LTE入門原理講解

1、TD-LTETD-LTE入門入門目錄目錄LTE概述1LTELTE發(fā)展驅動發(fā)展驅動語音收入下降語音收入下降增加收入增加收入：提升帶寬，引入新業(yè)務，增加業(yè)務量：提升帶寬，引入新業(yè)務，增加業(yè)務量網絡成本高網絡成本高降低成本降低成本：降低數據業(yè)務每：降低數據業(yè)務每bit成本，增加收益成本，增加收益WiMAXLTEWiMAX的領先的領先應對競爭應對競爭：應對：應對WiMAX陣營的競爭陣營的競爭LTELTE成本成本 現網成本現網成本 LTELTE發(fā)展介紹發(fā)展介紹移動通信技術標準演進與發(fā)展移動通信技術標準演進與發(fā)展TDMAGPRS/EDGEWCDMAHSPATD-SCDMATD-HSPACDMAOFDMEV

2、-DO Rel.0D0 Rel .AWiMAX陣營CDMA 2000 1x 峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps 小區(qū)吞吐量(UL:DL)0.23/0.23Mbps 峰值速率：5.76/14.4Mbps 小區(qū)吞吐量：1.5/3Mbps 峰值速率：0.55/1.68Mbps 小區(qū)吞吐量：0.36/1Mbps 峰值速率：1.8/3.1Mbps 小區(qū)吞吐量：0.4/0.8Mbps峰值速率(220MHz)：50M/150Mbps(注：假設上行最高16QAM）LTE TDD峰值速率(20MHz)：10M/110Mbps(注：3:1配比下，LTE-Adv(包括FDD和TDD)峰值速率：500M

3、1Gbps且假設上行最高16QAM）峰值速率：75MbpsMobile WiMAX802.16m峰值速率：500M1GbpsMobile WiMAX802.16eLTE FDD3G2G4G3.9Gn LTE: Long Term Evolution (長期演進）；n TD-LTE和FDD LTE在3GPP標準中的區(qū)別很小，主要區(qū)別體現在基本的雙工方式上；n 運營商出于市場競爭方面的考慮，對“4G”有不同的解讀LTELTE發(fā)展介紹發(fā)展介紹TD-LTETD-LTE標準發(fā)展標準發(fā)展2008200920102011Release 8 TD-LTE：基礎版本 多址方式OFDMA/SC-FDMA 支持多流

4、傳輸，下行4流MIMO，上行MU-MIMO 上下行支持64QAM調制 支持單流波束賦形2012Release 11 TD-LTE-Advanced:上下行MIMO增強載波聚合增強移動Relay，支持高鐵應用TDD新頻段小區(qū)間干擾消除增強標準 化標準化基站節(jié)能，促進節(jié) 能減排標準化多種無線技術干擾 共存，推進四網融合TD-LTE幀結構融合，TD-LTE發(fā)展提速 形成“TypeII”幀結構：包括DwPTS/GP/UpPTS特殊子幀 工信部正式將LTETDD命名為TD-LTE，定位為TD-SCDMA的后續(xù)演進Release 10 TD-LTE-Advanced： 向IMT-Advanced繼續(xù)演進增

5、強的上下行MIMO，支持最 高下行8流/上行4流傳輸，配 合載波聚合實現1Gbps峰值 速率載波聚合支持最大100MHz帶寬無線中繼Relay分層網絡下的小區(qū)干擾消除， 滿足熱點和家庭覆蓋需求研究能與終端內多種無線技術 干擾共存實現最小路測（MDT）功能Release 9 TD-LTE: 增強 版本支持雙流波束賦形， 增強性能HomeeNB增強實現自組織網絡 （SON）功能實現混合載 波eMBMS功能LTELTE系統結構系統結構TDD-LTE頻段頻段頻段頻段范圍范圍帶寬帶寬目前應用情況目前應用情況A頻段（頻段（band34）2010-2025MHz15MTD-SCDMAF頻段（頻段（band3

