LTE小区合并及MIMO技术介绍教学课件

1、TD-LTE 小区合并与MIMO技术介绍 2011年5月TD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 TD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 技术背景LTE发展规划数据业务迅速增长的需要B3G网络的竞争压力规模试验的推动国际化战略技术背景LTE重点覆盖区域数据热点地段室内分布：酒店、写字楼、体育馆、会展中心高速公路、桥梁等特殊场景覆盖技术背景小区合并解决临界区域覆盖问题普遍存在信号衰落变化快重选和切换带难于优化设置易发生进行频繁的重选和切换信令开销大，时

2、延大，掉话率高，客户感知差技术背景TD-SCDMA现网应用大唐移动全面支持CC技术应用，现网设备已支持高铁覆盖CC技术，并全面支持CC技术各种应用场景由大唐移动承建的上海磁悬浮覆盖项目已圆满通过工信部验收!EMB5116TDB18AETDRU318TDRU318FATDRU312TDRU311TDRU322TDRU313方案原理多个RRU配置在同一个逻辑小区等效扩大逻辑小区覆盖范围减少覆盖范围内的切换、重选次数，减少信令交互降低切换掉话率上行接收方向宏分集不同RRU的同一用户的接收数据进行合并下行方向发送分集通道选择方案原理技术优势降低切换发生概率分集增益在被合并的通道覆盖的区域，会有上下行分

3、集增益被合并小区2避免频繁切换影响网络KPI被合并小区1被合并小区2消除切换获得分集增益被合并小区2被合并小区1关键技术上行合并接收算法多通道联合检测性能最优复杂度高受最大通道数限制通道选择在单板内进行译码合并性能次优能够支持更多的通道关键技术上行合并接收算法通道选择合并选择最佳通道性能可接受复杂度低关键技术下行发送算法下行发送通道选择CRS、控制信道、广播信道小区范围内发送业务数据依据上行信号测量强度通道选择归属通道范围尽量大使得信道估计影响较小保证覆盖性能降低功耗，减少小区间干扰对终端是透明的现网性能1313广深高铁时速平均160Km/h，最高200Km/h。采用CC后RSCP明显改善广深

4、高铁采用CC后切换成功率明显提升切换次数同频CS12.2Kbps业务切换成功率异频CS12.2Kps业务切换成功率同频CS64Kps业务切换成功率异频CS64Kps业务切换成功率没有应用CC技术104（23.5Km测试区域内往返两次测试）98.3%98.8%93.2%94.6%应用CC技术36（23.5Km测试区域内往返两次测试）100%100%100%100%小区合并后小区合并前RSCP-90dBm区域占90%RSCP-90dBm区域占97%应用场景室内临界区覆盖场景包括楼层、楼道、电梯间覆盖不同RRU覆盖相邻区域同一个RRU不同通道覆盖相邻区域的场景RRU形态为单通道或者双通道室外临界区覆

5、盖场景包括高铁、高速公路、水路沿线、塔下黑等场景室外不同RRU覆盖相邻区域的场景RRU形态为8通道或者2通道应用场景室内外临界区覆盖场景：室内覆盖和室外覆盖交界区域单元门入口、宾馆、写字楼入口、大堂等RRU形态为室外8通道或者2通道RRU与室内单通道或双通道RRUTD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 MIMO技术综述多天线技术分类发送分集空分复用波束赋形LTE多天线处理流程LTE系统多天线技术多天线技术传输分集波束赋形空间复用信道条件复杂和动态的无线信道快衰落和慢衰落大尺度衰落与小尺度衰落平坦衰落与频率选择性衰落多天线

6、分集作用天线分集是重要的抗衰落手段天线相距较远，与多径扩散有关（基站、终端）宏分集、微分集空间分集、极化分集、角度分集接收分集技术是成熟的技术主要是基站和车载台使用接收机需做分集合并：最大比合并、等增益合并、选择性合并发送分集技术近年来受到关注以发射机的体积、重量、功耗和复杂性的提高来换取接收机相应要求的下降；开环方式、闭环方式传输分集： TSTDTSTD (Time Switched Transmit Diversity)在任意时刻只有一个天线被激活一个数据流在多根天线中进行选择发送LTE系统上行天线选择技术可以作为是TSTD的对照传输分集： FSTDLTE系统并没有直接采用FSTD技术，而

