TDLTE标准与关键技术分析

1、200705 datang mobile communications equipment co.,ltd. td-lte标准与关键技术分析标准与关键技术分析 200805 dr. wang yingmin datang mobile communications equipment co., ltd. 双工、多址与多天线技术双工、多址与多天线技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. 概述概述 基于基于tdd的双工技术的双工技术 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 内内 容容

2、contentscontents datang mobile communications equipment co.,ltd. 3gpp(r4) voice/data 3gpp(r8/9) lte fdd/tdd 2001-2004-2006- basicenhancedlong term evolution imt-advanced. 2009- 4g cdma based ofdm based phase 1 phase 3phase 2 3gpp(r5/6/7) hspa/hspa + mbms evolution of 3gpp standard wcdma/td-scdmalte

3、fdd/td-sofdm 3gpp(r10) lte advanced 概述概述-标准演进路线标准演进路线 datang mobile communications equipment co.,ltd. u时分双工技术时分双工技术 非成对频率，单频点工作，支持非对称业务，信道对称性应用；非成对频率，单频点工作，支持非对称业务，信道对称性应用； ufdma+tdma+cdma 资源管理与调度灵活方便；动态信道分配（资源管理与调度灵活方便；动态信道分配（dca） 技术；技术； u智能天线技术智能天线技术 自适应多天线技术应用，覆盖自适应多天线技术应用，覆盖/干扰抑制干扰抑制/容量容量/数据率数据率

4、/谱效率；谱效率； u短码短码cdma与低码片速率；与低码片速率； 联合检测应用，抗多址与多径干扰；小的资源单位，软件无线电；联合检测应用，抗多址与多径干扰；小的资源单位，软件无线电； u完备的时隙结构完备的时隙结构 基于块的处理，单个时隙完成信道估计与解调，兼容技术扩展；基于块的处理，单个时隙完成信道估计与解调，兼容技术扩展； u优化的空口过程优化的空口过程 小区搜索，随机接入，同步，功控，调度，切换，等；小区搜索，随机接入，同步，功控，调度，切换，等； u系统同步机制系统同步机制 正常工作的保障，性能提升的基础；多小区间信号正常工作的保障，性能提升的基础；多小区间信号/干扰的协调与干扰的协

5、调与 处理；先进多媒体广播系统：同步处理；先进多媒体广播系统：同步/短码短码/分时隙；分时隙； 概述概述-td-scdma技术特色技术特色 datang mobile communications equipment co.,ltd. 概述概述-移动通信系统基本特性移动通信系统基本特性 移动通信三大动态特性移动通信三大动态特性 信道的动态性信道的动态性 传播的开放性传播的开放性 信道参量变化的时变性信道参量变化的时变性 用户的动态性用户的动态性 接收环境的复杂性：市区、郊区与农村；接收环境的复杂性：市区、郊区与农村； 接收地点的随机可变性；接收地点的随机可变性； 业务的动态性业务的动态性 用户

6、可随机自由选择不同媒体的通信方式；用户可随机自由选择不同媒体的通信方式； 各类用户不同媒体业务要求互不干扰；各类用户不同媒体业务要求互不干扰； 移动通信的基本要求移动通信的基本要求 有效性：数量指标；有效性：数量指标； 可靠性：质量指标（针对客观干扰）；可靠性：质量指标（针对客观干扰）； 安全性：质量指标（针对人为干扰）；安全性：质量指标（针对人为干扰）； datang mobile communications equipment co.,ltd. 大唐移动专注于大唐移动专注于td-scdma系统及其演进技术、标准和产品的研究系统及其演进技术、标准和产品的研究 和开发工作；和开发工作； 全面

7、参与全面参与itu、3gpp、ccsa、ngmn等标准化工作，重点关注和等标准化工作，重点关注和 参与参与tdd模式核心技术及系统设计；模式核心技术及系统设计； 作为作为td-scdma标准的倡导者，大唐移动追求不断提升和完善系统标准的倡导者，大唐移动追求不断提升和完善系统 性能，满足市场和应用需求；并在保持标准继承性和版本稳定性的性能，满足市场和应用需求；并在保持标准继承性和版本稳定性的 基础上，使基础上，使td-scdma产业平滑演进；产业平滑演进； 基于基于td-scdma考虑发展和演进问题，把考虑发展和演进问题，把td-lte、imt-advanced tdd定位于定位于td-scdm

