TD-LTE关键技术讲稿(1)

1、 TD-LTE TD-LTE关键技术及特点关键技术及特点中国移动设计院四川分院无线所中国移动设计院四川分院无线所提纲提纲问题讨论问题讨论4.TD-LTE与与TD-SCDMA对比对比3.TD-LTE关键技术关键技术2.LTE标准起源和进展标准起源和进展1.2004年11月，3GPP RAN Further Evolution Workshop2004年12月，3GPP通过Evolved UTRA/UTRAN SI立项 (RAN#26, RP-040461)2006年6月，3GPP通过3G Long-Term Evolution WI立项 (RAN#32, RP-060426)2007年10月，I

2、TU-R征集IMT-Advanced(4G)技术方案2008年3月，3GPP通过LTE-Advanced SI立项(RAN#39, RP-080137)2008年4月，3GPP workshop on IMT-Advanced2010年11月，3GPP LTE-Advanced (Rel-10)被ITU-R接受为4G技术2012年6月，3GPP Workshop on Release 12 and Onward200420052006200720082009201020112012Rel-8Rel-9Rel-10Rel-11LTELTE起源与里程碑起源与里程碑LTELTE设计目标与设计目标与需

3、求需求指标指标LTE (TS25.913)LTE (TS25.913)LTE-Advanced (TS36.913)LTE-Advanced (TS36.913)传输带宽传输带宽可扩展至可扩展至20MHz20MHz可扩展至可扩展至100MHz100MHz峰值速率峰值速率下行：下行：100Mbps;100Mbps;上行：上行：50Mbps50Mbps下行：下行：1Gbps;1Gbps;上行：上行：500Mbps500Mbps时延时延用户面：用户面：10ms;10ms;控制面：控制面：100ms100ms用户面：用户面：10ms;10ms;控制面：控制面：50ms50ms用户吞吐量用户吞吐量下行边

4、缘：下行边缘：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA下行平均：下行平均：3 3至至4 4倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA上行边缘：上行边缘：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSUPARel-6 HSUPA上行平均：上行平均：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSUPARel-6 HSUPA最大化用户吞吐量最大化用户吞吐量( (具体值由部署场景确定具体值由部署场景确定) )频谱效率频谱效率下行：下行：3 3至至4 4倍于倍于Rel-6 HSDPARel-6 HSDPA上行：上行：2 2至至3 3倍于倍于Rel-6 HSUPARel-6 HS

5、UPA下行峰值：下行峰值：30bps/Hz30bps/Hz上行峰值：上行峰值：15bps/Hz15bps/Hz最大化平均频谱效率最大化平均频谱效率( (具体值由部署场景确定具体值由部署场景确定) )移动性移动性优化至优化至15km/h;15km/h;支持至支持至350km/h350km/h类似于类似于LTELTE覆盖覆盖优化至优化至5km;5km;支持至支持至100km100km类似于类似于LTELTE设计高速率、低时延和包交换优化的无线接入技术3GPP LTE/LTE-A3GPP LTE/LTE-A 标准化时间表标准化时间表200820092010201120122013 LTE Rel-9

6、 LTE-A Rel-10 LTE-A Rel-11 2005.03-2009.03 LTE基本版本2009.03-2010.03 LTE增强版本2010.03-2011.06 LTE-Advanced基本版本2011.03-2012.09 LTE-Advanced增强版本LTE/LTE-A LTE/LTE-A 各版本关键技术演进各版本关键技术演进LTE Rel-8LTE Rel-9LTE-A Rel-10LTE-A Rel-11LTE增强版本LTE基本版本LTE-A基本版本LTE-A增强版本PositioningCarrier AggregationDL MIMO EnhancementUL

7、 MIMORelay CoMP Mobile RelayHeterogeneous NetworkCA enhancementMIMO enhancementTDD enhancementDual layer beamformingTD-LTETD-LTE网络结构网络结构TD-L与TD-S网络结构比较TD-LTD-L没有基站控制器（没有基站控制器（RNCRNC，BSCBSC），），E-NodeBE-NodeB完成完成RNC+Node BRNC+Node B的功能的功能扁平化网络结构的优点时延大幅缩短：用户接入时延从2S 100ms，业务端到端时延100ms20ms减少网络建设投资核心网（CN）

