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TD-LTE及其技术演进 Email: 2010-09-03 内容提要 宽带移动通信标准发展趋势 TD-LTE关键技术和性能 TD-LTE与TD-SCDMA TD-LTE的后续演进 总结 移动通信标准发展趋势 2001-2006年 2007年 TD-HSPA+ DL:25.2Mbps UL:19.2Mbps DL:100Mbps UL:50Mbps HSPA+ DL40MBps; UL10Mbps 2010年 2008年 2009年 Mobile WiMAX Wave1 15Mbps EV-DO Rel. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps cdma2000 1x 153.6kbps D0 Rel. A DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps Do Rev B （ 多载波 DO） DL：46.5Mbps UL: 27Mbps GREAN 600kbps Mobile WiMAX Wave2 30Mbps TD-HSDPA 2.88.4Mbps TD-HSUPA 2.26.6Mbp s WCDMA 384Kbps HSDPA 1.8/3.6Mbps HSDPA 7.2Mbps HSUPA 1.45.8Mbps GPRS/EDGE 200kbps LTE-TDD DL:100Mbps UL:50Mbps TD-LTE-A 16m 100Mbps 1Gbps ITU IMT-Advanced(4G) 100Mbps 1Gbps LTE-A B3G LTE FDD TDD技术演进 LCR N频点 HSDPA 多载波 HSDPA HSUPA MBMS HSPA+ 3GPP R4 3GPP R5 3GPP R63GPP R7 3GPP R8 3GPP的TDD标准演进 业务能力：单载 波上行2.2Mbps 业务能力：单载 波下行7.2Mbps 业务能力：三载 波下行8.4Mbps 多媒体广播：下行 最高384kbps 业务能力：单载 波下行2.8Mbps 提升整网频谱效率 电路域可视电话 分组域下行384kpbs TD-LTE 业务能力：下行 96Mbps，上行 24Mbps 3GPP R10 TD-LTE-A 业务能力：下行 1Gbps 3GPP R9 eMBMS 增强多媒体广播： 下行最高384kbps ？ HeNB 双流BF 内容提要 宽带移动通信发展的趋势 TD-LTE关键技术和性能 TD-LTE与TD-SCDMA TD-LTE的后续演进 总结 LTE背景和发展 2004年12月，研究项目(SI)立项，3GPP需要开发 一套系统与WiMAX抗衡 2009年1月至今，R8的完善和进一步优化（R9） 2006年69月，SI阶段结束，进入工作项目（WI） 阶段 2008年12月，标准化已经进入尾声，标准基本冻结 LTE Long Term Evolution 2008年4月至今，LTE-A的Study Item LTE概述(1) 1.4MHz-20MHz 可变带宽 带 宽 需 求 降低传输时延 用户面延迟（单 向）小于5ms 控制面延迟小于 100ms 5km内的小区半径优化 5km到30km：可接受的 性能下降 支持100km范围的小区 传 输 时 延 数 据 速 率 基站A基站B 覆 盖 范 围 建 网 成 本 更高的带宽，更大的容量更高的带宽，更大的容量 更高的数据传输速率更高的数据传输速率 更低的传输时延更低的传输时延 更低的运营成本更低的运营成本 对0到15km/h的低 速环境优化 对15到120km/h保 持高性能 对120到350甚至 500km/h保持连接 移 动 性 支 持 上行峰值速率50Mbps 下行峰值速率100Mbps 频谱效率达到3GPP R6 的2-4倍 提高小区边缘用户的数据 传输速率 8 Network Architecture 网络架构 l分组域 支持传统的电路式业务，如VoIP lLTE 网元 EPC, Evolved Packet Core eNodeB UE l平坦的网络架构 合并NodeB 和 RNC 为eNB，提供 更低的控制和用户面时延 LTE概述(2) LTE系统物理层基础 