LTE入门原理讲解

1、TD-LTETD-LTE入门入门目录目录LTE概述1LTELTE发展驱动发展驱动语音收入下降语音收入下降增加收入增加收入：提升带宽，引入新业务，增加业务量：提升带宽，引入新业务，增加业务量网络成本高网络成本高降低成本降低成本：降低数据业务每：降低数据业务每bit成本，增加收益成本，增加收益WiMAXLTEWiMAX的领先的领先应对竞争应对竞争：应对：应对WiMAX阵营的竞争阵营的竞争LTELTE成本成本 现网成本现网成本 LTELTE发展介绍发展介绍移动通信技术标准演进与发展移动通信技术标准演进与发展TDMAGPRS/EDGEWCDMAHSPATD-SCDMATD-HSPACDMAOFDMEV

2、-DO Rel.0D0 Rel .AWiMAX阵营CDMA 2000 1x 峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps 小区吞吐量(UL:DL)0.23/0.23Mbps 峰值速率：5.76/14.4Mbps 小区吞吐量：1.5/3Mbps 峰值速率：0.55/1.68Mbps 小区吞吐量：0.36/1Mbps 峰值速率：1.8/3.1Mbps 小区吞吐量：0.4/0.8Mbps峰值速率(220MHz)：50M/150Mbps(注：假设上行最高16QAM）LTE TDD峰值速率(20MHz)：10M/110Mbps(注：3:1配比下，LTE-Adv(包括FDD和TDD)峰值速率：500M

3、1Gbps且假设上行最高16QAM）峰值速率：75MbpsMobile WiMAX802.16m峰值速率：500M1GbpsMobile WiMAX802.16eLTE FDD3G2G4G3.9Gn LTE: Long Term Evolution (长期演进）；n TD-LTE和FDD LTE在3GPP标准中的区别很小，主要区别体现在基本的双工方式上；n 运营商出于市场竞争方面的考虑，对“4G”有不同的解读LTELTE发展介绍发展介绍TD-LTETD-LTE标准发展标准发展2008200920102011Release 8 TD-LTE：基础版本 多址方式OFDMA/SC-FDMA 支持多流

4、传输，下行4流MIMO，上行MU-MIMO 上下行支持64QAM调制 支持单流波束赋形2012Release 11 TD-LTE-Advanced:上下行MIMO增强载波聚合增强移动Relay，支持高铁应用TDD新频段小区间干扰消除增强标准 化标准化基站节能，促进节 能减排标准化多种无线技术干扰 共存，推进四网融合TD-LTE帧结构融合，TD-LTE发展提速 形成“TypeII”帧结构：包括DwPTS/GP/UpPTS特殊子帧 工信部正式将LTETDD命名为TD-LTE，定位为TD-SCDMA的后续演进Release 10 TD-LTE-Advanced： 向IMT-Advanced继续演进增

5、强的上下行MIMO，支持最 高下行8流/上行4流传输，配 合载波聚合实现1Gbps峰值 速率载波聚合支持最大100MHz带宽无线中继Relay分层网络下的小区干扰消除， 满足热点和家庭覆盖需求研究能与终端内多种无线技术 干扰共存实现最小路测（MDT）功能Release 9 TD-LTE: 增强 版本支持双流波束赋形， 增强性能HomeeNB增强实现自组织网络 （SON）功能实现混合载 波eMBMS功能LTELTE系统结构系统结构TDD-LTE频段频段频段频段范围范围带宽带宽目前应用情况目前应用情况A频段（频段（band34）2010-2025MHz15MTD-SCDMAF频段（频段（band3

6、9）1880-1900MHz20MTD-SCDMAE频段（频段（band40）2320-2370MHz50MTD-SCDMA/TD-LET规模试验规模试验D频段（频段（band38）2575-2615MHz40MTD-LET规模试验规模试验F频段低段20M（1880MHz-1900MHz）用于我公司TD-SCDMA网络，高段20M（1900MHz-1920MHz）存在PHS干扰E频段50M由于有雷达业务占用，目前只能用于室分TD-LTETD-LTE技术优势技术优势峰值速率10+10+MbpsMbps平均频谱效率bps/Hzbps/Hz4 4延迟msms6 6n更高的速率更高的速率DL: 90M

