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TD-LTE原理及关键技术


TD-LTE原理及关键技术

大唐移动通信设备有限公司
客服中心 培训中心 1

课程目标
? ? ? ? 了解LTE的网络架构 掌握物理层帧结构 理解TD-LTE的三个核心技术 理解TD-LTE物理层过程

参考书目
《TD-LTE技术原理与系统设计》 人民邮电出版社 《3GPP长期演进

技术原理与系统设计》 人民邮电出版社

TD-LTE原理及关键技术
1. TD-LTE概述



2.
3. 4.

帧结构和物理信道映射
TD-LTE的物理层过程 TD-LTE的三个核心技术

5.

TD-LTE面临的挑战

2

TD-LTE原理及关键技术

1 TD-LTE概述
? LTE技术演进 <10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <50Mbps 50M-1Gbps
数据速率 3GPP FDD
WCDMA

HSPA

HSPA+

LTE FDD

LTE+

GSM

GPRS/EDGE

TDD

TD-SCDMA

HSPA

HSPA+

TD-LTE

TD LTE+

IS-95 cdmaOne

cdma20001X
DO Rev 0

DO Rev A

DO Rev B

UMB

UMB+

3GPP2

2

TD-LTE原理及关键技术

1 TD-LTE概述
? 什么是TD-LTE
?

LTE=Long Term Evolution=长期演进,是3GPP指定的下一代无 线通信标准。

?
?

TD-LTE=LTE的TDD模式。
LTE是以OFDM为核心的技术,为了降低用户面延迟,取消了无 线网络控制器(RNC),采用了扁平网络架构。与其说是3G技 术的“演进”(evolution),不如说是“革命”(revolution)。

3

TD-LTE原理及关键技术

1 TD-LTE概述
TD-LTE是LTE中的TDD模式,是TD-SCDMA标准的长期演进

LTE是3GPP为了保证未来10年 3GPP系列技术的生命力,抵御 来自非3GPP阵营技术的竞争而 启动的最大规模的标准项目。

可变带宽

高速率

高效率

低时延

1.4、3.0MHz, 5、10、15、20MHz

下行: 100Mbps 上行: 50Mbps

下行: 5bit/s/Hz, 上行: 2.5bit/s/Hz

控制面: 100ms 用户面: 10ms
4

TD-LTE原理及关键技术

1 TD-LTE概述
? LTE技术创新
?

?

?

频分多址系统 ? 下行OFDM:用户在一定时间内独享一段“干净”的带宽 ? 上行SC-FDMA:具有单载波特性的改进OFDM系统(低峰平比) MIMO(多天线技术) ? 下行MIMO: MME/SAE Gateway MME/SAE Gateway ? 发射分集: ? 空间复用: ? 波束赋形: ? 空间多址: X2 eNB eNB ? 上行MIMO: ? 空间多址: eNB 扁平网络 ? 取消RNC(中央控制节点),只保留一层RAN节点——eNodeB ? NodeB和核心网采用基于IP路由的灵活多重连接——S1-flex接口 ? 相邻eNodeB采用Mesh连接——X2接口
S1
X2

S1

S1

S1

E-UTRAN

X2

5

TD-LTE原理及关键技术

1 TD-LTE概述
? E-UTRAN扁平网络架构
MME/SAE Gateway MME/SAE Gateway

eNB Inter Cell RRM

S1

S1

RB Control Connection Mobility Cont. MME Radio Admission Control NAS Security eNB Measurement Configuration & Provision Dynamic Resource Allocation (Scheduler) RRC PDCP S-GW RLC MAC S1 PHY Mobility Anchoring P-GW Idle State Mobility Handling

X2
eNB eNB

S1

eNB

EPS Bearer Control

? 扁平的网络架构,减少设备投入 ? 减少接口数量,IP的网络接口 ? 增强的端到端QoS
internet

UE IP address allocation Packet Filtering

E-UTRAN

EPC

X2

S1
X2

E-UTRAN

TD-LTE原理及关键技术
1. TD-LTE概述



2.
3. 4.

