tdlte无线原理与关键技术李青春v

1、TD-LTETD-LTE无线原理与关键技术无线原理与关键技术主讲：李青春主讲：李青春 QQQQ群群74433447443344目目 录录 主要讲：增强的MIMO技术、载波聚合、无线中继。主要讲述帧结构、信道信号、无线资源管理、移动性管理等知识点说明。LTE的组网结构及各部分功能讲述OFDM技术、MIMO技术、HARQ、AMC、功率控制、小区干扰抑制和协调。主要讲述LTE的发展背景和当前进展，并对LTE的优越性和不足进行简单说明。章节解析章节解析LTELTE技术背景技术背景产生原因产生原因与与FDD技术优势技术优势系统不足系统不足1、移动互联网业务的兴起2、WiMAX技术的挑战3、OFDMMIM

2、O技术理论成熟1、频谱效率高、配置灵活2、上下行转换时刻设置灵活3、利用信道性能对称性，提升系统性能4、设备成本相对较低1、终端移动速度受限2、干扰问题更加复杂3、同步要求高TD-LTETD-LTE发展进程发展进程LTE帧结构融合，TD-LTE发展提速。形成“Type II”帧结构：包括DwPTS/GP/UpPTS特殊子帧;工信部正式将LTE TDD命名为TD-LTE，定位为TD-SCDMA的后续演进R9 TD-LTE:增强版本支持双流波束赋形，增强性能Home eNB增强实现自组织网络(SON)功能实现混合载波eMBMS功能.R11 TL-A:继续演进上下行MIMO增强载波聚合增强移动Rel

3、ay，支持高铁应用TDD新频段小区间干扰消除增强标准化标准化基站节能，促进节能减排标准化多种无线技术干扰共存，推进四网融合R8 TD-LTE：基础版本多址方式OFDMA/SC-FDMA支持多流传输，下行4流MIMO，上行MU-MIMO上下行支持64 QAM调制支持单流波束赋形R10 TD-LTE-A:面向IMT-A增强的上下行MIMO，支持最高下行8流/上行4流传输，配合载波聚合实现1Gbps峰值速率载波聚合支持最大100MHz带宽无线中继Relay分层网络下的小区间干扰消除，满足热点和家庭覆盖需求研究节能与终端内多种无线技术干扰共存实现最小化路测（MDT）功能概念名词概念名词LTE=Long

4、 Term Evolution=长期演进，是3GPP制定的高数据率、低时延、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目。E-UTRA=LTE空口；E-UTRAN=LTE接入网；EPC=3GPP的演进分组核心网；EPS=3GPP的演进分组系统=E-UTRAN+EPC；SAE=系统架构演进项目；LTE是3.9G技术，构成了LTE-Advanced（4G）的技术核心。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-OFDM-OFDM技术技术把一个传输带宽通过把一个传输带宽通过FFT划分为许多划分为许多小的载波（子载波，数学上精确正小的载波（子载波，数学上精确正交），相对于传统的交），相对于传统的FDM，子

5、载波不，子载波不需要保护带宽，甚至重叠，可有效提需要保护带宽，甚至重叠，可有效提高频谱利用率。子载波越多，在相同高频谱利用率。子载波越多，在相同带宽情况下节省的频宽越接近于带宽情况下节省的频宽越接近于50%。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-OFDM-OFDM技术技术正交频分复用技术正交频分复用技术u宽频信道分成正交子信道u高速数据信号转换成并行的低速子数据流u每个子信道上传输低速子数据流OFDM技术带来挑战技术带来挑战1、较高的峰均比(PAPR)，对RF功率放大器要求高2、受频率偏差的影响:子载波间干扰(ICI）3、受时间偏差的影响:ISI(符号间干扰）&ICI 从理论上思考

6、，精确正交无干扰，但由于电子工艺、复杂无线环境还是不可避免地有各种类型干扰。子载波为4时，四个独立的载波形和叠加后的信号TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-OFDMA-OFDMA/SC-FDMA/SC-FDMA将传输带宽划分成多个正交的子载波资源，将不同的子载波分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，理论上小区内用户之间没有干扰。在在LTE系统中，由于系统中，由于OFDM有较大的峰均比，有较大的峰均比，UE的的RF发射功率受到限制，发射功率受到限制，因此影响到上下行采用的多址方式了，上行采用因此影响到上下行采用的多址方式了，上行采用SC-FDMA(单载频单载频OFDMA)，下行采用

