個人通信課件 第七章 TD-LTE關鍵技術

1、TD-LTE關鍵技術移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程IMT-AdvancedLTE3G2G1G使用蜂窩組網，廣泛應用的標準有AMPS、TACS等，采用模擬技術和頻分多址(FDMA)等技術目前應用最廣泛的通信系統(tǒng)，主要包括GSM、IS-95等,完全采用數字技術，使用FDM、TDM、CDMA等技術。提供數字化的語音業(yè)務及低速數據業(yè)務國際標準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。技術指標：室內速率2Mbps，室外速率384kbps，行車速率144kbps。能夠實現(xiàn)語音業(yè)務、高速率傳輸及寬帶多媒體、無線接入Internet等服務。采用OFDM及MIMO技術，在200MHz系統(tǒng)帶寬下，下行峰

2、值速率100Mbps，上行峰值速率50MHz，提供VoIP及IMS等高速率數據傳輸服務。？提綱TD-LTE主要關鍵技術 TD-LTE標準的意義及特點TD-SCDMA同TD-LTE關鍵技術比較 OFDM及SC-FDMATD-LTE 與FDD-LTE的對比MIMO多天線解決方案4目前三大3G移動通信標準TD-SCDMA、WCDMA以及cdma2000都將LTE作為其下一步發(fā)展的方向2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEeEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7

3、FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev. AEV-DORev. BHSUPALTE成為移動通信技術演進的方向LTE成為移動通信技術演進的方向MME / S-GWMME / S-GWX2S1移動性管理服務網關MME/SGW 與 eNode B的接口EPCE-UTRANeNode B間的接口NodeBRNC+=eNodeBEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUu下行最大速率可達100Mbits/s上行最大速率可達50Mbits/s用戶面延遲小于5ms控制面延遲小于100ms靈活的多頻段

4、配置先進的天線解決方案新的無線接入技術提綱TD-LTE主要關鍵技術 TD-LTE標準的意義及特點TD-SCDMA同TD-LTE關鍵技術比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與FDD-LTE的對比MIMO多天線解決方案TD-LTE關鍵技術OFDM及SC-FDMAMIMO多天線解決方案 TD-LTE關鍵技術TD-LTE多址技術采用OFDMA取代CDMA作為基本的多址技術下行多址技術采用CP-OFDMA 上行多址技術采用SC-FDMA1、主要是3GPP大多數公司于知識產權等利益平衡的結果2、CDMA的頻譜效率并不低于OFDMA3、OFDMA可以更好、更簡單地實現(xiàn)5M以上，特別是20M以上系統(tǒng)帶寬

5、4、OFDMA能夠更好地對抗多徑衰落1、采用經典OFDMA技術1、相比于OFDMA具有較小的PAPR值，適用于功率較小的終端2、TD-LTE采用基于頻域生成的單載波方法DFT擴展OFDM （DFT-S-OFDM）作為具體實現(xiàn)方法OFDM是TD-LTE區(qū)別于3G系統(tǒng)的最關鍵技術OFDM技術的發(fā)展與應用OFDM技術的發(fā)展20世紀60年代：OFDM技術提出；20世紀70年代：使用DFT/IDFT（FFT/IFFT）；20世紀80年代：引入循環(huán)前綴；20世紀90年代：數字信號處理技術的發(fā)展；寬帶有線/無線接入和廣播規(guī)模應用；00年代：OFDM/MIMO技術；蜂窩移動通信組網技術；OFDM技術的應用廣播

6、： DAB、DVB-T/H有線： ADSL/VDSLWPAN: UWBWLAN： 802.11a、HIPERLAN-2WMAN： 802.16d/e/m、HIPERMAN-2、WiBRO、WWAN：802.20、LTE（3GPP）、UMB（3GPP2）WRAN： 802.22IMT-Ad: 4GOFDM技術原理OFDM將頻域劃分為多個子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交。將高速的串行數據流分解成若干并行的子數據流同時傳輸采用循環(huán)前綴（CP）對抗符號間干擾OFDM符號持續(xù)時間 信道“相干時間”時，信道可以等效為“線性時不變”系統(tǒng)，降低信道時間選擇性衰落對傳輸系統(tǒng)的影響OFDM技術原

7、理OFDM子載波的帶寬 信道“相干帶寬”時，可以認為該信道是“非頻率選擇性信道”，所經歷的衰落是“平坦衰落”單載波系統(tǒng)呈現(xiàn)頻率選擇性衰落OFDM系統(tǒng)對應每個子載波呈現(xiàn)平坦衰落OFDM主要參數子載波間隔：15kHz，用于單播（unicast）和多播（ MBSFN ）傳輸 7.5kHz，僅僅可以應用于獨立載波的MBSFN傳輸子載波數目：循環(huán)前綴長度：一個時隙中不同OFDM符號的循環(huán)前綴長度不同頻譜效率高OFDM采用多載波方式避免用戶的干擾，只是取得用戶間正交性的一種方式，“防諱于未然”的一種方式未然式 CDMA采用等干擾出現(xiàn)后用信號處理技術將其消除，例如信道均衡、多用戶檢測等；以恢復系統(tǒng)的正交性相

