TD-LTE原理介绍

1、TD-LTETD-LTE原理介绍原理介绍20142014年年0101月月移 动 改 变 生 活2 2 LTELTE网络结构网络结构移 动 改 变 生 活扁平化网络架构3 3核心网BSC核心网eNodeBBTSeNodeB 由2G/3G二级转发变为一级转发NodeBRNC2G/3G网络LTE网络移 动 改 变 生 活TD-LTE网络架构4 4SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetPS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS

2、4S3AFRxUEE-UTRANEPCEPS负责无线资源管理负责移动性管理功能负责用户面接入功能提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控提供鉴权和签约等功能用户设备(UE)接入网(E-UTRAN)核心网(EPC)整个TD-LTE系统由3部分组成移 动 改 变 生 活5 5网元功能移 动 改 变 生 活6 6BBU+RRU移 动 改 变 生 活7 7BBU模块移 动 改 变 生 活8 8LTE主控板-UMPT移 动 改 变 生 活9 9LTE基带处理板-LBBP移 动 改 变 生 活1010RRU分类移 动 改 变 生 活1111RRU移 动

3、改 变 生 活1212RRU移 动 改 变 生 活1313BBU与RRU连接图移 动 改 变 生 活1414网络拓扑移 动 改 变 生 活1515CSFB介绍CSFB基本概念（基本概念（ Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System ） 3GPP定义的电路域回落机制电路域回落机制，保证用户同时注册在EPS和传统电路域网络，用户发起语音业务时，由EPS指示用户回落到电路域网络后再发起语音呼叫CSFB主要过程主要过程 开机选开机选网驻留网驻留：优先驻留在LTE，即终端开机LTE及2G/3G电路域联合注册（确保用户同时注册在EPS和GSM电路域

4、网络）驻留LTE。该过程是CSFB基本流程。 呼叫呼叫请求回落请求回落：网络指示终端先重选回到2/3G，由CS网络提供语音服务。 通话通话结束返回结束返回：终端完成呼叫后返回到LTE网络驻留。LTE无线接入网无线接入网UE2G/3G无线接入网无线接入网MME（2.2）回落至）回落至2G CS提供语音提供语音MSC Server2G/3G核心网核心网SAESGs（2.1）呼叫请求）呼叫请求(1.2）联合注册）联合注册(1.1）开机选网）开机选网（3）语音结）语音结束后返回束后返回LTE移 动 改 变 生 活1616CSFB介绍 CSFB语音解决方案加大LTE对GSM网络的依赖程度:1、标准方案：

5、通过SGs接口联合注册实现开机选网驻留；开机选网驻留；基于R8重定向实现呼叫请求回落呼叫请求回落至GSM网络；通过小区重选完成通话结束返回通话结束返回至4G。（15-20s）2、简化方案：与标准方案的差别在通话结束返回通话结束返回，不通过小区重选从2G直接返回到4G，而是终端空闲态从2G-3G-4G(30-50s)，或者依靠终端自主FR方案返回4G网络(几秒内）。移 动 改 变 生 活1717CSFB介绍网络改造方面的区别1、标准方案：标准CSFB部署的方案需要对大量GSM核心网及接入网设备进行升级2、简化方案：在2G BSC不配置4G邻小区关系，空闲态终端通过3G桥接方式由2G重选返回4G，

6、CSFB通话结束后通过终端自主FR方案返回4G网络。网元功能标准方案简化方案MSCMSCCSFBCSFB基本功能、SGsSGs接口（联合位置更新、短信）全面升级或2 2台/Pool/Pool1 1台/Pool/PoolMMEMME全部支持CSFBCSFB功能、SGsSGs接口全部支持CSFBCSFB、SGsSGs接口BSCBSC小区重选返回全面改造升级不需改动eNBeNBR8R8回落至2G2G支持CSFBCSFB功能支持CSFBCSFB功能网络配置与优化方面的区别1、标准方案：不仅要求4G准确配置2G邻区信息，而且要求2G准确配置4G邻区信息。无线网络配置复杂，优化工作量大。2、简化方案：不要

7、求2G配置4G邻区信息。 注：作为跨系统互操作基本要求，2G与3G之间应互配邻区信息、3G与4G之间应互配邻区信息移 动 改 变 生 活1818LTE信令采集信令采集以信令软采数据（Uu）和信令硬采数据（S1 MME、S1-U、S6a、S11）为基础进行探讨。UEE-UTRANLTE-Uu华为ATAE服务器（SCA）（西区2枢602）MMES-GW/P-GW合设HSSS1-MMES11S1-US6a硬采集服务器（东区402）解析服务器及应用服务器LTE信令采集拓扑图：采集接口数据说明和设备说明： 信令软采数据由华为按规范采集上报，采集数据包括信令面消息和相关无线MR测量项； 信令硬采数据由中兴