基本参数 系统架构 双工方式调制编码 多址方案基本参数设计 调制方式： 上行：BPSK、QPSK、8PSK和16QAM 下行 ：QPSK、16QAM、64QAM FDD：抗干扰性更好，芯片成 熟，支持更高移动速度 TDD：不需对称频段，更好 的支持非对称的业务 下行：OFDMA 频谱效率高，有效对抗多径 上行：SC-FDMA PAPR较低，功放成本低 时隙长度为0.5ms 编码方式：Turbo FDD与TDD参数统一 对延迟要求高 n FDD和TDD的差异主要来自于双工方式的差异 n 主要存在于物理层，且相对于3G，差异进一步缩小（小于20） n 很方便FDD/TDD 双模和共芯片等 LTE物理层的关键技术 灵活的带宽分配 OFDM技术 克服多径，增 加系统的可靠性 ； 技术简洁，便 于使用MIMO技 术； MIMO技术 显著提高传输 速率和频谱利用 率； OFDM MIMO OFDM技术的发展历史 2000s 1990s 1980s 1960s OFDM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, WiMAX, LTE 多址技术：OFDM 时域循环前缀，抑制多径引起的ISI 频域分成多个子载波，与信道编码结 合对抗多径衰落 子载波相互正交，提高频谱利用率 时-频二维调度，提高系统性能 可扩展带宽，充分利用不同带宽的频 谱 含CP的OFDMA符号时域结构 含CP的OFDMA符号频域子载波结构 n OFDM的高PAPR在上行链路的应用受到较大的限制 功率效率和覆盖半径， 终端功放的成本。 n 3GPP在上行链路采用单载波技术作为基本的传输方式，SC -FDMA 低PAPR (Peak-to-average power ratio) 可以在有限的功率 条件下获得更大的覆盖范围 频域均衡使用CP可以压缩多径间的干扰,由于载波间正交 性被破坏有一定的性能损失 多址技术:上行SC-FDMA 时域产生信号，M点DFT变换到频域 多址技术:上行SC-FDMA SC-FDMA发射机结构 Low PAPR Low PAPR High PAPR 每个子载波上的信号为M个符号的迭加 OFDMA与SC-FDMA性能比较 3 dB loss SC-FDMA OFDMA 假设:指数衰减信道 性能: 在达到目标 PER时(0.1或0.01)， OFDMA比 SC-FDMA好3dB 原因: 频选衰落， 使SC-FDMA的正交 性被破坏 结论: OFDMA有更 好的链路性能 宽带信道的时间和频域选择性 OFDM中的自适应调制 32QAM, 5 bit/s/Hz 16QAM, 4 bit/s/Hz 8QAM, 3 bit/s/Hz QPSK, 2 bit/s/Hz BPSK, 1 bit/s/Hz Threshold Levels SNR dB BPSK 8QAM 16QAM QPSK time Excess SNR 功率控制向速率控制的转变！ 频域多用户调度和分集增益 信道容量分析（1/2） 容量公式： 系统带宽信噪比SNR 信道数 系统容量的提高？ 信道容量分析（2/2） 容量公式： 增加带宽提高信噪比 增加信道数 系统容量的提高？ MIMO技术的发展历史 Marconi利用多 天线来抑制信 道衰落，从而 实现无线电波 大容量的传输 19081996 贝尔实验室的 Foschini提出分 层空时结构 BLAST，完成 MIMO信道容量的 理论分析 1998 S. M. Alamouti 提出了一种简 单的发送分集 技术STBC 。 利用有限的频谱资源，在空间上开 发，提高频谱利用率 MIMO系统收发端结构 MIMO（Multiple-Input Multiple-Output） 实现多路数据流并行发送，获得空间复用增益， 提高传输的有效性 实现多个子信道信号的有效合并，获得空间分集 增益，提高传输的可靠性 利用信道 空间特性 MIMO信道容量分析 信息论已经证明： 当不同的接收天线 和不同的发射天线 之间互不相关时， MIMO的容量与收发 两端的最小天线数 成正比。 