6、9）1880-1900MHz20MTD-SCDMAE頻段（頻段（band40）2320-2370MHz50MTD-SCDMA/TD-LET規(guī)模試驗規(guī)模試驗D頻段（頻段（band38）2575-2615MHz40MTD-LET規(guī)模試驗規(guī)模試驗F頻段低段20M（1880MHz-1900MHz）用于我公司TD-SCDMA網絡，高段20M（1900MHz-1920MHz）存在PHS干擾E頻段50M由于有雷達業(yè)務占用，目前只能用于室分TD-LTETD-LTE技術優(yōu)勢技術優(yōu)勢峰值速率10+10+MbpsMbps平均頻譜效率bps/Hzbps/Hz4 4延遲msms6 6n更高的速率更高的速率DL: 90M

7、bps SISO; 172Mbps 2*2 MIMO; 326Mbps 4*4 MIMOUL: 58Mbps 16QAM; 84Mbps 64QAMn更高頻譜效率更高頻譜效率DL: 5bit/s/HzUL: 2.5bit/s/Hzn更低時延更低時延信令時延100ms，業(yè)務環(huán)回延遲10ms目錄目錄LTE關鍵技術2OFDM正交頻分復用正交頻分復用1234MIMO多發(fā)多收多發(fā)多收ICIC小區(qū)間干擾協調小區(qū)間干擾協調高階調制高階調制AMCLTELTE關鍵技術關鍵技術多址技術：區(qū)分不同用戶多址技術：區(qū)分不同用戶頻率頻率時間時間功率功率FDMA頻率頻率時間時間功率功率TDMA功率功率時間時間CDMA頻率頻

8、率LTEOFDMAOFDM概述(1)減少子載波間的保護頻帶，提高頻譜利用率F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F1F2F3F4F5F6 F7普通FDM子載波間隔OFDM子載波間隔（部分重合）OFDM概述(2)寬頻信道分成正交子信道高速數據信號轉換成并行的低速子數據流每個子信道上傳輸低速子數據流頻域波形f寬頻信道正交子信道頻域調度顆粒度?。?80kHz）子載波顆粒度小（15kHz）正交頻分復用技術正交頻分復用技術多天線之多天線之MIMOMIMO兩只喇叭兩只喇叭+兩只耳朵兩只耳朵雙發(fā)雙收雙發(fā)雙收 MIMO，讓上網速率翻番兩副接收天線兩副接收天線+兩副發(fā)射天兩副發(fā)射天線線MIMOMIMO的工作

9、模式的工作模式 復用模式 不同天線發(fā)射不同的數據，可以直接增加容量：2 22MIMO2MIMO方式容量提高方式容量提高1 1倍倍 分集模式 不同天線發(fā)射相同的數據，在弱信號弱信號條件下提高用戶的速率UEA B C D E F G HI J K L M N O PA B C D E F G HA B C D E F G HA B C D E F G HUELTELTE中中MIMOMIMO的使用的使用 LTELTE小區(qū)間干擾協調小區(qū)間干擾協調n小區(qū)內干擾小區(qū)內干擾LTE特有的OFDMA接入方式，使本小區(qū)本小區(qū)內的用戶信息承載在相互正交的不同載波上n小區(qū)間干擾（小區(qū)間干擾（Inter Cell In

10、terferenceICI）所有的干擾來自于其他小區(qū)其他小區(qū)LTE同頻組網時同頻組網時，小區(qū)間干擾比較嚴重，導致位于小區(qū)邊緣的用戶數據吞吐量急劇下降小區(qū)邊緣的用戶數據吞吐量急劇下降。用戶感受差。LTE同頻組網時同頻組網時小區(qū)間干擾比較嚴重小區(qū)間干擾比較嚴重小區(qū)邊界干擾嚴重LTELTE小區(qū)間干擾協調小區(qū)間干擾協調n小區(qū)間干擾協調（ICIC）的實現方式很多，主要有一下兩類： ICIC部分頻率部分頻率復用復用軟頻率軟頻率復用復用全頻率全頻率復用復用 按資源調度方式分類ICIC靜態(tài)靜態(tài)分配分配半靜態(tài)半靜態(tài)分配分配動態(tài)動態(tài)分配分配協調協調調度調度按資源調度周期分類只有當負荷度較低時，ICIC的增益才能夠