帧结构和物理信道映射
TD-LTE物理层过程 TD-LTE的三个核心技术

5.

TD-LTE面临的挑战

6

2 帧结构和物理信道映射
? 物理层概述
LTE物理层的多址方案:下行采 用OFDM,上行采用SC-FDMA;

TD-LTE原理及关键技术

主要特征

支持频分双工(FDD)和时分双 工(TDD)两种模式;

基于分组交换思想,使用共享信 道;

支持多输入多输出(MIMO)传 输。

7

2.2 帧结构和物理信道映射
传输信道的错误检测,并向高层提供指示

TD-LTE原理及关键技术

? 物理层概述
传输信道的纠错编码/译码 HARQ软合并 编码的传输信道向物理信道映射

物理层主要 功能

物理信道功率加权 物理信道调制与解调 频率与时间同步

无线特征测量,并向高层提供指示
MIMO天线处理 射频处理(?射频相关规范)
8

2 帧结构和物理信道映射
? 支持的信道
? ? ?

TD-LTE原理及关键技术

1.4MHz,3.0MHz,5MHz,10MHz,15MHz以及20MHz带宽 下行信道带宽大小通过主广播信息(MIB)进行广播 上行信道带宽大小通过系统信息(SIB)进行广播
Channel Bandwidth [MHz] Transmission Bandwidth Configuration [RB] Transmission Bandwidth [RB]

信道带宽 传输带宽配置 (RB数目)

Channel edge

Channel edge

1.4 6

3 15

5

10 15

20

Resource block

25 50 75 100

Active Resource Blocks

DC carrier (downlink only)

9

2.2 帧结构和物理信道映射
? FDD帧结构
? ? 一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成; 每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成;

TD-LTE原理及关键技术

One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One slot, Tslot = 15360Ts = 0.5 ms

#0

#1

#2

#3

#18

#19

One subframe

10

2 帧结构和物理信道映射
? TDD帧结构
?

TD-LTE原理及关键技术

一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成 ? 每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成 ? ? ? 常规子帧:由两个长度为0.5ms的时隙构成 特殊子帧:由DwPTS、GP以及UpPTS构成

One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms

支持5ms和10ms DL?UL切换点周期

One slot, Tslot=15360Ts

30720Ts

Subframe #0 One subframe, 30720Ts DwPTS GP

Subframe #2

Subframe #3

Subframe #4

Subframe #5

Subframe #7

Subframe #8

Subframe #9

UpPTS

DwPTS

GP

UpPTS

11

2 帧结构和物理信道映射
? TDD帧结构-上下行配置
1ms

TD-LTE原理及关键技术

10 ms 下行 上行

5ms 周期

?
DL:UL=2:3 DL:UL=3:2 DL:UL=4:1 DL:UL=5:5

10ms 周期

?

DL:UL=7:3

DL:UL=8:2 DL:UL=9:1

12

2 帧结构和物理信道映射
? TDD帧结构-特殊子帧配置
特殊子 帧配置 常规CP DwPTS GP UpPTS DwPTS 扩展CP GP UpPTS

TD-LTE原理及关键技术

0
1 2 3

3
9 10 11

10
4 3 2 1

3
8 9 10

8
3 2 1 1

4
5 6 7 8

12
3 9 10 11

1
9 3 2 1 2

3
8 9 -

7
2 1 2

13

2 帧结构和物理信道映射
? 物理资源概念
子帧

TD-LTE原理及关键技术

无线帧

物理资源
时隙-slot

OFDM符号

基本时间 单位

天线端口

? Ts ? 1 ?15000 2048 秒 ?

接收机用来区分资源在 空间上的差别,包括三 类天线端口: ?CRS: 天线端口0~3 ?MBSFN:天线端口4 ?DRS: 天线端口5

14

2 帧结构和物理信道映射
? 资源单位RE
? 对于每一个天线端口,一个OFDM或 者SC-FDMA符号上的一个子载波对 应的一个单元叫做资源单元;
RB (12x7 RE) 7 symbols

TD-LTE原理及关键技术

One Slot

Resource Grid (Example)

? 资源单位RB
?