MIMO系统能够很好 的提高系统的抗衰 落和抗噪声性能， 从而获得巨大的容 量 不同天线数目下，Shannon容量与SNR曲线 M：发射天线数 N：接收天线数 MIMO的理论容量上限：CSIT VS.CSIR CSIT: 发送端已知信道 信息; CSIR: 接收端已知信道 信息; MIMO技术的分类 MIMO 阵列增益 智能天线-Beamforming 扩大系统的覆盖区域 提高频谱利用率 提高接收信噪比 利用天线阵间的相关性 复用增益 开环MIMO-SM 闭环MIMO-SM 提高数据传输速率 提高系统有效性 要求天线间相关性小 分集增益 STBC、STTC、CDD 提高数据的可靠性 要求天线间相关性小 LTE系统支持的MIMO模式 基于码本和公共导频 波束赋型 Beamforming 复用 Precoding 主要用于中低速的业务信道 分集 SFBC 基于空时编码 用于控制信道和高速业务信道 基于非码本和DRS 主要用于中低速的业务信道 TDD的特有技术， 利用互易性得到信 道信息，准确的波 束赋型 LTE系统中的 MIMO 方案 提高可靠性的分集（1/2） 分集技术 空间分集：利用多根天线在不同的 位置上发送和接收相同的信息，在 空间域内提供信号的副本。为了保 证多个发送或多个接收信号副本所 经历的衰落独立，要求各根天线之 间的距离足够大。 频率分集：通过在不同的载波频率 上发送相同信息，在频率域内提供 多个信号的副本。 时间分集：即在多个不同的时隙上 传输相同的信息，在时间域内提供 多个信号的副本。 提高可靠性的分集（2/2) 开环MIMO-STBC/SFBC 提高可靠性：同一信息经过正交编码后从两 根天线或多根天线（STBC）或者多个频率（ SFBC）上发送出去 FDD的MIMO方案PRECODING 基于码本的precoding n 接收端根据信道估计 得到的信道信息； n 按照某种准则从码本 中选取最优的预编码 码字； n 然后将该码字的序号 反馈给发射端； n 发射端根据反馈的序 号从码本中选取相应 的预编码码字进行预 编码操作。 TDD的的BEAMFORMING(1/2) 利用信道的互易性（基于上行的SRS，eNB获得基站下行 传输的CSI（信道状态信息），生成下行发送加权向量 ，通过调整各天线阵元上发送信号的权值，产生空间定向 波束，将无线电信号导向期望的方向 Uplink Time Slot Downlink Time Slot Legend: D 上下行同频 TDD DD DDD FDD 上行 下行 DD D D LTELTE热点热点 覆盖覆盖 LTELTE中度中度 覆盖覆盖 LTELTE全覆全覆 盖盖 TDD的的BEAMFORMING（2/2） Beamforming: 主波束自适应地跟踪用户主信号 到达方向 旁瓣或零陷对准干扰信号到达方 向 Beamforming在移动通信系 统的应用： 扩大系统的覆盖区域； 提高系统容量； 提高频谱利用效率； 降低基站发射功率，节省系统 成本，减少信号间干扰与电磁环 境污染 充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号 预编码与波束赋形的对比 属性基于码本的PrecodingBeamforming 上下行信道互易性不依赖依赖 天线校准不需要需要 码本量化损失有码本量化损失无量化损失 干扰水平干扰水平较高能够较好抑制干扰 天线间距一般采用大天线间距一般采用小天线间距 信号反馈机制PMI&RankSounding TDD/FDD同时适用FDD/TDD更适用于TDD 调度周期5ms1ms 天线数2448 适用于适用于FDDFDD模式模式 适用于适用于TDDTDD模式模式 BEAMFORMING 对覆盖性能的提升 Beamforming可以大大改善小区边缘的覆盖 Bps/Hz n 比较 n LTE相对于HSPA，频谱效 率提升23倍； n 基于TDD优化，TD-LTE的 性能可以进一步提高30 。 n 基于R9的进一步优化和 SDMA，TD-LTE的性能可 进一步提升70。 