8、RNCRNCIuIuIubIubIubIubIurUEUEUuUuNode BNode BNode BNode BTD-LTE网络结构TD-SCDMA网络结构提纲提纲问题讨论问题讨论4.TD-LTE与与TD-SCDMA对比对比3.TD-LTE关键技术关键技术2.LTE标准起源和进展标准起源和进展1.OFDMOFDM发展历史发展历史2000s1990s1970s1960sOFDM在高速调制器中的应用开始研究OFDM 应用在高频军事系统OFDM应用于宽带数据通信和广播等OFDM应用于 802.11a, 802.16, LTE关键技术帧结构物理信道物理层过程受制于数字信号受制于数字信号处理能力的相应

9、处理能力的相应芯片成熟度芯片成熟度OFDMOFDM概述概述 正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。概念概念关键技术帧结构物理信道物理层过程频域波形f宽频信道宽频信道正交子信道正交子信道 FDMOFDM 传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。 OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。实质就是频实质就是频谱效率的显谱效率的显著提升著提升OFDMOFDM优势优势-

10、 -对比对比 TD-CDMA TD-CDMAOFDMOFDMTD-SCDMA TD-SCDMA 抗多径抗多径干扰能力干扰能力可不采用或采用简单时域均衡器将高速数据流分解为多条低速数据流并使用循环前缀(CP)作为保护，大大减少甚至消除符号间干扰。对均衡器的要求较高高速数据流的符号宽度较短，易产生符号间干扰。接收机均衡器的复杂度随着带宽的增大而急剧增加与与MIMOMIMO结合结合系统复杂度随天线数量呈线性增加每个子载波可看作平坦衰落信道，天线增加对系统复杂度影响有限系统复杂度随天线数量增加呈幂次变化需在接收端选择可将MIMO接收和信道均衡混合处理的技术，大大增加接收机复杂度。带宽带宽扩展性扩展性带

11、宽扩展性强，LTE支持多种载波带宽在实现上，通过调整IFFT尺寸即可改变载波带宽，系统复杂度增加不明显。带宽扩展性差需要通过提高码片速率或多载波CDMA来支持更大带宽，接收机复杂度大幅提升。频域调度频域调度频域调度灵活频域调度颗粒度小（180kHz）。随时为用户选择较优的时频资源进行传输，从而获得频选调度增益。频域调度粗放只能进行载波级调度（1.6MHz)，调度的灵活性较差。关键技术帧结构物理信道物理层过程考虑到系统设计的复杂程度及成本，考虑到系统设计的复杂程度及成本，OFDMOFDM更适用于宽带移动通信更适用于宽带移动通信OFDMOFDM不足不足 OFDM输出信号是多个子载波时域相加的结果，

12、子载波数量从几十个到上千个，如果多个子载波同相位，相加后会出现很大幅值，造成调制信号的动态范围很大。因此对RFRF功率放大功率放大器器提出很高的要求较高的峰均比（较高的峰均比（PARPPARP）受频率偏差的影响受频率偏差的影响 高速移动引起的Doppler频移 系统设计时已通过增大导频密度（大致为每0.25ms发送一次导频，时域密度大于TD-S）来减弱此问题带来的影响子载波间干扰子载波间干扰(ICI(ICI） 折射、反射较多时，多径时延大于CP(Cyclic Prefix，循环前缀)，将会引起ISI及ICI 系统设计时已考虑此因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求（4.68us

13、)，从而维持符号间无干扰受时间偏差的影响受时间偏差的影响ISI(ISI(符号间干扰）符号间干扰）& ICI& ICI关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE多址方式多址方式- -下行下行将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。时域波形tpower峰均比示意图下行多址方式下行多址方式OFDMAOFDMA下行多址方式特点下行多址方式特点关键技术帧结构物理信道物理层过程同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求

14、。分布式：分配给用户的分布式：分配给用户的RBRB不连续不连续集中式：连续集中式：连续RBRB分给一个用户分给一个用户 优点：调度开销小 优点：频选调度增益较大频率时间用户A用户B用户C子载波在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式LTELTE多址方式多址方式- -上行上行和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续任一终端使用的子载波必须连续上行多址方式上行多址方式SC-FDMASC-FDMA上行多址方式特点上行多址方式特点关键技术帧结构物理信道物理层过程考虑到多载波带来的高PAPR会

15、影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA （即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。频率时间用户A用户B用户C子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的受限于终端的处受限于终端的处理能力和成本及理能力和成本及功耗功耗上下行资源单位上下行资源单位信道类型信道类型信道名称信道名称资源调度单位资源调度单位资源位置资源位置控制控制信道信道PCFICHREG占用4个REG，系统全带宽平均分配 时域：下行子帧的第一个OFDM符号P