Nc subcarriers

一个时隙中,频域上连续的宽度 为180kHz的物理资源称为一个资 源块;

12 subcarriers

RE

15

2 帧结构和物理信道映射
? 资源单元组
?

TD-LTE原理及关键技术

控制区域中RE集合,用于映射下行控制信道 ? 每个REG中包含4个数据RE

? 控制信道单元(CCE)
?

36RE,9REG组成
RS

REG n+1

REG n+2

RS

REG n+1

REG n+2

RS

REG n+1

RS

REG n+1

RS

RS

REG n

REG n

REG n

REG n

RS

RS

第一个OFDM符号

第二个OFDM符号 (1/2个公共天线端口)

第二个OFDM符号 (4个公共天线端口)

第三个OFDM符号

2 帧结构和物理信道映射
? 控制区域与数据区域进行时分
7 symbols 7 symbols

2 TD—LTE无线关键技术

子帧 帧结构类型2中的子帧1和子帧6 存在MBSFN传输的子帧 不存在MBSFN传输的子帧

控制区域OFDM 符号数目
Nc subcarriers

1, 2 1, 2 1, 2, 3

12 subcarriers

控制区域

数据区域

16

2 帧结构和物理信道映射
? 下行物理信道
PDSCH:物理下行共享信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM PBCH:物理广播信道 调制方式:QPSK

TD-LTE原理及关键技术

PMCH:物理多播信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM

下行物 理信道

PHICH:物理HARQ指示信道 调制方式:BPSK

PDCCH:物理下行控制信道 调制方式:QPSK

PCFICH:物理控制格式指示信道 调制方式:QPSK

17

2 帧结构和物理信道映射
? 下行物理信道作用
业务信道 ? PDSCH ? PMCH ?承载数据信息,MAC层的DL-SCH传输信道映射到PDSCH信道上; ?承载多播信息,MAC层的MCH传输信道映射到PMCH信道上;

TD-LTE原理及关键技术

? PBCH

控制信道

? PCFICH

? PHICH
? PDCCH

?承载广播信息,MAC层的BCH传输信道映射到PBCH信道上; ?PCFICH包括2bit信息,指示控制域符号数为1,2,3或4。; ?传输PUSCH信道的ACK/NACK信息; ?主要承载共享信道调度信息、PUCCH/PUSCH功控命令信息的传输;

18

2 帧结构和物理信道映射
? 下行物理信道处理流程

TD-LTE原理及关键技术

加扰

调制

层映射

预编码

RE映射

OFDM信 号产生

code words

layers

antenna ports

Scrambling

Modulation mapper Layer mapper Precoding

Resource element mapper

OFDM signal generation

Scrambling

Modulation mapper

Resource element mapper

OFDM signal generation

19

2 帧结构和物理信道映射
? 下行物理信道的RE映射
?

TD-LTE原理及关键技术

PDSCH、PMCH以及PBCH映射到子帧中的数据区域上;
? ? PMCH与PDSCH或者PBCH不能同时存在于一个子帧中 PDSCH与PBCH可以存在于同一个子帧中

Slot 0

Slot 1

Slot 0

Slot 1

Nc subcarriers

Nc subcarriers

72 subcarriers

72 subcarriers

PBCH位置

PBCH位置

控制区域

数据区域

数据区域 控制区域

20

2 帧结构和物理信道映射
? 物理广播信道PBCH
?

TD-LTE原理及关键技术

PBCH传送的系统广播信息包括下行系统带宽(4bit)、SFN子帧 号(8bit) 、PHICH (3bit) 指示信息等; PBCH的RE映射;
Slot 0 Slot 1

?