8、a的演进版本，延续和发展我国在的演进版本，延续和发展我国在3g标准上取得标准上取得 的成果；的成果； 经过经过10年的积累，大唐移动在年的积累，大唐移动在tdd研究领域已拥有了比较全面的技术研究领域已拥有了比较全面的技术 优势，形成优势，形成td-scdma、td-lte核心知识产权的完整体系；核心知识产权的完整体系； 概述概述-大唐标准战略大唐标准战略 datang mobile communications equipment co.,ltd. 推推进进td-scdmatd-scdma技术标准技术标准 2005200620072008 多载波多载波hsdpa技术及行标规范技术及行标规范 t

9、d-scdma hsupa报告及标准报告及标准 ccsaccsa td-scdma无线接入网和终端无线接入网和终端(第一阶段第一阶段)系列行业标准系列行业标准 ccsa/3gppccsa/3gpp td-scdma增强增强mbms标准标准 hsupa行业标准行业标准 2004 2007.5-.92007.5-.9 2007.6-2008.62007.6-2008.6 2006.3-2007.52006.3-2007.5 2005-20062005-2006 20042004 lte tdd标准标准 2005-20082005-2008 概述概述-大唐参加大唐参加3gpp/ccsa活动活动: d

10、atang mobile communications equipment co.,ltd. 概述概述 基于基于tdd的双工技术的双工技术 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 内内 容容 contentscontents datang mobile communications equipment co.,ltd. 双工方式需要定义六个射频参数：双工方式需要定义六个射频参数： 1.上行传输载波频率；上行传输载波频率； 2.上行传输时间窗口特征；上行传输时间窗口特征； 3.上行的工作带宽；上行的工作带宽； 4.下行传输载波频率；下行传输载

11、波频率； 5.下行传输时间窗口特征；下行传输时间窗口特征； 6.下行的工作带宽；下行的工作带宽； 基于基于tdd的双工技术的双工技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. tdd双工方式工作过程：双工方式工作过程： 基于基于tdd的双工技术的双工技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. 峰窝移动通信系统中峰窝移动通信系统中tdd与与fdd模式的基本差异分析：模式的基本差异分析： 对频谱的需求不同：tdd需要一段单独的频带（unpaired band）， fdd需要使用两段之间存

12、在保护频带的成对频带（paired band）; 收发射频设备及其工作方式不同：tdd设备需要进行频繁的收发转换 开关，fdd则需隔离发送和接收通道的双工滤波器； 上下行信道资源分配与调整不同：tdd模式分配的是时间间隔，fdd 模式分配的是频带；（在tdd/fdd设计与比较时需要归一化参数） 上下行信道对称性不同：tdd的上下行信道在同一个载波上，可以认 为上下行信道是对称的；fdd的上下行信道在不同的载波上，可以认 为上下行信道基本上不相关； 物理信道的连续性不同：tdd模式的物理传输信道被上下行交替所隔 开，fdd模式的物理传输信道在每个方向上都可以是连续的； 基站和终端的对称性不同：t

13、dd的基站和终端具有相同的工作频带和 收发通道，基站和终端具有对称性；fdd的基站和终端具有不同的工 作频带和收发通道，基站和终端没有对称性； 对系统同步的要求不同：在一个tdd模式的蜂窝网中，工作的前提是 要建立系统同步；fdd系统如果需要同步，则实现与tdd相似； 基于基于tdd的双工技术的双工技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. 概述概述 基于基于tdd的双工技术的双工技术 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 内内 容容 contentscontents datang

14、 mobile communications equipment co.,ltd. 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 ofdm技术的发展演进技术的发展演进 60年代： ofdm技术提出； 70年代： 使用dft/idft（fft/ifft）； 80年代： 引入循环前缀； 90年代： 数字信号处理技术的发展； 宽带有线/无线接入和广播规模应用； 00年代：年代： ofdm/mimo技术；技术； 蜂窝移动通信组网技术；蜂窝移动通信组网技术； time power ( code ) prb bandwidth user #1 #2 #3 #4 #5 #6 one prb prb time

15、-width frequency datang mobile communications equipment co.,ltd. ofdm的特点及实现考虑：的特点及实现考虑： 优点： 抗多径传播和频率选择性衰落能力强； 动态比特分配技术使系统达到最大传输速率； 对脉冲干扰的抵抗能力比单载波系统强； 频谱效率比串行系统高； 易于与mimo技术结合； 缺点 对符号定时和载波频率偏差比单载波系统敏感； 多载波信号是多个单载波信号的叠加，因此其峰值功率比平均功率 的比值大于单载波系统，对前置放大器的线性要求较高； 功率效率低，发射接收设备复杂； 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 datan

16、g mobile communications equipment co.,ltd. 基于基于 ofdm 的宽带移动通信系统中的干扰问题的宽带移动通信系统中的干扰问题 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 小区内的干扰问题：小区内的干扰问题： 已有方法可以成功地消除和避免； 小区间的干扰问题小区间的干扰问题 ： 可以通过多种途径去处理， co-ordination/avoidance randomization cancellation freq./time domain spreading datang mobile communications equipment co.,ltd.

