华星TD-LTE培训技巧-关键技术(2016)

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33 TD-LTETD-LTE关键技术关键技术1OFDM MIMO技术技术多天线技术多天线技术链路自适应链路自适应:速率控制速率控制HARQ动态调度：信道调度动态调度：信道调度干扰消除干扰消除功率控制功率控制4LTE（OFDM+MIMO+IP）LTE的主要增强型技术：OFDM、MIMO1G（FDMA）2G（TDMA为主）3G（CDMA）关键

2、技术演进关键技术演进5LTELTE关键技术概述关键技术概述n 多址技术n 多天线技术n 链路自适应技术n HARQn 信道调度与快速调度n 小区间干扰消除快速调度技术快速调度技术HARQ技术技术3456AMC自适应编码调制技术自适应编码调制技术小区间干扰消除小区间干扰消除6OFDMOFDM发展历史发展历史2000s1990s1970s1960sOFDM在高速调制器中的应用开始研究OFDM 应用在高频军事系统OFDM应用于宽带数据通信和广播等OFDM应用于 802.11a, 802.16, LTE7LTELTE多址技术的要求多址技术的要求 更大的带宽和带宽灵活性 随着带宽的增加，OFDMA信号仍

3、将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响. 在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽. 扁平化架构 当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现. 便于上行功放的实现 SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比, 有利于终端采用更高效率的功放. 简化多天线操作 OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.8OFDMOFDM基本思想基本思想 OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输 OFDM子载波的带宽 信道“

4、相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落” OFDM符号持续时间 3k3。 TDD TDD UL/DLUL/DLConfiguConfigurationrationDL subframe index DL subframe index n n0 01 12 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 89 9046- - - 4 6 - -176- - 4 7 6 - -4276- 4 8 7 6 - 483411- - - 7 6 6 5541211- - 8 7 7 6 5451211- 9 8 7 6 5 413677- - - 7 7 - -5T

5、DD UL/DLTDD UL/DLConfiguratConfigurationionUL subframe index UL subframe index n n0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 904 7 64 7 614 64 626636 6 646 65664 6 64 7ACK/NACK ACK/NACK PDSCH PDSCH ACK/NACK ACK/NACK PUSCH PUSCH HARQHARQ定时关系定时关系88n 对于对于TDDTDD来说，其来说，其RTTRTT（Round Trip TimeRound Trip Time，环

6、回时间）大小不仅与传输，环回时间）大小不仅与传输时延、接收时间和处理时间有关，还与时延、接收时间和处理时间有关，还与TDDTDD系统的时隙比例、传输所在的系统的时隙比例、传输所在的子帧位置有关。子帧位置有关。n TDD TDD 系统的进程数目：系统的进程数目：ConfigurationDL/UL allocationProcess number (UL)Process number(DL)01DL+DwPTS : 3UL7412DL+DwPTS : 2UL4723DL+DwPTS : 1UL21036DL+DwPTS : 3UL3947DL+DwPTS : 2UL21258DL+DwPTS :

7、 1UL11563DL+2DwPT : 5UL66HARQHARQRTTRTT与进程数与进程数89n 重传与初传之间的定时关系：同步重传与初传之间的定时关系：同步HARQHARQ协议；异步协议；异步HARQHARQ协议协议n LTELTE上行为同步上行为同步HARQHARQ协议：协议：如果重传在预先定义好的时间进行，接收机不需要显示告知进程号，则称为同步HARQ协议n 根据根据PHICHPHICH传输的子帧位置，确定传输的子帧位置，确定PUSCHPUSCH的传输子帧位置的传输子帧位置n 与与PDCCHPDCCHPUSCHPUSCH的定时关系相同的定时关系相同n LTELTE下行为异步下行为异步

8、HARQHARQ协议：协议：如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行，接收机需要显示告知具体的进程号，则称为异步HARQ协议HARQHARQ定时关系定时关系90 LTE中的HARQ技术采用增量冗余（Incremental Redundantcy，IR）HARQ,即通过第一次传输发送信息bit和一部分冗余bit，而后通过重传（Retransmission）发送额外的冗余bit，如果第一次传输没有成功解码，则可以通过重传更多冗余bit降低信道编码率，从而实现更高的解码成功率。如果加上重传的冗余bit仍然无法正常解码，则进行再次重传。随着重传次数的增加，冗余bit不断积累，信道编码率不断降低，从