Slot 0

Slot 1

Nc subcarriers

Nc subcarriers

72 subcarriers

72 subcarriers

PBCH位置

PBCH位置

控制区域

常规CP 数据区域

控制区域

数据区域 扩展CP

2 帧结构和物理信道映射
? 下行物理信道的RE映射
? ?

TD-LTE原理及关键技术

PDCCH、PCFICH以及PHICH映射到子帧中的控制区域上 PCFICH用于指示在一个子帧中传输PDCCH所使用的OFDM个数

21

2 帧结构和物理信道映射
? 下行参考信号
? 主同步信号 ? 辅同步信号

TD-LTE原理及关键技术

同步信号

?确定唯一的物理小区id,用于小区初搜;

? 小区专用参考信号 参考信号 ? MBSFN参考信号 ?终端专用的参考信号

?下行信道质量测量; ?下行信道估计,用于UE端的相干检测和解调; ?取决于是否采用波束赋形技术;用于PDSCH得解调参考符 号

22

2 帧结构和物理信道映射
? 下行参考信号
?
Slot 0 / Slot 10 Slot 1 / Slot 11 DwPTS

TD-LTE原理及关键技术

系统带宽的中间72个子载 波(实际上序列只映射在中 间的62个子载波上,两侧
Nc subcarriers

?

PSS位于DwPTS的第3个 OFDM符号位置

72 subcarriers

各预留5个子载波的保护 带)

主同步信号

辅同步信号

?

SSS位于子帧0的最后一 个OFDM符号位置

控制区域

数据区域

2 帧结构和物理信道映射
? 小区专用参考信号(常规CP)
R0 R0

TD-LTE原理及关键技术

One antenna port

cell vshift ? N ID mod 6

R0

R0

R0

R0

R0
l?0

R0
l?6 l?0 l?6

Resource element (k,l)

R0

R0

R1

R1

Two antenna ports

R0

R0

R1

R1

Not used for transmission on this antenna port

R0

R0

R1

R1

Reference symbols on this antenna port

R0
l?0

R0
l?6 l?0 l?6 l?0

R1
l?6 l?0

R1
l?6

R0

R0

R1

R1

R2

R3

Four antenna ports

R0

R0

R1

R1

R2

R3

R0

R0

R1

R1

R2

R3

R0
l?0

R0
l?6 l?0 l?6 l?0

R1
l?6 l?0

R1
l?6 l?0

R2
l?6 l?0 l?6 l?0

R3
l?6 l?0 l?6

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

Antenna port 0

Antenna port 1

Antenna port 2

Antenna port 3

2 帧结构和物理信道映射
? 小区专用参考信号(扩展CP)
R0
One antenna port

TD-LTE原理及关键技术

R0

R0

R0

R0

R0

R0

R0

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

Resource element (k,l)

R0
Two antenna ports

R0

R1

R1

R0

R0

R1

R1

Not used for transmission on this antenan port

R0

R0

R1

R1

Reference symbols on this antenna port

R0

R0

R1

R1

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

R0
Four antenna ports

R0

R1

R1

R2

R3

R3

R0

R0

R1

R1

R2

R0

R0

R1

R1

R2

R3

R3

R0

R0

R1

R1

R2

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

l?0

l ? 5l ? 0

l ?5

l?0

l ?5 l ?0

l ?5

even-numbered slots odd-numbered slots

even-numbered slots odd-numbered slots

even-numbered slots odd-numbered slots

even-numbered slots odd-numbered slots

2 帧结构和物理信道映射
? UE专用参考信号
cell vshift ? NID mod3
R5

TD-LTE原理及关键技术

R5 R5 R5 R5 R5 R5
l?0 l ?6 l ?0
even-numbered slots

R5
R5 R5 R5

R5 R5 R5
R5 R5

R5 R5 R5 R5

R5 R5
l ?6
l?0
odd-numbered slots

R5

R5

l ? 5l ? 0
Antenna port 5

l ?5

even-numbered slots

odd-numbered slots

Antenna port 5

扩展CP

扩展CP,7.5kHz

2.2 帧结构和物理信道映射
? 上行物理信道
PUSCH:物理控制格式指示信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM

