华星TD-LTE培训002-基本原理1

1、1华星创业华星创业TD-LTE内部培训内部培训TD-LTETD-LTE基本原理基本原理2TD-LTETD-LTE基本原理基本原理 TD-LTETD-LTE关键技术关键技术1 TD-LTETD-LTE物理层物理层2 TD-LTETD-LTE物理层过程物理层过程33TD-LTETD-LTE关键技术关键技术 掌握OFDM技术 掌握MIMO技术 掌握物理层帧结构、物理资源分配概念 掌握物理层信道功能、映射位置和调度方法 掌握信号映射位置和功能 了解物理层信道调度过程和方法TD-LTE 百问丛书TD-LTE技术原理与系统设计王映民3GPP长期演进（LTE)技术原理与系统设计（红皮书） 沈嘉、索士强等。4

2、TD-LTETD-LTE关键技术关键技术WHY DO OFDM？移动通信不得不处理多径干扰和多普勒效应：移动通信不得不处理多径干扰和多普勒效应：OFDM 优势明显。优势明显。5TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM技术优越性技术优越性-抗干扰抗干扰矩形脉冲矩形脉冲正交频分多路正交频分多路复用信号的频谱复用信号的频谱相应频谱相应频谱6TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM技术优越性技术优越性-带宽利用率带宽利用率7TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM技术优越性技术优越性-可变带宽可变带宽可变带宽的OFDMA 能够平衡抗多径能力与多普勒的影响可变带宽的OFDMA通过

3、使用相同的子载波间隔能够简化系统设计符号宽度可扩展的结构，支持的可变带宽从1.4到20MHz 灵活的子信道分配，伪随机子信道可增加分集，连续排列子信道可增加多用户选择性多用户接入保证正交，可减少干扰增加容量精确的带宽分配8TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM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。频域波形f宽频信道宽频信道正交子信正交子信道道9TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM原理 OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行

4、传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDM符号10TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM对比SC-FDMA 11TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM优势-对比 FDM 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。，大大降低了频谱效率。 FDMOFDM 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实实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多现）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子子)载波，提升频谱效

5、率。载波，提升频谱效率。12TD-LTETD-LTE关键技术关键技术考虑到系统设计的复杂程度及成本，考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

6、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MIMO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-对比 CDMA13TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFD

7、M不足 OFDM输出信号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，即需要控制发射最大输出功率。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

8、因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求（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）& ICI& ICI14TD-LTETD-LTE关键技术关键技术将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。时域波形tpower峰均比示意图下行多址方式下行多址方式OFDMAOFDMA下行多址方式特点下行多址方式特点同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放

9、的要求。分布式：分配给用户的分布式：分配给用户的RBRB不连续不连续集中式：连续集中式：连续RBRB分给一个用户分给一个用户 优点：调度开销小 优点：频选调度增益较大频率时间用户A用户B用户C子载波在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式LTE多址方式-下行15TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTE多址方式-上行和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续上行多址方式上行多址方式SC-FDMASC-FDMA上行多址方式特点上行多址方式特点考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射

10、频成本和电池寿命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA （即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。频率时间用户A用户B用户C子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的16TD-LTETD-LTE关键技术关键技术符号间保护间隔-概述符号间无保护间隔时，多径会造成ISI和ICI ISI: Inter-symbol Interference，符号间干扰 ICI: Inter-Carrier Interference，载频间干扰无保护间隔无保护间隔幅度

11、接收端同时收到前一个符号的多径延迟信号（紫色虚线）和下一个符号的正常信号（红色实线），影响了正常接收。时域上看受到了ISI，频域上看受到了ICI17TD-LTETD-LTE关键技术关键技术CDMA符号间保护间隔-空白间隔 有保护间隔，但保护间隔不传输任何信号 可以有效消除多径的ISI，但引入了ICI有空白保护间隔有空白保护间隔时间幅度FFT积分周期保护间隔OFDM符号符号之间空出一段时间做为保护间隔，这样做可以消除ISI（因为前一个符号的多径信号无法干扰到下一个符号），但同时引起符号内波形无法在积分周期内积分为0，导致波形在频域上无法和其他子载波正交。应用于应用于CDMACDMA系统。因为系统

