TD-LTE技术原理介绍

1、TD-LTETD-LTE技术原理介绍技术原理介绍中移动研究院无线所中移动研究院无线所2012.11.52012.11.5内容：内容： TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层 LTE-A技术的引入分析OFDMOFDM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宽频信道宽频信道正交子信道正交子信道LTELTE多址方式多址方式- -下行下行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

2、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关键技术帧结构物理信道物理层过程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LTELTE多址方

3、式多址方式- -上行上行和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关键技术帧结构物理信道物理层过程考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，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

4、调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的上下行资源单位上下行资源单位信道类型信道名称资源调度单位资源位置控制信道PCFICHPCFICHREGREG占用占用4 4个个REGREG，系统全带宽平均分配，系统全带宽平均分配 时域：下行子帧的第一个时域：下行子帧的第一个OFDMOFDM符号符号PHICHPHICHREGREG最少占用最少占用3 3个个REGREG时域：下行子帧的第一或前三个时域：下行子帧的第一或前三个OFDMOFDM符号符号PDCCHPDCCHCCECCE下行子帧中前下行子帧中前1/2/31/2/3个符号中除了个符号中除了PCFICHPCFICH、PHICHPHICH、参考信号所

5、占用的资源参考信号所占用的资源PBCHPBCHN/AN/A频域：频点中间的频域：频点中间的7272个子载波个子载波时域：每无线帧时域：每无线帧subframe 0subframe 0第二个第二个slotslotPUCCHPUCCH位于上行子帧的频域两边边带上位于上行子帧的频域两边边带上业务信道PDSCHPUSCHPDSCHPUSCHRBRB除了分配给控制信道及参考信号的资源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

6、小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms)关键技术帧结构物理信道物理层过程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

7、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- -概述概述Mode传输模式技术描述应用场景1单天线传输单天线传输信息通过单天线进行发送信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统无法布放双通道室分系统的室内站的室内站2发射分集发射分集同一信息的多个信号副本分别通过

8、多个衰落特性相互独立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的信道进行发送信道质量不好时，如小区信道质量不好时，如小区边缘边缘3开环空间复用开环空间复用 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定发射信号信道质量高且空间独立性信道质量高且空间独立性强时强时4闭环空间复用闭环空间复用 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理以产生空间独立性信道质量高且空间独立性信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好强时。终端静止时性能

9、好5多用户多用户MIMO 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。收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。6单层闭环单层闭环空间复用空间复用 终端反馈终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道的信道7单流单流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，使其天线阵发发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线

10、阵发射信号具有波束赋形效果射信号具有波束赋形效果信道质量不好时，如小区信道质量不好时，如小区边缘边缘8双流双流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高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率信道质量较高且具有一定信道质量较高且具有一定空间独立性时（信道质量空间独立性时（信道质量介于单流介于单流beamforming与空与空间复用之间）间复用之间） 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 eNB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

11、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关键技术帧结构物理信道物理层过程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）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

12、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IRC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 关键技术帧结构物理信道物理层过程内容：内容： TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层 LTE-

13、A技术的引入分析TD-LTETD-LTE帧结构帧结构子帧: 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 msDSUUDD

14、SUUD25 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。转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA邻邻频频共存共存（1 1）TD-S = 3:3根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为26Mbps左右（采用10:2:2，特殊时隙可以用来传输业务）TD-LTE = 2:2 + 10:2:2TD-SCDMA时隙 = 67

15、5usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms= 2.15ms特殊时隙特殊时隙共存要求：上下行没有交叠（图中Tb Ta）。则TD-LTE的DwPTS必须小于0.85ms（26112Ts)。可以采用10:2:2的配置0.675ms1ms关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA时隙 = 675usDwPTS =

16、75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.7ms0.675ms1ms= 1.475ms共存要求：上下行没有交叠（图中Tb Ta） 。 则TD-LTE的DwPTS必须小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S = 4:2 根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐

17、引起的容量损失约为20% ）计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75 = 20%TD-LTE = 3:1 + 3:9:2关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA邻邻频频共存共存（2 2）TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA邻频共存（邻频共存（3 3） TD-SCDMA与TD-LTE邻频共存时，需要严格时

18、隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，TD-LTE需用配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况下，增加新的特殊时隙配比5:5:2 增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本，版本，后续将考虑如何在后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。版本中引入该要求。关键技术帧结构物理信道物理层过程特殊

19、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。 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特殊子特殊子帧配置帧配置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

