第七章TD-LTE关键技术

1、TD-LTE关键技术2移动通信系统发展历程移动通信系统发展历程LTE3G2G1G使用蜂窝组网，广泛应用的标准有AMPS、TACS等，采用模拟技术和频分多址(FDMA)等技术目前应用最广泛的通信系统，主要包括GSM、IS-95等,完全采用数字技术，使用FDM、TDM、CDMA等技术。提供数字化的语音业务及低速数据业务国际标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。技术指标：室内速率2Mbps，室外速率384kbps，行车速率144kbps。能够实现语音业务、高速率传输及宽带多媒体、无线接入Internet等服务。采用OFDM及MIMO技术，在200MHz系统带宽下，下行峰值

2、速率100Mbps，上行峰值速率50MHz，提供VoIP及IMS等高速率数据传输服务。？3提纲提纲TD-LTE主要关键技术主要关键技术 TD-LTE标准的意义及特点标准的意义及特点TD-SCDMA同同TD-LTE关键技术比较关键技术比较 OFDM及SC-FDMATD-LTE 与与FDD-LTE的对比的对比MIMO多天线解决方案44目前三大3G移动通信标准TD-SCDMA、WCDMA以及cdma2000都将LTE作为其下一步发展的方向2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEeEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO8

3、02.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev. AEV-DORev. BHSUPALTE成为移动通信技术演进的方向成为移动通信技术演进的方向5LTE成为移动通信技术演进的方向成为移动通信技术演进的方向MME / S-GWMME / S-GWX2S1p移动性管理p服务网关pMME/SGW 与 eNode B的接口EPCE-UTRANpeNode B间的接口NodeBRNC+ =eNodeBEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUu灵活的

4、多频段配置先进的天线解决方案新的无线接入技术6提纲提纲TD-LTE主要关键技术主要关键技术 TD-LTE标准的意义及特点标准的意义及特点TD-SCDMA同同TD-LTE关键技术比较关键技术比较OFDM及SC-FDMATD-LTE 与与FDD-LTE的对比的对比MIMO多天线解决方案7nOFDM及及SC-FDMAnMIMO多天线解决方案多天线解决方案 TD-LTE关键技术关键技术8TD-LTE多址技术多址技术采用OFDMA取代CDMA作为基本的多址技术下行多址技术采用CP-OFDMA 上行多址技术采用SC-FDMA1、主要是3GPP大多数公司于知识产权等利益平衡的结果2、CDMA的频谱效率并不低

5、于OFDMA3、OFDMA可以更好、更简单地实现5M以上，特别是20M以上系统带宽4、OFDMA能够更好地对抗多径衰落1、采用经典OFDMA技术1、相比于OFDMA具有较小的PAPR值，适用于功率较小的终端2、TD-LTE采用基于频域生成的单载波方法DFT扩展OFDM （DFT-S-OFDM）作为具体实现方法9OFDM技术的发展与应用技术的发展与应用nOFDMOFDM技术的发展技术的发展 20世纪60年代：OFDM技术提出； 20世纪70年代：使用DFT/IDFT（FFT/IFFT）； 20世纪80年代：引入循环前缀； 20世纪90年代：数字信号处理技术的发展；宽带有线/无线接入和广播规模应用

6、； 00年代：OFDM/MIMO技术；蜂窝移动通信组网技术；nOFDMOFDM技术的应用技术的应用广播： DAB、DVB-T/H有线： ADSL/VDSLWPAN: UWBWLAN： 802.11a、HIPERLAN-2WMAN： 802.16d/e/m、HIPERMAN-2、WiBRO、WWAN：802.20、LTE（3GPP）、UMB（3GPP2）WRAN： 802.22IMT-Ad: 4G10OFDM技术原理技术原理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采用循环前缀（CP）对抗符号间干扰OFDM符号持

7、续时间 信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响11OFDM技术原理技术原理nOFDMOFDM子载波的带宽子载波的带宽 信道信道“相干带宽相干带宽”时，可以认为该信道是时，可以认为该信道是“非频非频率选择性信道率选择性信道”，所经历的衰落是，所经历的衰落是“平坦衰落平坦衰落”单载波系统呈现频率选择性衰落单载波系统呈现频率选择性衰落OFDM系统对应每个子载波呈现平坦衰落系统对应每个子载波呈现平坦衰落12OFDM主要参数主要参数n子载波间隔：子载波间隔：15kHz，用于单播（unicast）和多播（ MBSFN ）传输 7.5kHz，仅仅可以应用

8、于独立载波的MBSFN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OFDM符号的循环前缀长度不同13n频谱效率高频谱效率高OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性的一种方式，“防讳于未然”的一种方式未然式 CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除，例如信道均衡、多用户检测等；以恢复系统的正交性相对单载波系统(CDMA)来说，多载波技术(OFDM)是更直接的实现正交传输的方法n带宽扩展性强带宽扩展性强-决定性优势决定性优势OFDM信道带宽取决于子载波的数量 CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机复杂度大幅度上升n抗

