TD-LTE基本原理

1、1TD-LTE基本原理中邮建2013年4月2Charter 1 LTE背景介绍Charter 2 LTE关键技术 Charter 3 LTE物理层结构介绍Charter 4 LTE 物理层过程Charter 5 LTE层二结构介绍4G3Charter 1 LTE背景介绍1.1 LTE的概念和设计目标1.2 SAE简介1.3 SON简介1.4 3GPP简介4G4v 什么是LTE？n长期演进LTE (Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。n接入网将演进为E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network

2、)。连同核心网的系统架构将演进为SAE (System Architecture Evolution)。v LTE的设计目标p带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHzp峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbpsp控制面延时小于100ms，用户面延时小于5msp能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务p支持增强型MBMS（E-MBMS）p取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIPp系统结构简单化，低成本建网LTE背景介绍3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据

3、业务的，“确保在未来10年内领先”。5v SAE简介n 系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：u功能扁平化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高）u把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。LTE背景介绍6v SON简介p自组织网络SON（Self Organization Network）是由下一代移动网NG

4、MN（Next Generation Mobile Network）运营商发起的要求LTE实现的功能。p运营商站在自己利益和感受的角度出发，鉴于早期通信系统在O&M兼容性和经济性比较差，而对LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault, Configuration, Alarm, Performance, Security, Inventory）： n自规划（Self-planning）n自配置（Self-deployment）n自优化（Self-optimization）n自维护（Self-maintenance）v SON的优势p运营商可以减少规划、优化、维护的成本

5、，降低OPEX。p设备商可以促进性能特性、工具等的销售，降低交付后网络优化的成本；低附加值和低技术含量的工作收益将减少。LTE背景介绍7v 3GPP简介p3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（Organizational Partners）。目前有ARIB（日本）, CCSA（中国）, ETSI（欧洲）, ATIS（美洲）, TTA（韩国）, and TTC（日本） 等。p3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组

6、主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。TSG（Technical Specification Groups ）pTSG GERAN: GERAN无线侧相关(2G)；pTSG RAN: 无线侧相关(3G and LTE)；pTSG SA (Service and System Aspects):负责整体的网络架构和业务能力；pTSG CT (Core Network and Terminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。LTE背景介绍8Charter 1 LTE背景介绍Charter 2 LTE关键技术 Charter

7、 3 LTE物理层结构介绍Charter 4 LTE 物理层过程Charter 5 LTE层二结构介绍4G9Charter 2 LTE关键技术1.1 OFDM1.2 MIMO1.3 HARQ1.4 AMC4G102000s1990s1970s1960sOFDM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, LTEOFDM MIMO多载波HARQ AMCLTE关键技术v OFDM发展历史11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

8、每个子信道上进行传输。概念关键技术帧结构物理信道物理层过程频域波形f宽频信道正交子信道OFDM概述 v OFDM概述12与传统FDM的区别？ 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，大大降低了频谱效率。 FDMOFDM OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。关键技术帧结构物理信道物理层过程OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv OFDM&FDM对比13考虑到系统设计的复杂程度及成本，OFDM更适用于宽带移动通信OFDMTD-SCDMA 抗多径干扰能力可不采用或采

9、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MIMO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

10、大带宽，接收机复杂度大幅提升。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。关键技术帧结构物理信道物理层过程OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv OFDM优势14 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较高的峰均比（PARP）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

11、.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(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ISI(符号间干扰）& ICI关键技术帧结构物理信道物理层过程OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv OFDM不足15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tpowe

12、r峰均比示意图下行多址方式OFDMA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RB不连续集中式：连续RB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OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv 下行多址方式16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

13、址方式SC-FDMA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子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv 上行多址方式17 符号间无保护间隔时，多径会造成ISI和ICI ISI: Inter-symbol Interference，

14、符号间干扰 ICI: Inter-Carrier Interference，载频间干扰无保护间隔时间幅度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ICI关键技术帧结构物理信道物理层过程OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv 符号间保护间隔18 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

15、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CDMA系统。因为CDMA载波间采用传统FDM分隔，所以频域信号即使有一定偏差也没有问题关键技术帧结构物理信道物理层过程OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv 空白间隔19 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OFDM系统。每个子载波宽度仅为15kHz且交叠存在，子载波间干扰（I

16、CI）对系统影响较大，因此采用CP消除ICI关键技术帧结构物理信道物理层过程子载波间隔CP类型子载波个数OFDM/SC-FDMA符号个数RE个数15kHz常规12784扩展126727.5kHz常规24372OFDMMIMO 多载波 HARQ AMCv CP间隔20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)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms)RB：Resource Block。LTE系统最常见