17、 users in inner part of the cell may be assigned the full spectrum. users at the outer part of the cell may only be assigned part of the full spectrum. 1 2 3 4 5 6 7 methodology of icic 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. block-repeat ofdma 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 d

18、atang mobile communications equipment co.,ltd. 概述概述 基于基于tdd的双工技术的双工技术 基于基于ofdm的多址接入技术的多址接入技术 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 内内 容容 contentscontents datang mobile communications equipment co.,ltd. smart antenna 不同天线上发送相同的不同天线上发送相同的 数据流数据流 提供赋形的增益，增强提供赋形的增益，增强 覆盖和干扰协调能力覆盖和干扰协调能力 小天线间距，多径角度小天线间距，多径角度 扩散小扩散小 可以

19、只在发送或接收的可以只在发送或接收的 某一端采用多天线某一端采用多天线 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 mimo 不同天线上发送不同的不同天线上发送不同的 数据流数据流 提供空间复用的增益，提供空间复用的增益， 提高数据速率提高数据速率 大天线间距大天线间距, , 小时延多小时延多 径丰富径丰富 发送和接收两端都需要发送和接收两端都需要 采用多天线采用多天线 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 为什么需要多天线为什么需要多天线? n 相对于相对于utra，lte要求要求 n 提高峰值数据速率和频谱效率提高峰值数据速

20、率和频谱效率 n 提高用户吞吐量，特别是小区边缘用户的吞吐量提高用户吞吐量，特别是小区边缘用户的吞吐量 n 增加覆盖增加覆盖 n 降低部署成本降低部署成本 n 多天线可以提出如下增益，从而满足多天线可以提出如下增益，从而满足lte需求需求 n 分集增益分集增益 提供链路可靠性提供链路可靠性 n 波束赋形增益波束赋形增益 增加覆盖，降低小区间干扰增加覆盖，降低小区间干扰 n 空间复用增益空间复用增益 提供空间信号传输的自由度，支持空间并行传输提供空间信号传输的自由度，支持空间并行传输 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 datang mobile communications equ

21、ipment co.,ltd. p 为什么需要多天线为什么需要多天线? n 在现有在现有3g系统中，传输分集和波束赋形已经被广泛使用系统中，传输分集和波束赋形已经被广泛使用 n wcdma系统中的系统中的txaa技术技术 n td-scdma系统中的智能天线技术系统中的智能天线技术 n n 在在hspa中已经开始采用空间复用技术中已经开始采用空间复用技术 n d-txaa, s-parc, n 在在lte系统中，空间复用技术更是被赋予利用有限频率资源、提高系统系统中，空间复用技术更是被赋予利用有限频率资源、提高系统 峰值速率峰值速率/吞吐量的关键技术之一吞吐量的关键技术之一 datang mo

22、bile communications equipment co.,ltd. 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 datang mobile communications equipment co.,ltd. 基于基于mimo/sa的多天线技术的多天线技术 p lte系统的天线配置系统的天线配置 n 下行下行 n 利用公共天线端口，利用公共天线端口，lte系统可以支持单天线发送（系统可以支持单天线发送（1x），双天线发送），双天线发送 （2x）以及）以及4天线发送（天线发送（4x），提供不同级别的传输分集和空间复用增益），提供不同级别的传输分集和空间复用增益 n 利用专用天线端口以

23、及灵活的天线端口映射技术，利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，lte系统可以支持更系统可以支持更 多发送天线，比如多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时，天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时， 提供波束赋形增益提供波束赋形增益 n 上行上行 n 目前，目前，lte系统上行仅支持单天线发送系统上行仅支持单天线发送 n 可以采用天线选择技术提供空间分集增益可以采用天线选择技术提供空间分集增益 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 空间复用空间复用 mu-mimo su-mimo siso miso

24、 simo mimo datang mobile communications equipment co.,ltd. p 传输分集传输分集 n st/fbc stbc sfbc lte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 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 传输分集传输分集 n tstd lte系统上行天线选择技术可以看作是tstd的一个特例 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 传输分集传输分集 n fstd lte系统并没有直接采用fstd技术，

25、而且与其他传输分集技术结合起来使用 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 传输分集传输分集 n sfbc+fstd lte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 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 波束赋形波束赋形 n 波束赋形技术是波束赋形技术是td-scdma系统的关键技术之一。大唐移动作为最早系统的关键技术之一。大唐移动作为最早 研究和开发智能天线系统的公司之一，凭借其在波束赋形技术和研究和开发智能天线系统的公司之一，凭借其在波束赋形技术和tdd