LTE与3G的综合性能比较 LTE VS.WIMAX VS. UMB LTE FDDLTE TDDWiMAXUMB TD-LTE的帧结构 n UpPTS进一步优化设计，从分利用TDD的信道的互易性 n 短 RACH，降低开销 n Sounding RS获得TDD信道互易性，支持Beamforming n 灵活的GP 设置，可以最小化GP的开销，同时支持不同的覆盖半径 n 110个 OFDM符号大小的GP， 最大可以支持100Km的覆盖半径 n 灵活的上下行时隙配比，可以支持非对称业务和其它业务应用等 n 7 个DL/UL配置比例: 3/1, 2/2, 1/3, 6/3, 7/2, 8/1, 4/5 n 更有利于FDD/TDD双模芯片和终端的实现 内容提要 宽带移动通信发展的趋势 TD-LTE关键技术和性能 TD-LTE与TD-SCDMA TD-LTE的后续演进 总结 3G/TD-LTE关键技术比较汇总 CDMA/TDMA 更高的频谱利用率 更加简单的接收机 OFDMA/SC-FDMA SIMO/智能天线提高传输速率 MIMO 16QAM更高的调制，更精细的AMC64QAM 单载波1.6MHz 实际组网5MHz 更大的传输带宽 更高的峰值速率 支持20MHz 电路域更加高效的资源利用基于分组域，全IP 垂直网络结构，有RNC 更小的传输时延 优化网络结构 扁平的网络结构，无RNC 硬切换简化切换过程软切换 多小区干扰抑制OFDM系统小区内不存在干扰多用户检测 优化 简化 FDD/TDD独立帧结构 保证共存，提高效率 简化FDD/TDD双模设备实现 优化的帧结构 多址技术: CDMA VS. OFDMA OFDMA/SC-FDMA 小区内正交 频选调度/AMC 多用户频域分集 MIMO OFDM的检测简单、灵活 CDMA Joint Detection: 消除小区内干扰 更好的抗多普勒频移效果 支持更高带宽的检测和均衡复杂度高 MIMO CDMA的检测复杂度高 TD-LTE覆盖能力 GP长 度 随机接 入格式 影响小区 半径因素 nCP长度：容忍的时延扩展和回 环时延 nPreamble长度：抗干扰能力、 检测成功率 n保护间隔GT长度：回环时延 n上下行保护间隔，避免下行对上行数据 产生干扰，GP越大，小区半径越大 小区半径的影响因素随机接入 Preamble format CP长度（us/ 样点） Preamble(us/ 样点数) GT长度（us/ 样点） 支持小区半 径（km） 0103.13/3168800/2457696.88/297614.53 1684.38/21024800/24576515.63/1584077.34 2203.13/62401600/2x24576196.88/604829.53 3684.38/210241600/2x24576715.63/21984100.16 414.58/448133.33/40969.38/2881.41 小区半径=GT(us)X300(m/us)/2 综合考虑产品实现、覆盖能力、资源利用率、自主知识 产权等因素，初期LTE网络优先支持format0和4！ 初期LTE网络覆盖密 集城区，站间距500 米左右 TDD自主知识产权，节省 上行资源，得到国内厂商 的支持，但在室外对室内 覆盖时能力不够 FDD和TDD共用，国外 厂家优先选择支持，覆盖 能力好，可以作为 format 4的补充应用 小区半径的影响因素GP长度 TD-SCDMA系统GP长度固定为 96chips（75us），对应的覆盖 半径为： Dmax = t*C/2= 75us*C/2 =11.25km TD-LTE系统GP占用110个 OFDM符号，对应的覆盖半 径为 当GP=1个OFDM，支持的小区半径为1/14ms*C/2=10.7km 当GP=10个OFDM，支持的小区半径为 10*1/14ms*C/2=107km TD-LTE设计的GP支持的覆盖范围更大 ！ TDD系统基站间的干扰（农村地区） 干扰 Node B 被干扰 Node B TS01 TS02 TS11TS21TS31TS41TS51TS61 TS12TS22TS42TS52TS62 DownlinkUplink DownlinkUplink 400 s 120 km TS32 干扰信号帧 到达被干扰 Node B信号帧 随机接入的UpPTS TS03TS13TS23TS43TS53TS63 DownlinkUplink TS33 被干扰NodeB 信号帧 Downlink 被干扰的上行时隙 例如，当间距为120Km时，传输时延为 400 s 当Node B 间的传输时延超过75s，但存在视距传输条件时，存在以上干扰。 解决的方法：根据干扰状况动态确定上行随机接入的时隙；周期切换； DWPTS隔帧发送。 TDD系统基站间干扰的成因分析 决定性因素： 06年之前，没有文献记载类似干扰影响移动通信系统，从国内外大量文献中参考 得知是由于“低空大气波导”效应。 