7、是与其他传输分集技术结合起来使用 循环时延分集（CDD） 时延分集即通过不同的天线传输同一个信号的不同时延副本 传输分集不需要标准支持。此时，需要参考信号也进行CDD才可以估计出等效的空间信道。这就对参考信号提出了较强的要求，使其可以估计出较大时延扩展的信道。所以一般情况下，使用时延分集时只能延时较小的时延。STBCSFBCLTE系统中在2天线端口发送情况下的传输分集技术确定为SFBC传输分集空时/频块码（STBC/SFBC） 空时块码方式在第一根天线上传输原始信号，而在第二根天线上，以两个符号为一组变换信号的传输顺序，并进行共轭和/或取反的操作。如果上述符号对应的是不同子载波上的符号，而不是

8、时域上的符号，即空频块码 传输分集SFBC+FSTD LTE支持SFBC与FSTD结合的传输分集方式 在发送端和接收端同时使用多根天线进行数据的发送和接收；在发送端每根天线上发送的数据比特不同；在多散射体的无线环境中，来自每个发射天线的信号在每个接收天线中是不相关的，并在接收机端利用这种不相关性对多个天线发送的数据进行分离和检测；可以产生多个并行的信道（信道数小于等于发射和接收的最小天线数），并且每个信道上传递的数据不同，从而提高信道容量MIMO技术空时无线信道类型MU-MIMOSU-MIMOSISOMISOSIMOMIMOMIMO技术特点MIMO技术充分利用了信道的空间特性，理论上提高了系统

9、容量MIMO技术可以同时为多用户提供服务MIMO技术主要应用于散射体丰富的环境（比如室内环境），可以为热点地区提供高速数据传输服务空间复用多码字传输多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制 单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上 LTE支持最大的码字数目为2。 单码字 多码字空间复用预编码技术 基于预编码的空间复用是将多个数据流在发送之前使用一个预编码矩阵进行线性加权 预编码可以用来对多个并行传输进行正交化，从而增加在接收端的信号隔离度。 预编码还提供将NL个空间复用信号映射到NT个传输天线上的作用，通过提供空间复用和波束赋形带来增益。 空间复用

10、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)MIMO与智能天线的区别不同天线上发送相同的数据比特不同天线上发送不同的数据比特利用波束赋形为特定用户提供定向波束，降低多址干扰提供空间多路复用增益，提高信道容量提高链路可靠性，充分利用现有的信道增加额外信道发射天线间距较小发射天线间距足够大，与移动环境有关1324波束赋形 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 波束赋形 基于预编码的波束赋形大间距的天线阵列，或者极化天线阵列通过码本选择和反馈

11、，即终端通过进行下行方向的信道估计，从已知的码本中选择下一次传输的赋形权值，并反馈给基站。 波束赋形当接收端也存在多根天线时，接收端也可以利用多根天线降低用户间干扰，其主要的原理是通过对接收信号进行强干扰抑制，称为IRC（Interference Rejection Combining） 下行上行下行方向天线发射方式流程图码字、层、端口等概念的引入是为了将复杂的多天线模式纳入到统一的框架中描述LTE系统多天线技术处理流程码字的概念码字与传输块传输块经过编码过程后构成码字信令中定义映射关系LTE最大2码字LTE系统单码字/多码字并存单端口/波束赋形/传输分集：单码字空间复用：单码字/双码字并存层

12、为1情况下，肯定是单码字层大于1的情况下，常规为双码字也允许一个传输块映射到2层多个码字会对应一个HARQ进程号不同码字对应不同的AMC，CQI反馈、ACK反馈层的概念层的理解可分离的或者相对独立的用于数据传输的空间通道取决于天线配置和信道环境流标准中没有流的概念有时等同码字有时等同层层数在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时，层数目等于天线端口数目在使用空间复用传输时，层数目等于空间信道的Rank数目天线端口的概念天线端口与物理天线相对应的逻辑通道以导频符号为依据的发送通道物理资源映射的参考平面预编码的概念预编码的理解将层数据映射到天线端口上方式单端口/波束赋形：透传空间复用：开环/闭环预

13、编码传输分集：进行SFBC/SFBC+FSTD编码一般所述的预编码为空间复用中的动态预编码码本方式非码本方式TD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 双流波束赋形技术技术背景方案原理关键技术性能评估技术背景Rel8 的波束赋形技术TDD终端必选项FDD终端作为UE能力上报用户专用导频端口5传输支持单端口传输峰值速率受限4+4双极化天线增强的波束赋形技术充分利用空间信道容量提高系统频谱效率方案原理单用户双流作为Rel8 LTE单流波束赋形的直接扩展相同的时频资源块上支持两流数据发送端有两个正交的解调导频终端接收机需要有两根天