16、HICHREG最少占用3个REG时域：下行子帧的第一或前三个OFDM符号PDCCHCCE下行子帧中前1/2/3个符号中除了PCFICH、PHICH、参考信号所占用的资源，有1、2、4、8四类PBCHN/A频域：频点中间的72个子载波时域：每无线帧subframe 0第二个slotPUCCH位于上行子帧的频域两边边带上业务信道业务信道PDSCHPUSCHRB除了分配给控制信道及参考信号的资源频率CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REGREG：RE group，资源粒子组。REG = 4 RERE：Resource Element。 LTE最小的时频资源单位。

17、频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms)关键技术帧结构物理信道物理层过程RB：Resource Block。LTE系统最常见的调度单位，上下行业务信道都以RB为单位进行调度。RB = 84RE。左图即为一个RB。时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波时间1个OFDM符号1个子载波LTE RB资源示意图多天线技术：分集、空间复用和波束赋形多天线技术：分集、空间复用和波束赋形多路信道传输同样信息多路信道同时传输不同信息多路天线阵列赋形成单路信号传输包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境理论上成倍提高峰值速

18、率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况最大比合并最小均方误差或串行干扰删除波束赋形（波束赋形（BeamformingBeamforming）发射分集发射分集 分集合并通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用空间复用关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE传输模式传输模式- -概述概述ModeMode传输模式传输模式技术描述技术描述应用场景应用场景1 1单天线传输TM1信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站2 2发射分集TM2同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信

19、道质量不好时，如小区边缘3 3开环空间复用TM3 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4 4闭环空间复用TM4 需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息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5 5多用户MIMOTM5 基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。6 6单层闭环空间复用TM6 终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道7 7单流BeamformingTM7发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每根天线上乘以相应

20、的特征权值，使其天线阵发射信号具有波束赋形效果信道质量不好时，如小区边缘8 8双流BeamformingTM8结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率9 9TM9LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。信道质量好且空间独立性强 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE传输模

21、式传输模式- -发射分集（发射分集（Mode 2Mode 2） （频率偏移发射分集） (空频块编码） 天线端口0传原始调制符号 天线端口1传原始符号的变换符号 天线端口0与2(1与3）为一个天线端口对，二者之间为SFBC；天线端口0与1在频域上交替传送原始信号，二者之间为FSTD;2与3传送相应的交换信号,亦为FSTD。 发射分集利用了天线间的弱相关性，在天线对上传送原始信号及其变换符号（一般为原始符号的共轭），提高信号传输的可靠性。 既可用于业务信道，又可用于控制信道。两天线端口两天线端口-SFBC四天线端口四天线端口-SFBC+FSTD关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE传输模式传

22、输模式- -空间复用（空间复用（Mode 3,4,6Mode 3,4,6）普通的空间复用，接收端和发送端无信息交互 基于非码本的预编码： 基于终端提供的SRS(探测参考信号)或DMRS(解调参考信号)获得的CSI，基站自行计算出预编码矩阵 基于码本的预编码： 基于终端直接反馈的PMI(预编码矩阵索引号)从码本中选择预编码矩阵 空间复用利用了天线间空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传送不同的数据流，提高数据传输的峰值速率只应用于下行业务信道（为了确保传输，控制信道普遍采用发送分集）开环空间复用开环空间复用闭环空间复用闭环空间复用关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE传输模式传输模式-

23、-波束赋形（波束赋形（Mode 7Mode 7，8 8）波束赋型只应用于业务信道 控制信道仍使用发射分集保证全小区覆盖（类比于TD-SCDMA中PCCPCH也是广播发射）可以不需要终端反馈信道信息 平均路损和来波方向可通过基站测量终端发射的SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号，类比于TD-SCDMA里的midamble码）两个波束传递相同信息，获得分集增益+赋型增益两个波束传递不同信息，获得复用增益+赋型增益产生定向波束，获得赋型增益定义定义 波束赋型是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标用户，提高目标用户的信噪比，从而提高用户的接收性

24、能。特点特点单流单流beamforming双流双流beamforming关键技术帧结构物理信道物理层过程TDDTDD的特有技术的特有技术，利用，利用上下行信道互易性得到上下行信道互易性得到下行信道信息下行信道信息TD-LTETD-LTE帧结构帧结构子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4半帧: 5ms半帧: 5ms帧帧: 10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点： 无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。 一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。 特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS =

25、 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些

26、，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTETD-LTE帧结构和帧结构和TD-SCDMATD-SCDMA帧结构对比帧结构对比子帧: 1ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4GPUpPTS正常时隙: 0.675msGP#1#2#0#3#4#5#6DwPTSUpPTS特殊时隙总长特殊时隙总长: 0.275msTD-SCDMA 半帧半帧: 5msTD-LTE 半帧半帧: 5msTD-LTE和TD-SCDMA帧结构主要区别：时隙长度不同。TD-LTE的子帧（相当于TD-S的时隙概念）长度和FDD LTE保持一致，有利于产品实现以

27、及借助FDD的产业链TD-LTE的特殊时隙有多种配置方式，DwPTS,GP,UpPTS可以改变长度，以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以传输数据，能够进一步增大小区容量1. TD-LTE的调度周期为1ms，即每1ms都可以指示终端接收或发送数据，保证更短的时延。而TD-SCDMA的调度周期为5ms关键技术帧结构物理信道物理层过程特殊子帧特殊子帧 TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPT

28、S + GP + UpPTS永远等于1ms特殊子特殊子帧配置帧配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置 目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持关键技术帧结构物理信道物理层过程物理信道简介物理信道简介信道类型信道类型信道名称信道名称TD-STD

29、-S类类似信道似信道功能简介功能简介控制信道控制信道PBCH(物理广播信道）PCCPCHMIBPDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH传输上下行数据调度信令上行功控命令寻呼消息调度授权信令RACH响应调度授权信令PHICH(HARQ指示信道）HS-SICH传输控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH长度的信息PRACH（随机接入信道）PRACH用户接入请求信息PUCCH（上行物理控制信道）ADPCH传输上行用户的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈，调度请求等。 业务信道业务信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCHRRC相关信令、SIB

30、、paging 消息、下行用户数据PUSCH（上行物理共享信道）PUSCH上行用户数据，用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI关键技术帧结构物理信道物理层过程下行信道映射关系下行信道映射关系上行信道映射关系上行信道映射关系 逻辑信道逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。 传输信道传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。 物理信道物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去； 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者

31、是不同的功用。 逻辑、传输、物理信道逻辑、传输、物理信道关键技术帧结构物理信道物理层过程信的内容信的内容平信、挂号平信、挂号或快递或快递写上地址，贴好写上地址，贴好邮票的信件邮票的信件物理信道配置物理信道配置关键技术帧结构物理信道物理层过程PCFICH & PHICHPCFICH & PHICH配置配置 PHICHPHICH的传输以的传输以PHICHPHICH组的形式，组的形式，PHICHPHICH组的个组的个数由数由PBCHPBCH指示。指示。 Ng=1/6,1/2,1,2 Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH PHICH组数组数=Ng=Ng* *(100/8)(100/

32、8)（整数，取上限）（整数，取上限）=3=3，7 7，1313，2525PHICH min=3 PHICH max=25PHICH min=3 PHICH max=25 采用采用BPSKBPSK调制，传输上行信道反馈信息。调制，传输上行信道反馈信息。指示指示PDCCHPDCCH的长度信息（的长度信息（1 1、2 2或或3 3），在子帧的第一个），在子帧的第一个OFDMOFDM符号上发送，符号上发送，占用占用4 4个个REGREG，均匀分布在整个系统带宽。均匀分布在整个系统带宽。采用采用QPSKQPSK调制，携带一个子帧中用于传输调制，携带一个子帧中用于传输PDCCHPDCCH的的OFDMOFD

33、M符号数，传输格符号数，传输格式。式。小区级小区级shiftshift，随机化干扰。，随机化干扰。PCFICH( (物理层控制格式指示信道物理层控制格式指示信道) ) PHICH( (物理物理HARQHARQ指示信道指示信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程PDCCHPDCCH配置配置-覆盖覆盖频域：占用所有的子载波频域：占用所有的子载波 时域：占用每个子帧的前时域：占用每个子帧的前n n个个OFDMOFDM符号，符号，n=3n=3 PDCCH的信息映射到控制域中除了参考信号、的信息映射到控制域中除了参考信号、PCFICH、PHICH之外之外的的RE中，因此需先获得中，因此需先获得PCFI

