LTE+FDD技术原理及无线网络建设指导意见

1、2013年年11月月LTE FDD技术原理及技术原理及无线网络建设指导意见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无线技术不断演进以满足业务增长需求现在4GIMT -AdvancedLikelyOFDMABasedTechnology2GGSMGPRSWCDMAR99EDGE2.5G2.75G3GE-EDGEHSDPA /R5HSUPA /R6MBMS3.5GTD -SCDMAR4HSPAMC-HSPAMBMS3.75G3.9GIS 95CDMA 2000CDMA 2000 1X-ED-DOEV -DO R

2、ev. AEV -DO Rev. BUMB802.16d802.16e802.16mLTE/R8TDDFDDHSPA +/R7LTE-A/R9HSPA + R8HSPA + R93GPP阵营阵营HSPA+/LTE标准发展标准发展R8R9R10R11R12lCS over HSPAlDC-HSDPAl64QAM + MIMOl上行层二增强l上行CELL_FACH增强lE-SCClDC-HSUPAlDB-DC-HSDPAlDC-HSDPA + MIMOlTxAAl3C/4C-HSDPAlMDTlANRlSON+/MDT+lHSDPA 8ClULTDlCELL_FACH+l下行多点传输l下行4天线M

3、IMOl上行64QAM+MIMODL 42Mbps UL 11.5MbpsDL 84Mbps UL 23MbpsDL 84/168Mbps UL 23MbpsDL 336/672Mbps UL 70MbpslOFDMAlSC-FDMAlMIMOl上下行64QAMl可变带宽l扁平架构l双流BFlHeNB增强lSON增强leICIClCAlRelayl下行8天线l上行4天线lHeNB+/SON+lFeICICl增强CAl移动RelaylCoMPlAASDL 150Mbps UL 50MbpsDL 150Mbps UL 50MbpsDL 1Gbps UL 500MbpsDL 1Gbps UL 500

4、MbpsHSPA+LTE标准冻结时间标准冻结时间2009.3 2010.3 2011.6 2012.9l灵活带宽UMTSlHet NetlDCH增强l上行传输增强lSmall Cell增强lNCTl3D MIMOl干扰消除lM2M增强lWLAN互操作3国内频谱分配及规划现状4中国移动TDL试验国内国内2G/3G已分配频谱，已分配频谱，移动共计频谱移动共计频谱175MHz，联通联通82MHz，电信电信50MHz国内未分配频谱，国内未分配频谱，FDD频段频段(260MHz)，TDD频段频段(260MHz)标识为标识为IMT频段，尚未规划的频段：频段，尚未规划的频段：450-470MHz、698-8

5、06MHz、3400-3600MHz 国内移动通信频谱资源分配不均，中国移动一家独大 IMT FDD与IMT TDD未分配频率差距悬殊主目录5一一无线网络建设指导意见无线网络建设指导意见二二技术原理技术原理子目录6一一无线网络建设指导意见无线网络建设指导意见二二技术原理技术原理1、网络架构、网络架构2、基本概念3、关键技术网络架构7pE-UTRAN中只有eNode B一个网元，具有WCDMA中Node B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pS1接口类似于WCDMA系统中的Iu

6、接口pX2接口类似于WCDMA系统中的Iur接口l优化的网络构架能得到更好的性能，推动IP网络应用l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l网元数目减少，使得部署更为简单，网络的维护更加容易l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扁平化网络架构的络架构的优势优势子目录8一一无线网络建设指导意见无线网络建设指导意见二二技术原理技术原理1、网络架构2、基本概念、基本概念3、关键技术无线帧结构9p LTE中包含两种帧结构：Type I（FDD）和Type II （TDD）p Type I（FDD）帧结构 无线帧：10ms 无线子帧： 1ms，一个无线

7、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无线帧格式I （FDD） #0#1#2#3#19One slot, Tslot= 15360Ts=0.5 msOne radio frame, Tf= 307200Ts=10 ms#18One subframe无线帧， 无线子帧 时隙，物理资源10p频域上包含12个连续的子载波，每个子载波带宽为15kHzp时域上为1个时隙，常规CP下包含7个连续的符号pLTE调度周期是1ms，最小调度也是2个RBp最小的资源单位p频域上包含1个子载波p时域上包含1个符

8、号子载波FFT时域时域符号系统带宽保护间隔频域频域系统带宽配置11pLTE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物理信道描述下行Physical Broadcast Channel（PBCH）用于发送系统广播消息Physical Downlink Shared Channel（PDSCH）用于传输下行数据和寻呼消息Physical Downlink Control Channel（PDCCH）用于发送调度分配和其它控制信