20、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关键技术帧结构物理信道物理层过程 主同步信号主同步信号PSS在在DwPTS上进行传输上进行传输 DwPTS上最多能传两个上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最符号（正常时隙能传最多多3个）个） 只要只要DwPTS的符号数大于等于的符号数大于等于6，就能传输数据（参照上页，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）特殊子帧配置） TD-SCDMA的的DwPTS承载下行同步信道承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，采用规定功率覆盖整个小区，UE从从DwP

21、TS上获得与小区的同步上获得与小区的同步 TD-SCDMA的的DwPTS无法传输数据，所以无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小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的GP配置），推荐将配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据配置为能够传输数据DwPTSDwPTS关键技术帧结构物理信道物理层过程UpPTSUpPTS UpPTSUpPTS可以发送短可以发送短RACHRACH（做随机接入用）和（做随机接入用）和SRSSRS（SoundingSounding参

22、考信号，详细介绍见后）参考信号，详细介绍见后）根据系统配置，是否发送短根据系统配置，是否发送短RACHRACH或者或者SRSSRS都可以用独立的开关控制都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个因为资源有限（最多仅占两个OFDMOFDM符号），符号），UpPTSUpPTS不能传输上行信不能传输上行信令或数据令或数据TD-SCDMATD-SCDMA的的UpPTSUpPTS承载承载UppchUppch，用来进行随机接入，用来进行随机接入关键技术帧结构物理信道物理层过程逻辑、传输、物理信道逻辑、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

23、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。 关键技术帧结构物理信道物理层过程物理信道简介物理信道简介信道类型信道名称TD-S类似信道功能简介控制信道PBCH(PBCH(物理广播信道）物理广播信道）PCCPCHPCCPCHMIBMIBPDCCHPDCCH（下行物理控制信道（下

24、行物理控制信道) )HS-SCCHHS-SCCH传输上下行数据调度信令传输上下行数据调度信令上行功控命令上行功控命令寻呼消息调度授权信令寻呼消息调度授权信令RACHRACH响应调度授权信令响应调度授权信令PHICH(HARQPHICH(HARQ指示信道）指示信道）ADPCHADPCH传输控制信息传输控制信息HIHI（ACK/NACK)ACK/NACK)PCFICHPCFICH（控制格式指示信道）（控制格式指示信道）N/AN/A指示指示PDCCHPDCCH长度的信息长度的信息PRACHPRACH（随机接入信道）（随机接入信道）PRACHPRACH用户接入请求信息用户接入请求信息PUCCHPUCC

25、H（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）HS-SICHHS-SICH传输上行用户的控制信息，包括传输上行用户的控制信息，包括CQI, ACK/NAKCQI, ACK/NAK反馈，调度请求等。反馈，调度请求等。 业务信道PDSCHPDSCH（下行物理共享信道）（下行物理共享信道）PDSCHPDSCH下行用户数据、下行用户数据、RRCRRC信令、信令、SIBSIB、寻呼消息寻呼消息PUSCHPUSCH（上行物理共享信道）（上行物理共享信道）PUSCHPUSCH上行用户数据、用户控制信息反上行用户数据、用户控制信息反馈，包括馈，包括CQI,PMI,RICQI,PMI,RI关键技术帧结构物理信道物理

26、层过程物理信道配置物理信道配置关键技术帧结构物理信道物理层过程 同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理ID（PCI），区分不同的小区 P-SCH P-SCH (主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步 S-SCHS-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步SCHSCH配置配置时域结构时域结构频域结构频域结构 PSSPSS位于位于DwPTSDwPTS的第三个符号的第三个符号 SSSSSS位于位于5ms5ms第一个子帧的最后一个符第一个子帧的最后一个符号号 SCH (P/S-SCH)SCH (P/S-SCH)占用的占用的7272子载波位子载波位

27、于系统带宽中心位置于系统带宽中心位置关键技术帧结构物理信道物理层过程 SCH(同步信道同步信道)小区物理小区物理IDID（PCIPCI）LTE系统系统提供提供504个物理层小区个物理层小区ID(即即PCI)，和，和TD-SCDMA系统的系统的128个扰码概个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置念类似。网管配置时，为小区配置0503之间的一个号码即可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 在在TD-SCDMA系统中，系统中，UE解出小区扰码序列（共有解出小区扰码序列（共有128种可能性），即种可能性），即可获得该小区物理可获得该小区物理ID LTE的方式类似，的方式类