34、CH和和PHICH的位置之后才能确定其位置。的位置之后才能确定其位置。 用于发送上用于发送上/下行资源调度信息、功控命令等，通过下行控制信息块下行资源调度信息、功控命令等，通过下行控制信息块DCI承载，不同用户使用不同的承载，不同用户使用不同的DCI资源。资源。 PDCCH(物理下行控制信道物理下行控制信道)DCIDCI占用的物理资源可变，范围为占用的物理资源可变，范围为1818个个CCECCE（ 36 36个个RE/CCE RE/CCE ）DCIDCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，需求的解调门限越低，覆盖范围越大需求的解调门限越低，覆盖范围越

35、大PDCCHPDCCH可用资源有限，单个可用资源有限，单个DCIDCI占用资源越多，占用资源越多，将导致将导致PDCCHPDCCH支持用户容量下降支持用户容量下降针对每个针对每个DCIDCI可以进行功控，以达到降低小区间可以进行功控，以达到降低小区间干扰和增强覆盖的目的干扰和增强覆盖的目的关键技术帧结构物理信道物理层过程PDCCHPDCCH配置配置-容量容量关键技术帧结构物理信道物理层过程信道及信号信道及信号REREPCFICHPCFICH4*4=16PHICHPHICHmin3*4=12max25*4=100RSRS两天线端口4*100=4001 symbol1 symbol12*100=1

36、2002 symbol2 symbol2*1200=24003 symbol3 symbol3*1200=3600 以3 symbol , PHICH组数=3为例，可计算出用于PDCCH的CCE总数：（3600-16-12-400）/ 36 =88CCE, 根据用户占用不同CCE个数，可计算出每毫秒可调度次数： 88/1=88 ； 88/2=44 88/4=22 ； 88/8=11PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数支持用户数的计算假定： 用户每10ms被调度一次 用户分布如下： 10%用户

37、采用1CCE 20%用户采用2CCE 20%用户采用4CCE 50%用户采用8CCE两天线端口两天线端口10ms10ms调度次数调度次数10ms10ms调度调度用户用户数数2:22:2PDCCHPDCCH占占OFDM OFDM SYMBOLSYMBOL数目数目1CCE1CCE2CCE2CCE4CCE4CCE8CCE8CCE1 1maxmax12660301236minmin114542412332 2maxmax330162783699minmin3121567836963 3maxmax46223011456143minmin444220110521363:13:11 1maxmax1688

38、0401648minmin152723216442 2maxmax44021610448132minmin416208104481283 3maxmax63831815878198minmin61430415272188PRACHPRACH配置配置初期引入建议：考虑初期应用场景为初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，城区，Format 0Format 0和和4 4即可满足覆盖要求，即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式故初期仅要求格式0 0和和4 4频域：频域：1.08MHz1.08MHz带宽（带宽（7272个子载波），与个子载波），与PUCCHPUCCH相邻相邻时域：位于时域：位于UpPTSUp

39、PTS（format 4format 4）及普通上行子帧中）及普通上行子帧中（format 03format 03）。每）。每10ms10ms无线帧接入无线帧接入0.560.56次，每次，每个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源。个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源。长度配置长度配置LTELTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共种类型共享接入资源（前导码，共6464个），需个），需要提前设置。要提前设置。初期建议：竞争初期建议：竞争/ /非竞争两种接入类型均要求，非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接

40、入。配置保证在切换场景下使用非竞争接入。格式格式时间长度时间长度覆盖范围覆盖范围01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km应用场景应用场景接入类型接入类型IDLE态初始接入态初始接入竞争竞争无线链路失败后初始接入无线链路失败后初始接入竞争竞争连接态上行失步后发送上行数据连接态上行失步后发送上行数据竞争竞争小区切换小区切换竞争竞争/非竞争非竞争连接态上行失步后接收下行数据连接态上行失步后接收下行数据竞争竞争/非竞争非竞争 PRACH(PRACH(物理随机接入信道物理随机接入信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程接入类型建议接入类型建议PUCC

41、HPUCCH配置配置PUCCHPUCCH格式格式承载信息承载信息内容内容承载用户数承载用户数1 1SRIUE是否有调度请求181a1a1bit ACK传输HARQ信息1b1b2bit ACK2 2CQIPMI+RI+CQI122a2aCQI+1比特ACK混合传输CQI及HARQ信息2b2bCQI+2比特ACK 传输上行用户的控制信息，包括传输上行用户的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈反馈，调度请求等。，调度请求等。 一个控制信道由一个控制信道由1个个RB pair组成，位于上行子帧的两边组成，位于上行子帧的两边边带上边带上 在子帧的两个在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增