12、。因为CDMACDMA载波间采用载波间采用传统传统FDMFDM分隔，所以频域信号即使有一定分隔，所以频域信号即使有一定偏差也没有问题偏差也没有问题18TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM符号间保护间隔-CP 保护间隔中的信号与该符号尾部相同，即循环前缀（Cyclic Prefix,简称CP） 既可以消除多径的ISI,又可以消除ICI循环前缀做保护间隔循环前缀做保护间隔CP使一个符号周期内因多径产生的波形为完整的正弦波，因此不同子载波对应的时域信号及其多径积分总为0 ，消除载波间干扰(ICI)应用于应用于OFDMOFDM系统。每个子载波宽度仅为系统。每个子载波宽度仅为15kHz15k

13、Hz且交叠存在，子载波间干扰（且交叠存在，子载波间干扰（ICIICI）对系统影响较大，因此采用对系统影响较大，因此采用CPCP消除消除ICIICI19TD-LTETD-LTE关键技术关键技术ISI与与ICIn 在时间色散信道条件下，一条径的解调相关时间间隔将与其他径的符号边界重叠（导致ISI）；同时，在一个积分周期中，将不仅包括主径所对应的复值数的整数周期，也包括其他径所对应的复值数的分数周期，从而影响子载波间的正交性（导致ICI） 插入插入CP-抗衰落抗衰落20TD-LTETD-LTE关键技术关键技术OFDM 插入插入保护间隔，以避免保护间隔，以避免“符号间符号间”干扰干扰timefrequ

14、ency有用的符号间隔有用的符号间隔保护间隔保护间隔OFDM符号符号保护间隔导致了传输容量的损失保护间隔导致了传输容量的损失21TD-LTETD-LTE关键技术关键技术基本参数（基本参数（1)DFTS-OFDM1)DFTS-OFDMn 子载波间隔子载波间隔 15kHz，用于单播（unicast）和多播传输 n 子载波数目子载波数目n 循环前缀长度循环前缀长度 一个时隙中不同DFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同 信道带宽（信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目72180300600900120022TD-LTETD-LTE关键技术关键技术基本参数（基本参数（2 2）-O

15、FDM-OFDM OFDM (with CP) 子载波间隔：15KHz 短/长CP：4.7/16.7us，对应不同传输场景 FDD和TDD帧结构：为10ms无线帧分为20个0.5ms的子帧，每个子帧有7/6个符号（短/长CP） 采样频率为1.92MHz的整数倍（5MHz带宽时为7.68MHz，20MHz带宽时为30.72MHz ） 频谱效率约为90%23TD-LTETD-LTE关键技术关键技术基本参数（基本参数（2 2）-OFDM-OFDM24TD-LTETD-LTE关键技术关键技术基本参数（基本参数（2 2）-OFDM-OFDM25TD-LTETD-LTE关键技术关键技术 在发送端和接收端同

16、时使用多根天线进行数据的发送和接收；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；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），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

17、不同，从而提高信道容量并且每个信道上传递的数据不同，从而提高信道容量MIMO天线技术概述天线技术概述26TD-LTETD-LTE关键技术关键技术空时无线信道类型空时无线信道类型MU-MIMOSU-MIMOSISOMISOSIMOMIMO27TD-LTETD-LTE关键技术关键技术MIMO技术的优势技术的优势MIMO技术充分利用了技术充分利用了信道的空间特性，理论信道的空间特性，理论上提高了系统容量上提高了系统容量MIMO技术结合技术结合code-reuse方式可以增加方式可以增加CDMA系统的总码道数系统的总码道数MIMO技术主要应用于散射技术主要应用于散射体丰富的环境（比如室内环体丰富的环境

18、（比如室内环境），可以为室内热点地区境），可以为室内热点地区提供高速数据传输服务提供高速数据传输服务28TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTE系统多天线技术系统多天线技术p MIMO（Multiple Input Multiple Output） 不相关的各个天线上分别发送多个数据流； 利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道容量及频谱利用率，下行数据的传输质量。29TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTE系统多天线技术应用系统多天线技术应用30TD-LTETD-LTE关键技术关键技术传输分集技术传输分集技术 复杂和动态的无线信道复杂和动态的无线信道 快衰落和慢

