新一代移动通信技术LTEAdvancde相关知识简介PPT课件.ppt

LTE Advanced 第1页 LTE Advanced相关内容介绍 一 TD LTE Advanced概述 二 三 六 五 四 TD LTE Advanced频段定义 TD LTE Advanced技术需求概述 TD LTE Advanced具体技术指标 TD LTE Advanced关键技术简介 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 第2页 TD LTE Advanced指的是 LTE Advanced TDD系统 是TD LTE 即LTETDD 在IMT Advanced 4G 阶段的升级演进 3G长期演进 LongTermEvolution LTE 系统在3GPP中进行国际标准化工作 从2005年启动以来 2008年形成了第1个版本的系统技术规范 R8 2009年底已完成第2个版本 R9 的标准化工作 此后将继续进行技术升级 第3个版本 R10 的标准化工作正在进行 因为它以ITUIMT Advanced 4G 为工作目标 所以将LTER10版本称为LTE Advanced 2009年9月 中国向ITU提交了TD LTE Advanced标准 并被采纳为IMT Advanced候选技术之一 并于2010年被正式确立为4G国际标准之一 一 TD LTE Advanced概述 第3页 二 TD LTE Advanced频段定义 在WRC 07大会上定义了新频段用于IMT 同时原先定义的IMT 2000频段改用于IMT 新定义的频段如下 1 450 470MHz UHF频段 690 806 862MHz 2 3 2 4GHz C频段 3 4 3 6GHz 2 3 4 第4页 在TD LTE系统的基础上 TD LTE Advanced必须满足或是超过IMT Advanced的最小需求 同时TD LTE Advanced作为TD LTE的升级技术 应满足以下需求 1支持各种网络部署 2提升TD LTE的性能 3减少布网成本 4保证与TD LTE系统的后向兼容性 5从TD LTE平滑过渡到TD LTE Advanced 6TD LTE的终端可以接入到TD LTE Advanced的网络 7TD LTE Advanced的终端可以工作在TD LTE的网络 8TD LTE Advanced系统增强相对于TD LTE的网络和终端来说必须是透明的 三 TD LTE Advanced技术需求概述 第5页 1峰值速率 下行峰值速率1Gbit s上行峰值速率500Mbit s2控制平面延迟 从驻留态到激活状态延迟小于50ms 从睡眠到激活状态延迟小于10ms 3控制平面容量 在5MHz带宽下 不考虑非连续接收 DRX DiscontinuousReception 条件下 系统能够支持至少300个激活用户 考虑非连续接收情况时 期望支持R8E UTRAN和E UTRAN同样的用户数 16k 用户平面延迟 应该比LTE的延迟5ms更小 频谱效率 LTE A的峰值频谱速率目标是下行30bit Hz上行15bit Hz 假设天线配置为下行最大8 8 上行最大4 4 平均频谱速率目标是下行3 7bit Hz上行2bit Hz 假设天线配置为下行最大4 4 上行最大2 4 四 TD LTE Advanced具体技术指标 第6页 小区边缘用户吞吐量 下行0 12bit Hz上行0 07bit Hz 假设天线配置为下行最大8 8 上行最大4 4 VOIP容量 实现目标 在LTE支持的基础上要有提高 移动性目标 在0 15km h范围内可以进行优化设计在15 120km h可以实现较高的性能在120 350km h能够全频带支持覆盖需求 在各种场景中 系统性能应该满足以下指标小区覆盖半径在5km范围内 用户吞吐量 频谱效率和移动性应完全满足目标要求 小区覆盖半径在30km范围内 移动性需求应完全满足 用户吞吐量需求允许略微下降 而频谱效率允许明显下降 能够支持100km半径小区覆盖 四 TD LTE Advanced具体技术指标 第7页 四 TD LTE Advanced具体技术指标 10在MBMS业务上目标至少要优于LTER8的性能 11网络同步与LTER8需求相同12带宽要求系统最大支持100MHz带宽 第8页 载波聚合 将接收到的信号进行一定处理 然后放大发送出去 解决覆盖范围和深度的问题 中继技术 在LTE的基础上 进一步提高增强传输速率 MIMO增强技术 五 TD LTE Advanced关键技术简介 利用不同的基站协作传输或接收数据 多点协作 COMP 技术 即通过联合调度和使用多个成员载波 ComponentCarrier CC 上的资源 第9页 五 TD LTE Advanced关键技术简介 载波聚合 CarrierAggregation CA 即通过联合调度和使用多个成员载波 ComponentCarrier CC 上的资源 使得LTE Advanced系统可以支持最大100MHz的带宽 从而能够实现更高的系统峰值速率 