9、而可以获得更好的解码效果。 HARQ针对每个传输块（TB）进行重传。混合自动重传请求（混合自动重传请求（HARQHARQ）91n 自适应自适应HARQHARQ：自适应HARQ是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。需要信令额外通知。 n 非自适应非自适应HARQHARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机事先协商好的，不需要额外的信令通知不需要额外的信令通知。n LTELTE下行采用自适应的下行采用自适应的HARQHARQn LTE LTE上行同时支持自适应上行同时支持自适应HARQHARQ和非自适应的和非自适应

10、的HARQHARQn 非自适应的非自适应的HARQHARQ仅仅由仅仅由PHICHPHICH信道中承载的信道中承载的NACKNACK应答信息来触发应答信息来触发n 自适应的自适应的HARQHARQ通过通过PDCCHPDCCH调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈不反馈NACKNACK，而是通过调度器调度其重传所使用的参数，而是通过调度器调度其重传所使用的参数 HARQHARQ自适应自适应/ /非自适应非自适应HARQHARQ92基本思想基本思想对于某一块资源，选择信道传输条件最好的用户进行调度，从而最大化系统吞吐量；信道调度信道调度93LTELTE

11、系统支持基于频域的信道调度系统支持基于频域的信道调度相对于单载波CDMA系统，LTE系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制信道调度信道调度下行：基于公共参考信号上行：基于探测参考信号94n快速调度即为分组调度，其基本理念就是快速服务。n 调度方法: TDM、FDM、SDM。快速调度快速调度调度原则 n公平调度算法 Round Robin(RR)n最大C/I调度算法 (Max C/I)n部分公平调度算法 (PF)95快速调度快速调度基于时间的轮循方式基于流量的轮循方式最大C/I方式部分公平方式：PF每个用户被顺序的服务，得到同样的平均分配时间，但每个用户由于所处环境的不同，得到的流

12、量并不一致每个用户不管其所处环境的差异，按照一定的顺序进行服务，保证每个用户得到的流量相同系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征，依据无线信道C/I的大小顺序，确定给每个用户的优先权，保证每一时刻服务的用户获得的C/I都是最大的综合了以上几种调度方式，既照顾到大部分用户的满意度，也能从一定程度上保证比较高的系统吞吐量，是一种实用的调度方法96FDD-LTEFDD-LTE同频组网的问题同频组网的问题 小区内干扰 FDD-LTE特有的OFDMA接入方式，使本小区内的用户信息承载在相互正交的不同载波上。 小区间干扰（Inter Cell InterferenceICI） 所有的干扰来自于其他小区。 FD

13、D-LTE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。用户感受差。FDD-LTE同频组网时小区间干扰比较严重小区边界干扰严重97降低小区间干扰的途径降低小区间干扰的途径小区间干扰随机化（ICI Randomization） 干扰随机化不能降低干扰的能量，但能通过给干扰信号加扰的方式将干扰随机化为“白噪声”，从而抑制小区间干扰。 利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。小区间干扰消除（ICI Cancellation） 通过将干扰信号解调/解码后，对该干扰信号进行重构，然后从接收信号中减去。 可以显著改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是对于带宽较小的

14、业务(如VolP)则不太适用，在OFDMA系统中实现也比较复杂。小区间干扰协调（ICI CoordinationICIC） 基本思想是通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理方案。具体而言，ICIC以小区间协调的方式对各个小区中无线资源的使用进行限制，包括限制时频资源的使用或者在一定的时频资源上限制其发射功率等。 是目前研究的一项热门技术，其实现简单，可以应用于各种带宽的业务并且对于干扰抑制有很好的效果。98小区间干扰消除技术方法包括：1. 加扰2. 跳频传输3. 发射端波束赋形以及IRC 4. 小区间干扰协调 5. 功率控制

15、小区间干扰消除小区间干扰消除99LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰一般情况下，加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即比特级的加扰PDSCH，PUCCH format 2/2a/2b，PUSCH：扰码序列与UE id、小区id以及时隙起始位置有关PMCH：扰码序列与MBSFN id和时隙起始位置有关PBCH，PCFICH，PDCCH：扰码序列与小区id和时隙起始位置有关PHICH物理信道的加扰是在调制之后，进行序列扩展时进行加扰扰码序列与小区id和时隙起始位置有关部分物理信道和物理信号通过随机选取Cyclic shift值进行加扰PUCCH所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，

