LTE FDD技术原理及无线网络建设指导意见PPT课件

2013年11月,LTEFDD技术原理及无线网络建设指导意见,中讯邮电咨询设计院有限公司成都分公司,2,无线技术不断演进以满足业务增长需求,现在,4,G,IMT,-,Advanced,Likely,OFDMA,Based,Technology,2,G,GSM,GPRS,WCDMA,R,99,EDGE,2,.,5,G,2,.,75,G,3,G,E,-,EDGE,HSDPA,/,R,5,HSUPA,/,R,6,MBMS,3,.,5,G,TD,-,SCDMA,R,4,HSPA,MC,-,HSPA,MBMS,3,.,75,G,3,.,9,G,IS,95,CDMA,2000,CDMA,2000,1,X,-,ED,-,DO,EV,-,DO,Rev,.,A,EV,-,DO,Rev,.,B,UMB,802,.,16,d,802,.,16,e,802,.,16,m,LTE,/,R,8,TDD,FDD,HSPA,+/,R,7,LTE,-,A,/,R,9,HSPA+R8,HSPA+R9,84M,42M,100M,无线接入技术不断演进以满足爆炸式增长的用户业务需求,150M,3GPP阵营HSPA+/LTE标准发展,CSoverHSPADC-HSDPA64QAM+MIMO上行层二增强上行CELL_FACH增强E-SCC,DC-HSUPADB-DC-HSDPADC-HSDPA+MIMOTxAA,3C/4C-HSDPAMDTANR,SON+/MDT+HSDPA8CULTDCELL_FACH+下行多点传输下行4天线MIMO上行64QAM+MIMO,OFDMASC-FDMAMIMO上下行64QAM可变带宽扁平架构,双流BFHeNB增强SON增强,eICICCARelay下行8天线上行4天线HeNB+/SON+,FeICIC增强CA移动RelayCoMPAAS,HSPA+,LTE,标准冻结时间,2009.3,2010.3,2011.6,2012.9,灵活带宽UMTSHetNetDCH增强上行传输增强,SmallCell增强NCT3DMIMO干扰消除M2M增强WLAN互操作,3,国内频谱分配及规划现状,4,中国移动TDL试验,国内2G/3G已分配频谱，移动共计频谱175MHz，联通82MHz，电信50MHz国内未分配频谱，FDD频段(260MHz)，TDD频段(260MHz)标识为IMT频段，尚未规划的频段：450-470MHz、698-806MHz、3400-3600MHz,国内移动通信频谱资源分配不均，中国移动一家独大IMTFDD与IMTTDD未分配频率差距悬殊,主目录,5,一,无线网络建设指导意见,二,技术原理,子目录,6,一,无线网络建设指导意见,二,技术原理,1、网络架构,2、基本概念,3、关键技术,网络架构,7,E-UTRAN中只有eNodeB一个网元，具有WCDMA中NodeB全部功能和RNC大部分功能无线资源管理IP头压缩和数据加密为UE选择MME将用户面数据路由到S-GW调度和发送寻呼消息调度和发送广播消息测量控制和测量报告S1接口类似于WCDMA系统中的Iu接口X2接口类似于WCDMA系统中的Iur接口,优化的网络构架能得到更好的性能，推动IP网络应用网络扁平化使得系统时延减少，从而改善用户体验，可开展更多业务网元数目减少，使得部署更为简单，网络的维护更加容易取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性,扁平化网络架构的优势,子目录,8,一,无线网络建设指导意见,二,技术原理,1、网络架构,2、基本概念,3、关键技术,无线帧结构,9,LTE中包含两种帧结构：TypeI（FDD）和TypeII（TDD）TypeI（FDD）帧结构无线帧：10ms无线子帧：1ms，一个无线帧由10个1ms长的无线子帧组成时隙：0.5ms，两个相邻的时隙组成一个无线子帧支持全双工和半双工操作LTE的最小传输间隔TTI=1ms,物理资源,10,资源块RB定义,频域上包含12个连续的子载波，每个子载波带宽为15kHz时域上为1个时隙，常规CP下包含7个连续的符号LTE调度周期是1ms，最小调度也是2个RB,资源单元RE定义,最小的资源单位频域上包含1个子载波时域上包含1个符号,系统带宽配置,11,LTE系统支持灵活的系统带宽配置支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz不同系统带宽占用的资源块数量和子载波数量不同,系统带宽（MHz）,资源块数量（RB）,子载波数量,FFT处理能力,物理信道,12,LTE采用共享信道传输，共享时间和频率资源,子目录,13,一,无线网络建设指导意见,二,技术原理,1、网络架构,2、基本概念,3、关键技术,1、下行传输技术-OFDM（1/3）,14,在频域内将给定信道分成许多正交子信道每个子信道上使用一个子载波进行调制各子载波并行传输,OFDM基本原理,1、下行传输技术-OFDM（2/3）,15,1、下