7、，下行采用OFDMA，都是，都是OFDMA只是调度方式不同。只是调度方式不同。在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的（R8/9）集中式：连续集中式：连续RB分给一个用户分给一个用户优点：调度开销小(适合无线环境好的场景，高速下载)分布式：分配给用户的分布式：分配给用户的RB不连续不连续优点：频选调度增益较大（适合小区边缘或低信噪比的场景）下行多址OFDMA时频池图上行多址SC-FDMA时频池图和下行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

8、连续（R8/9）DFT-S-OFDM（SC-FDMA）具有单载波的特性，因而其发送信号峰均比较低，在上行功放要求相同的情况下，可以提高上行的功率效率，降低系统对终端的功耗要求。在TD-LTE系统中，上行DFT-SOFDM不支持分布式（Distributed）的传输模式，而采用帧内（时隙间）或帧间的跳频来获得频率分集的增益。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIM0-MIM0广义定义：广义定义：MIMO=Multiple-Input Multiple-Output=多进多出，即俗称的“多天线技术”多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本。按照这个定义，各

9、种多天线技术都可以算作MIMO技术狭义定义：狭义定义：多流MIMO,多个信号流在空中并行传输.按照这个定义，只有空间复用和空分多址可以算作MIMO特例：SIMO（单进多出）和MISO（多进单出）从从MIMO的效果分类：的效果分类：传输分集传输分集（Transmit Diversity）或称空间分集利用较大距离的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，发射或接收一个数据流一个数据流，避免单个信道衰落信道衰落对整个链路的影响。作用：提高链路质量，增强覆盖，间接提高频谱效率。波束赋形波束赋形（Beamforming）利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量集中能量于某

10、个（或某些）特定方向上，形成形成波束波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。作用：提高链路质量，增强覆盖，间接提高频谱效率。空间复用空间复用（Spatial Multiplexing）利用较大距离的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一个一个终端/基站并行并行发射多个数据流多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）作用：提高用户数据率，直接提高频谱效率。空分多址空分多址（SDMA）利用较大距离的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向多个多个终端并行并行发射数据流，或从多个终端并行接收数据流，以提高用户容量。与空间多址的区别在于单用户和多用户。作用：提高用户容量，直接提高频谱效率从是否在发射端

11、有从是否在发射端有“信道先验信息信道先验信息”分类分类闭环（Close-loop）MIMO:通过反馈或通道互异性得到信道先验信息。开环（Open-loop）MIMO:没有信道先验信息TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO(-MIMO(空间分集空间分集) )定义：定义：通过天线之间的不相关性（天线间距通常10(2GHz波长为0.15m)以上，弱相关），采用多个天线发射或接收一个数据流，避免单个信道衰落对整个链路的影响。空间分集又称传输分集，结合时间/频率上的选择性，为信号的传递提供更多的副本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比，避免单个天线陷入深度衰落。（可以理解成一个乐

12、队在不同可以理解成一个乐队在不同的位置同时唱同一首歌，听众不会因为其中一个人的声音听不清而导致整个听不清，因为多个路径信号叠加，声音加强了的位置同时唱同一首歌，听众不会因为其中一个人的声音听不清而导致整个听不清，因为多个路径信号叠加，声音加强了）目的：目的：提高链路质量（BLER），而非提高链路容量，但可以通过改进链路预算，增大小区覆盖。按不同的实现方式分类：按不同的实现方式分类：空时/频编码（STBC/SFBC），延迟发射分集、循环延时发射分集、切换发射分集等。发射分集一般采用开环方式：发射分集一般采用开环方式：所以非常适合在广播信道/控制信道中及高速移动场景中采用（此时尚无法获得信道反馈）

13、。LTE下行控制信道采用发射分集。空时编码空时编码STBC空频编码空频编码SFBCSFBC根据传输复杂度的不同，与天线切换分集或循环延时发射分集结合时间切换传输分集时间切换传输分集TSTD频率切换传输分集频率切换传输分集FSTDTD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO(-MIMO(空间复用空间复用) )定义：定义：利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（数据率）。可类比于二重唱或多重唱，也类似同时看两个不同的电影。可类比于二重唱或多重唱，也类似同时看两个不同的电影。空间复用需要选择合适的天线阵列，降低天线间干扰，实现低相