TD-LTE原理及关键技术

下行物 理信道

PUCCH:物理上行控制信道 调制方式:QPSK

PRACH: 物理随机接入信道 调制方式:QPSK

23

2 帧结构和物理信道映射
? 上行物理信道
?承载承载数据信息,MAC层的UL-SCH传输信道; ?以及承载非周期反馈ACK/CQI/PMI/RI信息;

TD-LTE原理及关键技术

业务信道 ? PUSCH

控制信道

? PUCCH ? PRACH

?承载下行DL-SCH的ACK/NACK信息,及下行信道的CQI/PMI/RI信息; ?主要用于preamble序号的承载,不承载高层信息;

24

2 帧结构和物理信道映射
? 上行物理共享信道
?
?
控制区域

TD-LTE原理及关键技术

用于承载上行业务数据;
Nc subcarriers

上行资源只能选择连续的PRB, 并且PRB个数满足2、3、5的倍 数; 在RE映射时,PUSCH映射到子 帧中的数据区域上; PUSCH的基带信号产生的流程

?

数据区域

?

控制区域

Scrambling

Modulation mapper

Transform precoder

Resource element mapper

SC-FDMA signal gen.

加扰

调制

传输预 编码

RE映射

SC-FDMA 信号产生
25

2 帧结构和物理信道映射
? PUCCH信道RE映射
比特 数 N/A 1 2

TD-LTE原理及关键技术

PUCCH 格式 1 1a 1b

用途 SR ACK/NACK ACK/NACK

调制方式 N/A BPSK QPSK

2
2a 2b

CQI
CQI+ACK/ NACK CQI+ACK/ NACK

QPSK
QPSK+BPSK QPSK+QPS K

20
21 22

2 帧结构和物理信道映射
? PRACH信道
?
CP
TCP

TD-LTE原理及关键技术

Sequence

时域结构
? ? Preamble: CP + Sequence

TSEQ

Preamble之后需要预留保护间隔(GT)

?

频域结构 ? 一个PRACH占用6个RB

26

2 帧结构和物理信道映射
? 上行参考信号
?解调用参考信号(DRS) ?上行信道估计,用于eNodeB端的相干检测和解调; 同步信号 ? 探测用参考信号(SRS) ?上行信道质量测量;

TD-LTE原理及关键技术

22

2 帧结构和物理信道映射
? 上行参考信号
? ?

TD-LTE原理及关键技术

对上行信道质量进行估计,用于eNodeB端的相干检测和解调; PUSCH DMRS资源映射在一个子帧内,映射在常规CP的第四 个符号上,扩展CP的第三个符号上。
Subframe = 1 ms
0.5 ms = 7 个符号
R R R R R R R R R R R R R R R R
R R

1个PRB

Subframe = 1 ms
0.5 ms = 6 个符号
R R R R R R R R R R R R R R R

12个子 载波

R R R R R R R

12个子 载波

R R R R R R R

R

Normal CP

Extented CP

PUSCH DMRS导频图案 22

2 帧结构和物理信道映射
? 上行参考信号
? ?

TD-LTE原理及关键技术

对上行信道质量进行估计,用于eNodeB端的相干检测和解调; PUSCH DMRS资源映射在一个子帧内,映射在常规CP的第四 个符号上,扩展CP的第三个符号上。
Subframe = 1 ms
0.5 ms = 7 个符号
R R R R R R R R R R R R R R R R
R R

1个PRB

Subframe = 1 ms
0.5 ms = 6 个符号
R R R R R R R R R R R R R R R

12个子 载波

R R R R R R R

12个子 载波

R R R R R R R

R

Normal CP

Extented CP

PUSCH DMRS导频图案 22

2 帧结构和物理信道映射
? 信道映射

TD-LTE原理及关键技术

27

TD-LTE原理及关键技术
1. TD-LTE概述



2.
3. 4.