19、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31TD-LTETD-LTE关键技术关键技术常用发射分集天线常用发射分集天线下行用户数据的功率分配下行用户数据的功率分配CL TxD SCTDSTTDTSTD发射分集天线发射分集天线P-CCPCH的分集的分集发送。这种方式发送。这种方式占用了码道的资占用了码道的资源，只能对少数源，只能对少数重要的码道使用重要的码道使用所有用户都由相所有用户都由相同的天线发送，同的天线发送，且一起在不同的且一起在不同的天线间切换天线间切换可以用一个简单可以用一个简单的线性变换实现的线性变换实现分集信号的分集信号的分离分离和最大似然检测。和最大似然检测。根据

20、实际信道条根据实际信道条件确定各天线信件确定各天线信号的加权系数，号的加权系数，实现分集发送。实现分集发送。32TD-LTETD-LTE关键技术关键技术传输分集：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看作是TSTD的一个特例33TD-LTETD-LTE关键技术关键技术传输分集：传输分集： FSTDLTE系统并没有直接采用FSTD技术，而是与其他传输分集技术结合起来使用34TD-LTETD-LTE关键技术关键技术传输分集传输分集SFBC+FS

21、TD LTE支持SFBC与FSTD结合的传输分集方式 35TD-LTETD-LTE关键技术关键技术MIMO应用方式：波束赋形与应用方式：波束赋形与Pre-coding 接收波束赋形 MRC 接收分集 适用于任何天线间距 Null Steering Beamformer 抑制强干扰 适用于小天线间距 发送波束赋形 MRT 发送分集 适用于任何天线间距 Null Steering Beamformer 抑制强干扰 适用于小天线间距36TD-LTETD-LTE关键技术关键技术波束赋形波束赋形 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 37TD-LTET

22、D-LTE关键技术关键技术波束赋形波束赋形 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，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。 38TD-LTETD-LTE关键技术关键技术波束赋形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加权，抑制强干扰，称为IRC（Interference Rejection Combining） 下行上行39TD-LTETD-LTE关键技术关键技术MIMO技术与多用户分集技术与多用户分集多用户分集 当存在大量用户时，每一个用户

23、经历的信道都是独立衰落的用户所经历的信道是强壮的。从系统的角度来看，如果被调度的用户所经历的信道越强壮，那么系统获得多用户分集增益越多MU-MIMO扩大了可调度的资源集合 Virtual MIMO使得用户可以在某一个时刻和频率上，总是能够找到一个选择与其他用户相同的时频资源。 下行MU-MIMO，增加了一个可调度的维度，用户不仅可以在时域和频域上进行调度，同时还可以在空域（波束域）进行调度40TD-LTETD-LTE关键技术关键技术MIMO应用方式：空间复用应用方式：空间复用 天线配置MxN，NM 在发送端的不同天线上发送不同的数据流，接收端通过N根天线接收到的向量为： 其中x为发送的符号向量

24、，Mx1 y为接收到的符号向量，Nx1 H为空间信道矩阵，NxM W为噪声向量，Nx1wHxy41TD-LTETD-LTE关键技术关键技术空间复用空间复用 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)42TD-LTETD-LTE关键技术关键技术空间复用空间复用 MU-MIMO LTE上行不支持MU-MIMO 上行只支持虚拟MIMO，即每一个终端均发送一个数据流，但是两个或者更多的数据流占用相同的时频资源，这样从基站接收机来看，这些来自不同终端的数据流，可以被看作来自同一个终端上不

25、同天线的数据流，从而构成一个MIMO系统 SU-MIMOMU-MIMO43TD-LTETD-LTE关键技术关键技术多天线技术：分集、空间复用和波束赋形多天线技术：分集、空间复用和波束赋形多路信道传输同样信息多路信道同时传输不同信息多路天线阵列赋形成单路信号传输包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况最大比合并最小均方误差或串行干扰删除波束赋形（波束赋形（BeamformingBeamforming）发射分集发射分集 分集合并通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间

26、干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用空间复用44TD-LTETD-LTE关键技术关键技术天线模式相关概念“码字”与“流”的概念相同，LTE目前有单流或双流；信道条件好时，可使用双流-空间复用信道条件不好时，可切换成分集模式或波束赋形层与秩（rank）的概念相同，秩为1，2，3，4，表示任一时刻终端和基站间的独立传播信道的个数公共导频的逻辑天线端口有1、2、4三种情况也就是说，即便最多可使用4个逻辑天线进行空间复用传输，仍然只传输两个信息流45TD-LTETD-LTE关键技术关键技术典型传输模式中对应的基本概念传输模式传输模式流流秩秩逻辑天线端口数逻辑天线端口数物理天