14、关性。天线间距越大，相关性越小。大天线间距阵列（10以上）（用于空间复用和空间分集）；小天线间距阵列（/2）（用于波束赋形或基于波束赋形的空间复用）。根据干扰抑制的处理时机不同分为:开环空间复用（TM3）,闭环空间复用（TM4），其中闭环空间复用又分为码本预编码和非码本预编码空间复用。开环空间复用开环空间复用u开环空间分集模式下的Large-delay CDDeNB周期地分配不同的Precoding码字到不同的数据子载波中，其中每M个子载波用不同的Precoding码字，m为Rank数Large-delay CDD方案只用于Rank1支持Rank1和开环空间复用的动态Rank自适应u不需要预编

15、码矩阵指示（ PMI ），两个码字的CQI没有空间差异设计用于高速场景的UE较少的反馈开销闭环空间复用闭环空间复用ueNB需要进行预编码：基于码本预编码的编码方式，预编码矩阵从码本中选择。非码本预编码从预编码矩阵计算得出。u系统从预定义的码本中选择最适合的Precoding矩阵，预定义码本同时保存在eNB和UE中。uUE在评估信道质量的基础上，选择该时刻最适合的Precoding矩阵，并将矩阵索引发送给eNB非码本预编码流程码本预编码流程TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO(-MIMO(波束赋形波束赋形) )定义：定义：俗称“智能天线”，利用较小间距的天线阵元之间的相关性（天线间

16、距通常为0.5-0.65,2GHz,波长0.15m），通过控制阵元波之间的相位关系形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，使辐射方向图的主瓣自适应的指向用户来波方向，提高信噪比，获得明显的阵列增益，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。类比相控雷达，某方向的扫描波类比相控雷达，某方向的扫描波束，从而实现精确打击。束，从而实现精确打击。波束赋形分为单流波束赋形和双流波束赋形（R9）单流波束赋形可根据赋形向量的获得分为长期波束赋形和短期波束赋形两种。分别是来波方向（DOA）和奇异值分解（SVD）波束赋形（智能天线）是否能实现明显增益，受到无线环境的影响。贫散射环境和直视信道更有利于智能

17、天线的使用：阵元间相关性高，主径明显，能量集中，赋形算法简单，受信道估计精度影响小，智能天线易获得增益。富散射环境和非直视信道，智能天线较难获得明显增益：阵元相关性低，主径不明显，能量分散，赋形算法较复杂，受信道估计精度影响大，更适合使用空间复用。因此，最佳方案是将智能天线和空间复用结合使用。（TM8）双流波束赋形双流波束赋形=波束赋形+空间复用/空分多址（TM8）:在一副天线阵元上叠加两套赋形权重，形成两个波束，在终端角度看来，形成两个等效的“虚拟天线”。两个波束可指向一个用户，或两个用户：指向一个用户：波束赋形+空间复用=单用户MIMO指向两个用户：波束赋形+空分多址=多用户MIMOTD-

18、LTETD-LTE关键技术关键技术-MIM0-MIM0技术对比技术对比空间分集空间分集空间复用空间复用空分多址空分多址波束赋型波束赋型天线特征天线特征天线之间不相关，独立性天线之间相关性、波束相干特性实现方式实现方式MIMO方式智能天线方式（AAS）天线间距天线间距10*波长（2.3GHz波长约13cm）波长/2原理原理同一数据流的不同版本并行发送多个数据流并行发送不同用户的数据流共用相同的时频资源和不同的天线单元波束主瓣方向对准有用信号，波束零深对准干扰信号功能目的功能目的增加链路可靠性，提高传输成功率提高链路容量（峰值吞吐率）增加用户容量，增加接入用户的数目增加覆盖，抑制干扰可以提高系统总

19、容量，也可以提高单用户峰值速率可以提高系统总容量，不能提高单用户峰值速率应用方式应用方式接收分集（多天线接收）发射分集（多天线发射）天线相关性较高和链路质量较差的时候，复用度不能太高，需要降低复用数据流的数目。天线相关性不大的时候，复用效果与用户位置分布无关。支持有条件的空间复用和空间多址，用户位置不同，对复用和多址的影响较大：只有用户位置满足一定条件才能实现空间复用和空分多址。应用场景应用场景在多径效应明显的地方，如密集城区、高新区，使用效果较好在农村和郊区使用效果较好，而在密集城区，算法比较复杂，对终端要求较高技术实现难度技术实现难度编码方式成熟，硬件要求不高，成本较低算法复杂，硬件要求高