行传输技术-OFDM（3/3）,16,LTE下行采用OFDMA多址技术,基本原理：将整个较宽的频带分割成许多较窄的正交子载波给不同用户分配不同的子载波，用户间满足相互正交，小区内没有干扰子载波间重叠占用频谱可以提高频率利用率，增加信息传输速率循环前缀CP可以有效对抗时延扩展缺点：对时域和频域的同步要求高；峰均比（PAPR）高,原理图,实现框图,2、上行传输技术SC-FDMA,17,为了克服峰均比、终端成本及性能，上行采用SC-FDMA多址技术,基本原理：等效于增加了预编码的OFDM，DFT预编码有效降低了峰均比（PAPR）SC-FDMA具有较好的PAPR特性，降低了对功放的要求，有利于控制终端的成本提高UE的功率利用率，增大上行有效覆盖，同时做到省电，有利于延长终端的工作时间,实现框图,原理图,3、MIMO（1/4）,18,MIMO基本原理,发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线改善用户的通信质量提高用户峰值速率或提升系统吞吐率,MIMO信道容量的本质等效多个正交并行的子信道MIMO信道容量的特征MIMO技术利用空间的维度来提升系统的极限容量MIMO系统的极限容量等于多个并行子信道容量之和MIMO系统的极限容量和空间相关性有关，空间相关性越高，MIMO信道容量越小,3、MIMO（2/4）,19,多路信道传输同样的信息提高接收的可靠性和覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境,发射分集,多路信号同时传输不同的信息理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多的地区,波束赋形,多路天线阵列赋形成单路信号传输通过信道准确估计，针对用户形成波束降低用户间干扰提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量,空间复用,多天线技术传输方式,1,2,3,3、MIMO（3/4）,20,传输模式是针对单个终端的，同小区不同终端可以采用不同的传输模式eNodeB决定某一时刻某一终端所采用的传输模式，并通过RRC消息通知终端模式3到模式8中均含有开环发射分集。当信道条件恶化时，可自适应的切换到模式内的开环发射分集；也可以选择模式间的切换，但需要RRC重配置，时间较长LTEFDD系统一般使用TM3（模式内自适应到发射分集），在室内移动性较低的场景也可以使用TM4,4、MIMO（4/4）,21,使用单天线传输时，只能使用固定天线发送天线选择分集意在选择传输信号质量较好的天线，以获得一定的天线分集增益目前天线选择有开环和闭环两种方式，具体使用哪种方式由网络侧配置,MIMO技术应用建议,22,上行1X4配置相比1X2配置，解调增益提升3dB，并且不需要终端侧的功能增强，覆盖能力扩大27%左右。对于上行终端发射功率受限的场景，上行多天线接收分集增益明显。因此应考虑尽早引入。MIMO部署如配置上行4天线接收，可考虑增加下行发射功率，以确保下行覆盖不受限。郊区等远距离覆盖场景，上行多天线增强可以对扩大覆盖范围，提升业务质量产生关键作用。由于室外覆盖室内穿透损耗较大、阴影衰落等因素影响，在考虑网络覆盖方案时，应当尽早考虑多天线增强覆盖方案。人流密集，业务密度大的场所应当考虑建设室内覆盖系统。MIMO工作模式的切换算法以及切换参数的设置将影响LTE系统的性能。,22,5、混合重传（HARQ）,23,下行采用自适应、异步HARQ最大8个HARQ过程MCS、资源分配等可以变化重传时间可以变化,上行采用非自适应、同步的HARQ最大8个HARQ过程MCS、资源分配等不可以变化重传时间不可以变化,6、SON,24,自连接/自配置（AutoConfiguration）自动邻区配置（AutoNeighborRelationship）PCI自动规划（AutoPCIPlanning）自优化（AutoOptimisation）自愈（AutoRecovery）干扰消除（InterferenceMitigation）覆盖容量优化（CoverageandCapacityOptimisation）移动性优化（MobilityRobustnessOptimisation）负载均衡（MobilityLoadBalancing）最小化路测（MinimizationofDriveTests),CAPX,OPEX,7、覆盖增强,25,1,2,3,4,5,高功放：目前LTE系统默认下行2X2配置，多数设备厂家可实现基站侧2X20W/2X40W/2X60W等发射功率配置。高功率可以提升下行覆盖，但同时要采取措施规避干扰。,主目录,26,一,无线网络建设指导意见,技术原理,二,27,1、LTE网络定位,三网定位GSM：底层覆盖，维护已有收益UMTS：主力承载，全业务网LTE：热点覆盖，支撑持续发展,GSM提供底层覆盖，提供基本的语音+低速数据业务，与3G和LTE网络长期共存；WCDMA网作为中国联通语音业务和中高速数据业务的主力承载网，持续技术升级，保持3G网络的优势；语音业务能力。