7、bps SISO; 172Mbps 2*2 MIMO; 326Mbps 4*4 MIMOUL: 58Mbps 16QAM; 84Mbps 64QAMn更高频谱效率更高频谱效率DL: 5bit/s/HzUL: 2.5bit/s/Hzn更低时延更低时延信令时延100ms，业务环回延迟10ms目录目录LTE关键技术2OFDM正交频分复用正交频分复用1234MIMO多发多收多发多收ICIC小区间干扰协调小区间干扰协调高阶调制高阶调制AMCLTELTE关键技术关键技术多址技术：区分不同用户多址技术：区分不同用户频率频率时间时间功率功率FDMA频率频率时间时间功率功率TDMA功率功率时间时间CDMA频率频

8、率LTEOFDMAOFDM概述(1)减少子载波间的保护频带，提高频谱利用率F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F1F2F3F4F5F6 F7普通FDM子载波间隔OFDM子载波间隔（部分重合）OFDM概述(2)宽频信道分成正交子信道高速数据信号转换成并行的低速子数据流每个子信道上传输低速子数据流频域波形f宽频信道正交子信道频域调度颗粒度小（180kHz）子载波颗粒度小（15kHz）正交频分复用技术正交频分复用技术多天线之多天线之MIMOMIMO两只喇叭两只喇叭+两只耳朵两只耳朵双发双收双发双收 MIMO，让上网速率翻番两副接收天线两副接收天线+两副发射天两副发射天线线MIMOMIMO的工作

9、模式的工作模式 复用模式 不同天线发射不同的数据，可以直接增加容量：2 22MIMO2MIMO方式容量提高方式容量提高1 1倍倍 分集模式 不同天线发射相同的数据，在弱信号弱信号条件下提高用户的速率UEA B C D E F G HI J K L M N O PA B C D E F G HA B C D E F G HA B C D E F G HUELTELTE中中MIMOMIMO的使用的使用 LTELTE小区间干扰协调小区间干扰协调n小区内干扰小区内干扰LTE特有的OFDMA接入方式，使本小区本小区内的用户信息承载在相互正交的不同载波上n小区间干扰（小区间干扰（Inter Cell In

10、terferenceICI）所有的干扰来自于其他小区其他小区LTE同频组网时同频组网时，小区间干扰比较严重，导致位于小区边缘的用户数据吞吐量急剧下降小区边缘的用户数据吞吐量急剧下降。用户感受差。LTE同频组网时同频组网时小区间干扰比较严重小区间干扰比较严重小区边界干扰严重LTELTE小区间干扰协调小区间干扰协调n小区间干扰协调（ICIC）的实现方式很多，主要有一下两类： ICIC部分频率部分频率复用复用软频率软频率复用复用全频率全频率复用复用 按资源调度方式分类ICIC静态静态分配分配半静态半静态分配分配动态动态分配分配协调协调调度调度按资源调度周期分类只有当负荷度较低时，ICIC的增益才能够

11、比较明显。ICIC对于边缘的改善增益明显空口速率提升技术高阶调制空口速率提升技术高阶调制高阶调制的优点：TD - LTE可以采用64QAM调制方式，比TD - SCDMA采用的16QAM速率提升50高阶调制的缺点：越是高性能（速率高）的调制方式，其对信号质量（信噪比）的要求也越高AMC的基本原理的基本原理基于信道质量的信息反馈，选择最合适的调制方式，数据块大小和数据速率 好的信道条件 减少冗余编码，甚至不需要冗余编码 坏的信道条件 增加更多冗余编码目录目录LTE物理层3FDD-LTE帧结构TDD-LTE帧结构无线帧=10ms 子帧=1ms 时隙=0.5ms无线帧=10ms 半帧=5ms 子帧=

12、1ms#0#2#3#4DwPTSGPUpPTS#5#7#8#9DwPTSGPUpPTS#0#01msOne half frame=5msOne half frame=10ms#0#1#2#18#19slotSub-frameOne radio frame = 10ms特殊时隙肯定是在 一共7种配置。对于五毫秒的周期，子帧1和6是特殊子帧，子帧0和5一定是下行子帧。TD-TLE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特殊子帧可有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。 DwPTS+GP+UpPTS等于1ms。目前移动TD-L

13、TE网络最常用的是配置5和配置7。1msDwPTSGPUpPTS1msDwPTSGPUpPTSPRB（物理时隙块）是LTE系统中的最小资源块，在时域上包含7个连续的OFDM符号，在频域上包含12个连续的子载波。RE：1个符号X1个子载波PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配。PRB的时域大小为一个时隙，即0.5msPBCH：物理广播信道：物理广播信道调制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道：物理下行共享信道调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道：物理控制格式指示信道调制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理：物理HARQ指指示信道示信道调制方