20、终端实现终端实现多天线终端实现较为困难终端软件上需要增加相应的信道类型，无硬件上要求TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO-MIMOTD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO-MIMOModeMode 传输模式传输模式 技术描述技术描述天线要求天线要求应用场景应用场景1 1单天线传输信息通过单天线进行发送(单个天线端口)单天线无法布放双通道无法布放双通道室分系统的室内站室内站2 2发射分集同一信息的多个信号副本同一信息的多个信号副本分别通过分别通过多个多个衰落特性衰落特性相相互独立的信道互独立的信道进行发送进行发送大间距多天线大间距多天线信道质量不好时，如信道质量不好时，如

21、小区边小区边缘、高速移动缘、高速移动3 3开环空间复用 终端不反馈信道信息终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号息来确定发射信号大间距多天线大间距多天线信道质量高且空间独立性强信道质量高且空间独立性强时（小区中心、高信噪比、时（小区中心、高信噪比、低相关性、高速移动）低相关性、高速移动）4 4闭环空间复用 需要终端反馈信道信息终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性大间距多天线大间距多天线信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好（高终端静止时性能好（高信噪比、低相关性、低速移信噪比、低相关性、低速移动）全小区动）全小区

22、5 5多用户MIMO 基站使用相同时频资源相同时频资源将多个数据流多个数据流发送给不同用不同用户户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。大间距多天线大间距多天线用户数量多、高信噪比、高相关性、低速移动、小区边缘6 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大间距多天线大间距多天线高相关性、小区边缘、大量用户7 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，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

23、效果使其天线阵发射信号具有波束赋形效果 小间距天线阵列小间距天线阵列信道质量不好时，如信道质量不好时，如高相关高相关性、小区边缘、低速性、小区边缘、低速8 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既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率率 小间距天线阵列小间距天线阵列高信噪比、低速移动高信噪比、低速移动9 9高阶MIMO/MU_MIMO R10里面的标准大间距多天线高信噪比、低速移动 传输模式是针对单个终端的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

24、。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。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-MIMO-MIMOMIMOMIMO模式自适应模式自适应 MIMO系统自适应，就是根据无线环境变化（信道状态信息CSI）来调整自己的行为（变色龙行为）。对于MIMO可调整的行为有编码方式、调制方式、层数目、预编码矩阵，要想正确调整就需要用户端做出反馈（CQI、RI 、PMI），从而实现 小区中不同UE根据自身所处位置的信道质量分配最优的传输模式，提升TD-LTE小区容量；波束赋形传输模式提供赋形增益，提升小区边缘用户性能。模式3和模式8中均含

25、有单流发射，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或单流波束赋形模式。 由于模式间自适应需要基于RRC层信令，不可能频繁实施，只能半静态转换。因此LTE在除TM1、2之外的其他MIMO模式中均增加了开环发送分集子模式（相当于TM2）。开环发送分集作为适用性最广的MIMO技术，可以对每种模式中的主要MIMO技术提供补充。相对与TM2进行模式间转换，模式内的转换可以在MAC层内直接完成，可以实现ms(毫秒)级别的快速转换，更加灵活高效。每种模式中的开环发送分集子模式，也可以作为向其他模式转换之前的“预备状态”。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术-AMC-AMC链路自适应技术

26、链路自适应技术AMC链路自适应技术能够根据信道状态信息确定当前信道的容量，根据容量确定合适的编码调制方式，以便最大限度的发送信息，提高系统资源的利用率。上行链路上行链路下行链路下行链路信道类型信道类型调制方式调制方式信道类型信道类型调制方式调制方式PUSCHPUSCHQPSK16QAM64QAMQPSK16QAM64QAMPDSCHPDSCHQPSK16QAM64QAMQPSK16QAM64QAMPUCHPUCHBPSKQPSKBPSKQPSKPBCHPCFICHPDCCHPBCHPCFICHPDCCHQPSKQPSKTD-LTE制定了多种调制方案，其下行主要采用QPSK、16QAM和64QA

27、M三种调制方式，上行主要采用位移BPSK、QPSK、16QAM和64QAM四种调制方式。TD-LTE系统在进行AMC的控制过程中，对于上下行有着不同的是实现方法:1、下行AMC过程：通过反馈的方式获得信道状态信息，终端检测下行公共参考信号，进行下行信道质量测量并将测量的信息通过反馈信道反馈到基站侧，基站侧根据反馈的信息进行相应的下行传输MCS格式的调整。2、上行AMC过程：与下行AMC过程不同，上行过程不再采用反馈方式获得信道的质量信息。基站侧通过对终端发送的上行参考信号进行测量，进行上行信道质量测量；基站根据所测得信息进行上行传输格式的调整并通过控制信令通知UE。TD-LTETD-LTE关键

