TD-LTE系统无线原理与技术解析.ppt

1,TD-LTE系统无线原理与技术,2012年7月,2,二、LTE系统OFDM技术,三、LTE系统MIMO技术,一、LTE系统与网络概述,目录,四、LTE无线原理与技术,3,LTEFDD,UMB,802.16m,LTE+,UMB+,802.16e,(OFDM/MIMO),IMT-Advanced,HSPA+,HSPA,WCDMA,DORevB,DORev0,cdma20001X,GSM,GPRS/EDGE,IS-95cdmaOne,200kbps,300kbps-10Mbps,10kbps,50Mbps,50M-1Gbps,DORevA,数据速率,TD-LTE,TDLTE+,HSPA+,HSPA,TD-SCDMA,FDD,TDD,3GPP2,3GPP,IEEE802.16,LTE：下一代宽带移动通信系统,4,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。,下行:5bit/s/Hz，上行:2.5bit/s/Hz,控制面:100ms用户面:10ms,下行:100Mbps上行:50Mbps,1.4、3.0MHz，5、10、15、20MHz,LTE系统需求,5,LTE网络架构,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,6,网络扁平化,全IP化,核心网趋同化,交换功能路由化,业务平面与控制平面完全分离化,网元数目最小化,协议层次最优化,LTE网元与网络结构特点,7,3G网络架构与LTE/SAE网络架构的区别,网络扁平化使得系统延时减少，改善用户体验,8,GMSC,GMGW,HLR,MGW,MSC,-,S,（,VLR,）,GGSN,SGSN,RNC,NodeB,NodeB,Mc,D,Mc,Nc,C,Nb,Gs,Gn,Gr,Gi,Iu,-,CS,Iu,-,PS,Iub,Iub,HSS,MME,S,6,a,SGW,PGW,S,5,S,11,ENB,ENB,X,2,S,1,-,MME,S,1,-,MME,S,1,-,U,S,1,-,U,SGi,消失,3,G,系统,LTE,系统,演,进,3G到4G的网络架构演进,9,TD-LTE接入网eNB,10,TD-LTE核心网架构与功能,11,提升TD-LTE与多网协同能力,TD-LTE,3G/TD-S网络,2G网络,数据用户,语音用户,升级,升级,语音+低速数据业务,2G网络,视频语音+中高速数据业务,3G/TD网络,LTE网络,WLAN网络,高速数据业务,高速数据业务,2G/3G/LTE/WLAN四网将长期共存2G网络将以承载语音+低速数据业务为主，3G/TD-S网络将以承载视频语音+中高速数据业务为主，TD-LTE网络将以承载高速数据业务为主，WLAN网络将作为3G和LTE高速数据业务的近距/热点覆盖补充,12,LTE无线技术需求分析,13,二、LTE系统OFDM技术,三、LTE系统MIMO技术,一、LTE系统与网络概述,目录,四、LTE无线原理与技术,14,LTE关键技术OFDM,TD-LTE资源分割方式：OFDM,TD-SCDMA资源分割方式：CDMA,15,OFDM子载波频域图,16,OFDM技术原理-低速并行传输,时域方波信号,传统频分复用,正交频分复用,17,OFDM技术的基本原理,18,OFDM数据传输,产生频率差异，以提高抗衰落的能力。,Frequency,Time,19,OFDM技术优势-抗衰落与均衡,20,引入循环前缀CP（CyclicPrefix）；CP保护间隔长于信道时延扩展；,OFDM技术原理-抗多径时延ISI,OFDM用于地面移动通信系统，必须解决多径时延扩展问题；,21,CP的来源-DFT的周期性,22,CP与保护时间,23,同频干扰大,OFDM,PAPR高,时频同步要求高,OFDM技术缺点,24,二、LTE系统OFDM技术,三、LTE系统MIMO技术,一、LTE系统与网络概述,目录,四、LTE无线原理与技术,25,LTE关键技术MIMO天线,MIMO（MultipleInputMultipleOutput）在多个天线上分别发送多个数据流；利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道容量及频谱利用率，或提高数据的传输质量。,26,LTE多天线技术应用,多天线技术,传输分集,波束赋形,空间复用,在多个独立的信道上传输不同数据流提高数据传输的峰值速率,应用于小间距天线阵列的多天线传输技术提高系统容量或覆盖范围,传输信号不同的副本获得增益提高信号传输的可靠性,27,LTE系统多天线传输模式,单天线,开环空间复用,闭环空间复用,传输分集,闭环预编码,MU-MIMO,波束赋形,28,MIMO天线自适应控制,层次1下行支持多种传输模式，RRC层决策，半静态变化单端口传输（AP0）传输分集开环空间复用闭环空间复用多用户MIMORank1预编码单端口传输（AP5）波束赋形双端口传输（AP7/8）波束赋形,层次2MAC层进行每种传输模式内部多种MIMO方式的动态调度，比如Rank自适应，传输分集与空间复用的切换等。