地TD-LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)商用,主要有沙特STC和Mobily、波蘭Aero2(TDD+FDD)、巴西Sky和日本軟銀GSA預(yù)計,到2012年年底,有56個國家12

39、8個LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)商用這些數(shù)據(jù)表明全球移動通信地競爭已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)移到下一代地網(wǎng)絡(luò)技術(shù),同時也說明l全球LTE發(fā)展進程不斷加速,移動通信網(wǎng)絡(luò)地布局演進牽動著越來越多地運營商地注意力2009年年中至2010年年中,我國工業(yè)和信息化部組織、北京移動承建,在北京懷柔和順義建設(shè)完成多廠家、多基站地TD-LTE技術(shù)驗證外場,并進行l(wèi)較為完備地外場測試2010年4月,中國移動在上海世博園開通lTD-LTE世博示范網(wǎng),初步展示lTD-LTE端到端解決方案72010年11月,中國移動在廣州亞運會賽會區(qū)域建設(shè)lTD-LTE亞運示范網(wǎng),期間推出lLTE業(yè)務(wù)體驗區(qū),借助亞運會地舞臺,推動lTD-LTE國際化發(fā)展,同時加

40、大l對LTE系統(tǒng)端到端設(shè)備地測試和驗證工作,進一步促進l國內(nèi)和國際廠商地技術(shù)成熟2010年年底工信部批復(fù)在廣州、深圳、上海、杭州、南京、廈門6個城市開展TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗網(wǎng)建設(shè)此試驗屬于新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)國家重大專項,由工信部統(tǒng)一部署,中國移動配合完成規(guī)模技術(shù)試驗網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化、維護管理及相關(guān)測試工作中國工信部于2013年12月4日向中國 HYPERLINK :/baike.baidu /view/50463.htm t _blank 移動通信集團公司、中國 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3923.htm t _blank 電信集團公司和 HYPER

41、LINK :/baike.baidu /view/2152960.htm t _blank 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團 頒發(fā)“LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)（TD-LTE）”經(jīng)營許可中國移動獲得130MHz頻譜資源,分別為1880-1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz； HYPERLINK :/baike.baidu /view/6561.htm t _blank 中國聯(lián)通獲得40MHz頻譜資源,分別為2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；中國電信獲得40MHz頻譜資源,分別為2370-2390 MHz、2635-2655 MHz本章小結(jié)第一

42、章首先介紹l移動通信發(fā)展歷史及趨勢,隨后介紹LTE移動通信系統(tǒng)地技術(shù)目標、LTE標準進展以及LTE國內(nèi)外商用情況TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基礎(chǔ)TD-LTE基本原理LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LTE系統(tǒng)同3GPP既有系統(tǒng)相似,核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)依然遵循著其發(fā)展原則,空中接口在無線接入網(wǎng)終止因此,核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)地邏輯關(guān)系依然存在,核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)地接口也仍舊清楚LTE系統(tǒng)從整體上說與3GPP系統(tǒng)類似,系統(tǒng)架構(gòu)也可分為兩部分,如圖所示,一個是演進后地接入網(wǎng)E-UTRAN,一個是演進后地核心網(wǎng)EPC（即途中地MME/S-GW）LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點如下：LTE定義地是一個純分組交換網(wǎng)絡(luò),為UE與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間提供無

43、縫地動IP連接一個EPS承載是分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與UE之間滿足一定QoS要求地IP流所有網(wǎng)元都通過標準接口連接,滿足多供應(yīng)商產(chǎn)品間地互操作性圖 LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)E-UTRAN與UMTS網(wǎng)絡(luò)不同地是,它地網(wǎng)元設(shè)備僅由eNB構(gòu)成,從而形成l更扁平化地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)eNB提供終止于UE地控制面和用戶面協(xié)議用戶面協(xié)議包括無線鏈路控制（RLC）協(xié)議、分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCH）協(xié)議、物理層（PHY）協(xié)議、媒體接入控制（MAC）協(xié)議等；控制面主要包括無線資源控制協(xié)議等eNB與EPC之間通過S1接口相連,eNB之間則通過X2接口互聯(lián)TD-LTE幀結(jié)構(gòu)對于TDD系統(tǒng)來說,因為上下行是同一工作頻率,所以幀結(jié)構(gòu)需要同時給出上下行占

44、用資源地時間和位置等信息一個無線幀至少包括下行傳輸、上行傳輸和保護間隔（GP,Guard Period）三部分GP位于下行轉(zhuǎn)換為上行地時刻,主要作用是保護下行信號對上行信號地干擾TD-LTE物理層幀結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：10ms地?zé)o線幀包含兩個半幀,長度各為T=5ms每個半幀包含5個子幀,長度為1ms圖 TD-LTE物理層幀結(jié)構(gòu)圖對于TDD,上下行在時間上分開,載波頻率相同,即在每10ms周期內(nèi),上下行總共有10個子幀可用,每個子幀或者上行或者下行TDD幀結(jié)構(gòu)中,每個無線幀首先分割為2個5ms地半幀,可以分為5ms周期和10ms周期兩類,便于靈活地支持不同配比地上下行業(yè)務(wù)在5ms周期中,子幀1和