11、比較明顯。ICIC對于邊緣的改善增益明顯空口速率提升技術高階調制空口速率提升技術高階調制高階調制的優(yōu)點：TD - LTE可以采用64QAM調制方式，比TD - SCDMA采用的16QAM速率提升50高階調制的缺點：越是高性能（速率高）的調制方式，其對信號質量（信噪比）的要求也越高AMC的基本原理的基本原理基于信道質量的信息反饋，選擇最合適的調制方式，數據塊大小和數據速率 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 增加更多冗余編碼目錄目錄LTE物理層3FDD-LTE幀結構TDD-LTE幀結構無線幀=10ms 子幀=1ms 時隙=0.5ms無線幀=10ms 半幀=5ms 子幀=

12、1ms#0#2#3#4DwPTSGPUpPTS#5#7#8#9DwPTSGPUpPTS#0#01msOne half frame=5msOne half frame=10ms#0#1#2#18#19slotSub-frameOne radio frame = 10ms特殊時隙肯定是在 一共7種配置。對于五毫秒的周期，子幀1和6是特殊子幀，子幀0和5一定是下行子幀。TD-TLE特殊子幀繼承了TD-SCDMA的特殊子幀設計思路，由DwPTS，GP和UpPTS組成。TD-LTE特殊子幀可有多種配置，用以改變DwPTS，GP和UpPTS的長度。 DwPTS+GP+UpPTS等于1ms。目前移動TD-L

13、TE網絡最常用的是配置5和配置7。1msDwPTSGPUpPTS1msDwPTSGPUpPTSPRB（物理時隙塊）是LTE系統中的最小資源塊，在時域上包含7個連續(xù)的OFDM符號，在頻域上包含12個連續(xù)的子載波。RE：1個符號X1個子載波PRB的大小和下行數據的最小載荷相匹配。PRB的時域大小為一個時隙，即0.5msPBCH：物理廣播信道：物理廣播信道調制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道：物理下行共享信道調制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道：物理控制格式指示信道調制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理：物理HARQ指指示信道示信道調制方

14、式：BPSKPMCH：物理多播信道：物理多播信道調制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPDCCH：物理下行控制信道：物理下行控制信道調制方式：QPSK物理物理下行控制下行控制信道信道( (PDCCHPDCCH） 用于指示PDSCH相關的傳輸格式，資源分配，HARQ信息等 物理物理下行共享下行共享信道信道( (PDSCPDSCH H) ) 傳輸數據塊物理廣播物理廣播信道信道( (PBPBCH)CH) 傳遞UE接入系統所必需的系統信息，如帶寬，天線數目等 物理控制格式指示信道物理控制格式指示信道( (PCFIPCFICH)CH) 一個子幀中用于PDCCH的OFDM符號數目 物理物理HARQ

15、HARQ指示信道指示信道(P(PH HICH)ICH) 用于NodB向UE 反饋和PUSCH相關的ACK/NACK信息 物理多播物理多播信道信道( (PMPMCH)CH) 傳遞MBMS相關的數據 PUSCH：物理上行共享信道：物理上行共享信道調制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPRACH: : 物理隨機接入信道物理隨機接入信道調制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道：物理上行控制信道調制方式：QPSK上行物理信道 物理上行控制信道物理上行控制信道( (PUCCH)PUCCH) 當沒有PUSCH時，UE用PUCCH發(fā)送ACK/NAK，CQI，調度請求(SR，RI) 信息。 當有P

16、USCH時，在PUSCH上發(fā)送這些信息 物理上行共享信道物理上行共享信道( (PUSCH)PUSCH) 承載數據 物理隨機接入信道物理隨機接入信道 (PRACH) (PRACH) 用于隨機接入，發(fā)送隨機接入需要的信息，preamble等小區(qū)搜索p 解析傳輸請求，獲得隨機接入配置信息；p 選擇preamble序列 1)基于競爭的隨機接入：隨機選擇preamble 2)無競爭的隨機接入：由高層指定preamblep 按照指定功率發(fā)送preamblep 盲檢用RA-RNTI標識的PDCCH -檢測到，接收對應的PDSCH并將信息上傳； -否則直接退出物理層隨機接入過程，由高層 邏輯決定后續(xù)操作；隨機