28、似，UE需要解出两个序列：需要解出两个序列：主同步序列（主同步序列（PSS，即主同步信道，即主同步信道P-SCH中传播的序列，共有中传播的序列，共有3种可能性）种可能性）辅同步序列（辅同步序列（SSS，即辅同步序列，即辅同步序列S-SCH中传播的序列，共有中传播的序列，共有168种可能性）种可能性） 由两个序列的序号组合，即可获取该小区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因为PCI和小区同步序列关联，并且多个物理信道的加扰方式也和和小区同步序列关联，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，相关，所以相邻小区的所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。不能相同以避免干扰。

29、关键技术帧结构物理信道物理层过程 频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波） 时域：每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上 周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCHPBCHPBCH配置配置 PBCH(广播信道广播信道) 广播消息广播消息 MIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：系统带宽系统帧号(SFN）PHICH配置关键技术帧结构物理信道物理层过程 SIB承载在PDSCH ，携带信息和TD-S的类似，例如： PLMN Track area code 小区ID UE

30、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参数、切换参数SIB 1SIB 2SIB 38 指示上行传输数据是否正确收到 采用BPSK调制 指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号上发送 采用QPSK调制 随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰PCFICH & PHICHPCFICH & PHICH配置配置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频域：所有子载波 时域：每个子帧的前n 个OFDM符

31、号，n=3用于发送上/下行调度信息、功控命令等通过下行控制信息块DCI下发命令。不同用户使用不同的DCIPDCCHPDCCH配置配置-覆盖覆盖 PDCCH(物理下行控制信道物理下行控制信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程DCI占用的物理资源可变，范围为18个CCEDCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，解调门限越低，覆盖范围越大PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降技术原理技术原理PDCCHPDCCH链路自适应链路自适应/PCFICH/PCFICH功控功控PDCCH受到诸多因素影响：CCE聚合度、DCI Format、邻小区干扰、天线数及发送方

32、式等PDCCH/PCFICH功控：由于PDCCH/PCFICH采用QPSK调制方式进行发送，因此可对PDCCH/PCFICH进行下行功控；针对边缘用户的PDCCH/PCFICH信息发送，可通过借用中心用户控制信道的功率，增大边缘户用下行功率的方式，从而扩大覆盖范围PDCCH链路自适应：将PDCCH自适应与功率控制结合起来保证在恶劣无线条件下的PDCCH性能，以SINR作为触发门限，即当SINR低于一定门限，PDCCH会采用8CCE+power boostingPCFICH功控：同PDCCH功控，可以有效提升在恶劣无线条件下的PCFICH性能以上功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用原理介

33、绍原理介绍引入分析引入分析性能增益性能增益PDCCHPDCCH链路自适应链路自适应/PCFICH/PCFICH功控功控最大发射功率受到用户数、基站总功率及射频协议的限制如果基站发射功率为40W时，PDCCH /PCFICH单天线平均发射功率为： 37dBm-10log(1200）=6.2dBm射频协议规定：相邻RE间功率差需要小于10dB链路预算结果：根据链路预算，不考虑其他信道受限，PDCCH功率提升3dB，覆盖距离可增大20%左右；理论分析理论分析 PDCCHPDCCH配置配置-容量容量信道及信号REPCFICH4 4* *4=164=16PHICHminmin3 3* *4=124=12

34、maxmax2525* *4=1004=100RS两天线端口两天线端口4 4* *100=400100=4001 symbol1212* *100=1200100=12002 symbol2 2* *1200=24001200=24003 symbol3 3* *1200=36001200=3600PDCCH可用资源有限，每个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降关键技术帧结构物理信道物理层过程以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数支持用户数的计算假定：1.用户每10ms被调度一次2.用户分布如下： 10%用户采用1CCE 20%用户采用2CCE 20%用户

35、采用4CCE 50%用户采用8CCE两天线端口10ms调度次数10ms调度用户数2:2PDCCH占OFDM SYMBOL数目1CCE2CCE4CCE8CCE1max1261266060303012123636min11411454542424121233332max330330162162787836369999min3123121561567878363696963max4624622302301141145656143143min44444422022011011052521361363:11max1681688080404016164848min152152727232321616444

36、42max4404402162161041044848132132min41641620820810410448481281283max6386383183181581587878198198min6146143043041521527272188188初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，Format 0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4PRACHPRACH配置配置长度配置长度配置 LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。 初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。格式格式时间长度时间长度覆