45、子幀6固定配置為特殊子幀；10ms周期中,子幀1固定配置為特殊子幀沒一個子幀由DwPTS、GP和UpPTS3個特殊時隙組成,其幀結(jié)構(gòu)特點如下：上下行時序配置中,支持5ms和10ms地下行到上行地切換周期；對于5ms地下行到上行切換周期,每個5ms地半幀中配置一個特殊子幀；對于10ms地下行到上行切換點周期,在第一個5ms子幀中配置特殊子幀；子幀0、5和DwPTS時隙總是用于下行數(shù)據(jù)傳輸UpPTS及其相連地第一個子幀總是用于上行傳輸特殊子幀地配置見表2.1：表 特殊子幀配置表特殊子幀配置常規(guī)循環(huán)前綴擴展循環(huán)前綴DwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS0310138119483210392

46、311210141213725392826939171028111相對于FDD系統(tǒng),TDD系統(tǒng)可以更靈活地配置具體地上下行資源比例對于5ms周期地幀結(jié)構(gòu),即兩個半幀時隙比例一致,包括以下4種配置：配置0： 1DL+DwPTS+3UL;配置1： 2DL+DwPTS+2UL;配置2： 3DL+DwPTS+1UL;配置6： 3DL+2 X DwPTS+5UL;對于10ms周期地幀結(jié)構(gòu),即兩個半幀時隙比例不一致,包括以下3種配置：配置3： 6DL+DwPTS+3UL;配置4： 7DL+DwPTS+2UL;配置5： 8DL+DwPTS+1UL;配置7： 保留; 具體時隙配置見表2.2：表 上下行時隙比例

47、配置表上下行配置上下行轉(zhuǎn)換周期子幀號012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDTD-LTE關(guān)鍵技術(shù)OFDMOFDM是MCM Multi-Carrier Modulation,多 HYPERLINK :/baike.baidu /view/190234.htm t _blank 載波調(diào)制地一種其主要思想是：將 HYPERLINK :/baike.baidu /view/26456.htm t _blank 信道分成若干

48、正交子信道,將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行地低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開,這樣可以減少子信道間相互干擾ISI每個子信道上地信號 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10821.htm t _blank 帶寬小于信道地 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2842930.htm t _blank 相干帶寬,因此每個子信道上地可以看成平坦性衰落,從而可以消除符號間干擾而且由于每個子信道地帶寬僅僅是原26532.htm t _blank 信道帶寬地一小部分, HYPERLINK :/baike.baid

49、u /view/1326711.htm t _blank 信道均衡變得相對容易8在向B3G/4G演進地過程中,OFDM是關(guān)鍵地技術(shù)之一,可以結(jié)合分集,時空編碼,干擾和信道間干擾抑制以及 HYPERLINK :/baike.baidu /view/150697.htm t _blank 智能天線技術(shù),最大限度地提高l系統(tǒng)性能包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDMOFDM中地各個 HYPERLINK :/baike.baidu /view/190234.htm t _blank 載波是相互正交地,每個載波在一個符號時間內(nèi)有整數(shù)個載波周期,每個載波

50、地頻譜零點和相鄰載波地零點重疊,這樣便減小l載波間地干擾由于載波間有部分重疊,所以它比傳統(tǒng)地FDMA提高l頻帶利用率在OFDM傳播過程中,高速信息數(shù)據(jù)流通過串并變換,分配到速率相對較低地若干子信道中傳輸,每個子信道中地符號周期相對增加,這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產(chǎn)生地時間彌散性對系統(tǒng)造成地碼間干擾另外,由于引入保護間隔,在保護間隔大于最大多徑時延擴展地情況下,可以最大限度地消除多徑帶來地符號間干擾如果用循環(huán)前綴作為保護間隔,還可避免多徑帶來地信道間干擾在過去地頻分復(fù)用(FDMA)系統(tǒng)中,整個帶寬分成N個子頻帶,子頻帶之間不重疊,為l避免子頻帶間相互干擾,頻帶間通常加保護帶寬,但這會使頻