42、益上下边带跳频，获得频率分集增益 PUCCH重复编码，获得接收分集增益，增加解调成功率重复编码，获得接收分集增益，增加解调成功率 通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PDCCH资源上发送。资源上发送。 上行容量与吞吐量是上行容量与吞吐量是PUCCH个数与个数与PUSCH个数的折中个数的折中PUCCH（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）控制信道示意图关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTETD-LTE特有，上行实现特有，上行实现SoundingSounding后，可以实现后，可以实现BFBF和和更准确的上下行频选调度更准确的上下行频选调

43、度 参考信号参考信号用于估计上行信道频域信息，用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度做频率选择性调度用于估计上行信道，做下行用于估计上行信道，做下行波束赋形波束赋形 用于上行控制和数据信道用于上行控制和数据信道的相关解调的相关解调信道估计、测信道估计、测量。量。位于每个时隙位于每个时隙数据部分之间数据部分之间 下行导频，用作信下行导频，用作信道估计。道估计。 用作同步用作同步 仅出现于波束赋型模式，仅出现于波束赋型模式，用于用于UE解调解调 用于下行信道估计，及非用于下行信道估计，及非 beamforming模式下的解调。模式下的解调。 调度上下行资源调度上下行资源 用作切换测量用作切换测

44、量TD-LTETD-SCDMA下行参考信号下行参考信号上行参考信号上行参考信号CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble码码相同点相同点：都是公共导频，分布于全带宽内：都是公共导频，分布于全带宽内不同点不同点：CRS还可用作非还可用作非beamforming模式下的解调模式下的解调相同点相同点：主要用于业务信道的解调：主要用于业务信道的解调不同点不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故故DRS及及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:DRS:仅用于仅用于BFBF模式下业务信道的解调模式下业务信道的

45、解调DMRS:DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调用于上行控制信道和业务信道的解调关键技术帧结构物理信道物理层过程下行参考信号下行参考信号两天线端口示意图DRS（专用参考信号）（专用参考信号）CRS（公共参考信号）（公共参考信号）天线端口5示意图CRSCRSDRSDRS位置位置分布于下行子帧全带宽上分布于用户所用PDSCH带宽上作用作用下行信道估计，调度下行资源切换测量波束赋形时，用于UE解调应用应用发射分集、空间复用的业务和控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的业务信道关键技术帧结构物理信道物理层过程LTELTE终端测量终端测量RSRPRSRPRSRP: Reference Signal

46、 Received Power参考信号的接收功率RSRP：R0平均值平均值PDCCHPDSCH注意：RSRP是RE级别的功率，RE带宽为15kHz。所以RSRP值比RSCP偏小，一般为-70dBm到-120dBm之间。关键技术帧结构物理信道物理层过程上行参考信号上行参考信号可以在普通上行子帧上传输，也可以在UpPTS上传输，位于上行子帧的最后一个SC-FDMA符号，eNB配置UE在某个时频资源上发送sounding以及发送sounding的长度。DMRS（解调参考信号）（解调参考信号）在在PUCCH、PUSCH上传输，用于上传输，用于PUCCH和和PUSCH的相关解调的相关解调For PUSC

47、H 每个每个slot(0.5ms) 一个一个RS，第四个第四个OFDM symbol For PUCCHACK 每个每个slot中间三个中间三个OFDM symbol为为RS For PUCCHCQI 每个每个slot两个参考信号两个参考信号SRS（探测参考信号）（探测参考信号） Sounding作用作用 上行信道估计，选择上行信道估计，选择MCS和和 上行频率选择性调度上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信道系统中，估计上行信道矩阵矩阵H，用于下行波束赋形，用于下行波束赋形 Sounding周期周期 由高层通过由高层通过RRC 信令触发信令触发UE 发送发送SRS，包括一次性，包括一次

48、性的的SRS 和周期性和周期性SRS 两种方式两种方式 周期性周期性SRS 支持支持2ms,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八种周期八种周期 TDD系统中，系统中，5ms最多发两次最多发两次关键技术帧结构物理信道物理层过程Slot structure for ACK/NAK and its RS DMRS1 slot DMRS DMRSSlot structure for PUSCH and its RS1 slot DMRSSlot structure for CQI and its RS1 slot DMRS DMRS物理层过程物理层过程-