17、接入目錄目錄LTE關鍵問題解決43GPP標準化方案3GPP標準化方案TD-LTE多模單待話音業(yè)務通過LTE提供話音業(yè)務不通過LTE提供（LTE純數據）SRVCC：在LTE覆蓋范圍內通過LTE網絡提供基于IMS的話音業(yè)務。在呼叫過程中移動出LTE覆蓋范圍時，支持LTE話音與2G/3G的互操作來保證連續(xù)性CS Fallback：開機優(yōu)選LTE，需要話音業(yè)務時，由LTE重選至2G/3G目標方案目標方案TD-LTE多模雙待多模雙待：終端同時駐留2G/3G和LTE網絡，話音業(yè)務通過2G/3G提供，數據業(yè)務通過LTE或2G/3G提供。終端實現方案過渡方過渡方案案過渡方案過渡方案 根據終端形態(tài)不同，TD-L

18、TE語音終端包括多模單待和多模雙待兩種形態(tài) 多模單待終端分話音由LTE提供和不通過LTE提供兩種解決方案 多模雙待終端話音由2G/TD電路域提供TD-LTETD-LTE語音解決方案語音解決方案TD-LTETD-LTE語音解決方案語音解決方案三類方案優(yōu)劣勢總結如下：雙待機方案在業(yè)務體驗，網絡改造和實施方面優(yōu)勢明顯，可部署時間相對較早。但終端實現較為復雜，需借鑒業(yè)界已有成熟的雙待機研發(fā)經驗CSFB在終端實現、產業(yè)支持和國際化程度方面占有較大優(yōu)勢，但其對網絡改造要求較高，業(yè)務體驗較差，在商用時還需較長時間深入優(yōu)化網絡參數配置以保證業(yè)務質量SRVCC是業(yè)界公認的目標方案，目前產業(yè)正在加速。SRVCC對

19、LTE網絡覆蓋要求高，且對網絡存在一定改造要求TD-LTETD-LTE分組域融合分組域融合EPC2G分組域TD分組域HSSCG/DNSSAE-GWMMEEPCHLRGGSNSGSNCG/DNS3GGGSNHLRCGDNS2G如何實現業(yè)務在如何實現業(yè)務在2G/3G/LTE2G/3G/LTE間的連續(xù)性間的連續(xù)性TD-LTETD-LTE分組域融合分組域融合2GSGSNGGSN3GHLRTD/2G分組域分組域Gr業(yè)務平臺業(yè)務平臺InternetDNSCGEPC分組域分組域TD-LTEMMESAE GWDNSCGDRAS6aHSS業(yè)務平臺業(yè)務平臺Internet2GSGSNGGSN3G融合分組域融合分組

20、域(TD/2G/EPC)TD-LTEMME/SGSNSAE GW /GGSNTD/2G分組域分組域DNSCGDRAGrS6aHSS/HLR融合融合業(yè)務平臺業(yè)務平臺Internet2G3G融合分組域融合分組域(TD/2G/EPC)HSS/HLRTD-LTEMME/SGSNSAE GW /GGSNDNSCGDRAS6a用戶面用戶面+控制面控制面純控制面純控制面1規(guī)模試驗階段：單廠家LTE獨立組網，驗證LTE基本功能。2擴大規(guī)模試驗階段（試商用初期） ：采用新建EPC融合核心網和現網設備改造相結合方式，實現互通，最大限度減少對現網的影響。3試商用后期和大規(guī)模商用時：現網GPRS設備演進升級為核心網全

21、融合設備，有效保護已有投資。TD-LTETD-LTE頻率選擇頻率選擇頻段頻段范圍范圍帶寬帶寬目前應用情況目前應用情況備注備注A頻段（band34）2010-2025MHz15MTD-SCDMAF頻段（band39）1880-1900MHz20MTD-SCDMATDL升級E頻段（band40）2320-2370MHz50MTD-SCDMA/TD-LTE規(guī)模試驗室內D頻段（band38）2575-2615MHz40MTD-LTE規(guī)模試驗TDL新建目前中國移動頻率資源情況目前中國移動頻率資源情況跟蹤區(qū)域（TA）基本概念TD-LTETD-LTE的的TATA規(guī)劃規(guī)劃n LTELTE中中TATA（Trac