通过DCI指示，动态变化每种传输模式内部均包括传输分集，便于模式切换,29,发射分集技术提高系统下行链路性能,MIMO天线收发分集：提高通信质量,开环模式中的STTD分集,30,MIMO天线空间复用：提高系统容量,MU-MIMO基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给不同用户下行同时支持SU-MIMO和MU-MIMO,SU-MIMO(SDM)MU-MIMO(SDMA),31,MIMO天线波束赋形：增强抗干扰能力,传统波束赋形小间距的天线阵列，使用较多天线单元提高峰值速率，小区覆盖，降低小区间干扰,32,中国移动LTE创新技术：双流波束赋形,双流波束赋形技术是TD-LTE的多天线增强型技术，是TD-LTE建网的主流技术，结合了智能天线波束赋形技术与MIMO空间复用技术，是中国移动与厂商共同创新的成果，也是中国通信产业技术能力的体现。,33,1.04km,0.48km,TD-LTE2天线,TD-LTE8天线,TD-SCDMA8天线,0.5km,8天线500Kbps,2天线64Kbps,0.5km,8天线500Kbps,2天线500Kbps,0.28km,TD-LTE覆盖理论分析TD-LTE2天线的覆盖能力受限于上行业务信道TD-LTE8天线的覆盖半径约为2天线的两倍，与TD-SCDMA覆盖半径相当,在TD-SCDMA现网实际小区半径500米条件下，TD-LTE8天线的边缘速率远远大于2天线,8天线双流波束赋形在保证与TD-SCDMA共覆盖前提下体现TD-LTE高速率特点,以上行业务64Kbps边缘速率进行分析,双流波束赋形是平滑引入TD-LTE的关键,34,二、LTE系统OFDM技术,三、LTE系统MIMO技术,一、LTE系统与网络概述,目录,四、LTE无线原理与技术,35,支持的信道带宽（ChannelBandwidth）1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE系统上下行的信道带宽可以不同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,信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系：,信道带宽,36,TD-LTE帧结构,TD-SCDMA帧结构,37,LTE时隙结构,38,物理资源概念（1）,无线帧,OFDM符号,天线端口,基本时间单位,时隙-slot,子帧,物理资源,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03MBSFN：天线端口4DRS：天线端口5,39,资源单元(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；资源块(RB)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；,物理资源概念（2）,40,下行物理信道,PBCH：物理广播信道调制方式：QPSK,PDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAM,PCFICH：物理控制格式指示信道调制方式：QPSK,PMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAM,PDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSK,下行物理信道,PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSK,41,下行物理信道一般处理流程,下行物理信道处理流程,加扰,调制,层映射,预编码,RE映射,OFDM信号产生,42,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,常规CP,扩展CP,PBCH介绍,43,确定唯一的物理小区id,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小区搜索,同步信号,参考信号,主同步信号辅同步信号,小区专用参考信号MBSFN参考信号终端专用的参考信号,下行物理信号（1）,44,同步信号,FS1，常规CP,FS2，常规CP,下行物理信号（2）,45,PUSCH：物理上行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAM,PRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSK,PUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK,上行物理信道,上行物理信道,46,PUSCH用于承载上行业务数据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,PUSCH介绍,加扰,调制,传输预编码,RE映射,SC-FDMA信号产生,47,常规CP,扩展CP,PUSCH解调用参考信号,48,下行功率分配,小区间功率协调,通过基站间X2接口交互信息的方式实现小区间的功率控制,上行方向,基站之间交互过载指示(OI)信息，向邻小区通知本小区在哪些PRB上检测到高干扰；,基站之间交互高干扰指示(HII)信息，向邻小区通知本小区使用的哪些PRB上可能