49、 -下行同步下行同步 第一步：第一步：UE用3个已知的主同步序列和接收信号做相关，找到最大相关峰值，从而获得该小区的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上图的紫色位置），达到OFDM符号同步。PSC每5ms发射一次，所以UE此时还不能确定哪里是整个帧的开头。另外，小区的主同步序列是构成小区ID的一部分。 第二步：第二步：UE用168个已知的辅同步序列在特定位置（上图中的蓝色位置，即SSC）和接收信号做相关，找到该小区的辅同步序列。SSC每5ms发射一次，但一帧里的两次SSC发射不同的序列。UE据此特性获得帧同步。辅同步序列也是构成小区ID的一部分。 第三步：第三步：到此，下行同步完成。同时

50、UE已经获取了该小区的小区IDS1核心网下行同步下行同步子帧0(下行)特殊子帧#2子帧2(上行)PSC(Primary Synchronization Channel)SSC(Secondary Synchronization Channel)下行同步是UE进入小区后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能开始接收其他信道（如广播信道）并进行其他活动。TD-SCDMA中主要依靠中主要依靠Sync_DL进行下行同步进行下行同步UE在DWpts上粗搜SYNC_DL位置（与TD-LTE相同每5ms帧发送一次），与可能的32个sync_DL做相关，确定SYNC_DL的码型（每个Sync_DL对应4个mi

51、damble码和扰码序列）通过相关运即可找到当前系统所用的midamble码，同时可以估计出当前无线信道，用于UE对系统的扰码进行解码获取扰码后，便可建立TS0同步并读取P-CCPH信息发送的，读取小区广播信息TD-LTETD-SCDMA关键技术帧结构物理信道物理层过程物理层过程物理层过程- -随机接入随机接入S1核心网Preamble PRACH信道可以承载在UpPTS上，但因为UpPTS较短，此时只能发射短Preamble码(前导码）。短Preamble码能用在最多覆盖1.4公里的小区。 PRACH信道也可承载在正常的上行子帧。这时可以发射长preamble码。长preamble码有4种可

52、能的配置，对应的小区覆盖半径从14公里到100公里不等。 PRACH信道在每个子帧上只能配置一个。考虑到LTE中一共有64个preamble码，在无冲突的情况下，每个子帧最多可支持64个UE同时接入。 实际应用中，64个preamble码有部分会被分配为仅供切换用户使用（叫做：非竞争preamble码），以提高切换用户的切换成功率。所以小区内用户用于初始随机接入的preamble码可能会少于64个。子帧0(下行)特殊子帧子帧2(上行)长Preamble短Preamble在UE收取了小区广播信息之后，当需要接入系统时，UE即在PRACH信道发送Preamble码，开始触发随机接入流程关键技术帧结

53、构物理信道物理层过程物理层过程物理层过程物理层过程物理层过程- -随机接入信令流程随机接入信令流程UEeNBPreamblePRACH信道信道Random Access ResponsePDSCH(公共业务信道公共业务信道)RRC连接请求PUSCH(公共业务信道公共业务信道)RRC连接建立PDSCH(公共业务信道公共业务信道)发送preamble，请求接入确认收到请求，并指示UE调整上行同步UE发送IMSI或TMSI，正式请求RRC连接确认收到请求并返回该UE的IMSI(TMSI)以解决竞争问题(如果两个UE都以为自己能获得接入，那么通过此消息的IMSI就能挑出真正获准接入的UEUENodeB

54、SYNC-ULUppch信道信道Sync_UL ResponseFPACH信道信道RRC 连接请求PRACH信道信道RRC连接建立DCCH信道信道TD-LTETD-SCDMA对比来看，对比来看，TD-SCDMA和和TD-LTE的随机接入在理念上是类似的，这里只列出区别：的随机接入在理念上是类似的，这里只列出区别： TD-SCDMA中中Uppch的的SYNC-UL可在可在UpPTS上发射，为避免上发射，为避免Up干扰开启干扰开启Up-shifting后后Uppch在上在上行业务时隙发送，行业务时隙发送，但不占用业务时隙码道资源但不占用业务时隙码道资源 典型典型3载波小区，偏移载波小区，偏移1个时