8、對單載波系統(tǒng)(CDMA)來說，多載波技術(OFDM)是更直接的實現(xiàn)正交傳輸的方法帶寬擴展性強-決定性優(yōu)勢OFDM信道帶寬取決于子載波的數量 CDMA只能通過提高碼片速率或者多載波方式支持更大帶寬，使得接收機復雜度大幅度上升抗多徑衰落相對于CDMA系統(tǒng)，OFDMA系統(tǒng)是實現(xiàn)簡單均衡接收機的最直接方式OFDM技術的優(yōu)點頻域調度及自適應OFDM可以實現(xiàn)頻域調度，相對CDMA來說靈活性更高可以在不同的頻帶采用不同的調制編碼方式，更好的適應頻率選擇行衰落實現(xiàn)MIMO技術較簡單MIMO技術的關鍵：有效避免天線之間的干擾以區(qū)分多個數據流平坦衰落信道中實現(xiàn)MIMO更容易，頻率選擇性信道中，IAI和ISI混合在

9、一起，很難將MIMO接收和信道均衡區(qū)分開OFDM技術的優(yōu)點上行采用SC-FDMA的原因OFDM的峰均比較高，功放效率降低，導致整機電源效率降低；終端的配置越來越多，功能越來越強大，導致對終端電源效率提出越來越高的要求，而電池技術卻一直沒有突破性進展，因此對終端的節(jié)能技術提出了越來越高的要求；SC-FDMA及其實現(xiàn)方式TD-LTE系統(tǒng)中上行鏈路采用SC-FDMA技術，以期降低PAPR，提高功放效率，延長電池壽命；DFT-S-OFDM可以認為是SC-FDMA的頻域產生方式，是OFDM在IFFT調制前進行了基于傅立葉變換的預編碼。上行SC-FDMA多址方式TD-LTE關鍵技術OFDM及SC-FDMA

10、MIMO多天線解決方案TD-LTE關鍵技術下行多天線技術 傳輸分集SFBCSFBC+FSTD閉環(huán)Rank1預編碼空間復用開環(huán)空間復用閉環(huán)空間復用MU-MIMO波束賦形TD-LTE系統(tǒng)的多天線技術實現(xiàn)方式上行多天線技術上行傳輸天線選擇(TSTD)MU-MIMO發(fā)送接收分集多天線分集技術與單天線系統(tǒng)直觀相比并沒有增加系統(tǒng)吞吐量，但是由于改善了性能指標從而可以通過提高編碼率和降低重傳率提高系統(tǒng)容量多天線分集技術有很好的抗衰落功能，尤其在信道散射豐富、多根天線之間相關性不高的時候，抗衰落性能會更高，因此對于天線間距要求一般大于4倍波長，而當信道相關較大的時候則只能提高信噪比，無法對抗衰落信道多天線技術

11、傳輸分集TD-LTE規(guī)定的多天線傳輸方式：傳輸方式1：單天線傳輸模式；傳輸方式2：傳輸分集，分2發(fā)送天線的SFBC，和4發(fā)送天線的SFBC+FSTD兩種方案；傳輸方式3：主傳輸方式為大時延循環(huán)延遲分集；傳輸方式4：主傳輸方式為閉環(huán)空間復用；傳輸方式5：主傳輸方式為MU-MIMO；傳輸方式6：主傳輸方式為Rank=1的閉環(huán)空間復用；傳輸方式7：基于專用導頻的單流波束賦形；傳輸方式8：基于雙端口導頻的雙流波束賦形。TD-LTE多天線方案多MIMO方案應用場景室外宏小區(qū)覆蓋： 4+4雙極化天線 BF+雙流室外街道站覆蓋： 1+1雙極化天線 雙流室內微小區(qū)覆蓋：22MIMO不同MIMO技術適用于不同覆

12、蓋場景，應綜合應用，靈活配置提綱TD-LTE主要關鍵技術TD-LTE標準的意義及特點TD-SCDMA同TD-LTE關鍵技術比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與FDD-LTE的對比MIMO多天線解決方案TD-LTECDMA/TDMA更高的頻譜利用率更加簡單的接收機OFDMA/SC-FDMA智能天線提高傳輸速率多流多用戶BF / MIMO16QAM更高的調制，更精細的AMC64QAM單載波1.6MHz 更大的傳輸帶寬更高的峰值速率支持20MHz電路域更加高效的資源利用基于分組域，全IP垂直網絡結構，有RNC更小的傳輸時延優(yōu)化網絡結構扁平的網絡結構，無RNC硬切換簡化切換過程接力切換多小區(qū)干

13、擾抑制OFDM系統(tǒng)小區(qū)內不存在干擾聯(lián)合檢測TD-SCDMA優(yōu)化簡化TD-SCDMA幀結構保證共存，提高效率簡化FDD/TDD雙模設備實現(xiàn)優(yōu)化的幀結構TD-LTE同TD-SCDMA關鍵技術比較提綱TD-LTE主要關鍵技術TD-LTE標準的意義及特點TD-SCDMA同TD-LTE關鍵技術比較OFDM及SC-FDMATD-LTE 與FDD-LTE的對比MIMO多天線解決方案TD-LTE與LTE FDD技術綜合對比 技術體制TD-LTELTE FDD采用的相同的關鍵技術信道帶寬靈活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20M幀長10ms (半幀5ms，子幀1ms)10ms (子幀1ms)信