27、线物理天线数数CRSDRS发射分集发射分集1 11 12 2N/A2828空间复用空间复用1 11 12 22 22 228282 22 22 228283 34 48 84 44 48 8波束赋型波束赋型 1 11 12 21 18 81 12 22 22 28 8 波束赋型中的业务信道与控制信道使用的参考信号不同： 业务信道使用Port 5专用参考信号（单流波束赋形）或Port 7,8(双流波束赋形） 控制信道使用2天线端口发射分集模式这意味着，这意味着，TD-LTE中的波束赋形仅仅是业务信道的（解调用参考信号在中的波束赋形仅仅是业务信道的（解调用参考信号在port 5和业务和业务信道一起

28、发送），控制信道仍然采用全向方式发送给终端信道一起发送），控制信道仍然采用全向方式发送给终端46TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTE传输模式-概述ModeMode传输模式传输模式技术描述技术描述应用场景应用场景1 1单天线传输信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站2 2发射分集同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信道质量不好时，如小区边缘3 3开环空间复用 终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号信道质量高且空间独立性强时4 4闭环空间复用 需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性信道质量高且空

29、间独立性强时。终端静止时性能好5 5多用户MIMO 基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。6 6单层闭环空间复用 终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道7 7单流Beamforming发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发射信号具有波束赋形效果信道质量不好时，如小区边缘8 8双流Beamforming结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 eN

30、B自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式47TD-LTETD-LTE关键技术关键技术不同不同MIMOMIMO方式的比较方式的比较MIMO方式码字层映射预编码 天线端口映射天线端口单端口/非赋形 单码字 透传透传透传/扇区赋形 AP 0单端口/赋形单码字 透传透传动态赋形AP 5空间复用单码字双码字串并变换 CDD/动态预编码透传/扇区赋形 AP 03传输分集单码字 串并变换 SFBC透传/扇区赋形 AP 03公共导频N/AN/AN/A透传/扇区赋形 AP 03专用导频N/

31、AN/AN/A动态形赋AP 5传输模式是不同传输模式是不同MIMO方式的组合，每种传输模式中都有传输分集方式的组合，每种传输模式中都有传输分集/或单端口或单端口AP0，便于模，便于模式切换以及在出现突发情况时可以快速的回退到传输分集式切换以及在出现突发情况时可以快速的回退到传输分集/或单端口或单端口AP0 MIMO方式方式48TD-LTETD-LTE关键技术关键技术传输模式的选择传输模式的选择主要考虑因素 需要动态调度的业务类型 业务量 时延要求反馈 信道相关性 移动速度反馈 TDD/FDD其他限制因素 资源分配资源的限制 反馈资源的限制 SRS资源的限制用户业务量信道相关性移动速度其他TM2

32、（传输分集）低未知/低未知/高TM3（开环SM）高低未知/高TM4（闭环SM）高低低TM5（MU-MIMO）低/高低低系统负载较重时TM7（AP5：BF）低高低/高TM1（AP0）N/AN/AN/A天线端口失效室内SDMA？49Page49p 下行物理信道一般处理流程下行物理信道一般处理流程加扰加扰调制调制层映射层映射预编码预编码RE映射映射OFDM信信号产生号产生TD-LTETD-LTE关键技术关键技术50TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTE传输模式-发射分集（Mode 2） （频率偏移发射分集） (空频块编码） 天线端口0传原始调制符号 天线端口1传原始符号的变换符号 天线端口0

33、与2(1与3）为一个天线端口对，二者之间为SFBC；天线端口0与1在频域上交替传送原始信号，二者之间为FSTD;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+FSTD51TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTELTE传输模式传输模式- -空间复用（空间复用（Mode 3,4,6Mode 3,4,6）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

34、(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52TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTELTE传输模式传输模式- -波束赋形（波束赋形（Mode 7Mode 7，8 8）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

35、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beamforming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）53TD-LTETD-LTE关键技术关键技术LTELTE上行天线技术：接收

36、分集上行天线技术：接收分集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 MRC （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 &IRC 由于IRC在最大化有用信号接收的同时能最小化干扰信号，故通常情况IR