16、该序列与小区id有关上行解调参考信号所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，该序列与小区id有关小区间干扰消除小区间干扰消除-加扰加扰 Turbo Coding Interleaver Scrambling A User A 100n 目前LTE上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰n 除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的资源映射均与小区id有关n PDSCH、PUSCH以及PUCCH采用子帧内跳频传输n PUSCH可以采用子帧间的跳频传输小区间干扰消除小区间干扰消除跳频传输跳频传输101n 提高期望用户的信号强度 n 降低信号对其他用户的干扰 n 特别的，

17、如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位，可以主动降低对该方向辐射能量小区间干扰消除小区间干扰消除发射端波束赋形发射端波束赋形102n 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） 下行上行小区间干扰消除小区间干扰消除 IRC IRC103小区间干扰协调小区间干扰协调ICICICIC分类分类 小区间干扰协调ICIC的实现方式很多，分类丰富： 从资源调度的方式区分：部分频率复用、软频率复用部分频率复用、软频率复用和全频率复用和全频率复用。 从资源调度

18、的周期区分：静态分配、半静态分配、动静态分配、半静态分配、动态分配和协调调度态分配和协调调度。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104频率复用频率复用 OFDM在频谱效率和抗同频干扰能力之间的折衷 部分频率复用（Fractional Frequency Reuse）：把频谱分成两个部分，一部分频谱用同频复用，一部分频谱用同频复用，一部分频谱一部分频谱采用复用因子为采用复用因子为3。 软频率复用SFR（Soft Frequency Reuse）：一

19、个频率在一个小区当中不再定义为用或者不用，而是用发射功率门限的方式定义该频率在多大程度上被使用，系统的等效频率复用系数可以在频率复用系数可以在1到到N之间平滑过渡之间平滑过渡。 全频率复用FFR（Full Frequency Reuse）：资源分配的粒度更加精细，对时频资源的使用和发射功率的限制以PRB为单位，与SFR和FFR中对一组连续的PRB采用统一的资源使用和发射功率限制不同。105同频复用同频复用vsvs硬频率复用硬频率复用复用系数 = 1所有小区使用同一频段。系统性能最高。小区间干扰ICI较高，问题严重，影响小区边缘性能和小区边缘用户的体验。复用系数 = 3相邻扇区使用正交频带。 小

20、区干扰ICI得以降低。牺牲部分系统性能。106部分频率复用部分频率复用 在某些子频带上的频率复用因子为1，而在另外一些子频带上的频率复用因子大于1。 相邻小区使用正交频段，但是小区中心使用同一频段。1 复用系数 3复用系数 = 1复用系数 = 3f1f2f3f4107软频率复用软频率复用可用频带分成N个部分，对于每个小区，一部分作为主载波，其他作为辅载波。主载波的功率门限高于辅载波。相邻小区的主载波不重叠。主载波可用于整个小区，辅载波只用于小区内部。通过调整辅载波与主载波的功率门限的比值，可以适应负载在小区内部和小区边缘的分布。频率功率f主载波频率功率f主载波频率功率f主载波扇区1扇区2扇区3

21、f辅载波f辅载波f辅载波f辅载波1 复用系数 40MHz的载波聚合远期（15年后）标准尚未完成，暂无引入计划上行上行MIMO增强增强单用户双流中期（ 1314年）标准化已完成，行业市场有明确的上行增强需求，该功能可使峰值提升一倍，平均吞吐量提升15%左右单用户四流远期（15年后）对设备要求较高，产业暂不具备支持能力LTE-ALTE-A功能规划功能规划119LTE-ALTE-A特性引入计划（特性引入计划（2 2）LTE-A特性特性具体增强方案具体增强方案网络引入时间网络引入时间理由理由下行下行MIMO增增强强基于码本的8天线单/双流发送中期（ 1314年）软件功能，对硬件无特殊要求，作为非码本方

22、式的有效补充下行4流中远期（1314年）下一代基站具有单基带板支持2个8天线扇区的能力，即硬件可支持下行4流；4流对峰值及小区平均吞吐量增益明显下行8流远期（15年后）对设备要求较高，产业暂不具备支持能力CoMP同站上行联合接收中期（1314年）实现复杂度高，性价比有待提升同站下行联合发送中期（1314年）扇区间天线校准方案成熟度待提升不同eNB 9扇区协作远期（15年后）实现复杂度高，对传输要求高，且需要增加联合处理单元LTE-ALTE-A功能规划功能规划120LTE-ALTE-A特性引入计划（特性引入计划（3 3）LTE-A特性特性具体增强方具体增强方案案网络引入时网络引入时间间理由理由e