14、式：BPSKPMCH：物理多播信道：物理多播信道调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPDCCH：物理下行控制信道：物理下行控制信道调制方式：QPSK物理物理下行控制下行控制信道信道( (PDCCHPDCCH） 用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等 物理物理下行共享下行共享信道信道( (PDSCPDSCH H) ) 传输数据块物理广播物理广播信道信道( (PBPBCH)CH) 传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等 物理控制格式指示信道物理控制格式指示信道( (PCFIPCFICH)CH) 一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目 物理物理HARQ

15、HARQ指示信道指示信道(P(PH HICH)ICH) 用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息 物理多播物理多播信道信道( (PMPMCH)CH) 传递MBMS相关的数据 PUSCH：物理上行共享信道：物理上行共享信道调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAMPRACH: : 物理随机接入信道物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道 物理上行控制信道物理上行控制信道( (PUCCH)PUCCH) 当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI) 信息。 当有P

16、USCH时，在PUSCH上发送这些信息 物理上行共享信道物理上行共享信道( (PUSCH)PUSCH) 承载数据 物理随机接入信道物理随机接入信道 (PRACH) (PRACH) 用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等小区搜索p 解析传输请求，获得随机接入配置信息；p 选择preamble序列 1)基于竞争的随机接入：随机选择preamble 2)无竞争的随机接入：由高层指定preamblep 按照指定功率发送preamblep 盲检用RA-RNTI标识的PDCCH -检测到，接收对应的PDSCH并将信息上传； -否则直接退出物理层随机接入过程，由高层 逻辑决定后续操作；随机

17、接入目录目录LTE关键问题解决43GPP标准化方案3GPP标准化方案TD-LTE多模单待话音业务通过LTE提供话音业务不通过LTE提供（LTE纯数据）SRVCC：在LTE覆盖范围内通过LTE网络提供基于IMS的话音业务。在呼叫过程中移动出LTE覆盖范围时，支持LTE话音与2G/3G的互操作来保证连续性CS Fallback：开机优选LTE，需要话音业务时，由LTE重选至2G/3G目标方案目标方案TD-LTE多模双待多模双待：终端同时驻留2G/3G和LTE网络，话音业务通过2G/3G提供，数据业务通过LTE或2G/3G提供。终端实现方案过渡方过渡方案案过渡方案过渡方案 根据终端形态不同，TD-L

18、TE语音终端包括多模单待和多模双待两种形态 多模单待终端分话音由LTE提供和不通过LTE提供两种解决方案 多模双待终端话音由2G/TD电路域提供TD-LTETD-LTE语音解决方案语音解决方案TD-LTETD-LTE语音解决方案语音解决方案三类方案优劣势总结如下：双待机方案在业务体验，网络改造和实施方面优势明显，可部署时间相对较早。但终端实现较为复杂，需借鉴业界已有成熟的双待机研发经验CSFB在终端实现、产业支持和国际化程度方面占有较大优势，但其对网络改造要求较高，业务体验较差，在商用时还需较长时间深入优化网络参数配置以保证业务质量SRVCC是业界公认的目标方案，目前产业正在加速。SRVCC对

19、LTE网络覆盖要求高，且对网络存在一定改造要求TD-LTETD-LTE分组域融合分组域融合EPC2G分组域TD分组域HSSCG/DNSSAE-GWMMEEPCHLRGGSNSGSNCG/DNS3GGGSNHLRCGDNS2G如何实现业务在如何实现业务在2G/3G/LTE2G/3G/LTE间的连续性间的连续性TD-LTETD-LTE分组域融合分组域融合2GSGSNGGSN3GHLRTD/2G分组域分组域Gr业务平台业务平台InternetDNSCGEPC分组域分组域TD-LTEMMESAE GWDNSCGDRAS6aHSS业务平台业务平台Internet2GSGSNGGSN3G融合分组域融合分组

20、域(TD/2G/EPC)TD-LTEMME/SGSNSAE GW /GGSNTD/2G分组域分组域DNSCGDRAGrS6aHSS/HLR融合融合业务平台业务平台Internet2G3G融合分组域融合分组域(TD/2G/EPC)HSS/HLRTD-LTEMME/SGSNSAE GW /GGSNDNSCGDRAS6a用户面用户面+控制面控制面纯控制面纯控制面1规模试验阶段：单厂家LTE独立组网，验证LTE基本功能。2扩大规模试验阶段（试商用初期） ：采用新建EPC融合核心网和现网设备改造相结合方式，实现互通，最大限度减少对现网的影响。3试商用后期和大规模商用时：现网GPRS设备演进升级为核心网全