帧结构和物理信道介绍
TD-LTE物理层过程 TD-LTE的三个核心技术

5.

TD-LTE面临的挑战

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
为什么要进行小区搜索

完成UE与基站之间的时间和频率的同步,并识别小区id;

完成小区初搜后,UE接收基站发出系统信息;

小区搜索是UE接入系统的第一步,关系到能否 快速,准确的接入系统。

小区搜索

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
? 小区搜索过程
主同步信号
(2) 5ms 定时,获得 N ID

辅同步信号

(1) 10ms 定时,获得 N ID

cell (1) (2) 计算得到 NID ? 3NID ? NID

PBCH

读取MIB

公共天线端口数目(盲检) SFN 下行系统带宽 PHICH配置信息 其他系统信息

DBCH

读取SIB

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
为什么要进行随机接入过程
UE通过随机接入与基站进行信息交互,完成后续如呼叫, 资源请求,数据传输等操作;

实现与系统的上行时间同步;

随机接入的性能直接影响到用户的体验,能够适应各 种应用场景、快速接入、容纳更多用户的方案;

随机接入

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
随机接入过程

随机接入前导(Preamble) 的发送

随机接入响应

Preamble

当UE收到eNB的广播信息需要接入时,从序列集中随机选择一个 preamble序列发给eNB,然后根据不同的前导序列来区分不同的UE.

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
? 竞争的随机接入
?

一般用于初始接入
eNB
Random Access Preamble

UE
1

Random Access Response

2

3

Scheduled Transmission

Contention Resolution

4

■ 1.UE端通过在特定的时频资源上,发送 可以标识其身份的preamble序列,进行 上行同步 ■ 2.基站端在对应的时频资源对preamble 序列进行检测,完成序列检测后,发送 随机接入响应。 ■ 3.UE端在发送preamble序列后,在后续 的一段时间内检测基站发送的随机接入 响应 ■ 4.UE在检测到属于自己的随机接入响应, 该随机接入响应中包含UE进行上行传输 的资源调度信息 ■ 5.基站发送冲突解决响应,UE判断是否 竞争成功

TD-LTE原理及关键技术

3 TD-LTE物理层过程
? 无竞争的随机接入
?

适用于切换或有下行数据到达,需要建立上行同步时一般用于初始接入

■ 1.基站根据此时的业务需求,给
UE
0 RA Preamble assignment

eNB

UE分配一个特定的preamble序列。 (该序列不是基站在广播信息中广 播的随机接入序列组) ■ 2.UE接收到信令指示后,在特 定的时频资源发送指定的 preamble序列

Random Access Preamble

1

2

Random Access Response

■ 3.基站接收到随机接入
preamble序列后,发送随机接入 响应。进行后续的信令交互和数据 传输。

TD-LTE原理及关键技术
1. TD-LTE概述



2.
3. 4.

帧结构和物理信道映射
TD-LTE物理层过程 TD-LTE的三个核心技术

5.

TD-LTE面临的挑战

28

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? TD-LTE的3个核心技术
? ? ?

OFDM/SC-FDMA MIMO 干扰协调技术

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM是一种新技术吗?——不是 ? OFDM(正交频分复用)的本质就是一个频分系统,而频分是无 线通信最朴素的实现方式 ? 多采用几个频率并行发送,实现宽带传输 ? 生活中的频分系统

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM是一种新技术吗?——是 ? 传统FDM系统中,载波之间需要很大的保护带,频谱效率很低。 ? OFDM系统允许载波之间紧密相临,甚至部分重合,可以实现很 高的频谱效率——子载波。
? ? 如何做到这一点?依赖FFT(快速傅立叶变换) 为什么直到最近20年才逐渐实用?有赖于数字信号处理(DSP)芯 片的发展。

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM发射机原理框图
sin(2?f c t )
串 行 到 并 行 转 换 器 Re 插入CP LPF D/A

X (k ,0)
输入 比特 映 射 器 串 行 到 并 行 转 换 器

x(k ,0)
x(k ,1)
IDFT-N

X (k ,1)

? ?
s RF (t )

?
X (k , N ? 1)
0

x(n)

?
x(k , N ? 1)

?
0

Im

LPF

D/A

?
cos(2?f c t )
sin(2?f c t )

时变多径 信道h(t ,? )

输出 比特 逆 映 射 器

并 行 到 串 行 转 换 器

Y (k ,0)
DFT-2N

y (k ,0)

Y (k ,1)

y (k ,1)

Y (k , N ? 1)

?