大气波导是一种特殊天气下形成的大气对电磁波折射效应。 电磁波传播损耗很小，可绕过地平面，实现超视距传输。 TD-SCDMA系统解决基站对基站干扰的方案 问题分析： 上下行保护间隔很短，UpPTS很容易被DwPTS干扰，导致SYNC_UL无法完成上行 同步，造成用户无法完成上行同步和随机接入过程 传输距离加大，会干扰到上行业务时隙，从而影响业务质量。 解决方案： 网络优化（作用有限） 站高、天线方向、倾角等。由于干扰源很难定位，此类手段复杂度很高。 UpShifting主要思想： 受扰基站UpPTS后移，消除对上行接入的干扰。 UpShifting主要问题： 容量损失，UL:DL=2:4，导致主频点上行受限严重，且上行业务时隙的干扰没有解决。 UpPTS 125s GP 75s DwPTS 75s 675s675s675s675s675s675s675s TD-LTE解决基站对基站干扰的方法 n 在协议和机制方面，TD-LTE对抗基站对基站的远距离同频 干扰手段 n GP可配：可加大远距离干扰的保护距离 n PRACH未必需要配置在UpPTS ：避免对用户上行接入的影响 n PRACH采用Format 4时可以与P-SCH在频域错开：避免对用户上行接入的影响 n 上行AMC，可采用低阶调制和低码率：受到干扰，只是速率会有所下降 n 上行频选调度：分配资源时可避开受扰部分 n 网络优化（作用有限） n 站高、天线方向、倾角等。由于干扰源很难定位，此类手段复杂度很高。 n Beamforming干扰零陷 n 前提：干扰源单一（算法基于多天线，理论上N天线，能消除N-1个干扰），干扰稳 定（保证可检测，可消除）。 n 大规模商用网络站点众多，信号复杂，干扰信号不稳定，不符合此类算法的上述前 提条件。 TD-LTE同频组网技术要求 PDCCH可以采用链路自适应， 灵活调整占用的CCE数，增强覆 盖 提高控 制信道 健壮性 下行功率分配： 控制、数据信道采用准动 态的信道功率调整； 参考信号power boosting 支持公共导频信号的频移特性,避免 小区间导频的干扰 PUCCH采用跳频和重复编 码，增强覆盖 PUCCH和PRACH可以进行上 行功控，保证上行覆盖 PUCCH占用资源数根据信 道情况可以半静态调整 TD-LTE抗干扰能力的提升 控制信道 基于分集的SFBC/STBC 发送方式，终端2天线接收 更高的编码冗余，半静态配置的重复次数 业务信道 AMC和HARQ可有效适应不同的干扰环境，最大限度提高传输效率 ，保证可靠性 更好的干扰随机化（绕码更长，数目更多） 小区间干扰协调ICIC 接收机采用干扰消除算法IRC和BeamForming技术，可消除相邻小 区的干扰 上行功控通过降低本小区边缘用户的发射功率来抑制对邻小区的 干扰 内容提要 宽带移动通信发展的趋势 TD-LTE关键技术和性能 TD-LTE与TD-SCDMA TD-LTE的后续演进 总结 TD-LTE后续演进的目标 保持R8 TD-LTE的平滑演进，进一步提升LTE系统的整体性 能，满足未来网络容量增长的需求 更高的峰值速率，更好的用户体验 更低的每比特数据的成本 更高的容量 结合我公司网络发展现状，为TD-LTE寻求更加灵活的网络 部署解决方案 分层网络可满足不同场景的混合部署，并提供高效的干扰管理和 协调的手段 Relay可以提供灵活快捷的网络部署，降低对回传链路的依赖 深入挖掘TDD的技术优势，充分利用现有投资 利用TDD的信道互易性提升系统性能 多用户Beamforming方案可有效利用TD的现有天线 TD-LTE版本演进 2007及以前 2008 200920102011 Release 8 TD-LTE：基础版本 Type II 帧结构 DwPTS/GP/UpPTS 单流Beamforming 多址方式OFDMA/SC-FDMA 支持多流传输，MIMO 上下行都支持64 QAM Release 9 TD-LTE：增强版本 支持多流Beamforming Home eNB增强 SON eMBMS Release 10 TD-LTE- Advanced：面向IMT- Advanced 增强的上下行MIMO，支持最 高下行8流/上行4流传输 多点协作传输CoMP 载波聚合Carrier Aggregation 无线中继Relay R9下行双流增强 nTD-SCDMA和TD-LTE