17、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OFDMMIMO 多载波 HARQ AMC信道类型信道名称资源调度单位资源位置Resource控制信道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16REPHICHREG最少占用3个REG时域：下行子帧的第一或前三个OFDM符号12REPDCCHCCE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1-8CCEPBCHN/A频域：频点中间

18、的72个子载波时域：每无线帧subframe 0第二个slot6RB*4SymbolPUCCH位于上行子帧的频域两边边带上1RB业务信道PDSCHPUSCHRB除了分配给控制信道及参考信号的资源v 资源单位21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（Beamforming）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

19、能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用v 多天线技术22“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v 相关基本概念23典型传输模式中对应的基本概念传输模式流秩逻辑天线端口数物理天线数CRSDRS发射分集112N/A28空间复用112222822228348448波束赋型 1121812228

20、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，TD-LTE中的波束赋形仅仅是业务信道的（解调用参考信号在port 5和业务信道一起发送），控制信道仍然采用全向方式发送给终端v 流、秩、端口24Mode传输模式技术描述应用场景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

21、号信道质量高且空间独立性强时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间独立性强时。终端静止时性能好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

22、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 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v 传输模式25 （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

23、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-SFBC四天线端口-SFBC+FSTDv 传输模式(TM2)26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(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

24、间复用闭环空间复用v 空间复用(TM3、4、6)27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）TDD的特有技术，利用上下行信道互易性得到下行信道信息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+赋型增益产生定向波束，获得赋型增益定义 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

25、户，提高目标用户的信噪比，从而提高用户的接收性能。特点单流beamforming双流beamformingv 波束赋形(TM7、8)28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） 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：

26、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，IRC增益越大 IRC需进行干扰估计，计算复杂度较大性能比较初期引入建议： 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 v 接收分集29n FEC：前向纠错编码n ARQ：自动重传请求n HARQ：ARQ+FEC 单路停等协议与多路并行停等协议 同步HARQ协议与异步HARQ协议 自适应的HARQ与非自适应的HARQ 当前一次尝试传输失败时，就要求重传数据分组，这样的传输机制就称之为ARQ（自动请求重传）。在

27、无线传输环境下，信道噪声和由于移动性带来的衰落以及其他用户带来的干扰使得信道传输质量很差，所以应该对数据分组加以保护来抑制各种干扰。这种保护主要是采用前向纠错编码（FEC），在分组中传输额外的比特。过多的前向纠错编码会使传输效率变低。HARQ即ARQ和FEC相结合的方案被提出了。v HARQ30p HARQ 定时关系n 重传与初传之间的定时关系：同步HARQ协议；异步HARQ协议n LTE上行为同步HARQ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 LTE下行为异步HARQ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

28、的进程号，则称为异步HARQ协议v HARQ定时关系31p 自适应/非自适应HARQn 自适应HARQ：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。 n 非自适应HARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机实现协商好的，不需要额外的信令通知n LTE下行采用自适应的HARQn LTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQ 非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发 自适应的HARQ通过PDCCH调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈NACK，而是通过调度器调度其

29、重传所使用的参数 HARQ32p HARQ RTT与进程数n LTE采用多路并行停等协议 FDD: RTT包括下行信号传输时间TP，下行信号接收时间Tsf，下行信号处理时间TRX，上行ACK/NACK传输时间TP，上行ACK/NACK接收时间Tsf，上行ACK/NACK处理时间TTX，即RTT = 2*TP + 2*Tsf + TRX + TTX FDD:进程数等于RTT中包含的下行子帧数目，即Nproc = RTT / Tsf 下行HARQ RTT与进程数(FDD)在FDD中，最小的下行HARQ RTT时间（定义为重传的下行数据与上一次传输的同样下行数据之间的时间间隔的最小值）为8ms。TD

30、D中，这一值在8到16ms之间。RTT（Round Trip Time）定义为一次数据包传输过程的完成时间，包括从一个数据包在发送端开始发送，接收端处理后，根据结果反馈ACK/NACK信令，发送端解调处理ACK/NACK信号后，确定下一帧进行重传或传送新数据包的全过程。HARQ33HARQ进程数下行DL/UL allocationProcess number5ms periodicity1DL+DwPTS : 3UL42DL+DwPTS : 2UL73DL+DwPTS : 1UL1010ms periodicity3DL+2DwPT : 5UL66DL+DwPTS : 3UL97DL+DwPT