37、盖范围覆盖范围01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争 PRACH(PRACH(物理随机接入信道物理随机接入信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程接入类型建议接入类型建议 频域：1.08MHz带宽（72个子载波） 时域：普通上行子帧中（format 03）及UpPTS（format 4） 每10ms无线帧接入0.56次，每个子帧采用频分方式可支持多个随机接入资源。 供UE传输控制信息，

38、包括CQI, ACK/NAK反馈，调度请求等 一个控制信道由1个RB pair组成，位于上行子帧的两边边带上 在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益 通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH资源上发送。 上行容量与吞吐量是PUCCH的RB资源个数与PUSCH的RB资源个数的折中PUCCHPUCCH配置配置PUCCH（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）控制信道示意图关键技术帧结构物理信道物理层过程用于估计上行信道频域信息，用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度做频率选择性调度用于估计上行信道，做下行用于估计上行信道，做下行波束赋形波束赋形 用于上行控制和数据信道

39、用于上行控制和数据信道的相关解调的相关解调信道估计、测信道估计、测量。量。位于每个时隙位于每个时隙数据部分之间数据部分之间 下行导频，用作信下行导频，用作信道估计。道估计。 用作同步用作同步 仅出现于波束赋型模式，仅出现于波束赋型模式，用于用于UE解调解调 用于下行信道估计，及非用于下行信道估计，及非 beamforming模式下的解调。模式下的解调。 调度上下行资源调度上下行资源 用作切换测量用作切换测量参考信号参考信号TD-LTETD-SCDMA下行参考信号下行参考信号上行参考信号上行参考信号CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble码码相同点相同点：都是公共导频，分布于全带宽内

40、：都是公共导频，分布于全带宽内不同点不同点：CRS还可用作非还可用作非beamforming模式下的解调模式下的解调相同点相同点：主要用于业务信道的解调：主要用于业务信道的解调不同点不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故故DRS及及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:DRS:仅用于仅用于BFBF模式下业务信道的解调模式下业务信道的解调DMRS:DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调用于上行控制信道和业务信道的解调TD-LTETD-LTE特有，上行实现特有，上行实现SoundingSounding后，

41、可以实现后，可以实现BFBF和和更准确的上下行频选调度更准确的上下行频选调度 关键技术帧结构物理信道物理层过程下行参考信号下行参考信号两天线端口示意图DRS（专用参考信号）（专用参考信号）CRS（公共参考信号）（公共参考信号）天线端口5示意图CRSDRS位置分布于下行子帧全带宽上分布于下行子帧全带宽上分布于用户所用分布于用户所用PDSCHPDSCH带宽上带宽上作用下行信道估计，调度下行资下行信道估计，调度下行资源源切换测量切换测量波束赋形时，用于波束赋形时，用于UEUE解调解调应用发射分集、空间复用的业务发射分集、空间复用的业务和控制信道和控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的

42、业务信波束赋型的业务信道道关键技术帧结构物理信道物理层过程CRS Power BoostingCRS Power Boosting小区导频功率提升：LTE中导频有两类，即小区导频和用户专用导频，功率提升仅针对小区导频小区导频可有效扩大覆盖范围：LTE定义小区导频上的发射功率强度可高于业务信道，以提高小区边缘导频的信道估计性能，从而扩大覆盖范围动态调整范围：协议中有8个导频功率密度/业务功率密度的级别，最大6db，最小-3db扩大覆盖：小区导频（CRS）的功率增强可提升小区边缘的信道估计性能，在覆盖范围较大，导频覆盖受限的场景下，可采用Power Boosting方案扩大覆盖设备能力：导频功率提

43、升功能对设备的射频模块有要求（协议中已明确相关的射频指标：RE间功率差小于10dB），从前期测试来看，设备均已满足所有的射频指标要求，故可要求此功能；该功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用原理介绍原理介绍引入分析引入分析LTELTE终端测量量终端测量量- -概述概述LTE终端需要报告以下标准化测量量：RSRPRSRP 表示信号强度，类比于TD-SCDMA的RSCPRSRQRSRQ 表示信号质量。TD-SCDMA里没有对应测量量小区选择小区选择 基于RSRP值小区重选小区重选 基于RSRP值切换切换 基于RSRP或RSRQ测量量测量量使用场景使用场景Release 9对小区选择/重选进行