8、完成采集； 软采数据和硬采数据的解析和关联由中兴、鼎利、西塔三家同时完成解析和对比分析 注：采集S6A、S11口用于用户的IMSI号的跟踪及NAS层消 息的解密移 动 改 变 生 活提纲1919 LTELTE特点与关特点与关键技术键技术移 动 改 变 生 活LTE的特点2020移 动 改 变 生 活LTE的关键技术LTE的多址方式 下行: OFDMA 上行: SC-FDMA先进的天线解决方案 发射分集 MIMO 波束赋形灵活的带宽配置 6种可用带宽可选的双工方式 TDD&FDD2121SC-FDMAOFDMATXTX101520 MHz31.45fDLfULfDL/UL移 动 改 变

9、生 活OFDM技术 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宽频信道正交子信道频域调度颗粒度小（频域调度颗粒度小（180kHz）子载波颗粒度小（子载波颗粒度小（15kHz）移 动 改 变 生 活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。隔，大大降低了频谱效率。 FDMOFDM OFDM:各子载波各子载波重叠排列，同时重叠排列，同时保持子载波保持子载波的的正交特性。

10、正交特性。从而在相从而在相同带宽内容纳数量同带宽内容纳数量更多子载波更多子载波，提升频谱效率。，提升频谱效率。移 动 改 变 生 活高阶调制2424移 动 改 变 生 活调制方式2525移 动 改 变 生 活调制方式2626移 动 改 变 生 活多天线技术2727移 动 改 变 生 活多天线技术2828移 动 改 变 生 活传输模式2929移 动 改 变 生 活传输模式30301. TM1， 单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。为普通单天线传输模式。 2. TM2，发送分集(Diversity)：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增

11、益.用来提高信号传输的可靠性，主要是针对小区边缘用户。3. TM3，开环空间分集(MIMO)：合适于终端（UE）高速移动的情况。4. TM4，闭环空间分集：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。5. TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。 6. TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。FDD7. TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。TDD8. TM8，双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。 9. TM9, 传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传

12、输，主要为了提升数据传输速率。移 动 改 变 生 活UE能力3131现网UE为类型3.上下行差别大的原因主要是上行没有MIMO。2,3,4基本一致，主要差异是手机缓存，也是影响速率的主要原因。移 动 改 变 生 活3232自优化移 动 改 变 生 活3333ANR移 动 改 变 生 活3434峰值速率移 动 改 变 生 活提纲3535 LTELTE帧结构帧结构移 动 改 变 生 活LTE帧结构FDD LTE帧结构TD-LTE帧结构#0帧: 10ms子帧: 1ms时隙0.5ms#1#2#3#4#5#6#7#8#9#19子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4半帧:

13、 5ms半帧: 5ms帧: 10msGPUpPTSLTE的两种无线帧结构ssspss移 动 改 变 生 活TD-LTE帧结构两种帧结构的异同点LTE双工方式相同点不同点无线帧长度子帧长度时隙半帧特殊子帧TDD10ms1ms0.5ms5msDwPTS、GP、UpPTSFDDN/AN/A移 动 改 变 生 活时隙概念3838移 动 改 变 生 活CP概念3939CP可以消除多径带来的符号间的干扰和子载波间的干扰。CP过大会占用系统资源。移 动 改 变 生 活LTE帧结构4040移 动 改 变 生 活LTE特殊子帧4141现网配置，与TDS干扰最小，且可以传送数据移 动 改 变 生 活LTE特殊子帧

14、4242TD-SCDMATD-LTE0.7ms0.675ms1ms= 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

15、.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移 动 改 变 生 活LTE特殊子帧4343GP要求大于2倍的上下行传输时延之和小区覆盖范围=(GP/2)*光速移 动 改 变 生 活不同CP的特殊子帧配置4444移 动 改 变 生 活RB4545移 动 改 变 生 活RE4646移 动 改 变 生 活RB4747移 动 改 变 生 活TD-LTE整体协议栈结构4848没有没有RNC，空中接口的控制平面（，空中接口的控制平面（RRC）功能由）功能由eNodeB进行管理和控制进行管理和控制控制面协议栈控制面

16、协议栈用户面和控制面协议栈均包含用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和和PDCP层，控制面向上还包含层，控制面向上还包含RRC层和层和NAS层层没有了没有了RNC，空中接口的用户平面（，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由）功能由eNodeB进行管理和控制进行管理和控制 用户面协议栈用户面协议栈移 动 改 变 生 活TD-LTE整体协议栈结构4949移 动 改 变 生 活5050TD-LTE整体协议栈结构移 动 改 变 生 活5151移 动 改 变 生 活 LTE支持频段5252移 动 改 变 生 活中国移动TDD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F频段（b