R8的智能天线只能传输一个数据流给同一用户，其峰值速 率相比FDD 22/42 MIMO不占优势 nR9双流增强技术无需改动基站硬件，即可以同时传输两个数据流给同一用户，系 统峰值速率加倍，吞吐量明显增加，相对FDD 22/42 MIMO有明显优势 单用户（SU-MIMO） 单流（R8） 多用户（ MU-MIMO ） 单流（R9） R9标准化内容 单用户（SU-MIMO） 双流（R9） R9 HENB的应用 n 家庭基站为运营商提供了室内覆盖的重要手段 n家庭基站（HeNB即Femto Cell），是一种小型、低功率蜂窝基站，主要用于家庭及 办公室等室内场所，作为蜂窝网在室内覆盖的补充，为用户提供话音及数据服务 n 需要解决的问题 n室内GPS不可用 n多个HeNB间的干扰以及宏基站与HeNB间的干扰 n大量HeNB的管理？ nBackhaul如何解决？ R9 LTE EMBMS （1/3） 蜂窝网络中的广播/多播受众广泛、且各用户接收的业务内容一致，适宜提供 实时更新的广播业务形式 音视频广播：持续时间较长的流媒体业务 彩信、短信推送：持续时间较短、较有规律的文件下载业务 实时交通、股票、天气信息广播：持续时间较长的文件下载业务 警报，如天气、交通警报等：突发性较强、发生频率低的文件下载业务 使用蜂窝网络传输广播/多播数据，无需建设大功率发射塔，移动运营商即可 方便的提供移动上述业务 通过配置同频广播网（MBSFN），时间/频率同步的多小区传输同样内容，可 以实现小区间数据软合并，极大的提高频谱效率，在小区边缘超过1bps/Hz， 对特定业务远比单播模式高 eMBMS一方面可以作为移动运营商提供手机 电视业务的一种选择，另一方面也是实现公 共多媒体推送业务的一种重要手段 R9 LTE EMBMS（2/3） TD-LTE支持eMBMS的优势 TDD网络在时间上同步，先天满足同频广播网的必要条件 TDD网络使用单一频段，通过配置MBSFN子帧即可支持eMBMS业务，不存在浪费上行 资源问题 基于LTE技术的eMBMS比TD-MBMS具有更大容量（约是后者的5倍，与CMMB相当 R6版本TD-MBMS 的频谱效率约为0.2bps/Hz），具有较强竞争力 TD-LTE中的MBSFN子帧配置 R9 LTE EMBMS（3/3) 数据文件下载音视频流式广播 普通资讯信息 证券信息 新闻 天气预报 音乐下载 eMBMS 应用场景举例 基于位置的资 讯信息 实时交通 路况图广播 音频流式广播 流行音乐广播 节目 视频流式广播 影视节目直播 n SON（网络自组织）是自组织自优化网络的缩写，目标是通过 网络自配置与自优化方案降低运营人工成本，为运营商节省建网 成本与运营成本 n 挑战： n 厂商的非暴力不合作态度：网规网优是大厂商的传统优势项目，是 其主要赢利点之一 网络部署初期自配置应用的建网成本节省 网络运营中自优化应用的运营成本节省 摘自NGMN R9 SON（1/2） 通过过研究各个子功能共同影响参数，协调协调参 数调调整，获获取优优化网络络性能。 通过优过优化随机接入参数，提高随机接入概率 ，降低随机接入时时延。 通过过掉话话率以及业务业务指示出发发网络络自动调动调整 小区发发射功率以增强小区覆盖与容量。 通过优过优化小区重选选、切换换参数，获获得较为较为均 衡的小区负载负载。 通过检测过检测 切换换失败败率、乒乓乒乓以及链链路失败败 获获取切换换参数配置不合理因素，并自动调动调整 相关小区移动动性参数。 基站通过测过测量等多种手段获获取并维护邻维护邻 区关 系列表； R9 SON（2/2） 负载均衡优化 移动鲁棒性 自动邻区发现 覆盖与容量优化 随机接入优化 子功能相互关系研究 LTE-A技术框架 Single HopRelay更好的频谱效率 单层网 分层网（HetNet） 更平衡的DL/UL性能 MIMOCoMP 更好的边缘覆盖 UL SIMOSU-MIMO 更高峰值速率 更大的带宽 1.420MHzCarrier Aggregation 更高的VoIP 容量 优化和增强 高阶 MIMO 3GPP LTE-A工作计划 Rel-10Rel-9Rel-8 LTELTE LTE AdvancedLTE Advanced Rel-11 LTE-AdvancedLTE-Advanced ITU requirementsITU requirements 从LTE到的LTE-A演进 