55、隙，本小区容量损失个时隙，本小区容量损失17%，但通过干扰消除算法可消除、抑制，但通过干扰消除算法可消除、抑制Up与业务共时隙的干扰与业务共时隙的干扰 TD-LTE可以用可以用UpPTS，也可以占用常规时隙资源，在上行业务时隙传输，也可以占用常规时隙资源，在上行业务时隙传输PRACH配置为非配置为非Format 4，20MHz载波带宽，上下行时隙比载波带宽，上下行时隙比2:2情况下，情况下，PRACH配置为配置为Format 4上行理论吞吐量损失上行理论吞吐量损失1.5%关键技术帧结构物理信道物理层过程实例实例链路预算理解链路预算理解TD-LTETD-LTE提纲提纲问题讨论问题讨论4.TD-L

56、TE与与TD-SCDMA对比对比3.TD-LTE关键技术关键技术2.LTE标准起源和进展标准起源和进展1.TD-LTETD-LTE覆盖特点覆盖特点 1. 覆盖目标业务为一定速率的分组数据业务 3. 多样的调制编码方式对覆盖的影响更复杂 2. 用户占用的RB (Resource Block)数将影响覆盖 4. 系统帧结构设计支持更大更灵活的覆盖TD-SCDMA 在R4业务中，电路域CS64K是3G的特色业务，覆盖能力最低，一般以CS64K业务作为连续覆盖的目标业务CS64K业务的业务速率、调制编码方式均是固定的，链路预算模型简单，可以较为便捷、确定的获得系统的覆盖半径 不存在电路域业务，只有分组

57、域业务不同速率业务的覆盖能力不同分组域业务调制编码方式可变 因此TD-LTE覆盖规划时：需确定边缘用户目标速率边缘用户目标速率。如：512kbps、1Mbps等需要考虑此覆盖边缘控制信道是否受限此覆盖边缘控制信道是否受限TD-LTE 用户占用的用户占用的RBRB资源数将影响覆盖资源数将影响覆盖TD-SCDMA 以确定的CS64K业务规划覆盖半径 为用户分配的时隙数的多少只影响用户自身的吞吐量，不影响覆盖规划指标的确定 用户占用的RB资源数由系统根据激活用户数目、资源分配算法(如正比公平，轮循等)等因素决定 用户占用的RB资源数不同，表明用户占用的频带资源不同，不仅影响用户速率，也影响用户的覆盖

58、。 因此覆盖规划时：需明确边缘用户目标速率，所对应的资源占用数目对应的资源占用数目。TD-LTE 类别类别密集市区（米）密集市区（米）市区（米）市区（米）TD-LTE覆盖半径（F频段）290370TD-LTE覆盖半径（D频段）250320TD-SCDMA CS64K覆盖半径260340TD-SCDMA AMR12.2k覆盖半径310400基于链路预算，F频段建网需要在现有TDS（A频段）基础上增加10%的站址左右，而D频段需要在此基础上增加45%的站址。D频段比F频段增加30%的站址左右。多样的调制编码方式对覆盖的影响多样的调制编码方式对覆盖的影响与TD-SCDMA HSPA相比，增加了64Q

59、AM，且编码率更丰富。采用自适应调制编码方式 。当用户分配的RB个数固定时调制等级越低，SINR解调门限越低，覆盖越大TD-LTE在进行覆盖规划时，可以灵活的选择用户带宽和调制编码方式组合，以应对不同的覆盖环境和规划需求。 n TD-SCDMATD-SCDMA（HSPAHSPA）n AMCAMC：1616种种MCSMCSn 时域调度，周期时域调度，周期5ms5msn TD-LTETD-LTEn AMCAMC：2929种种MCSMCSn 时频域二维调度时频域二维调度: :获得更大的频域多获得更大的频域多用户分集增益，调度周期用户分集增益，调度周期1ms1ms TD-LTE调制编码方式更多、调度更

60、多元化、调度周期更短，更增加了链路预算的不确定性。因此覆盖规划时：还需要通过大量仿真与验证性测仿真与验证性测试试，对小区边缘用户性能进行评估，才能确定覆盖指标要求。系统帧结构设计支持更大更灵活的覆盖随机接随机接入格式入格式TD-LTETD-LTE影响小影响小区半径因素区半径因素CP长度：容忍的时延扩展Preamble长度：抗干扰能力、检测成功率保护间隔GT长度：回环时延，决定了覆盖的距离GPGP长度长度上下行保护间隔，GP越大，小区半径越大上下行回环时延，决定了覆盖的距离避免下行对上行数据产生干扰GP可灵活配置时域长度，极限情况下的覆盖半径为：当GP=1个符号，支持的小区半径为10.7km当GP=10个符号，支持的小区半径