23、ICICMarco与pico、femto站之间的增强型干扰协调方案中期（1314年）标准化已完成，可规避部分分层网间的控制信道干扰，中期阶段可能出现多站型混合组网场景MDT最小化路测功能近期（1112年）通过终端测量帮助网络维护，需求明确，需终端支持Relay新站型中期（1314年）取决于站型规划LTE-ALTE-A功能规划功能规划121载波聚合载波聚合背景及技术原理背景及技术原理p为了进一步增强用户上下行峰值速率，支持载波聚合的终端可以同时在多个成员载波上与基站建立连接p支持载波聚合的终端支持收、发最大带宽100MHz；依据能力不同，不同终端支持的最大带宽也不同p载波聚合种类包括：带内连续载

24、波聚合、带内离散载波聚合、带间离散载波聚合应用效果分析应用效果分析p由于基站可在多个成员载波为UE分配资源，因此采用载波聚合可以获得更高的调度增益p由于终端可以同时在多个成员载波上收发数据，因此可以突破LTE的20MHz收发带宽上限，获取更高的峰值速率p目前，2.3GHz 50MHz带宽载波聚合标准化已完成，2.6GHz 40MHz带宽载波聚合2012年可以完成标准化；应用效分析应用效分析厂家支持情况及引入建议厂家支持情况及引入建议p厂家支持情况：p 2012年主流系统厂商将推出大容量BBU（BBU支持6个8天线20MHz）和40M RRU，硬件将具备支持2.6G 40M载波聚合的能力；p 2

25、012-2013年，主流系统厂商将推出支持2.6GHz 40M载波聚合的预商用产品p 由于载波聚合将会导致终端处理度、成本、功耗的显著增加，预计2014-2015年，终端厂商将推出支持40M载波聚合的预商用产品p引入建议p 综合考虑到我司频谱资源、终端实现复杂度等因素，建议在2012-2013年引入2.6G 40M带宽载波聚合功能LTE-ALTE-ALTE-A载波聚合载波聚合122MDTMDT（最小化路测技术）（最小化路测技术） 人工路测网络运维成本高 狭窄路段、小区住宅等测试车辆无法到达区域无法路测 汽车尾气、CO2排放不利于节能减排技术驱动力 基站配置具有MDT功能的商用终端进行MDT，终

26、端自动进行数据收集并上报技术原理 位置信息：RF finger print、GNSS、网络为终端定位、网络侧请求终端定位等 QoS验证：吞吐量、数据量、可接入性 覆盖优化：RSRP/RSRQ，power Headroom, received interference power技术现状终端记录路测数据并上报终端记录路测数据并上报基站将路测报告转发给基站将路测报告转发给OAMOAM123MDTMDT（最小化路测技术）（最小化路测技术）背景及技术原理背景及技术原理p商用终端可自动进行路测并记录数据，基站负责收集终端路测数据并上报OAMp采用MDT技术路测范围较广，普通用户均可参加，网优工作更加省力

27、和细致应用效果分析应用效果分析p网络MDT功能由OAM控制，基站负责将路测命令发给终端并负责接收终端上报的路测信息p配置MDT有两种方式：Logged MDT（终端先对于数据进行存储，后集中上报）与Immediate MDT（实时采集和上报）；p终端无需作额外测量即可完成MDT，该功能使网优工作更加便利和快捷应用效分析应用效分析厂家支持情况及引入建议厂家支持情况及引入建议p厂家支持情况：p 2013-2014年主流系统厂商将推出支持MDT技术的预商用产品p 2013-2014年终端厂商将推出支持MDT技术的预商用产品p引入建议p 要求系统和终端在2013-2014年支持MDT技术LTE-ALT