28、技术关键技术-HARQ-HARQ混合自动重传混合自动重传混合自动重传请求HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest):将ARQ和FEC两种差错控制方式结合起来使用，在HARQ中采用FEC减少重传的次数，降低误码率，使用ARQ的重传和CRC校验来保证分组数据传输等要求误码率极低的场合。该机制结合了ARQ方式的高可靠性和FEC方式高通过效率，在纠错能力范围内自动纠正错误，超出纠错范围则要求发送端重新发送。前向纠错（FEC）方式是指在信号传输之前，预先对其进行一定的格式处理，接收端接收到这些码字后按照规定的算法进行解码以达到找出错误并纠正错误的目的。FEC系统只有一个信

29、道，能自动纠错，不需要重发，因此时延小、实时性好。但不同码率、码长和类型的纠错码的纠错能力不同，当FEC单独使用时，为了获得比较低的误码率，往往必须以最坏的信道条件来设计纠错码，因此所用纠错码的冗余度较大，这叫降低了编码效率，且实现的复杂度较大。FEC技术只适用于没有反向信道的系统中。自动请求重传（ARQ）技术，是指接收端通过CRC校验信息来判断接收到的数据包的正确性，如果接收数据不正确，则将否定应答（Negative Acknowledgement，NACK）信息反馈给发送端，发送端重新发送数据块；直到接收端接收到正确数据反馈确认信号（Acknowledgement ，ACK）则停止重发数据

30、。在ARQ技术中，数据包重传的次数与信道的干扰情况有关，若信道干扰较强，质量较差，则数据包可能经常处于重传状态，信息传输的连贯性和实时性较差，但编译设备简单，较容易实现。ARQ技术以吞吐量为代价换取可靠性的提高。在TD-LTE系统中，为了获得更好的合并增益，其上行或者下行链路中采用的是TYPE-III型的HARQ。其中，下行采用异步自适应的HARQ技术，上行采用同步非自适应HARQ技术。FEC通信系统ARQ通信系统TD-LTETD-LTE关键技术关键技术- -小区干扰抑制和协调小区干扰抑制和协调LTE系统是“窄带传输、窄带干扰”，干扰主要有（符号间干扰）ISIICI（载波间干扰），相邻小区在小

31、区边界实质也是此类干扰。（在无协调的情况下，两个小区占用的子载波是随机的，两个小区资源块碰撞，产生干扰）3GPP提出了多种解决干扰的方案，包括干扰随机化、干扰消除和干扰协调技术。其中，干扰随机化利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。干扰消除技术可以明显改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率。但是它对带宽较小的业务不太适用，系统实现比较复杂。干扰协调技术最为简单，能很好的抑制干扰，可以应用于各种带宽的业务。小区间干扰随机化小区间干扰随机化干扰随机化就是要将干扰随机化，使窄带的有色干扰等效为白噪声干扰，这种方式不能降低干扰的能量。常用的干扰随机化方法有两种：序列加扰和交织。小区间干扰消除

32、小区间干扰消除小区间干扰协调小区间干扰协调/回避回避干扰消除技术是对干扰小区的信号解调、解码，然后利用接收端的处理增益从接收信号中消除干扰信号分量，存在两种小区干扰消除的方法，分别是利用接收端的多天线空间抑制方法来进行干扰消除和基于检测/删除的方法。干扰协调是小区间按照一定的规则和方法，协调资源的调度和分配，以减少本小区对相邻小区的干扰，提高相邻小区在这些资源上的信噪比以及小区边缘的数据速率和覆盖。按照协调方式，分为静态干扰协调、半静态干扰协调和动态干扰协调。TD-LTETD-LTE关键技术关键技术- -功率控制功率控制LTE下行功率控制下行功率控制u在频率和时间上采用恒定的发射功率，基站通过