26、领领 域的技术优势，在推动域的技术优势，在推动lte系统采用波束赋形技术的过程中，起到了关键系统采用波束赋形技术的过程中，起到了关键 性的作用性的作用 n 波束赋形技术要求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多波束赋形技术要求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多 n 波束赋形技术的实现方式是将一个单一的数据流通过加权形成一个指波束赋形技术的实现方式是将一个单一的数据流通过加权形成一个指 向用户方向的波束，从而使得更多的功率可以集中在用户的方向上向用户方向的波束，从而使得更多的功率可以集中在用户的方向上 n 波束赋形技术可以充分的利用波束赋形技术可以充分的利用tdd系统的信道对称性

27、系统的信道对称性 datang mobile communications equipment co.,ltd. p 基于预编码的空间复用基于预编码的空间复用 n 在空间复用传输之前，多个数据流使用一个线性的预编码矩阵或者向在空间复用传输之前，多个数据流使用一个线性的预编码矩阵或者向 量进行预编码操作量进行预编码操作 n 在发送天线与接收天线相等在发送天线与接收天线相等(nl=nl )的情况下，预编码操作可以正交化的情况下，预编码操作可以正交化 多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度 n 进一步，在发送天线数目大于接收天线数目进一步，在发送天线数目

28、大于接收天线数目(nlnt )的情况下，预编码的情况下，预编码 操作还可以获得波束赋形增益操作还可以获得波束赋形增益/传输分集增益传输分集增益 datang mobile communications equipment co.,ltd. p mu-mimo n 下行下行mu-mimo: 将多个数据流传输个不同的用户终端，多个用户终端以及将多个数据流传输个不同的用户终端，多个用户终端以及 enb构成下行构成下行mu-mimo系统系统 n 下行下行mu-mimo可以在接收端通过消除可以在接收端通过消除/零陷的方法，分离传输给不同用户零陷的方法，分离传输给不同用户 的数据流的数据流 n 下行下行m

29、u-mimo还可以通过在发送端采用波束赋形的方法，提前分离不同还可以通过在发送端采用波束赋形的方法，提前分离不同 用户的数据流，从而简化接收端的操作用户的数据流，从而简化接收端的操作 n lte下行目前同时支持下行目前同时支持su-mimo和和mu-mimo su-mimomu-mimo datang mobile communications equipment co.,ltd. p mu-mimo n 上行上行mu-mimo: 不同用户使用相同的时频资源进行上行发送（单天线发不同用户使用相同的时频资源进行上行发送（单天线发 送），从接收端来看，这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线，

30、送），从接收端来看，这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线， 从而构成了一个虚拟的从而构成了一个虚拟的mimo系统，即上行系统，即上行mu-mimo n lte上行仅仅支持上行仅仅支持mu-mimo这一种这一种mimo模式模式 su-mimomu-mimo datang mobile communications equipment co.,ltd. p lte系统中的多天线传输模式系统中的多天线传输模式 n 单天线端口传输模式单天线端口传输模式 n port 0：纯单天线传输：纯单天线传输 n port 5：波束赋形传输：波束赋形传输 n 传输分集传输分集 n sfbc, sfbc+f

31、std n 开环空间复用开环空间复用 n 闭环空间复用闭环空间复用 n 闭环闭环rank=1的预编码传输的预编码传输 n mu-mimo enb datang mobile communications equipment co.,ltd. p td-lte系统中的波束赋形技术系统中的波束赋形技术 n lte系统中的系统中的fdd和和tdd模式均支持采用专用导频实现的波束赋形技术模式均支持采用专用导频实现的波束赋形技术 n 对于对于td-lte的终端来说，强制要求其支持解调波束赋形数据的能力。的终端来说，强制要求其支持解调波束赋形数据的能力。 n 波束赋形技术更适合于波束赋形技术更适合于tdd

32、系统采用，从而充分利用其信道对称性系统采用，从而充分利用其信道对称性 n doa n svd n 基于基于doa的波束赋形技术适用于高相关的环境（的波束赋形技术适用于高相关的环境（suburb, urban）以及支）以及支 持终端的高速移动持终端的高速移动 n 基于基于svd的波束赋形技术适用于低相关的环境（的波束赋形技术适用于低相关的环境（urban, indoors），终端），终端 移动速度不能过高移动速度不能过高 datang mobile communications equipment co.,ltd. p td-lte系统中的波束赋形技术系统中的波束赋形技术 n 智能天线阵列可以同时支持波束赋形技术和其他多天线传输模式智能天线阵列可以同时支持波束赋形技术和其他多天线传输模式 n 这是因为多天线传输模式不仅取决于天