31、S : 2UL128DL+DwPTS : 1UL15上行DL/UL allocationProcess number5ms periodicity1DL+DwPTS: 3UL72DL+DwPTS : 2UL43DL+DwPTS : 1UL210ms periodicity3DL+2DwPTS : 5UL66DL+2DwPTS : 3UL37DL+DwPTS : 2UL28DL+DwPTS : 1UL134AMCQPSK，16QAM，64QAMTD - LTE采用64QAM调制方式，效率是QPSK的3倍，也比16QAM峰值速率提升50。n 高阶调制的缺点：越是高性能（速率高）的调制方式，其对信道

32、质量的要求也越高n AMC: 基于信道质量，选择最合适的调制方式，编码方式：好的信道条件- 减少冗余，高阶调制坏的信道条件- 增加冗余，低阶调制AMC技术的基本原理是在发送功率恒定的情况下，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，确保 链路的传输质量。35Copyright 2012 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.ICIC：小区间干扰协调Page31136574副频副频Cell 2,4,6FrequencyPowerCell 2,4,6主频Frequency主频通常分配给小区边缘区域的用户，eNB在主频上可高功率发射Cel

33、l 12Power副频副频PowerCell 3,5,7FrequencyCell 3,5,7主频Cell 1主频系统全部带宽全部带宽可以分配给小区中间的用户，eNB在副频上降功率发射，避免干扰相邻小区的主频ICIC技术的优点：降低邻区干扰；提升小区边缘数据吞吐量，改善小区边缘用户体验ICIC改善小区边缘用户吞吐率达40%以上Copyright 2012 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.ICIC的实现Page32传统ICIC（静态）配置工具OSS自适应ICIC静态ICIC：每个模式固定 1/3边缘用户频带，每个小区的边缘频带模

34、式由用户手工配置确定自适应ICIC：不需要人工配置和操作， OSS自动配置各小区的边缘频带模式，场景实用性强38Charter 1 LTE背景介绍Charter 2 LTE关键技术 Charter 4 LTE 物理层过程Charter 5 LTE层二结构介绍4G394G40LTE支持频段E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 1910 MHz1930 MHz 1990 MHzFDD3

35、1710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz 1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz 2170 MHzFDD111427.

36、9 MHz 1452.9 MHz1475.9 MHz 1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD.E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2

37、025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDD402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDDTDD模式支持频段FDD模式支持频段根据2008年底冻结的LTE R8协议：p支持两

38、种双工模式：FDD和TDDp支持多种频段，从700MHz到2.6GHzp支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz41LTE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: 5ms半帧: 5ms帧: 10msGPUpPTS关键技术帧结构物理信道物理层过程TYPE1TYPE242TD-LTE帧结构子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#

39、3#4半帧: 5ms半帧: 5ms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 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSU

40、DDDDDDD65 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关键技术帧结构物理信道物理层过程43TD-LTE帧结构和TD-SCDMA帧结构对比子帧: 1ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4GPUpPTS正常时隙: 0.675msGP#1#2#0#3#4#5#6DwPTSUpPTS特殊时隙总长: 0.

41、275msTD-SCDMA 半帧: 5msTD-LTE 半帧: 5msTD-LTE和TD-SCDMA帧结构主要区别：时隙长度不同。TD-LTE的子帧（相当于TD-S的时隙概念）长度和FDD LTE保持一致，有利于产品实现以及借助FDD的产业链TD-LTE的特殊时隙有多种配置方式，DwPTS,GP,UpPTS可以改变长度，以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以传输数据，能够进一步增大小区容量1. TD-LTE的调度周期为1ms，即每1ms都可以指示终端接收或发送数据，保证更短的时延。而TD-SCDMA的调度周期为5ms关键技术帧结构物理信道物理层过程4

42、4LTE资源块基本概念载波带宽 MHz1.43 5101520RE数目(每个OFDM符号)721803006009001200RB数目（每个slot）615 255075100RE (Resource Element)p物理层资源的最小粒度p时域：1个OFDM符号，频域：1个子载波RB（Resource Block）p物理层数据传输的资源分配频域最小单位p时域：1个slot，频域：12个连续子载波(Subcarrier)TTI p物理层数据传输调度的时域基本单位p1 TTI = 1 subframe = 2 slotsp1 TTI = 14个OFDM符号 (Normal CP)p1 TTI =

43、 12个OFDM符号 (Extended CP)CCEpControl Channel Elementp控制信道的资源单位p1 CCE = 36 REsp1 CCE = 9 REGs (1 REG = 4 Res（4个连续可用的）)4538u 资源单元组控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道 每个REG中包含4个数据REu 控制信道单元（CCE） 36RE，9REG组成38REG与CCE46TDD-LTE 特殊子帧介绍uTD-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。uTD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变 DwPTS，GP和UpPT

44、S的长度。但无论如何改变， DwPTS + GP + UpPTS永远等于1msTD-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特殊子帧配置Normal CPExtended CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101381194183121031921311211011412113725392822693291271022-81112-47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，D