37、C优于MRC 天线数越多及干扰越强时，天线数越多及干扰越强时，IRC增益越大增益越大 IRC需进行干扰估计，计算复杂度较大需进行干扰估计，计算复杂度较大性能比较初期引入建议：初期引入建议： IRC性能较好，故建议厂商支持IRC 鉴于IRC复杂度较大，厂商初期可能较难支持，故同时要求MRC 54TD-LTETD-LTE关键技术关键技术多天线技术应用场景举例多天线技术应用场景举例55Physical Layer Compared to HSPA56TD-LTETD-LTE物理层物理层信道带宽(系统系统) 支持的信道带宽（Channel Bandwidth） 1.4MHz，3.0MHz，5MHz，1

38、0MHz，15MHz以及以及20MHz LTE系统上下行的信道带宽可以不同系统上下行的信道带宽可以不同 下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播）进行广播 上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播）进行广播57TD-LTETD-LTE物理层物理层双工方式FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行TDD:上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送H-FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-F

39、DD基站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信机并节省双工器的成本。58TD-LTETD-LTE物理层物理层帧结构帧结构 FDD帧结构- 帧结构类型1，适用于FDD与HD FDD 一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成 每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成. （Ts=1/(15000*2048)=32.55ns）59TD-LTETD-LTE物理层物理层子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4半帧: 5ms半帧: 5ms帧帧: 10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点： 无论是正常子帧还是特殊子帧，长

40、度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。 一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。 特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类

41、配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小60TD-LTETD-LTE物理层物理层61TD-LTETD-LTE物理层物理层 对于下行链路OFDM符号，CP有如下三种形式：62TD-LTETD-LTE物理层物理层 对应于每一种CP形式，时隙结构也有所不同：63TD-LTETD-LTE物理层物理层特殊子帧特殊子帧 TD-LTE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。

42、TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS + GP + UpPTS永远等于1ms特殊子帧配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置 目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持64T

43、D-LTETD-LTE物理层物理层DwPTS 主同步信号PSS在DwPTS上进行传输 DwPTS上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最多3个） 只要DwPTS的符号数大于等于9，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置） TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步 TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据65TD-LTETD-LTE物理层物理层UpPTSU

44、pPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号，详细介绍见后）根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入66TD-LTETD-LTE物理层物理层物理资源概念67TD-LTETD-LTE关键技术关键技术上下行资源单位信道类型信道类型信道名称信道名称资源调度单位资源调度单位资源位置资源位置控制控制信道信道PCFICHREG占用4个REG，系统全带宽平均分配 时域：下行子帧的第一个OFDM符号PHICHREG最少占用

45、3个REG时域：下行子帧的第一或前三个OFDM符号PDCCHCCE下行子帧中前1/2/3个符号中除了PCFICH、PHICH、参考信号所占用的资源PBCHN/A频域：频点中间的72个子载波时域：每无线帧subframe 0第二个slotPUCCH位于上行子帧的频域两边边带上业务信道业务信道PDSCHPUSCHRB除了分配给控制信道及参考信号的资源频率CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REGREG：RE group，资源粒子组。REG = 4 RERE：Resource Element。 LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一

46、个OFDM符号(1/14ms)RB：Resource Block。LTE系统最常见的调度单位，上下行业务信道都以RB为单位进行调度。RB = 84RE。左图即为一个RB。时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波时间1个OFDM符号1个子载波LTE RB资源示意图68LTELTE物理资源分配物理资源分配69TD-LTETD-LTE物理层物理层70TD-LTETD-LTE物理层物理层逻辑、传输、物理信道下行信道映射关系下行信道映射关系上行信道映射关系上行信道映射关系 逻辑信道逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。 传输信道传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传

47、输格式等指示信息后的数据流。 物理信道物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去； 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。 71TD-LTETD-LTE物理层物理层物理信道简介信道类型信道类型信道名称信道名称TD-STD-S类似类似信道信道功能简介功能简介控制信道控制信道PBCH(物理广播信道）PCCPCHMIBPDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH传输上下行数据调度信令上行功控命令寻呼消息调度授权信令RACH响应调度授权信令PHICH(HARQ指示