?

y (k ,2 N ? 1)

?

串 行 到 并 行 转 换 器

去除CP

联 合 同 步 实 现

y (n)

形成 接收 射频 信号 的复 包络

A/D

LPF

?
rRF (t )

A/D

LPF

?
cos(2?f c t )

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM技术的优势:抵抗多径衰落

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM技术的优势:抵抗频率选择性衰落 ? 化零为整,简化接收机的信道均衡操作

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? OFDM技术的优势:插入CP应对符号间干扰

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 为什么LTE采用OFDM技术

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? MIMO技术基本原理
? ? ?

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在发送端和接收端均使用多根天线进行数据的发送和接收; 在发送端每根(/多根)天线上发送不同的数据比特; 在多散射体的无线环境中,来自每个发射天线的信号在每个接收天线中 是不相关的,并在接收机端利用这种不相关性对多个天线发送的数据进 行区分和检测; 可以产生多个并行的信道,并且每个信道上传递的数据不同,从而提高 信道容量

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? MIMO技术 MU-MIMO 传输分集

多天线技术

波束赋形 空间复用

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 复用和多址概念
复用:不强调复 用的多个数据流 用于一个用户还 是多个

多址:强调如何 复用多个用户的 数据

TD-LTE原理及关键技术

2.3LTE的核心技术
? 复用和多址概念

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 传输分集——SFBC

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 空间复用
? ? ?

单码字空间复用 多码字空间复用 一般来说空间复用要求在发送端的不同天线上发送多个编码的 数据流

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 基于波束赋形的空间复用

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? MU-MIMO
SU-MIMO: 同一用户使用相同的时频资源进行倍速传输(两侧多天线); ? MU-MIMO: 不同用户使用相同的时频资源进行传输(单侧多天线); ? LTE上行仅仅支持MU-MIMO这一种MIMO模式
?

SU-MIMO

MU-MIMO

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? SDMA ? 下行空分多址:基站将多个空间复用流分给多个终端,使其可 以共享相同的时频资源。
?

上行空分多址:多个终端共享相同的时频资源向基站发送。

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? MIMO天线技术优势 空间复用可以有效的提升峰值速率和频谱效率, 目前LTE下行支持最多4层的空间复用

传输分集可以提高链路的传输质量,特别是在低 信噪比情况下,可以有效的提升系统的频谱效率
波束赋形可以提高链路的传输质量,特别是在低 信噪比情况下,可以有效的提升系统的频谱效率 空间复用/波束赋形/传输分集的联合使用,可以有 效的提高LTE系统的高峰值速率和高频谱效率

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? LTE多天线处理 ? 层映射 (Layer Mapping) ? 预编码 (Precoding) ? 资源映射(RE Mapping) ? 天线端口映射(Antenna Port mapping)
码字
d 层映射 x 预编码 资源映射 (RE Mapping)



天线端口
y

天线端口
z 天线端口 映射

物理天线
s OFDM 信号生成 OFDM 信号生成

物理天线

物理天线

资源映射 (RE Mapping)

射频信号 产生

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? LTE多天线处理
? ?

