TD-LTE技术基本原理v10

1、TD-LTE技术技术基本原理基本原理 2 TD-LTETD-LTE关键技术关键技术1 TD-LTE TD-LTE帧结构及物理信道帧结构及物理信道 2 主要内容主要内容 TD-LTETD-LTE物理层过程物理层过程3 nOFDM nMIMO 3 OFDM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。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

2、宽频信道宽频信道 正交子信道正交子信道 4 OFDM优势优势-对比对比 FDM 与传统FDM的区别？ 传统传统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。降低了频谱效率。 FDM OFDM OFDM:各各(子子)载波重叠排列，同时保持载波重叠排列，同时保持(子子)载波的正交性（通过载波的正交性（通过FFT实现）。实现）。 从而在相同带宽内容纳数量更多从而在相同带宽内容纳数量更多(子子)载波，提升频谱效率。载波，提升频谱效率。 关键技术帧结构物理信道物理层过程 5 考虑到系统设计的复杂程度及成本，考

3、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 OFDMOFDMTD-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MIM

4、O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。 OFDM优势优势-对比对比 CDMA 关键技术帧结构物理信道物理层过程 6 OFDM不足不足 OFDM输出信号

5、是多个子载波时域相加的结果，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RF功率放 大器提出很高的要求 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

6、多径时延要求 （4.68us)，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） 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 16 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

7、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- -空间复用（空间复用（Mode 3,4,6Mode 3,4,6） 17 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

8、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） 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 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能。 特点特点 单流单流beamforming双流双流beamformi

9、ng 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- -波束赋形（波束赋形（Mode 7Mode 7，8 8） 18 接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原 发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此 在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率 LTELTE上行天线技术：接收分集上行天线技术：接收分集 MRC （最大比合并）（最大比合并） 线性合并后的信噪比达到最大化 相干合并：信号相加时相位是对齐的 越强的信号采用越高的权重 适用场景：白噪或干扰无方向性的场景 原理 IRC（干扰抑制合并）（干扰抑制合并） 合并后的SINR达到最大化 有用信号方

10、向得到高的增益 干扰信号方向得到低的增益 适用场景：干扰具有较强方向性的场景。 接收分集的主要算法：MRC 闭环功控（适应信道变化）闭环功控（适应信道变化） eNodeB通过测量通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的信号的SINR，和目标值，和目标值SINRtarget比较比较 ，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率；，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率； 外环功控外环功控 根据根据BLER的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值SINRtarget 功控目的功控目的 关键技术帧结构物理信道物理层过程 62 PUSCH功控流程功控流程 eNB广播小区

11、特定功控参数（广播小区特定功控参数（P0-nominal， alpha); eNB通过通过RRC通知通知UE特定的功控参数（特定的功控参数（P0_UE） ; UE结合结合eNB提供的参数计算提供的参数计算pathloss; eNB通过通过PDCCH（DCI Format 0 （UE标识标识C- RNTI） or DCI Format 3/3A（UE标识标识TPC- PUSCH-RNTI） )通知通知UE TPC命令，进行闭环校命令，进行闭环校 正功率；正功率； UE测量并上报自己的测量并上报自己的headroom。 范围：范围： 40;-23dB（ class 3） 作用：确定具体的功控策略（

12、调高或调低）作用：确定具体的功控策略（调高或调低） 上报机制：上报机制： 上次上报上次上报headroom后路损有了较大改变；后路损有了较大改变； UE发射功率已接近最大发射功率；发射功率已接近最大发射功率； 较长时间未上报较长时间未上报headroom。 headroom 关键技术帧结构物理信道物理层过程 63 PUSCH功控参数（各厂商实配值）功控参数（各厂商实配值） Vendor 1Vendor 2Vendor 3Vendor 4Vendor 5Vendor 6 P0_NORMIN AL_PUSCH -90dBm-96dBm-90dBm-67dBm-95dBm-89dBm alpha0.