14、线单用户的吞吐量相比单流提高方案原理两用户双流相同的时频资源上同时支持两个用户利用多用户空间信道之间不相关特性能获得空间复用增益而提升系统容量关键技术导频设计控制信令赋形算法检测算法关键技术导频设计FDMCDM关键技术导频设计Port 7和Port 8占据相同的时频资源位置使用正交码区分与R10的导频设计兼容节省导频资源开销（12RE/2port）解扩之后才能得到各端口信道估计关键技术导频设计导频布局特征两列相邻为一组使用码分的前提，信道变化不大每个时隙各一组减少开销意味着移动速度较低场景适用导频位置与小区ID无关资源占用受限，与R10兼容Normal CP情况Extended CP没有给出关

15、键技术导频设计导频扰码设计端口7,8专用导频序列与系统带宽有关，与用户带宽无关，与小区ID有关与 扰码ID有关用于实现高阶MU便于实现下行2用户空分关键技术导频设计所支持的可能方式关键技术控制信令传输模式8Mode 8DCI format 1ACommon andUE specific by C-RNTIIf the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used (see subclause 7.1.1), otherwise Transmit diversity (see subclause

16、7.1.2)DCI format 2BUE specific by C-RNTIDual layer transmission; port 7 and 8 (see subclause 7.1.5A) or single-antenna port; port 7 or 8 (see subclause 7.1.1)PDCCH and PDSCH configured by C-RNTIPDCCH and PDSCH configured by SPS C-RNTI Mode 8DCI format 1ACommon andUE specific by C-RNTISingle-antenna

17、port; port 7(see subclause 7.1.1)DCI format 2BUE specific by C-RNTISingle-antenna port; port 7 or 8 (see subclause 7.1.1)关键技术控制信令不需要预编码信息比特固定传输块到码字映射取代为扰码ID传输块关闭指示MCS=0，RV=1空闲NDI指示端口PDCCH Field(bits) Resource allocation headertype1 / 0 ( 10PRB) Resource block assignment TPC command for PUCCH2 Downli

18、nk Assignment Index 2 (TDD only) HARQ Process ID3 (FDD), 4 (TDD) Scrambling identity（Transport block to codeword swap flag，）1 MCS transport block 1 5 NDI transport block 1 (or DM-RS port indicator) 1 RV transport block 12 MCS transport block 2 5 NDI transport block 2 (or DM-RS port indicator)1 RV tr

19、ansport block 22 CRC16DCI format 2B (from 2A)关键技术控制信令RI/PMI/CQI反馈模式RRC控制信令指示PMI/non-PMI支持周期和非周期pmi-RI-Report域传输模式8含义存在transmission mode 8 configured with PMI/RI reporting码本双流赋形，如同闭环空间复用不存在transmission mode 8 configured without PMI/RI reporting 非码本双流赋形，如同发射分集关键技术控制信令PMI/non-PMITDD利用互易性Non-PMI方式性能更优UE

20、能力上报TDD/FDD终端都有TM8支持的上报TDD终端支持TM8关键技术赋形算法基于non-PMI方式，信道互易性通过SRS获得信道估计，构造相关矩阵波束赋形矢量计算常用的准则最小均方误差准则最大信干噪比（SINR）准则最大似然准则EBB算法关键技术赋形算法特征值分解相关矩阵提供两流的权矢量SRS轮流发送对性能具有重要意义测试规范中定义必选关键技术检测算法信道估计需要进行解扩处理带来噪声功率的降低单流用户激活检测判断是否存在匹配用户数据检测如同空分复用性能评估考虑非理想因素SRS 周期 20msCQI 时延10ms, 误差1 dBEVM 5%开销：CFI=3,16RE CRS+12 RE D

21、RS/PRB单流BF单用户双流(RANK自适应)多用户双流平均频谱效率(bit/s/hz)1.94 2.252.55增益/16%31%TD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 上行MU-MIMO技术技术背景方案原理关键技术性能评估应用场景技术背景充分利用空间信道资源下行定义TM1TM8上行采用SIMO多天线模式充分利用多天线性能优势合并增益多用户检测方案原理频率资源复用利用空间信道的不相关性多个并行传输的数据流多用户联合检测多用户信道估计用户数受限对终端UE而言是透明标准兼容关键技术上行MU-MIMO使能判决用户匹配准则资