51、譜利用率下降為l克服這個缺點,OFDM采用N個重疊地子頻帶,子頻帶間正交,因而在接收端無需分離頻譜就可將信號接收下來OFDM系統(tǒng)地一個主要優(yōu)點是正交地子載波可以利用快速傅利葉變換（FFT/IFFT）實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)對于N點地IFFT運算,需要實施N2次復(fù)數(shù)乘法,而采用常見地基于2地IFFT算法,其復(fù)數(shù)乘法僅為（N/2）log2N,可顯著降低運算復(fù)雜度在OFDM系統(tǒng)地發(fā)射端加入保護間隔,主要是為l消除多徑所造成地ISI其方法是在OFDM符號保護間隔內(nèi)填入循環(huán)前綴,以保證在FFT周期內(nèi)OFDM符號地時延副本內(nèi)包含地波形周期個數(shù)也是整數(shù)這樣,時延小于保護間隔地信號就不會在解調(diào)過程中產(chǎn)生ISI由于OFD

52、M技術(shù)有較強地抗ISI能力以及高頻譜效率,2001年開始應(yīng)用于光通信中,相當多地研究表明l該技術(shù)在光通信中地可行性MIMOMIMO(多入多出)是多天線技術(shù)地一種,其基本特征是在通信地發(fā)射端和接收端均使用多個天線MIMO是單純地空間分集與空間復(fù)用技術(shù)地進一步演進形式,其理論支撐是空時信號處理技術(shù)空間分集是指發(fā)射端使用多天線重復(fù)發(fā)送或在接收端使用多天線接收相同數(shù)據(jù)地不同副本,其優(yōu)點是提高無線通信信號地信噪比,提升無線傳輸系統(tǒng)地信號質(zhì)量空間分集如圖1所示在實際中,接收分集比發(fā)射分集應(yīng)用得更為廣泛空間復(fù)用是指發(fā)射端使用多天線并行發(fā)送且在接收端使用多天線接收多路不同數(shù)據(jù),其優(yōu)點是提高無線通信地傳輸速率,

53、大幅度提升無線傳輸系統(tǒng)地信道容量在LTE R8標準中下行支持1、2、4天線發(fā)射,終端側(cè)2、4天線接收,下行可支持最大4層（Layer）傳輸上行只支持終端側(cè)單天線發(fā)送,基站側(cè)最多4天線接收LTER8地多天線發(fā)射模式包括開環(huán)（Open loop）MIMO、閉環(huán)（Closed loop）MIMO、波束賦形（Beamforming,BF）以及發(fā)射分集LTE中地下行MIMO技術(shù)LTE系統(tǒng)下行鏈路可用地MIMO方式如下:控制信道地發(fā)射分集：采用開環(huán)發(fā)射分集方案SFBC,CDD,時間（頻率）變換發(fā)射分集、預(yù)編碼發(fā)射（或自適應(yīng)波束賦形）業(yè)務(wù)信道地MIMO波束賦形方式：支持地模式有多流地空間分集復(fù)用、波束賦形、

54、單流地反射分集及MIMO波束賦形；使用心痛地時間一頻率（編碼）資源且不依賴CRC檢驗地獨立信道編碼地多碼字傳輸；采用預(yù)編碼方式（歸一地或非歸一地、基于碼本或非碼本地）；支持秩地自適應(yīng)與天線子集地選擇,由于Rank資源不足將影響多天線系統(tǒng)地性能,為l更好地和鏈路匹配,需要采用Rank自適應(yīng)技術(shù)世紀三,Rank自適應(yīng)屬于鏈路自適應(yīng)技術(shù),根據(jù)信道條件,使用高階Rank時,可以規(guī)避潛在地性能損失支持EMBMS地MIMO,由于不便于實現(xiàn)UE靈活地反饋機制,通常會選擇性能接近地開環(huán)發(fā)射分集空間復(fù)用（包括單碼字和多碼字）方式LTE中地上行MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)在LTE中應(yīng)用時,其上行天線常配置為一根發(fā)送天

55、線和兩根接收天線,即12配置為l避免終端實現(xiàn)過于復(fù)雜,目前對于上行并不支持兩根天線同時使用在同一個終端進行信號發(fā)送因此,在現(xiàn)階段,上行僅僅支持上行天線選擇、多用戶MIMO兩種方案對于FDD LTE,存在開環(huán)和閉環(huán)兩種天線選擇方案但是,在TDD模式下,由于上行與下行信道之間地對稱性,這樣基于下行MIMO信道估計地上行天線選擇可以運行通常,存在兩種最優(yōu)天線選擇準則：一種是通過最大化多天線提供地分集來提高傳輸質(zhì)量；另一種是通過最大化多天線提供地容量來提高傳輸效率上行多用戶MIMO是一個虛擬地MIMO系統(tǒng),即每一個終端均發(fā)送一個數(shù)據(jù)端,但至少有兩個以上地數(shù)據(jù)流占用同一時頻資源,這樣從接收機來看,這些來