33、高层信令指示发射功率数值。u下行功率分配以每个RE为单位，控制基站在各个时刻、各个子载波上的发射功率。u下行功率分配方法：提高参考信号的发射功率（Power Boosting）；与用户调度相结合实现小区间干扰抑制的相关机制。uPDSCH不采用功率控制（主要用于补偿信道的路径损耗和阴影衰落；不同UE信号相互正交，不存在远近效应；频域调度能够避免在深度路径损耗的RB上传输；若采用功控会扰乱下行CQI测量，影响下行调度的准确性）u下行信道采用半静态的功率分配（PDSCHPDCCHPCFICHPHICH）LTE上行功率控制上行功率控制l终端的功控目的：省电和抑制用户间干扰。l手段：采用闭环功率控制机制

34、l控制终端在上行单载波符号上的发送功率，使得不同距离的用户都能以适当的功率到达基站，省电，降低小区内、小区间用户干扰。l通过X2接口交换小区间干扰信息，进行协调调度，抑制小区间的同频干扰，交互的信息有：过载指示OI(被动)，指示本小区每个PRB上受到的上行干扰情况，相邻小区通过交互该信息，了解对方的负载情况；高干扰指示HII（主动），指示本小区每个PRB对于上行干扰的敏感程度。反应了本小区的调度安排，并进行适当的调整，以实现协调调度。l上行功控分为：上行PUSCH功控，上行PDCCH功控，SRS功控。l终端的功率空间：终端最大发射功率与当前实际发射功率的差值。作为功控过程参数，物理层对终端的功

35、率空间进行测量，并上报高层。SRS的功率控制的功率控制n与PUSCH信道功率控制类似n采用部分功控（对抗大尺度衰落）+闭环功率控制（对抗小尺度衰落）的方案nPRACH采用功率递增的方法对最近一次的PRACH Preamble的发射功率进行控制，即前一次Preamble没有得到反馈，则加强功率再次发射，PRACH信道功控属于开环功率。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -组网结构组网结构SGSNGPRSUMTSE-UTRANcdma2000MMEHSSPCRFServing GWPDN GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aGxS5/8GbIuS

36、1-MMES12S3S4S11SGiS9S10BTSInternetCorporateInternetOperator ServiceNetworkEPS (Evolved Packet System) S6dPDSNBSCSAEA10/A11TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -组网结构组网结构取消RNC，大部分功能下放到eNB，少部分上升到EPC。取消CS域，纯PS域。后期语音业务也是分组数据。用户面和控制面分离:SGW和MME（移动性管理实体）。接入网和核心网“多-多”连接,形成网状网。实现全IP路由，网络结构趋近于IP宽带网络全全IP路由的扁平化网络结构路由的扁平化网络

37、结构LTE系统=EPS=EPC+E-UTRUN=EPC+eNBEPC网元基本功能网元基本功能uS4 SGSN：2G/3G接入控制，相当于接入2G/3G的MME，进行移动性管理和会话管理；uMME：会话管理；用户鉴权和密钥管理；NAS层信令的加密和完整性保护；TA LIST管理；P-GW/S-GW选择（如同公安局）。uS-GW：分组路由和转发功能；IP头压缩；IDLE态终结点，下行数据缓存；E-NodeB间切换的锚点；基于用户和承载的计费；路由优化和用户漫游时QoS和计费策略实现功能。（类似快递公司）uP-GW：分组路由和转发；和非3GPP网络间的对接；UE IP地址分配，接入外部PDN的网关功

38、能；计费和QoS策略执行功能；基于业务的计费。（类似边境检查站）uHSS：存储了LTE/SAE网络中用户所有与业务相关的数据。类似于HLR，但功能更强大。uPCRF：策略控制服务器，实施QoS保障，提供用户差分服务和业务的差异化服务；对用户的每个业务的带宽进行限制，防止网络资源滥用。为大多数用户保障网络资源，提高网络的服务品质。uAF：业务策略提供点eNBeNB功能功能eNB具有现有3GPP R5/R6/R7的NB功能和大部分的RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-TD-LTE-TD-LT

39、E帧结构帧结构LTE无线帧结构分为无线帧结构分为3层结构：层结构：l符号：1个子帧包含14个符号，用于区分数据信道和控制信道，如控制信道占下行子帧的前1-3个.l子帧（1ms）：1个无线帧包含10个子帧，用于区分不同用户，并区分单播（unicast）信道和广播业务（MBSFN）信道。在TD-LTE还用于区分上、下行，每5ms包含1个“特殊子帧”。l无线帧（10ms）：用于各种物理过程的周期性操作，如测量、寻呼. 无线帧按转换周期的不同分为5ms和10ms两种无线帧。其中5ms转换帧在一个无线帧中有两个转换点，HARQ反馈及时，利于对时延要求较高的场景；10ms转换帧对时延 的保证略差，但损失的