28、E-AMDT124eICICeICIC背景及技术原理背景及技术原理p目前，ICIC技术对于控制域的干扰抑制效果非常有限p采用时域干扰协调方案解决macro、pico和femto等多种基站进行混合组网时小区间的控制信道和数据信道的干扰问题peICIC相当于用一个宏站的子帧的牺牲去换取多个pico站的吞吐量提升，具体增益受pico站个数的影响应用效果分析应用效果分析p根据X2信令或者OAM协调可以减轻macro与pico站之间的干扰p目前，CRS干扰消除技术、公共信号（SIB1/Paging）干扰消除技术等仍在研究和标准化过程中应用效分析应用效分析厂家支持情况及引入建议厂家支持情况及引入建议p厂家

29、支持情况：p 目前系统厂商具备硬件支持能力，随着eICIC标准化的完善，预计2014-2015年将会有预商用产品p引入建议p 随着混合组网的逐步应用以及eICIC标准化进程的完善，建议2014-2015年引入该功能MacroPico控 制 信 道数 据 信 道控 制 信 道数 据 信 道控 制 信 道数 据 信 道MacroPicoX2f1f1t1t2t3LTE-ALTE-AeICIC125LTE-ALTE-A上行多天线增强技术上行多天线增强技术背景及技术原理背景及技术原理pLTE-A上行可支持单用户双流和单用户4流传输；p基于码本进行空分复用；p上行多流传输需要提高终端发射功率，以获得吞吐量

30、的提高，上行最大发射功率可根据行业应用的具体需求进行设计应用效果分析应用效果分析p上行多流传输可以成倍提高单用户上行吞吐量；p网络设备已支持上行虚拟MIMO（即2用户MU-MIMO），相当于具备单用户上行2流的接收能力，但不具备4流的接收能力应用效分析应用效分析厂家支持情况及引入建议厂家支持情况及引入建议p厂家支持情况：p 目前厂商暂未支持p引入建议p 单用户双流：近期（1314年）引入，由于行业终端对上行吞吐量的需求p 单用户4流：远期（16年后）引入上行SU-MIMOLTE-ALTE-A多天线增强多天线增强126LTE-ALTE-A下行多天线增强技术下行多天线增强技术背景及技术原理背景及技

31、术原理pLTE-A下行多天线增强技术包括下行多流BF和基于码本的下行多流发送；p下行多流下行多流BFBF：p新定义TM9，最大支持8流数据传输；p采用CSI-RS进行信道测量，终端可以估计出8天线的信道，从而可以更准确的获得CQIp基于码本的下行多流发送基于码本的下行多流发送：p最大支持8流，采用CSI-RS进行信道质量反馈，DMRS进行信道相关估计和解调应用效果分析应用效果分析p下行多流BF可在中高SINR时极大提高系统吞吐量；p基于码本的下行多流发送是BF技术的有效补充，当TDD信道互易性不能获得的情况下使用 应用效分析应用效分析厂家支持情况及引入建议厂家支持情况及引入建议p厂家支持情况：

32、p 目前厂商暂未支持p引入建议p 远期（16年后）引入LTE-ALTE-A多天线增强多天线增强127自组织网络（自组织网络（SON）核心网核心网基站自启动基站自启动S1S1接口自配置接口自配置X2X2接口自配置接口自配置TD-LTEPCIPCI自配置自配置PCI=21PCI=21邻小区列表自配置邻小区列表自配置NRNO HONO X21xxxxxx2xxxxxx移动鲁棒性优化移动鲁棒性优化网络节能网络节能TD-LTETD-LTE网管网管如何降低运营商网络运营成本如何实现网络半自动或自动配置及优化工作如何在实现以上功能的条件下，保障运营商对网络的控制权128中继技术（Relay）连续覆盖不足连续

33、覆盖不足根据链路预算结果和仿真数据，在根据链路预算结果和仿真数据，在2.6GHz2.6GHz按按现有站址进行现有站址进行TD-LTETD-LTE组网时，可能会存在很组网时，可能会存在很多覆盖盲点多覆盖盲点深度覆盖有难度深度覆盖有难度 现有站址平均站间距：现有站址平均站间距：250m250m( (广州广州), ), 410m410m( (北京北京) )根据链路预算结果，根据链路预算结果，2.6GHz TD-LTE2.6GHz TD-LTE组网提供组网提供室内覆盖（假设室内覆盖（假设1 1面墙）时，最大站间距不能面墙）时，最大站间距不能超过超过240m240m根据爱立信的统计数据，按现有站址组网时根据爱立信的统计数据，按现有站址组网时，50%50%的宏站存在深度覆盖问题的宏站存在深度覆盖问题kmkmBest server link loss