21、融合设备，有效保护已有投资。TD-LTETD-LTE频率选择频率选择频段频段范围范围带宽带宽目前应用情况目前应用情况备注备注A频段（band34）2010-2025MHz15MTD-SCDMAF频段（band39）1880-1900MHz20MTD-SCDMATDL升级E频段（band40）2320-2370MHz50MTD-SCDMA/TD-LTE规模试验室内D频段（band38）2575-2615MHz40MTD-LTE规模试验TDL新建目前中国移动频率资源情况目前中国移动频率资源情况跟踪区域（TA）基本概念TD-LTETD-LTE的的TATA规划规划n LTELTE中中TATA（Trac

22、king AreaTracking Area）和）和2G/3G2G/3G中得中得RARA（Routing AreaRouting Area）类似。）类似。LTELTE只有只有PSPS域域（Packet SwitchPacket Switch），所以没有），所以没有LALA（Location AreaLocation Area）的概念。小区所属的）的概念。小区所属的TATA在在SIB1SIB1（System Information Block 1System Information Block 1）中广播。）中广播。nLTELTE中允许中允许UEUE在多个在多个TATA注册，即注册，即TATA列

23、表（列表（Tracking Area ListTracking Area List）。当）。当UEUE离开当前离开当前TATA或或TATA列表，列表，或者当周期性或者当周期性TATA更新定时器超时时，更新定时器超时时，UEUE发起发起TATA更新操作。更新操作。nTAITAI（Tracking Area IdentityTracking Area Identity）用来标识）用来标识TATA。TAITAI由由MCCMCC、MNCMNC和和TACTAC（Tracking Area Tracking Area CodeCode）三部分组成。）三部分组成。TACTAC用于标识用于标识PLMNPLMN

24、内的内的TATA，固定长度，固定长度1616比特。比特。跟踪区域（TA）规划原则与约束条件n鉴于鉴于LTELTE网络在现有网络在现有GSM/TDSGSM/TDS网络基础上部署，最直接的网络基础上部署，最直接的TATA规划方案是将规划方案是将TATA边界规划成与边界规划成与GSM/TDS RAGSM/TDS RA或或LALA边界重叠。边界重叠。TATA应尽量规划的大一些，从而降低应尽量规划的大一些，从而降低TAUTAU开销。但如果寻呼负载开销。但如果寻呼负载过高，应缩小过高，应缩小TATA。在。在LTELTE网络部署后，应通过网络部署后，应通过countercounter来监控寻呼负载，防止寻呼

25、过载偏高。来监控寻呼负载，防止寻呼过载偏高。n对于多模终端，对于多模终端，TATA规划与规划与GSM/TDS/LTEGSM/TDS/LTE互操作策略相关。比如为方便数据业务，互操作策略相关。比如为方便数据业务，UE IDLEUE IDLE态可以倾向驻留在态可以倾向驻留在LTELTE小区，并重选或切换到小区，并重选或切换到GSM/TDSGSM/TDS小区。在此种互操作策略下，小区。在此种互操作策略下，TATA规划规划和常规的仅有和常规的仅有LTELTE终端情况相同。终端情况相同。TD-LTETD-LTE的的TATA规划规划u TD-LTETD-LTE中跟踪区（中跟踪区（TATA）设计原则和方法与

26、系统的寻呼能力密切相关）设计原则和方法与系统的寻呼能力密切相关规划建议：规划建议：TATA规划，在规划，在LTELTE建网的初期阶段，为了避免实施和规范的复杂度，建建网的初期阶段，为了避免实施和规范的复杂度，建议议TATA区的大小和区的大小和2G/3G2G/3G系统的系统的LA/RALA/RA区大小保持一致区大小保持一致TD-LTETD-LTE无线接入网设备方案无线接入网设备方案直接升级直接升级替换升级替换升级技术特点技术特点现网设备为FA二合一RRU，不涉及天面改造，工程改造少。单A或A+F串接RRU，需对天面及老设备替换改造，工程改造相对较大。天线天线FA宽频天线，无需改造 。单A的天线或一体化天线，需替换为FA宽频天线。RRURRUFA二合一RRU，需新增光模块。单A或A+F串接RRU需替换为FA二合一的R