1载波聚合 第10页 1 MAC至物理层接口方案 方案一 将传输块在MAC层切割 每个载波独立的传输块对应着独立的HARQ实体 单一的数据流在某一些点上被分到不同的载波上 载波上数据流的聚合在MAC层完成 载波聚合物理层技术 优点 是每个载波可以独立进行MCS选择和HARQ重传 在连续与非连续载波聚合情况下都适用 缺点 使相应的调度信令开销和HARQ反馈开销较大 第11页 载波聚合物理层技术 方案二 所有的载波共用一个传输块 单一的数据流在某些点上被分到不同的载波上 载波上数据流的聚合在物理层上进行 此时一个传输块对应多个成员载波 但仅有一个HARQ实体 优点 可以使调度信令和反馈信令开销降低 HARQ过程也比较简单 理论上可以获得更大的频率分集效果 缺点 不适合非连续载波聚合情况 多个载波上的重传资源消耗过多 此外需要在LTER8的基础上要进行较大的改动和升级 经过比较 方案二的后向兼容性不好 HARQ的利用率低下 所以不适合作为LTE的进一步升级研究 而方案一更适合LTE到LTE A的平滑过渡 第12页 2 上行传输方案 进一步引入N SC FDMA的方式 N为终端上行聚合的成员载波个数 每个成员载波单独进行DFT预处理并执行与LTER8相同的发送信号处理方式 载波聚合物理层技术 3 控制信道设计 下行控制信道中PDCCH 物理下行控制信道 在LTE A中的变化较大 其载波调度方式除支持LTER8相同的本载波调度还支持新增的跨载波调度 跨载波的优点在于提供了更大的调度灵活性 同时允许小区间进行PDCCH的多载波协调 上行控制信道主要注重的是ACK NACK的反馈和CSI的反馈 对于ACK的传输方案 现在多数公司建议用LTER8中使用的ACK NACK合并和复用作为非对称载波聚合时的方案 要想进一步支持5个载波聚合场景 复用方案还需要扩展 第13页 载波聚合物理层技术 4 引入CA后对高层协议的影响 L2各层协议和L3各层协议都有所影响 例如在对于L2来说意味着调度 优先级处理实体及其以上的协议功能所处理的数据可能在任何一个CC上进行传输 L3中的变化类似于L2 由于CA的引入 对于一些UE工作过程中的术语进行了重新确定 例如小区的定义 仍然是一个小区对应一对UL DL载波 而服务小区的概念仍在讨论中 其影响将会影响到安全性 NAS移动性 无线链路失败触发 测量等 CA引入后 处于连接状态的UE 如果激活了载波聚合功能 将可以同时在多个载波上进行数据传输 但对于空闲状态的UE仅在一个载波上驻留 其小区选择和重选过程将与LTE保持相同 第14页 五 TD LTE Advanced关键技术简介 2中继技术 背景介绍 LTE Advanced可能使用覆盖能力较差的高频载波以及支持高数据速率业务的需求 因此可能部署更多的站点 如果所有基站与核心网之间的回程链路仍然使用传统的有线连接方式 会对运营商带来较大的部署难度和部署成本 站点部署灵活性也受到较大限制 第15页 中继技术 类型1中继 类型二中继 中继架构A 中继架构B 1 类型1中继是一种带内 非透明 独立管理小区RN 中继节点 2 类型1中继会产生自干扰3 类型1中继采用了R8协议中已经定义的MBMSFN子帧的工作方式 1 类型2中继 属于不独立管理小区 透明的中继主要用于增强终端的PDSCH接收性能 从而达到提高小区整体吞吐量的目的 2 工作方案主要有三种 一是下行非协作传输 二是下行协作初传和重传 三是下行协作重传 1 中继架构A中包括Alt1 Alt2 Alt3 2 在Alt2和Alt3中 DeNodeB功能和RN的Relay UE对应的SGW PGW功能被集成到DeNodeB中 中继架构B的特征为 S1接口的用户平面终结于DeNodeB 而控制平面终结于RN 此架构下 DeNodeB集成了中继GW的功能 可以解析经过其传递的S1和X2接口信息 第16页 中继技术 LTE Advanced中继的应用场景 第17页 五 TD LTE Advanced关键技术简介 3MIMO增强技术 背景介绍 在TD LTE Advanced系统中 MIMO技术得到了进一步的增强 下行天线端口数从4个扩展到8个 最大支持8发8收的空间复用 上行从仅支持单端口发送扩展到支持最大4端口的空间复用 为了支持上下行更多层的传输 导频信号和反馈方案也进一步增强 通过MIMO技术的扩展增强 可以进一步提高LTE Advanced系统 第18页 参考信号包括解调参考信号和测量参考信号 参考信号 解调导频是用户专属的导频信号 用于数据解调 测量导频是小区专属的全带宽公共导频 用于信道测量 下行参考信号1 下行解调参考信号由导频结构和导频序列构成 2 下行测量参考信号需要考虑两个问题一是后向兼容性的问题 二是下行测量参考信号的具体结构 目前测量导频仅基于一种导频类型 CRS或CSIRS 上行参考信号1 上行解调参考信号增强性方案 主要有循环移位增强 循环移位加时域正交和频分复用 2 上行测量参考信号的增强方式主要有增加上行测量参考信号的资源数 单次触发上行测量参考信号 复用上行解调参考信号 MIMO增强技术 第19页 4 另外与LTE系统明显不同 