13、810.80.711 结论：结论： P0_NORMINAL_PUSCH集中取值为集中取值为-90dBm左右；左右； Alpha集中取值为集中取值为0.8 or 1。 各厂商达到最优性能时，所设置的P0及alpha略有不同，具体取值可在规 模试验时验证。 关键技术帧结构物理信道物理层过程 64 下行功率分配概述下行功率分配概述 静态静态 对于公共控制信息，功率分配是通过链路预算得出的，固定支持小区边缘对于公共控制信息，功率分配是通过链路预算得出的，固定支持小区边缘 的覆盖。的覆盖。 半静态半静态 分配分配RS和和PDSCH的功率比值，保证在总功率相同的条件下，的功率比值，保证在总功率相同的条件下

14、，RS和和 PDSCH的功率分配合理。的功率分配合理。 下行采用下行采用CRS,CRS,若进行功控，则会补偿某些若进行功控，则会补偿某些RBRB的路径损耗会扰乱下行的路径损耗会扰乱下行CQICQI的的 测量，影响下行调度的准确性测量，影响下行调度的准确性( (仅对业务信道）。仅对业务信道）。 PDSCH 功率分配原因功率分配原因 功率分配信道功率分配信道 PBCHPDCCHPCFICHPHICH 功率控制信道功率控制信道 功率分配方式功率分配方式 关键技术帧结构物理信道物理层过程 65 PDSCH功率分配功率分配 1/2 2/5 3 3/4 3/5 2 1 4/5 1 5/4 1 0 2、4天

15、线端口 单天线端口 PB RS EPRE在整个系统带宽内是常数在整个系统带宽内是常数 （-60，50）dBm；且在所有子帧内；且在所有子帧内 是常数是常数( PB=0 ). 在覆盖范围较大时，可能会出现因在覆盖范围较大时，可能会出现因 导频功率不足，而导致覆盖受限导频功率不足，而导致覆盖受限的的 场景。故可采用导频功率增强方案场景。故可采用导频功率增强方案 ，即，即Power boosting,提高信道估计的提高信道估计的 性能，从而扩大覆盖性能，从而扩大覆盖 (PB=1,2,3）。 RS 的功率上每个的无 的功率上每个的有 REPDSCHRS REPDSCHRS AB / 分为两类：有分为两

16、类：有RSRS的的PDSCHPDSCH、无、无RSRS的的PDSCHPDSCH PDSCH 推荐配置推荐配置PB=1，即两类，即两类PDSCH上的功率相同，此时功率利用率最高。上的功率相同，此时功率利用率最高。 两天线端口为例两天线端口为例 PRB中各信道RE及导频分布图 各各symbol间为时分复用关系间为时分复用关系,每个每个symbol上的最大发射功率为上的最大发射功率为 43dBm（20W)； 无无RS的的PDSCH EPRE=10lg20*1000/(12*100)=12dBm; 无无power boosting时时， 有有RS的的PDSCH EPRE=10lg(5/4)*20*10

17、00/*(12*100)=13dBm RS EPRE=（总功率（总功率-PDSCH功率）功率）/2=12dBm Power boosting时，时， 有有RS的的PDSCH EPRE=10lg20*1000/*(12*100)=12dBm RS EPRE=（总功率（总功率-PDSCH功率）功率）/2=15dBm 对于对于PDCCH等其它下行信道，它们的等其它下行信道，它们的EPRE与与RS EPRE不一定不一定 存在比例关系（各厂商实现不同），只要满足一个存在比例关系（各厂商实现不同），只要满足一个symbol内的内的 发射功率不超过最大发射功率发射功率不超过最大发射功率43dBm即可。即可。 此时此时RS EPRE比比PDSCH RE有有3dB抬升抬升 关键技术帧结构物理信道物理层过程 66 系统支持下行频选调度，在低速时 开启此功能，且开启门限值可配； 上行频选调度不做要求，但必须支 持上行跳频以获得频率分集增益。 OFDM系统作为多子载波系统，可以通过频率选择性调度，为用户分配信道质量较好的 频率资源，从而获得频率分集增益。 频率选择性调度频率选择性调