9、息，通知UE如何给PCH、DL-SCH和HARQ分配资源Physical Control Format Indicator Channel（PCFICH）用于指示物理层控制信道的格式，即PDCCH使用的OFDM符号数Physical Hybrid ARQ Indicator Channel（PHICH）用于承载上行数据传输的HARQ ACK/NACK反馈信息Physical Multicast Channel（PMCH）用于传输下行广播/多播业务信息上行Physical Uplink Shared Channel（PUSCH）用于承载传输上行数据Physical Uplink Control

10、Channel（PUCCH）用于承载上行调度请求SR、下行传输的HARQ ACK/NACK反馈，以及信道状态信息CSI（如CQI）Physical Random Access Channel（PRACH）用于承载随机接入的preamble子目录13一一无线网络建设指导意见无线网络建设指导意见二二技术原理技术原理1、网络架构2、基本概念3、关键技术、关键技术1、下行传输技术 - OFDM（1/3）14传统的FDM多载波调制技术频率频率OFDM多载波调制技术节省带宽资源节省带宽资源p在频域内将给定信道分成许多正交子信道p每个子信道上使用一个子载波进行调制p各子载波并行传输传统的传统的FDM技术技术

11、OFDM技术技术频谱利用率低：单位带宽内载波数量少，且载波间需要保护间隔，通过滤波器区分载波频谱效率高：单位带宽内载波数量多且各子载波间正交载波间隔大，分配固定：如GSM两个载波间隔200kHz子载波间隔小，频谱分配灵活：LTE子载波间隔为15kHz，支持1.420MHz等多种带宽对抗频率选择性衰落要在整个带宽进行处理，复杂15kHz一个子载波，频选衰落是平坦的，处理简单固定频率承载数据：当有干扰时，只能通过这一个频率载波进行干扰处理，自由度低支持频率维度的链路自适应和调度：当有干扰时，通过不同子载波调度，有效规避干扰1、下行传输技术 - OFDM（2/3）15 多个子载波并行传输，有效抵抗脉

12、冲噪声干扰 循环前缀技术有效抵抗多径衰落的影响 OFDM采用重叠的正交子载波作为子信道，提高了频谱效率 在频率选择性信道中，OFDM接收机的复杂度比带均衡器的单载波系统低 根据每个子信道信噪比的不同，采用不同的传输码率提高系统容量抗多径衰落能力强频谱效率高均衡算法简单频域调度与自适应1、下行传输技术 - OFDM（3/3）16p 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p 缺点：对时域和频域的同步要求高；峰均比（PAPR）高原理图实现

13、框图2、上行传输技术 SC-FDMA17p 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）p 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p 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）18p发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线p改善用户的通信质量p提高用户峰值速率或提升系统吞吐率p MIMO信道容量的本质 等效多个正交并行的子信道p 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

14、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）19l多路信道传输同样的信息l提高接收的可靠性和覆盖l适用于需要保证可靠性或覆盖的环境发射分集l多路信号同时传输不同的信息l理论上成倍提高峰值速率l适合密集城区信号散射多的地区波束赋形l多路天线阵列赋形成单路信号传输l通过信道准确估计，针对用户形成波束降低用户间干扰l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1233、MIMO（3/4）20p 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p eNode B决定某一时刻某一终端所采用的传输模式

15、，并通过RRC消息通知终端p 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p LTE FDD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下行MIMO模式技术描述应用场景模式1单天线传输信息通过单天线进行发送室内站模式2发射分集同一信息分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信号条件不好，如小区边缘模式3开环空间复用终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号信道质量高且空间独立性强时模式4闭环空间复用需要终端反馈信道信息，发射端通过该信息

16、进行信号预处理以产生空间独立性信道质量高且空间独立性强时，终端静止时性能好模式5多用户MIMO基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同的用户信道相关性高模式6单层闭环空间复用终端反馈RI为1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前信道可采用闭环反馈时模式7单流波束赋形发射端利用上行信号估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每个天线上乘以相应的特征权值，使其天线发射信号具有波束赋形的效果主要用于TD-LTE系统模式8双流波束赋形结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，以提升用户的信号强度，从而提高用户的峰值和均值速率4、MIMO（4/4）21上行上行MIMO工作方式工作方式技术描述技术描述