模式之间根据RRC消息进行半静态转换——如根据业务和天线配置 模式内由调度器进行动态转换——如根据信道反馈
技术 单天线传输 传输分集 开环空间复用+传输分集 闭环空间复用+传输分集 多用户MIMO+传输分集 单层闭环空间复用+传输分 集 波束赋形+传输分集 应用场景 单天线基站 固定发射分集 信道好时采用开环复用,不 好时切换到传输分集 信道好时采用闭环环复用, 不好时切换到传输分集 信道好时多用户MIMO,不 好时切换到传输分集, 闭环反馈可得时采用单层闭 环复用,不可得时传输分集, 闭环反馈可得时波束赋形, 不可得时传输分集

模式 模式1 模式2 模式3 模式4 模式5 模式6 模式7

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 小区间干扰协调技术
? ? ?

多小区相互协调,限制边缘用户资源分配 对于边缘用户,让不同小区的边缘用户在时频资源上相互错开, 从而达到避免相互的强干扰。 避免和降低干扰,保证边缘覆盖速率 静态干扰协调 半静态干扰协调 动态干扰协调

? 干扰协调技术分类
? ? ?

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4 TD-LTE三个核心技术
? 静态频率复用技术
? 在最初网络规划时,就实现规划好边缘用户的可用资源,对相邻 小区的边缘用户可用的资源进行错开,这是网络规划时就可以规 划的

优缺点: 不需要X2交互信息 不能根据小区中心 用户和边缘用户比 例,系统负荷情况 对资源进行调整, 频率利用率比较低

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 静态频率复用技术
? ? ?

?

小区中心用户可以使用全部频率资源,边缘用户只能使用规划的部分频率资源。 边缘用户的可用资源集合通知给调度模块,以便调度在分配资源时进行频率资 源PRB的分配。 相邻小区之间不需要交互信息,实现简单。在网络初时规划的时候就可以确定。 不能动态灵活的改变边缘用户的频率资源,边缘可用资源不能随负荷或UE移动 灵活设置

TD-LTE原理及关键技术

4 TD-LTE三个核心技术
? 小区间干扰协调技术
?

从资源协调的周期来看
? 静态ICIC最长> 半静态ICIC > 协作调度。

?

从复杂度上来看
? 静态ICIC最长< 半静态ICIC < 协作调度。

?

从性能提升上来看(理论分析)
? 静态ICIC最长< 半静态ICIC < 协作调度。

TD-LTE原理及关键技术
1. TD-LTE概述



2.
3. 4.

帧结构和物理信道介绍
TD-LTE物理层过程 TD-LTE的三个核心技术

5.

TD-LTE面临的挑战

TD-LTE原理及关键技术

5 LTE面临的挑战
? 无线资源的深度挖掘 ? 频域扩展: ? 大宽带解决方案 ? 不同带宽,统一处理 ? 空域扩展 ? 真正的自适应MIMO ? 全面的模式,统一框架 ?网络结构的简化 ? 层次简化——网络对用户来说:更近、更快、更简单、更透明。 ? 横向灵活互联——全IP路由,移动性操作层面下放 ,更优化的局 域漫游切换。

TD-LTE原理及关键技术

5 LTE面临的挑战
? LTE面临的挑战 ? LTE标准定义了比3G标准具备更强的能力,但同时也对设备研 发带来了更大挑战:
? ? OFDM/SC-FDMA的挑战 MIMO技术的挑战

?
?

组网技术的挑战

? ? ?

更充沛的时、频、空域资源、更灵活(某种程度上说“过于灵 活”了)的系统设计蕴含了更强大的技术潜力,但能否很好的 利用这些资源,为我们资源管理算法提出了挑战: MIMO模式选择及实现问题 LTE在同频组网方面相对3G系统面临更大挑战 LTE测试的挑战

TD-LTE原理及关键技术

5 LTE面临的挑战
? LTE的进一步演进 ? LTE-Advanced的目的主要是 满足IMT-Advanced的需求, 占领更长期演进的制高点。 ? LTE-A的技术核心仍然是 LTE(强兼容),只是在外 延上继续创新。 ? LTE LTE-A类似于HSPA 多载波HSPA+的关系:
? ? ? 频域扩展:20MHz

n×20MHz
空域扩展:8天线,CoMP、 Relay 细节技术完善

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