LTE定位为在数据热点区域的高速率高质量无线宽带业务的承载网络，并逐步具备承载VoIP,28,面覆盖区域的选择LTE网络部署应考虑一定程度的连片覆盖。站点选择应对3G网络的市区多载波基站进行重要性排序，选择前50%站点及后50%中属于密集城区的站点作为LTE部署的重点。重点选择3G高话务流量站点（连续七天“单扇区忙时平均综合下行吞吐率（含数据和语音等效）”1.8Mbps的站点）和品牌影响力特别大的站点作为LTE部署重点，同时以这些基站为基础考虑一定的连续性，组成成片的LTE连续面覆盖区域，区域中出于连续性考虑的LTE站点比例原则上应不超过总数的25%点覆盖区域的选择点覆盖主要考虑未包含在面覆盖区域中，容易产生口碑效应的孤立的品牌形象区域，如：5A级景区，重要的大学城、开发区、旗舰营业厅、重要交通枢纽、大型场馆、重要党政机关等。,2、部署区域选择,29,室外覆盖规划指标,3、规划指标要求,注：1）表格中数据均为20MHz系统带宽，50%网络负荷情况下的标准。2）除高铁场景、机场高速外，RSRP和RS-SINR指室外测量值。3）分公司可根据用户感知、场景的重要程度以及后续网络调整、优化难度，适当提高覆盖指标。,4、LTE基站建设方案-站址篇,LTE站址应优先考虑利用现有站址资源，如果现网站址无法共站建设LTE，应考虑在此位置利用临近基站拉远的RRU，或引入小基站进行覆盖，以免出现覆盖空洞或弱覆盖区域。LTE站址选择应以LTE拟覆盖区域内的3G现网站址1：1作为备选，并根据查勘的站址现状和网络仿真结果综合判断共站建设可行性，对于在现网运营和优化中发现的位置不合理或天线过高的基站可不进行共站建设，重新选择合理站址。LTE基站分布应基本符合蜂窝结构，对于偏离合理位置的现网站址，应先结合无线环境评估共站可行性，原则上基站位置偏离不超过1/3覆盖半径；应尽量避免与现网高站进行共站址建设，原则上市区LTE天线高度不应超过50米。,站址选取按照共站址原则进行天线部署与站址选取密切相关,站址选取,31,LTE进行独立部署，可以实现LTE系统的独立规划和优化缺点是需要考虑新增天面需求的问题，需要考虑LTE系统与其他系统的干扰问题。该方案要求LTE与WCDMA天线间的水平隔离距离大于0.4米，适用于天面空间资源充足的场景。,共站址方案,实现简单，天线尺寸跟单频天线相当，成本也相对较低需要增加合路器，存在一定的插损只有一个方向角和下倾角，无法针对不同的系统进行方向角和下倾角的优化调整，造成网络规划和优化的困难,系统间链路隔离好，可以针对不同的系统进行单独的倾角优化和调整天线尺寸较大，相当于两副天线集成到一个盒子里面内部应用了额外滤波器，设备的价格将高于宽频天线,共宽频天线方案,共多系统天线方案,共天馈方案,在LTE系统中RRU与天线的集成化成为发展趋势，所以共用馈线的场景较少。当RRU无法近天线安装并且无法新建馈线的场景，可以应用LTE与WCDMA共天馈线的方案，可以采用宽频天线或多系统天线的建设方式合路的引入损耗会影响网络性能。,共天线方案,6、LTE基站建设方案-天馈篇（1/3）,31,32,方案分析共天线方案无需新增天面需求但需更换所有天线；可能引入插入损耗，对原来系统的覆盖带来影响；需要进行联合的规划和优化，增加网络运维难度。建议在天线空间允许的情况下优先选择独立建设方案在天线空间无法满足安装条件的情况可以考虑共天线或共天馈的建设方案,宽频天线与多系统天线,共天线和共天馈,独立建设与共用建设,方案分析需要结合网络中基站的形态进行选择。受限于站址资源建议对于无法新增天线但是RRU可近天线安装的场景，可采用共天线方案。对于无法新增馈线，并且RRU不能近天线安装，必须通过馈线传输信号的场景，可以考虑LTE与UMTS系统共馈线方案。,方案分析宽频天线体积小，成本低，但不能对单独调整参数，优化难度大多系统天线体积大，成本高，但可针对不同系统单独优化。建议多系统天线在隔离性能和网络优化方面要优于宽频天线，在使用共天线方案时优先选择使用多系统天线的建设方案。,在室外天线空间允许的情况下优先选择独立建设方案在天线空间无法满足条件的情况可以考虑共天线方案，优先采用多系统天线的建设方式,6、LTE基站建设方案-天馈篇（2/3）,32,33,原则上LTE天线独立设置，在天面资源条件不具备或业主不同意时，应对措施如下：原天线替换为多系统天线，多系统天线可采用G900、LTE1800四端口天线，也可采用U2100、LTE1800四端口天线。原天线搬迁到其他地方利旧。如果U2100天线支持1800M频段，可加合路器，LTE1800与U2100合路后共用U2100天馈线。合路器插损约0.9dB。可加合路器，LTE1800与G1800合路后共用U2100。合路器插损约3.4dB。将G1800射频模块更换为GL双模（SDR技术）的设备，共用G1800天馈线。无需合路没有插损。,6、LTE基站建设方案-天馈篇（3/3）,34,LTE基站