LTE Advanced支持上行数据的非连续传输 以及数据和控制信令的同时发送 以提高灵活性和资源分配的有效性 3 为扩大上行覆盖 在部分上行控制信道格式中引入发射分集 上行空间复用的码本设计主要考虑到峰均比的影响 确保立方量度 CubicMetric CM 特性 2 在导频设计方面 LTE Advanced在原有的LTE中的上行解调导频基础上 引入正交扩频序列来支持上行多用户MIMO的不等长带宽配对 以提高上行吞吐量 同时为了增加多天线情况下探测导频的灵活性 在LTE已有周期导频的基础上 引入非周期探测导频 1 出于对终端复杂度和成本等方面的考虑 LTERelease8上行仅支持用户单天线的发送 随着系统需求的提升 在LTE Advanced中对上行多天线技术进行了增强 将扩展到支持4 4的配制 可以实现4倍的单用户峰值速率 MIMO增强技术 第20页 2 下行空间复用技术主要在两方面进行了增强 一是在预编码的方式上 二是在下行MIMO反馈上 预编码的方式主要采用了基于非码本的预编码方法 下行MIMO反馈方式有三种 第一种是基于PMI的隐性反馈 第二种反馈方式是显性的信道信息反馈 第三种反馈方式是基于SRS的信道互易性反馈 1 发送分集 目前主要实现方法有两种 一种是以LTE中的4天线分集技术为基础 结合其他技术可以用于8天线的新的发送分集方式 另一种是沿用LTE现有的4天线发送分集方案 通过天线的虚拟化来支持8天线传输 LTE Advanced的下行MIMO传输模式主要有两种 发送分集和空间复用 MIMO增强技术 第21页 五 TD LTE Advanced关键技术简介 4多点协作 COMP 技术 背景介绍 对于蜂窝移动通信系统 小区边缘用户的性能因为信号衰落以及干扰等原因一直相对较差 从而小区边缘和中心区域具有较明显的性能差异 LTE采用多天线技术可以提高小区中心的数据速率 却很难提高小区边缘的性能 从而进一步造成小区中心和边缘的性能差异 在小区边缘SIR较低时 很难支持多流传输 同时 LTE系统的下行和上行都采用基于OFDM的正交多址方式 对于LTE来说 小区间干扰成为主要的干扰 而且LTE则很难直接实现同频组网 因此 如何减少小区间干扰 提高同频组网的性能 成为LTE以及LTE A的一个主要问题 第22页 多点协作传输是指地理位置上分离的多个传输点 协同参与为一个终端的数据 PDSCH 传输或者联合接收一个终端发送的数据 PUSCH 参与协作的多个传输点通常指不同小区的基站 CoMP CoordinatedMultiplePointsTransmission Reception CoMP技术通过移动网络中多节点 基站 用户 中继节点等 协作传输 解决现有移动蜂窝单跳网络中的单小区单站点传输对系统频谱效率的限制 更好地克服小区间干扰 提高无线频谱传输效率 提高系统的平均和边缘吞吐量 进一步扩大小区的覆盖 多点协作 COMP 技术 按传输方式的不同 CoMP技术可以分为两类 联合处理技术和协同赋形技术 第23页 联合处理技术在下行传输方向上 为一个终端服务的每个小区都保存有向该终端发送的数据包 网络根据调度结果以及业务需求的不同 选择其中的所有小区 部分小区或者单个小区向该终端发送数据 联合处理的增益来自两个方面 其一 参与协作的小区发送的信号都是有用信号 降低了终端受到的总干扰水平 其二 参与协作的小区信号相互叠加提高了终端接收到的信号的功率水平 多点协作 COMP 技术 两者的综合作用提升了终端的接收信干噪比 SINR 此外 不同小区的天线间一般距离比较大 远大于半波长 联合处理还有可能获得分集增益 联合处理示意图 第24页 多点协作 COMP 技术 联合处理技术分类 第25页 协同赋形技术只有终端的服务小区向终端发送数据 参与协作的其他小区可以利用相同的无线资源块为不同终端服务 参与协同赋形的各小区发送信号时 需要根据对其他小区终端的干扰进行协调 尽可能地减少对其他小区终端的干扰 小区间通过协调发送信号波束的方向 有效地将干扰比较大的波束避开 达到降低相互间干扰的目的 多点协作 COMP 技术 协同赋形示意图 Case1代表城市宏小区室内场景 Case2代表城市宏小区室外场景 Case3代表郊区宏小区室内场景 Case4考虑900MHz频段基于GSM系统升级小带宽场景 第26页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 1 TD LTE与TD LTE Advanced的基本概念LTE是继第三代移动通信之后国际上主流的新一代移动通信标准 而TD LTE是时分双工模式的LTE系统 TD LTE Advanced指的是LTE AdvancedTDD系统 是TD LTE 即LTETDD 在IMT Advanced 4G 阶段的升级演进 2 TD LTE与TD LTE Advanced评估假设与方法1 场景评估假设LTE评估场景 第27页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 ITU评估场景 LTE