45、wPTS + 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关键技术帧结构物理信道物理层过程48 主同步信号PSS在DwPTS上进行传输 DwPTS上最多能传两个PD

46、CCH 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DwPTS关键技术帧结构物理信道物理层过程49UpPTSUpPTS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

47、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，用来进行随机接入关键技术帧结构物理信道物理层过程50TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（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 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2

48、= 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51TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA时隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts

49、 : 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

50、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-LTE和TD-SCDMA邻频共存（2）52TD-S = 1:5TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-SCDMATD-LTE 根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为9.3M（特殊时隙无法用来传输业务）如果特殊时隙采用10:2:2，则下行扇区吞吐量为16.2M。所以为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为43%TD-SCDMA时隙 = 67

51、5usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.675ms1ms0.675ms= 3.5ms共存要求：上下行没有交叠（图中Tb Ta） 。TD-LTE的DwPTS必须小于0.5ms（15360Ts)。只能采用 3:9:2关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）53TD-LTE和TD-SCDMA共存 - 小结根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐

52、量为26Mbps左右（特殊时隙可以用来传输业务）TD-S = 3:3TD-LTE = 2:2 + 10:2:2根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（特殊时隙采用3:9:2，无法用来传输业务，损失20%）TD-S = 4:2TD-LTE = 3:1 + 3:9:2TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-S = 1:5根据计算结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为9.3M（特殊时隙采用3:9:2，无法用来传输业务，损失43% ）上述分析表明：TD-S网络3:3配置的情况下，既符合TD-LTE网络本身支持业务需求和达到自身性能最优的条件，也没有时隙对齐造成的吞吐量损失

53、。1. 由于现网TD-S为4:2的配置，若不改变现网配置，TD-LTE在需要和TD-S邻频共存的场景下，时隙配比只能为3:1+3:9:2。关键技术帧结构物理信道物理层过程54逻辑、传输、物理信道下行信道映射关系上行信道映射关系 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

54、术帧结构物理信道物理层过程55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(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PDSCH（下行物理共享信道）P

55、DSCHRRC相关信令、SIB、paging 消息、下行用户数据PUSCH（上行物理共享信道）PUSCH上行用户数据，用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI关键技术帧结构物理信道物理层过程56物理信道配置关键技术帧结构物理信道物理层过程57不同的同步信号来区分不同的小区，包括PSS和SSS。 P-SCH (主同步信道）：符号同步，部分Cell ID检测,3个小区ID. S-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.SCH配置时域结构频域结构 SCH(同步信道)PSS位于DwPTS的第三个符号SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号小区搜

56、索需要支持可扩展的系统带宽： 1.4/3/5/10/20MHz SCH (P/S-SCH)占用的72子载波位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58PCI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。基本概念小区ID获取方式在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（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

57、。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。关键技术帧结构物理信道物理层过程59 频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波）进行传输 时域：映射在每个5ms 无线帧的subframe0里的第二个slot的前4个OFDM符号上 周期：PBCH周期为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BCHPBCH配置 PBCH(广播信道) 广播消息：MIB&SIBMIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：下行系统带宽PHICH资源指示系统帧

58、号(SFN）CRC使用mask的方式天线数目的信息等 SIB在DL-SCH上传输，映射到物理信道PDSCH ，携带如下信息：一个或者多个PLMN标识Track area code小区IDUE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 SIB1固定位置在#5子帧上传输，携带了DL/UL时隙配比，以及其他SIB的位置与索引等信息。关键技术帧结构物理信道物理层过程SIB 1SIB 2SIB 3860 PHICH的传输以PHICH组的形式，PHICH组的个数由PBCH指示。 Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH组数=Ng*(100/8)（整数，取上限）=3，7，13，25PHICH

59、 min=3 PHICH max=25 采用BPSK调制，传输上行信道反馈信息。指示PDCCH的长度信息（1、2或3），在子帧的第一个OFDM符号上发送，占用4个REG，均匀分布在整个系统带宽。采用QPSK调制，携带一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，传输格式。小区级shift，随机化干扰。PCFICH & PHICH配置PCFICH(物理层控制格式指示信道) PHICH(物理HARQ指示信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程61频域：占用所有的子载波 时域：占用每个子帧的前n个OFDM符号，nRSRQ=10lg100+(-82)-(-54)=-8dBLTE终端测量量-RSR

60、Q关键技术帧结构物理信道物理层过程72RS-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RS-CINR关键技术帧结构物理信道物理层过程73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）在PUCCH、PUSCH上传输，用于PUCCH和PUSCH的相关解调For PUSC