48、信道）HS-SICH传输控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH长度的信息PRACH（随机接入信道）PRACH用户接入请求信息PUCCH（上行物理控制信道）ADPCH传输上行用户的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈，调度请求等。 业务信道业务信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCHRRC相关信令、SIB、paging 消息、下行用户数据PUSCH（上行物理控制信道）PUSCH上行用户数据，用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI72TD-LTETD-LTE物理层物理层主同步信道（PSCH）在正常CP的FDD帧结构中，PSCH位于一帧中第

49、0个slot和第10个slot的最后一个（第七个）OFDM符号；主同步信号是由Zadoff-Chu序列产生，序列的映射取决于帧结构，同步序列占用系统带宽中央的1.08MHZ，除去左右各5个空间子载波，用于提供干扰保护，ZC序列映射到其余62个子载波上。73TD-LTETD-LTE物理层物理层主同步信道（PSCH）74TD-LTETD-LTE物理层物理层辅同步信道（SSCH）在正常CP的FDD帧结构中，SSCH位于一帧中第0个slot和第10个slot的第6个OFDM符号。辅同步信号是由两个长度为31的二进制序列交织级联产生，而每个二进制序列又是由一个长度为31的M序列通过循环移位获得的。级联的

50、序列使用扰序列进行加扰，加扰序列由主同步信号给出。序列的映射取决于帧结构，而且序列占用系统带宽中央的1.08MHZ带宽，映射方式同主同步信道。75TD-LTETD-LTE物理层物理层SCH配置不同的同步信号来区分不同的小区，包括PSS和SSS。 P-SCH P-SCH (主同步信道）：符号同步，部分Cell ID检测,3个小区ID. S-SCHS-SCH（辅同步信道）：帧同步，CP长度检测和Cell group ID检测，168个小区组ID.时域结构时域结构频域结构频域结构 SCH(同步信道同步信道)PSSPSS位于位于DwPTSDwPTS的第三个符号的第三个符号SSSSSS位于位于5ms5m

51、s第一个子帧的最后一个第一个子帧的最后一个符号符号小区搜索需要支持可扩展的系统带宽：小区搜索需要支持可扩展的系统带宽： 1.4/3/5/10/20MHz 1.4/3/5/10/20MHz SCH (P/S-SCH) SCH (P/S-SCH)占用的占用的7272子载波位于子载波位于系统带宽中心位置系统带宽中心位置76TD-LTETD-LTE物理层物理层PCI概述LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0503之间的一个号码即可。基本概念基本概念小区小区IDID获取方式获取方式在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码

52、序列（共有128种可能性），即可获得该小区ID。LTE的方式类似，不同的是UE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，共有3种可能性）和辅同步序列（SSS，共有168种可能性）。由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID。配置原则配置原则 因为PCI直接决定了小区同步序列，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。77TD-LTETD-LTE物理层物理层PCI概述78TD-LTETD-LTE物理层物理层PBCH配置 频域：对于不同的带宽，都占用中间的频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz 1.08MHz （7272个子载波）进行传输个子载波）进行传

53、输 时域：映射在每个时域：映射在每个5ms 5ms 无线帧的无线帧的subframe0subframe0里的第二个里的第二个slotslot的前的前4 4个个OFDMOFDM符号上符号上 周期：周期：PBCHPBCH周期为周期为40ms40ms，每，每10ms10ms重复发送一次，终端可以通过重复发送一次，终端可以通过4 4次中的任一次接收次中的任一次接收解调出解调出BCHBCH PBCH(广播信道广播信道) 广播消息：广播消息：MIB&SIBMIB&SIBMIBMIB在在PBCHPBCH上传输上传输, ,包含了接入包含了接入LTELTE系统所系统所需要的最基本的信息：需要的最

54、基本的信息：下行系统带宽下行系统带宽PHICHPHICH资源指示资源指示系统帧号系统帧号(SFN(SFN）CRCCRC使用使用maskmask的方式的方式天线数目的信息等天线数目的信息等 SIBSIB在在DL-SCHDL-SCH上传输，映射到物理信道上传输，映射到物理信道PDSCH PDSCH ，携带如下信息：携带如下信息：一个或者多个一个或者多个PLMNPLMN标识标识Track area codeTrack area code小区小区IDIDUEUE公共的无线资源配置信息公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的小区重选信息同、异频或不同技术网络的小区重选信息 SIB1SIB1固定位置