Advanced评估场景是在ITU和LTE的评估场景基础上做些扩展的 第28页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 2 信道模型及参数 TD LTE与TD LTE Advanced评估中常用的信道模型有3类 SCM模型 SCME模型和ITU模型SCM模型是3GPP为了评估MIMO技术定义的一组测试评估信道 该模型包括三种场景 郊区宏基站 市区宏基站 市区微小区 SCME模型是针对2GHz频段工作的5MHz带宽的系统定义的 新的LTE和LTE Advanced系统要求工作在2 5GHz频段 带宽达到100MHz 当带宽扩展后 可分辨的带宽数量和延迟扩展将增加 ITU信道模型与SCM模型相比 覆盖场景更全面 但基本建模思想和SCM模型相同 第29页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 SCM模型参数 第30页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 SCM模型参数 第31页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 SCME中径模型参数 第32页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 ITU模型参数 第33页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 ITU模型参数 第34页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估方法和评价指标 ITU定义的IMT Advanced系统评价方法可以分3种第一种是检查 检查系统的某项指标是否满足设计目标的要求 这类方法只能用于直观的系统指标评价 如带宽 支持特定特性等 第二种是分析 通过简单的数值计算 分析系统的某项指标是否满足设计目标的要求 一般用于简单的系统指标评价 如峰值频谱效率 时延等 第三种是仿真 通过完善的系统级方针和链路仿真 分析系统的某项指标是否满足设计目标的要求 这类方法多用于系统指标评价 如小区平均频谱效率 小区边缘用户频谱效率 VOIP容量等 第35页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 对于LTE Advanced的评估主要包括3方面 第一个方面是Full Buffer业务系统仿真评估 评估指标包括小区平均频谱效率 小区边缘用户频谱效率 第二个方面是VOIP容量系统仿真评估 评估方法和指标包括 VOIP系统容量 即每小区能够支持的最大满意用户数目 如果某用户接收到的VOIP包中 时延小于50ms的比例小于98 则判定该用户不满意 第三个方面是移动性评估 需要使用系统仿真和链路仿真结合的方法 通过系统仿真得到大尺度C I分布和中值 最后通过链路仿真得到该信噪比下不同场景和移动速度的链路频谱效率 第36页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 室内场景评估结果 第37页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 室内场景评估结果 第38页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 微小区场景评估结果 第39页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 微小区场景评估结果 第40页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 宏小区场景评估结果 第41页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 宏小区场景评估结果 第42页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 高速场景评估结果 第43页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 高速场景评估结果 第44页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 VOIP仿真结果 第45页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 移动性仿真结果 第46页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 移动性仿真结果 第47页 六 TD LTE Advanced性能评估及ITU提交 3 评估结果与分析 移动性仿真结果 IMT Advanced标准制定和征集主要分为4个阶段 2007年之前为前期准备阶段 完成命名 标准制定的原则 新的IMT频段获得等工作 2