40、容量较小。 TD-LTE目前采用5ms周期帧结构，分为4:1、3:2、2:3三种下行/上行配比（包括特殊子帧，特梳子帧只能用于传输下行数据），常用的有：3:2配比：上下行基本对称；4:1配比：下行最大化，和TD-SCDMA 4:2配比可邻频共存（如F频段）另：转换点是特殊子帧结构：用于和各种TD-SCDMA邻频共存。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-TD-LTE-TD-LTE特殊子帧结构特殊子帧结构特殊子帧特殊子帧配置配置Normal CPNormal CP（常规常规CPCP）1ms141ms14个码个码DwPTSDwPTSGPGPUpPTSUpPTS0 03 310101 1

41、1 19 94 41 12 210103 31 13 311112 21 14 412121 11 15 53 39 92 26 69 93 32 27 710102 22 28 811111 12 29 96 66 62 2 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。用于和各种TD-SCDMA邻频共存。 TD-LTE特殊子帧可有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS + GP + UpPTS等于1ms。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

42、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）。DwPTSu主同步信号PSS在DwPTS上进行传输。uDwPTS上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最多3个）。u只要DwPTS的符号数大于等于9，就能传输数据（R11新引入了6:6:2配置）。UpPTSl可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号）。l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-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -物理资源物理资源物物理理资资源源基本时间基本时间OFDM符号符号

43、时隙时隙slot子帧子帧无线帧无线帧天线端口天线端口PRB（Physical Resource Block，物理资源块），是LTE系统中调度用户的最小单位，PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配一个PRB由频域上连续12个子载波（子载波宽度15kHz），时域上连续7个OFDM符号构成(常规CP)，时隙大小0.5ms每子帧包含的PRB资源数由系统带宽决定。20M带宽的系统，每子帧包含100个PRB对。资源单元组(REG)：控制区域中的RE集合，用于映射下行控制信道每个REG中包含4个数据RE（左图蓝色框内浅色RE块个数）控制信道单元(CCE)：由9个REG，36个RE组成。TD-LTETD-LT

44、E无线网络原理无线网络原理- -下行物理信道一般处理流程下行物理信道一般处理流程天线端口TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -下行物理信道概述下行物理信道概述物理信道中文名物理信道中文名简称简称编码方式编码方式作用作用特点特点物理HARQ指示信道PHICHBPSK用于NB向UE反馈与PUSCH相关的ACK/NACK信息1、PHICH的传输以PHICH组的形式，PHICH组的个数由PBCH指示。2、采用BPSK调制，传输上行信道反馈信息。物理广播信道PBCHQPSK传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽、PHICH指示信息、天线数目等1、频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.0

45、8MHz （72个子载波）进行传输2、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3、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BCH物理控制格式指示信道PCFICHQPSK一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号个数1、指示PDCCH的长度信息（1、2或3），PCFICH映射到控制区域的第一个OFDM符号的4个REG上。REG的符号上的位置取决于小区的ID。2、均匀分布在整个系统带宽；3、采用QPSK调制，指示一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数、传输格式；4、小区级shift，随机化干扰物理下行控制信道P

46、DCCHQPSK用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等1、频域：占用全带宽；2、时域：占用每个子帧的前n个OFDM符号，n=33、用于发送上/下行资源调度信息、功控命令等，通过下行控制信息块DCI承载。不同用户使用不同的DCI资源。物理多播信道PMCHQPSK16QAM64QAM传输MBMS相关的数据物理下行共享信道PDSCHQPSK16QAM64QAM传输下行数据块PDSCH资源分配优先级最低，只能占用其他信道/信号不用的RB.TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PBCH-PBCH信道信道PBCH: Physical Broadcast Channel 物理

47、广播信道物理广播信道信道功能：信道功能：PBCH传送的系统广播信息含接入LTE最基本的信息：下行系统带宽、SFN（系统子帧号）、PHI指示信息、天线配置信息等；其中天线信息映射在CRC掩码当中。信道特点：信道特点：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：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BCH。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PCFICH-PCFICH信道信道PCFICH: Physical Control