44、了优化，小区选择/重选也可基于RSRQ切换可以基于RSRQ，避免了TD-SCDMA中切换只能基于RSCP带来的信道质量未知的问题关键技术帧结构物理信道物理层过程上行参考信号上行参考信号可以在普通上行子帧上传输，也可以在UpPTS上传输，位于上行子帧的最后一个SC-FDMA符号，eNB配置UE在某个时频资源上发送sounding以及发送sounding的长度。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，第四个第四个OFDM symbol Fo

45、r 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

46、,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八种周期八种周期 TDD系统中，系统中，5ms最多发两次最多发两次关键技术帧结构物理信道物理层过程Slot structure for ACK/NAK and its RS DMRS1 slot DMRS DMRSSlot structure for PUSCH and its RS1 slot DMRSSlot structure for CQI and its RS1 slot DMRS DMRS内容：内容： TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层

47、LTE-A技术的引入分析物理层过程物理层过程- -下行同步下行同步 第一步：第一步：UE用3个已知的主同步序列和接收信号做相关，找到最大相关峰值，从而获得该小区的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上图的紫色位置），达到OFDM符号同步。PSC每5ms发射一次，所以UE此时还不能确定哪里是整个帧的开头。另外，小区的主同步序列是构成小区ID的一部分。 第二步：第二步：UE用168个已知的辅同步序列在特定位置（上图中的蓝色位置，即SSC）和接收信号做相关，找到该小区的辅同步序列。SSC每5ms发射一次，但一帧里的两次SSC发射不同的序列。UE据此特性获得帧同步。辅同步序列也是构成小区ID的一部

48、分。 第三步：第三步：到此，下行同步完成。同时UE已经获取了该小区的小区IDS1核心网下行同步下行同步子帧0(下行)特殊子帧#2子帧2(上行)PSC(Primary Synchronization Channel)SSC(Secondary Synchronization Channel)下行同步是UE进入小区后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能开始接收其他信道（如广播信道）并进行其他活动。TD-SCDMA中主要依靠中主要依靠Sync_DL进行下行同步进行下行同步1. UE在DwPTS上粗搜SYNC_DL位置（与TD-LTE相同每5ms帧发送一次），与可能的32个sync_DL做相关，确定

49、SYNC_DL的码型（每个Sync_DL对应4个midamble码和扰码序列）2. 获取SYNC_DL之后，在TS0继续通过做相关来获取当前小区midamble码3. 获取midamble码后，便可建立TS0同步并读取PCCPCH获取小区广播信息，得到扰码TD-LTETD-SCDMA关键技术帧结构物理信道物理层过程物理层过程物理层过程- -随机接入随机接入S1核心网PreamblePRACH信道可以承载在UpPTS上，但因为UpPTS较短，此时只能发射短Preamble码。短Preamble码能用在最多覆盖1.4公里的小区。PRACH信道也可承载在正常的上行子帧。这时可以发射长preamble

50、码。长preamble码有4种可能的配置，对应的小区覆盖半径从14公里到100公里不等。PRACH信道在每个子帧上只能配置一个。考虑到LTE中一共有64个preamble码，在无冲突的情况下，每个子帧最多可支持64个UE同时接入。子帧0(下行)特殊子帧子帧2(上行)长Preamble短Preamble在UE收取了小区广播信息之后，当需要接入系统时，UE即在PRACH信道发送Preamble码，开始触发随机接入流程关键技术帧结构物理信道物理层过程物理层过程物理层过程- -随机接入信令流程随机接入信令流程UEeNBPreamblePRACH信道信道Random Access ResponsePDS

51、CH(公共业务信道公共业务信道)RRC连接请求PUSCH(公共业务信道公共业务信道)RRC连接建立PDSCH(公共业务信道公共业务信道)发送preamble，请求接入确认收到请求，并指示UE调整上行同步UE发送IMSI或TMSI，正式请求RRC连接确认收到请求并返回该UE的IMSI(TMSI)以解决竞争问题(如果两个UE都以为自己能获得接入，那么通过此消息的IMSI就能挑出真正获准接入的UETD-LTE关键技术帧结构物理信道物理层过程降低小区间干扰降低小区间干扰补偿路径损耗和阴影衰落，适应信道变化补偿路径损耗和阴影衰落，适应信道变化 上行功率控制概述上行功率控制概述功控方案功控方案功控信道功控

52、信道n PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH开环功控开环功控 (补偿路径损耗和阴影衰落）补偿路径损耗和阴影衰落） 确定确定UE发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础;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