55、在固定位置在#5#5子帧上传输，携带了子帧上传输，携带了DL/ULDL/UL时隙时隙配比，以及其他配比，以及其他SIBSIB的位置与索引等信息。的位置与索引等信息。SIB 1SIB 2SIB 3879TD-LTETD-LTE物理层物理层PBCH配置80TD-LTETD-LTE物理层物理层PCFICH & PHICH配置 PHICHPHICH的传输以的传输以PHICHPHICH组的形式，组的形式，PHICHPHICH组的个组的个数由数由PBCHPBCH指示。指示。 Ng=1/6,1/2,1,2 Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH PHICH组数组数=Ng=Ng* *(100/8)(

56、100/8)（整数，取上限）（整数，取上限）=3=3，7 7，1313，2525PHICH min=3 PHICH max=25PHICH min=3 PHICH max=25 采用采用BPSKBPSK调制，传输上行信道反馈信息。调制，传输上行信道反馈信息。指示指示PDCCHPDCCH的长度信息（的长度信息（1 1、2 2或或3 3），在子帧的第一个），在子帧的第一个OFDMOFDM符号上发送，符号上发送，占用占用4 4个个REGREG，均匀分布在整个系统带宽。均匀分布在整个系统带宽。采用采用QPSKQPSK调制，携带一个子帧中用于传输调制，携带一个子帧中用于传输PDCCHPDCCH的的OFD

57、MOFDM符号数，传输格式。符号数，传输格式。小区级小区级shiftshift，随机化干扰。，随机化干扰。PCFICH( (物理层控制格式指示信道物理层控制格式指示信道) ) PHICH( (物理物理HARQHARQ指示信道指示信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程81TD-LTETD-LTE物理层物理层82TD-LTETD-LTE物理层物理层物理下行控制信道（PDCCH）承载调度分配和其他控制信息，用于指示和PUSCH、PDSCH相关的格式、资源分配以及HARQ信息；在LTE中采用TDM方式复用下行控制信令，物理下行控制信道PDCCH放置在一个子帧的前n个（n小于等于3）OFDM符号，具

58、体的数目由PCFICH确定；PDCCH的映射由资源组REG和控制信道粒子CCE构成，一个REG由4个频域上并排的RE组成，即4个子载波1个OFDM符号，一个CCE则由若干个（一般取9个）REG构成。在实际映射中，每个CCE应占满这个子帧内PDCCH区域的所有的OFDM符号，以获得尽可能长的时域长度。 83TD-LTETD-LTE物理层物理层PDCCH配置84TD-LTETD-LTE物理层物理层PDCCH配置-覆盖频域：占用所有的子载波频域：占用所有的子载波 时域：占用每个子帧的前时域：占用每个子帧的前n n个个OFDMOFDM符号，符号，n=3nRSRQ=10lg100+(-82)-(-54)

59、=-8dB102TD-LTETD-LTE物理层物理层RS-CINRRS-CINRRS-CINR真正的RS信号质量因为RS在所有RE资源中均匀分布，所以RS-CINR一定程度上可以表征PDSCH（业务信道）信号质量因为RS-SINR没有在3GPP进行标准化，所以目前仅在外场测试中要求厂家提供RS-CINR，且不同厂家在实现中可能会有一定偏差103TD-LTETD-LTE物理层物理层上行参考信号DMRS（解调参考信号）（解调参考信号）在在PUCCH、PUSCH上传输，用于上传输，用于PUCCH和和PUSCH的相关解调的相关解调For PUSCH 每个每个slot(0.5ms) 一个一个RS，第，第

60、四个四个OFDM symbol For PUCCHACK 每个每个slot中间三个中间三个OFDM symbol为为RS For PUCCHCQI 每个每个slot两个参考信号两个参考信号SRS（探测参考信号）（探测参考信号） Sounding作用作用 上行信道估计，选择上行信道估计，选择MCS和和 上行频率选择性调度上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信道系统中，估计上行信道矩阵矩阵H，用于下行波束赋形，用于下行波束赋形 Sounding周期周期 由高层通过由高层通过RRC 信令触发信令触发UE 发送发送SRS，包括一次性，包括一次性的的SRS 和周期性和周期性SRS 两种方式两种方式 周期性周期性SRS 支持支持2ms,5ms