17、单天线传输单天线传输 信息通过单天线进行发送开环发送天线选开环发送天线选择分集择分集 具体使用哪个天线传输由终端来决定 FDD LTE系统中一种可行的实现方式是终端交替使用不同的天线进行传输以获得一定的天线分集增益 TD LTE系统可以利用信道互易性获得上行信道质量的信息进而选择合适的天线进行传输闭环发送天线选闭环发送天线选择分集择分集 网络侧控制终端使用哪个天线进行传输 网络侧通过PDCCH信道上承载的下行控制信息DCI format 0中的相关信息通知终端采用特定天线进行上行传输上行多用户上行多用户MIMO 网络侧能够根据信道条件变化自适应的选择多个终端共享相同的PUSCH时频资源进行上行

18、传输p 使用单天线传输时，只能使用固定天线p 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p 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22u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。uMIMO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。u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。u由于室外覆盖室内穿透损耗较大、阴影衰落

19、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。uMIMO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。5、混合重传（HARQ）23p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p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、SON24p 自连接自连接/自配置自配置 （Auto Configuration）p 自动邻区配置自动邻区配置 （Auto Neighbor Relationship）p PCI自动规划

20、（自动规划（Auto PCI Planning）p 自优化自优化 （Auto Optimisation）p 自愈自愈 （Auto Recovery）p 干扰消除干扰消除 （Interference Mitigation）p 覆盖容量优化（覆盖容量优化（Coverage and Capacity Optimisation）p 移动性优化移动性优化 （Mobility Robustness Optimisation）p 负载均衡负载均衡 （Mobility Load Balancing）p 最小化路测最小化路测 （Minimization of Drive Tests)CAPXOPEX7、覆盖增强

21、25MIMO技术 时隙绑定技术 ICIC技术 IRC技术 IRC应用于重负载的LTE网络 中 ， 利 用多 天 线 接 收分 集 消 除 邻小 区 终 端 产生的干扰 分 集 和 波 束赋 形 技 术 可以降低干扰、提 高 信 号 质量 。 覆 盖 好时 ， 复 用 技术 可 以 提 升传输速率干 扰 抑 制 利用 频 率 复 用技 术 来 降 低小 区 之 间 的干 扰 ， 对 于提 升 小 区 边缘 速 率 ， 提高 系 统 吞 吐率作用较大 时隙绑定为接收信号提供时分增益，主要用于增强小区边缘上行覆盖能力高功放：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/2X4

22、0W/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26一一无线网络建设指导意见技术原理二二27G900/GPRS/EDGEG1800/GPRS/EDGE64QAM+DC（42M）LTEWCDMA/ HSPA+ （21M）WLAN底层覆盖语音+低速数据全业务精品网语音+高速数据数据热点区域中高速数据数据热点区域分流数据热点初期高速数据三网定位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

23、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VoIP28p 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

24、上应不超过总数的25%p 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。29p 室外覆盖规划指标区域类型区域类型公共参考信号覆盖场强公共参考信号覆盖场强覆盖率覆盖率小区边缘速率小区边缘速率小区平均吞吐小区平均吞吐率率RSRPRS-SINRdBmdBMbpsMbps密集城区-100-590%DL/UL:4/1DL/UL:35/25一般城区-100-590%DL/UL:4/1DL/UL:35/25旅游景区-105-590%DL/UL:4/1DL/UL:30/20机

25、场高速、高铁（车内）-110-590%DL/UL:2/0.512DL/UL:25/15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。1. 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。2. 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

26、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。a) 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；b) 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。站址选取站址选取按照共按照共站址原则进行站址原则进行天线部署与站址选取密切相关天线部署与站址选取密切相关站址选取站址选取 31p LTE进行独立部署，可以实现LTE系统的独立规划和优化p 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。p 该方案要求LTE

27、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p 实现简单，天线尺寸跟单频天线相当，成本也相对较低p 需要增加合路器，存在一定的插损p 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 LTE RRUWCDMA RRUp 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p 天线尺寸较大，相当于两副天线集成到一个盒子里面p 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p 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。p 当

28、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p 合路的引入损耗会影响网络性能。 共天线方案32p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。p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p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p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

29、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。 p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。p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。p 在室外天线空间允许的情况下优先选择独立建设方案p 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

30、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。34 LTE 基站天线设置应遵循以下原则：（1）LTE天线部署应统筹考虑现网与未来演进部署的综合需求；（2）LTE FDD天线选取应同时考虑1.8GHz、2.1GHz两个频段，一般情况采用多端口独立电调天线，各占2个端口解决；对于上行覆盖受限场景，每个频段可采用多端口天线的4个端口解决；（4）LTE天线设置可考虑新建独立天馈系统、采用多系统多端口天线、与现有系统合路、G/L双模SDR设备利旧现有天线等四种方式。 首先应尽量新建独立LTE天馈系统 不具备新建独立天馈系统的站点，可考虑新建多系统多端口天线