22、源分配和调度多用户检测关键技术上行MU-MIMO使能判决O&M可配多通道系统PDCCH资源可用PUSCH资源占用关键技术用户匹配准则信道相关性准则对性能影响明显NLOS信道对AoA不敏感；LOS信道对AoA敏感相关性计算（用户i,j）复杂度高相关性简化准则8天线AoA判决关键技术用户匹配准则用户接收功率准则远近效应功率过低用户性能恶化用户过高用户性能增益不明显关键技术用户匹配准则用户接收SINR准则SINR较低干扰引入SINR回退导致单用户TBS显著降低多用户性能增益不明显SINR较高用户适用于MU-MIMO关键技术资源分配和调度SRS资源分配上行功率谱相关性估计CQI估计PUSCH相关过程P

23、USCH资源调度PDCCH资源分配PHICH资源分配关键技术资源分配和调度PUSCH相关时序PDCCH-PUSCH-PHICH子帧n 子帧n+k1 子帧n+k1+kPHICH关键技术资源分配和调度PDCCH资源搜索上行调度比特开销优先考虑DCI format 0传输下的最小聚合等级Li再搜索聚合等级不低于Li的可用资源没有可用资源则停止调度DCI格式比特数（20M）比特数（10M）比特数（5M）DCI format 0312927关键技术资源分配和调度PUSCH资源调度按照正常流程对上行用户进行资源调度根据匹配准则判断用户可以配对分配匹配后进行MCS等级回退PHICH资源搜索关键技术多用户联合

24、检测信号模型发送信号：接收信号：关键技术多用户联合检测检测过程频域检测：信道估计： 各UE各通道分别进行IDFT变换：ZF准则： MMSE准则：性能评估仿真假设信道场景SCM，ITUeNB天线配置2天线和8(4+4)天线 UE天线配置1/ULA 系统带宽20Mn_DMRS20和6调度PRB数10PRBs，48PRBsSounding周期80msMCS10 20 和 AMCHARQOn/4次/0 2 3 1（AMC）检测算法MMSEPower offset0dB性能评估仿真结果2天线仿真低速时延扩展小的场景增益明显高信噪比下容量增益更为明显但是无法达到2倍的单用户传输最大容量性能评估仿真结果8天

25、线仿真可以达到2倍的单用户传输最大容量通道数量对上行MU-MIMO有影响应用场景室内分布2通道业务速率高移动速度低，时延小，信噪比高宏蜂窝系统8通道小区中心区域上行用户较多上行业务资源占用较多上行时隙比例较少同频组网上行干扰协调，资源受限TD-LTE小区合并技术提 纲MIMO技术综述 大唐移动TD-LTE产品上行MU-MIMO技术 双流波束赋形技术 大唐移动全系列基站产品满足LTE组网要求大唐移动TD-LTE全系列eNodeB产品实现快速构建精品网络紧凑型EMB5116 TD-LTE八通道TDRU318D双通道TDRU332E双通道TDRU332D一体化微基站EBS5132产品型号TDRU31

26、8D体积25L重量25Kg工作频段2575MHz-2615MHz功率5W/通道安装方式N型头（抱杆/挂墙）供电方式DC-48V光纤接口2个Ir接口，自适应支持2.4576G/4.9152G/6.144G速率等级工作温度长期：-40 +55短期：-40 +70工作湿度长期：5%98%短期：2%100%TDRU318D重要特性及关键参数： 支持EEIM智能化能效比管理支持支持高效功放EA解决方案：基带消峰+中 频CFR、DPD、Doherty技术 可级联，每级最长支持10公里，最大拉远距离 可达20KM单D频段八通道RRU产品型号TDRU332E体积10L重量12Kg工作频段2320MHz-237

27、0MHz输出功率20W/通道安装方式N型头（抱杆/挂墙）供电方式DC-48V/AC220V光纤接口2个Ir接口，自适应支持2.4576G/4.9152G/6.144G速率等级工作温度长期：-40 +55短期：-40 +70工作湿度长期：5%98%短期：2%100%TDRU332E重要特性及关键参数： 支持EEIM智能化能效比管理 支持支持高效功放EA解决方案：基带消峰+中频CFR、DPD、Doherty技术 可级联，每级最长支持10公里，最大拉远距离可达40KM单E频段双通道RRU产品型号TDRU332D体积10L重量12Kg工作频段2575MHz-2615MHz输出功率20W/通道安装方式N型头（抱杆/挂墙）供电方式DC-48V/AC220V光纤接口2个Ir接口，自适应支持2.4576G/4.9152G/6.144G速率等级工作温度长期：-40 +55短期：-40 +70工作湿度长期：5%98%短期：2%100%TDRU33