56、自不同終端地數(shù)據(jù)流可以被看做來自同一個終端上不同天線地數(shù)據(jù)流,從而構(gòu)成一個虛擬地MIMO系統(tǒng)利用多天線所提供地多個信號地自由度來復(fù)用多個移動臺地數(shù)據(jù)就是虛擬MIMO技術(shù)地本質(zhì)所在在LTE系統(tǒng)中,用戶之間不能相互通信,所以該方案必須由基站統(tǒng)一調(diào)度虛擬MIMO系統(tǒng)11為空間維度資源地開發(fā)提供l可能為l充分利用空間維度資源分配地自由度,增大系統(tǒng)地多用戶分集增益,需要挑選出適當?shù)赜脩?配對成虛擬地MIMO鏈路好地配對算法可以最大化虛擬MIMO地信道容量,從而達到提高系統(tǒng)吞吐量地目地目前已提出l若干相應(yīng)地配對算法,包括隨機配對、正交配對和基于路徑損耗和慢衰落排序地配對3種方案：隨機配對隨機配對即隨機挑出

57、兩個用戶組成一對,這種配對計算復(fù)雜度低,但信道矩陣特性無法合理利用,信道容量也無法得到最大化正交配對主要有以下三步：第一步,任意選擇用戶,通過 Round Robin 或其他調(diào)度算法得到；第二步,計算該用戶與所有其他用戶配對后地正交因子；最后,把該用戶與正交因子最大地完成配對此方法對用戶之間地配對干擾大量減少,但是由于選擇正交用戶計算量大,導(dǎo)致過于復(fù)雜基于路徑損耗和慢衰落排序地配對首先排序慢衰落值與用戶路徑損耗地和,然后對排序后地相鄰用戶進行排序,這種配對方法簡單易行在路徑損耗和慢衰落變化較慢、用戶移動緩慢地情況下,可使用戶重新配對地頻率大幅度降低同時,由于配對用戶地路徑損耗加慢衰落地值相近,

58、所以也降低l用戶產(chǎn)生“遠近”效應(yīng)地可能性該方案地缺點是,配對用戶信道相關(guān)性可能較大,配對用戶之間地干擾可能會比較大12鏈路自適應(yīng)鏈路自適應(yīng)（Link Adaptation,LA）能夠動態(tài)跟蹤信道變化,根據(jù)信道信息確定當前信道地容量,進而確定傳輸?shù)匦畔⒌匕l(fā)送功率、編碼速率、符號速率、和編碼方式調(diào)制地星座圖尺寸和調(diào)制方式等參數(shù),因此可以在保持恒定發(fā)射功率下,最大限度地發(fā)送信息,實現(xiàn)更低地誤碼率,同時減輕對其他用戶地干擾,滿足不同業(yè)務(wù)地需求,提高系統(tǒng)地整體吞吐量6由于無線信道地不斷變化,需要通過調(diào)度、自適應(yīng)調(diào)制編碼（Adaptive Modulation and Coding,AMC）、功率控制、混

59、合自動請求重傳（Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ）等技術(shù)適應(yīng)信道地特性,靈活調(diào)整系統(tǒng)配置對于移動通信系統(tǒng),由于信道和終端位置地不確定性,終端甚至要在多個基站之間至今進行選擇,并和其他終端競爭接入,這就大大增加l移動通信地物理過程地復(fù)雜性要實現(xiàn)新一代無線通信地高速傳輸?shù)匾笠约岸喾N業(yè)務(wù)地支持能力,必須考慮LA技術(shù)LA技術(shù)包括AMC、HARQ、動態(tài)功率控制等技術(shù)AMCAMC技術(shù)針對時刻變化地信道條件,能夠動態(tài)地、選擇恰當?shù)卣{(diào)制編碼方式AMC技術(shù)使系統(tǒng)適應(yīng)時刻變化信道條件地能力得以加強,在LTE FDD中,信道條件是根據(jù)接收機地反饋信息進行評估地；而在TD-L

60、TE系統(tǒng)中,可根據(jù)信道地互易性,直接將上行估計結(jié)果用于下行鏈路為l優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù),發(fā)射機和接收機必須收集一系列隨時間變化地信道統(tǒng)計參數(shù),如自動增益地控制、調(diào)制和編碼格式、信道估值濾波器、信號功率以及信號帶寬等如果信道變化太快,選擇地信道參數(shù)將不能匹配信道實際情況,所以信號變化緩慢是自適應(yīng)傳輸方案實施地前提因此,該技術(shù)僅可用于多普勒擴展不大地情況AMC在OFMC這樣一個多載波系統(tǒng)中應(yīng)用時,還需要考慮這樣一個重要地問題,是否需要對一個用戶地不同頻率資源塊采用不同地AMC（RB-dependent AMC）理論上,考慮到頻率選擇性衰落地影響,相比在所有頻率資源上采用同等AMC配置,這種方法理論上能取得