22、king AreaTracking Area）和）和2G/3G2G/3G中得中得RARA（Routing AreaRouting Area）類似。）類似。LTELTE只有只有PSPS域域（Packet SwitchPacket Switch），所以沒有），所以沒有LALA（Location AreaLocation Area）的概念。小區(qū)所屬的）的概念。小區(qū)所屬的TATA在在SIB1SIB1（System Information Block 1System Information Block 1）中廣播。）中廣播。nLTELTE中允許中允許UEUE在多個在多個TATA注冊，即注冊，即TATA列

23、表（列表（Tracking Area ListTracking Area List）。當）。當UEUE離開當前離開當前TATA或或TATA列表，列表，或者當周期性或者當周期性TATA更新定時器超時時，更新定時器超時時，UEUE發(fā)起發(fā)起TATA更新操作。更新操作。nTAITAI（Tracking Area IdentityTracking Area Identity）用來標識）用來標識TATA。TAITAI由由MCCMCC、MNCMNC和和TACTAC（Tracking Area Tracking Area CodeCode）三部分組成。）三部分組成。TACTAC用于標識用于標識PLMNPLMN

24、內的內的TATA，固定長度，固定長度1616比特。比特。跟蹤區(qū)域（TA）規(guī)劃原則與約束條件n鑒于鑒于LTELTE網絡在現有網絡在現有GSM/TDSGSM/TDS網絡基礎上部署，最直接的網絡基礎上部署，最直接的TATA規(guī)劃方案是將規(guī)劃方案是將TATA邊界規(guī)劃成與邊界規(guī)劃成與GSM/TDS RAGSM/TDS RA或或LALA邊界重疊。邊界重疊。TATA應盡量規(guī)劃的大一些，從而降低應盡量規(guī)劃的大一些，從而降低TAUTAU開銷。但如果尋呼負載開銷。但如果尋呼負載過高，應縮小過高，應縮小TATA。在。在LTELTE網絡部署后，應通過網絡部署后，應通過countercounter來監(jiān)控尋呼負載，防止尋呼

25、過載偏高。來監(jiān)控尋呼負載，防止尋呼過載偏高。n對于多模終端，對于多模終端，TATA規(guī)劃與規(guī)劃與GSM/TDS/LTEGSM/TDS/LTE互操作策略相關。比如為方便數據業(yè)務，互操作策略相關。比如為方便數據業(yè)務，UE IDLEUE IDLE態(tài)可以傾向駐留在態(tài)可以傾向駐留在LTELTE小區(qū)，并重選或切換到小區(qū)，并重選或切換到GSM/TDSGSM/TDS小區(qū)。在此種互操作策略下，小區(qū)。在此種互操作策略下，TATA規(guī)劃規(guī)劃和常規(guī)的僅有和常規(guī)的僅有LTELTE終端情況相同。終端情況相同。TD-LTETD-LTE的的TATA規(guī)劃規(guī)劃u TD-LTETD-LTE中跟蹤區(qū)（中跟蹤區(qū)（TATA）設計原則和方法與

26、系統的尋呼能力密切相關）設計原則和方法與系統的尋呼能力密切相關規(guī)劃建議：規(guī)劃建議：TATA規(guī)劃，在規(guī)劃，在LTELTE建網的初期階段，為了避免實施和規(guī)范的復雜度，建建網的初期階段，為了避免實施和規(guī)范的復雜度，建議議TATA區(qū)的大小和區(qū)的大小和2G/3G2G/3G系統的系統的LA/RALA/RA區(qū)大小保持一致區(qū)大小保持一致TD-LTETD-LTE無線接入網設備方案無線接入網設備方案直接升級直接升級替換升級替換升級技術特點技術特點現網設備為FA二合一RRU，不涉及天面改造，工程改造少。單A或A+F串接RRU，需對天面及老設備替換改造，工程改造相對較大。天線天線FA寬頻天線，無需改造 。單A的天線或一體化天線，需替換為FA寬頻天線。RRURRUFA二合一RRU，需新增光模塊。單A或A+F串接RRU需替換為FA二合一的R