系统需求 2008200920102011 3GPP RAN ITU-R WP5D Study Item Work Item Proposal Evaluation Consensus Specification LTE-A标准化进展 LTE是干扰受限系统 OFDMA使得小区内的用户可以保持正交 干扰主要来自小区间 降低小区间的干扰将直接带来系统性能的提升 MIMO/Beamforming 在相邻小区间进行协作的CoMP 增强多天线技术 MIMO/Beamforming MU-MIMO CSI Joint Rx among several eNB（ e.g., MRC, MMSEC） Multipoint RX Joint Tx/Dynamical Cell selection Coordinated scheduling/Beamforming 下行增强多天线技术的性能对比 波束赋形（Beamforming）技术的演进 32% 83% 47% 116% 0% 0% SU-BFSU-BF MU-BFMU-BF Intra-SiteIntra-Site CoMPCoMP Inter-SiteInter-Site CoMPCoMP 基于BBU+RRU组网模式的COMP系统 RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU RRU BBUBBU High Bandwidth Link RRU BBU 天线 光纤 Middle/Small scale BBU RRU Large scale BBU RRU SAE Gateway/MMESAE Gateway/MME RRURRU RRURRU RRU RRU BBU BBU LTE的典 型基站形 态 RELAY （1/4） n干扰：直放站对原有网络产生额外的干扰 n容量：无法使用MIMO等进一步提高容量 n天线：宿主天线和转发天线需要空间隔离 度，收发采用两套天线； n噪声：无法通过解码降低对于噪声信号的 放大 无线直放站 Relay和基站之间干扰协调； Relay站多天线 收发可采用一套天线，通过时分 方式区分；也可采用两套天线。 解码转发信号，有效抑制噪声 无线中继站 RELAY （2/4） 解决回传 降低网络 维护成本 提供灵活 快速的网络部署 提高覆盖 增加容量 降低OPEX，减少部署基站的维护成本； 广泛部署于天线杆，灯柱，无需光纤回传，只需供 电，减少维护成本 不需要光纤部署 改善移动环境下性能 在应急通信的应用中，迅速建立和扩展蜂窝系统和 周边基站的的连接 Relay减少有线回传，大大降低CAPEX； 相比微波方案节省成本； 性能指标 安装建设 运营成本 投资成本 分布式资源调度 30dBm10.5 (23%) 37dBm13.0 (53%) 40dBm14.0 (65%) 小区 平均 23% 所有用户-kbps5% Relay UE w/o Relay52.0359 30dBm55.931464.43 37dBm60.3066 40dBm 64.5046 24% 小区 边缘 原站址基础上提高速率覆盖能力； 快速的小区分裂提高热点区域容量； 弥补无线传播损耗提高网络容量，提高频谱利用率 RELAY （3/4）应用场景 p密集城区 Dense urban：通过部署Relay 来提高高速业务的覆盖 p乡村环境 Rural area: 提高覆盖 p高速铁路 Hight speed railway: 为用户提供更高的吞吐量，并减少本地用户的切换失败率 p室内环境 Indoor: 解决较大的阴影衰落和墙壁的穿透损耗 p城市盲点 Urban deadspot: 扩充对盲点区域的覆盖 Indoor High Speed Railway Rural Area Urban deadspot 应用场景 Dense urban RELAY （4/4）3GPP定义的RELAY分类 应用场景 Type I：提高覆盖: 场景1：终端不在基站的覆盖范围之内 Type II：提高容量: 提高小区边缘或是小区平均吞吐量 场景2： 终端在基站的覆盖范围内； 场景3：基站降低发射功率，relay补充覆盖，类似于小区分裂。 载载波聚合：系统统支持多载载波，终终端能够够在多个载载波上同时时收发发数据 n 载波聚合： n 提升系统峰值速率和用户体验 ，满足LTE-