9、多径衰落抗多径衰落相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式OFDM技术的优点技术的优点14n频域调度及自适应频域调度及自适应 OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高 可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好的适应频率选择行衰落n实现实现MIMOMIMO技术较简单技术较简单 MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多个数据流 平坦衰落信道中实现MIMO更容易，频率选择性信道中，IAI和ISI混合在一起，很难将MIMO接收和信道均衡区分开OFDM技术的优点技术的优点15n上行采用上行采用SC-FDMASC-FDMA的原因的原因OFDM的峰均比较高

10、，功放效率降低，导致整机电源效率降低；终端的配置越来越多，功能越来越强大，导致对终端电源效率提出越来越高的要求，而电池技术却一直没有突破性进展，因此对终端的节能技术提出了越来越高的要求；nSC-FDMASC-FDMA及其实现方式及其实现方式TD-LTE系统中上行链路采用SC-FDMA技术，以期降低PAPR，提高功放效率，延长电池寿命；DFT-S-OFDM可以认为是SC-FDMA的频域产生方式，是OFDM在IFFT调制前进行了基于傅立叶变换的预编码。上行上行SC-FDMA多址方式多址方式16nOFDM及及SC-FDMAnMIMO多天线解决方案多天线解决方案TD-LTE关键技术关键技术17n下行多

11、天线技术下行多天线技术 传输分集SFBCSFBC+FSTD闭环Rank1预编码空间复用开环空间复用闭环空间复用MU-MIMO波束赋形TD-LTE系统的多天线技术实现方式系统的多天线技术实现方式n上行多天线技术上行多天线技术上行传输天线选择(TSTD)MU-MIMO18n发送接收分集发送接收分集多天线分集技术与单天线系统直观相比并没有增加系统吞吐量，但是由于改善了性能指标从而可以通过提高编码率和降低重传率提高系统容量多天线分集技术有很好的抗衰落功能，尤其在信道散射丰富、多根天线之间相关性不高的时候，抗衰落性能会更高，因此对于天线间距要求一般大于4倍波长，而当信道相关较大的时候则只能提高信噪比，无

12、法对抗衰落信道多天线技术多天线技术传输分集传输分集19p TD-LTETD-LTE规定的多天线传输方式：规定的多天线传输方式：n 传输方式1：单天线传输模式；n 传输方式2：传输分集，分2发送天线的SFBC，和4发送天线的SFBC+FSTD两种方案；n 传输方式3：主传输方式为大时延循环延迟分集；n 传输方式4：主传输方式为闭环空间复用；n 传输方式5：主传输方式为MU-MIMO；n 传输方式6：主传输方式为Rank=1的闭环空间复用；n 传输方式7：基于专用导频的单流波束赋形；n 传输方式8：基于双端口导频的双流波束赋形。TD-LTE多天线方案多天线方案20多多MIMO方案应用场景方案应用场

13、景室外宏小区覆室外宏小区覆盖：盖： 4+4双极化天线双极化天线 BF+双流双流室外街道站覆盖：室外街道站覆盖： 1+1双极化天线双极化天线 双流双流室内微小区覆盖：室内微小区覆盖：22MIMOn不同不同MIMOMIMO技术适用于不同覆盖场景，应综合应用，灵活配置技术适用于不同覆盖场景，应综合应用，灵活配置21提纲提纲TD-LTE主要关键技术主要关键技术TD-LTE标准的意义及特点标准的意义及特点TD-SCDMA同同TD-LTE关键技术比较关键技术比较OFDM及SC-FDMATD-LTE 与与FDD-LTE的对比的对比MIMO多天线解决方案22CDMA/TDMA更高的频谱利用率更高的频谱利用率更

14、加简单的接收机更加简单的接收机OFDMA/SC-FDMA智能天线智能天线提高传输速率提高传输速率多流多用户多流多用户BF / MIMO16QAM更高的调制，更精细的更高的调制，更精细的AMC64QAM单载波单载波1.6MHz 更大的传输带宽更大的传输带宽更高的峰值速率更高的峰值速率支持支持20MHz电路域电路域更加高效的资源利用更加高效的资源利用基于分组域，全基于分组域，全IP垂直网络结构，有垂直网络结构，有RNC更小的传输时延更小的传输时延优化网络结构优化网络结构扁平的网络结构，无扁平的网络结构，无RNC硬切换硬切换简化切换过程简化切换过程接力切换接力切换多小区干扰抑制多小区干扰抑制OFDM

15、系统小区内不存在干扰系统小区内不存在干扰联合检测联合检测优化优化简化简化TD-SCDMA帧结构帧结构保证共存，提高效率保证共存，提高效率简化简化FDD/TDD双模设备实现双模设备实现优化的帧结构优化的帧结构TD-LTE同同TD-SCDMA关键技术比较关键技术比较23提纲提纲TD-LTE主要关键技术主要关键技术TD-LTE标准的意义及特点标准的意义及特点TD-SCDMA同同TD-LTE关键技术比较关键技术比较OFDM及SC-FDMATD-LTE 与与FDD-LTE的对比的对比MIMO多天线解决方案24TD-LTE与与LTE FDD技术综技术综合对比合对比 技术体制技术体制TD-LTELTE FDD采用的相同的关键技术采用的相同的关键技术信道带宽灵活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20M