17、and 39）1880-1900MHz20M室外E频段（band40）2320-2370MHz50M室内D频段（band 38）2575-2635MHz60M室外目前中国移动目前中国移动TDDTDD频率资源情况频率资源情况移 动 改 变 生 活中国移动TDD频段5454Channel bandwidth BWChannel MHz1.43 5101520Transmission bandwidth configuration NRB615 255075100移 动 改 变 生 活LTE频率与频点转换5555E-UTRA OperatingBandDownlinkUplinkFDL_low (M

18、Hz)NOffs-DLFUL_low (MHz)NOffs-UL3319003600036000 36199 19003600036000 361993420103620036200 3634920103620036200 36349 3518503635036350 3694918503635036350 369493619303695036950 3754919303695036950 375493719103755037550 3774919103755037550 377493918803825038250-3864918803825038250-3864940230038650386

19、50-3964923003865038650-39649NOTE: The channel numbers that designate carrier frequencies so close to the operating band edges that the carrier extends beyond the operating band edge shall not be used. This implies that the first 7, 15, 25, 50, 75 and 100 channel numbers at the lower operating band e

20、dge and the last 6, 14, 24, 49, 74 and 99 channel numbers at the upper operating band edge shall not be used for channel bandwidths of 1.4, 3, 5, 10, 15 and 20 MHz respectively.FDL = FDL_low + 0.1(NDL NOffs-DL)FUL = FUL_low + 0.1(NUL NOffs-UL)省略了FDD部分（FDD同TDD)：使用频率= Flow + 0.1(使用频点 NOffs-DL)移 动 改 变

21、生 活提纲5656 LTELTE物理层介绍物理层介绍移 动 改 变 生 活LTE信道5757LTE的信道分为逻辑信道，传输信道与物理信道三种：的信道分为逻辑信道，传输信道与物理信道三种：逻辑信道 MAC通过逻辑信道为上层提供数据传送服务。传输信道物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。物理信道映射在物理层的信道。 移 动 改 变 生 活LTE信道映射5858传输信道物理信道物理信号移 动 改 变 生 活物理信道5959移 动 改 变 生 活6060移 动 改 变 生 活下行同步信号6161PSS:半帧同步（5ms)，Cell IDSSS:帧同步(10ms)，Cell ID Group均只有下

22、行PCI的个数=3*168移 动 改 变 生 活下行同步信号6262移 动 改 变 生 活小区物理ID(PCI)6363PCI MOD 3 不能相同：参考信号，主同步PCI MOD 6 不能相同：参考信号偏移PCI MOD 30 不能相同：上行解调参考信号移 动 改 变 生 活6464移 动 改 变 生 活PBCH与下行同步信号位置6565PBCH 72子载波PSS,SSS 62子载波（10个不使用）移 动 改 变 生 活PBCH信道6666移 动 改 变 生 活LTE系统消息6767系统消息的组成 MasterInformationBlock(MIB) 多个SystemInformation

23、Blocks (SIBs)MIB 承载于BCCH BCH P-BCH上 包括有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数（系统带宽，系统帧号，PHICH配置信息）注:系统帧号以无线帧为单位计算 时域：紧邻同步信道，以10ms为周期重传4次 频域：位于系统带宽中央的72个子载波LTE系统消息系统消息移 动 改 变 生 活LTE系统消息6868SIBs 除除MIB以外的系统消息，包括以外的系统消息，包括SIB1-SIB13 除除SIB1以外，以外，SIB2-SIB13均由均由SI (System Information)承载承载 SIB1是除是除MIB外最重要的系统消息，固定以外最重要的系

24、统消息，固定以20ms为周期重传为周期重传4次，即次，即SIB1在每两个无线帧（在每两个无线帧（20ms）的子帧）的子帧#5中重传（中重传（SFN mod 2 = 0，SFN mod 8 0）一次，如果满足）一次，如果满足SFN mod 8 = 0时，时，SIB1的内容可能改变，新传一次。的内容可能改变，新传一次。 SIB1和所有和所有SI消息均传输在消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上上 SIB1的传输通过携带的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的每个小区都是相同的）的）的PDCCH调度完成调度完成 SIB1中的中的SchedulingInfoList携带所有携带所有SI的调度信息，接收的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他以后，即可接收其他SI消息消息LTE系统消息系统消息移 动 改 变 生 活LTE系统消息6969MIB: 下行带宽，PHICH的配置(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel),SFN帧号SIB1: PLMN ID, 小区全球ID, Cell禁止状态, 小区选择参数, SI调度信息, valuetag.（小区选择）SIB2: 上行频率,上行带宽，公