48、Format Indication Channel 物理控制格式指示信道物理控制格式指示信道信道功能：信道功能：指示在一个子帧中传输PDCCH所使用的OFDM符号的个数，传输格式；实际上划分了每个子帧中控制信令区域和数据区域的边界。信道特点：信道特点：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（4个REG，4个REG之间相差1/4带宽，REG位置与小区ID有关）。CFI 2BIT信息，1/16编码，QPSK编码。均匀分布在整个系统带宽。小区级shift，随机化干扰。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PHICH-PHICH信道信道PHICH: Phy

49、sical Hybrid ARQ Indicator Channel 物理物理HARQ指示信道指示信道信道功能：信道功能：通过I/Q复用、CMD、FDM承载多个用户的HARQ 上行信道的反馈信息。信道特点：信道特点：PHICH的传输以PHICH组的形式，PHICH组的个数由PBCH指示。采用BPSK调制，传输上行信道的反馈信息。每个PHICH信道占用12RE，3次重复，4倍扩频，8PHICHs per PHICH group （Normal CP）。每个PHICH信道占用12RE，3次重复，2倍扩频，4PHICHs per PHICH group （Extended CP）。PHICH长长度度

50、非非MBSFN子帧子帧MBSFN子帧子帧TDD中子帧中子帧1和子帧和子帧6所有其他情所有其他情况况混合载波承载混合载波承载MBSFN常规常规111扩展扩展232具体频域位置取决于- 小区id- PHICH group序号- 所在OFDM符号中的REG数目- 以及PHICH扩展长度的大小TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PDCCH-PDCCH信道信道PDCCH格式格式CCE个数个数REG个数个数PDCCH比特数目比特数目01972121814424362883872576PDCCH: Physical Downlink Control Channel 物理下行控制信道物理下行控制

51、信道信道功能：信道功能：指示PDSCH相关的传输格式、承载资源分配信息、功率控制信息、HARQ等。信道特点：信道特点：频域：占用全带宽；时域：占用每个子帧的前n个OFDM符号，n=3一个PDCCH是一个或者几个连续CCE的集合根据PDCCH中包含CCE的个数，可以将PDCCH分为如右图四种格式多个用户的PDCCH进行复用和加扰等操作，映射到没有用于传输PCFICH和PHICH的REG上。PDCCH的的CCE聚合聚合当包含1个CCE时，PDCCH从任意CCE位置开始：0、1、2、3、4等位置出现当包含2个CCE时，PDCCH从每两个CCE位置开始：0、2、4、6等位置出现当包含4个CCE时，PD

52、CCH从每四个CCE位置开始：0、4、8、12等位置出现当包含8个CCE时，PDCCH从每八个CCE位置开始：0、8、16等位置出现。PDCCH忙检测搜索空间分类忙检测搜索空间分类公共搜索空间专用搜索空间UE根据其当前想要接收信息的具体情况决定在哪个空间进行盲检测，其检测的规则有具体的规范。Search SpaceNumber of DCCH Candidates M(即：可能)的PDCCH数DCI格式Type聚合值(L)即：PDCCH格式对应的CCE数Sizein CCEs(即：以CCE为单位的搜索空间)UE-specific1660、1、1A、1B、221264828162Common41

53、64 0、1A、1C、3/3A8162TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PDSCH-PDSCH和和PMCHPMCHPDSCH: Physical Downlink Shared Channel 物理下行共享信道物理下行共享信道信道功能：信道功能：用于承载unicast（单播）数据信息。信道特点：信道特点：没有专用导频时，按照PBCH同样的端口映射，PORT组合00,10，1,2,3。发射专用导频时，按照PORT5映射。PDSCH资源分配优先级最低，只能占用其他信道/信号不用的RB。PMCH: Physical multicast channel 物理多播信道物理多播信道信道功能

54、：信道功能：用于承载Multicast （多播）数据信息。信道特点：信道特点：对于混合载频（PMCH+PDSCH）时，PMCH在MBSFN子帧传输MBSFN子帧概念，前1 or 2 符号可以用于unicast;其他符号用于Multicast业务。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -下行物理信号下行物理信号下行物理下行物理信号信号信号简信号简称称信号中文名信号中文名信号作用信号作用对应天线对应天线端口端口同步信号PSS主同步信号3个；OFDM符号同步；频率同步；小区标识（部分）SSS辅同步信号168个;无线帧同步;小区标识;CP长度参考信号CRS小区专用参考信号下行信道质量测量

55、；下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调03MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧中传输。用于MBSFN帧检测。4DRS终端专用参考信号用于波束赋形。5FS2，P-SCH位于subframes1和6的第三个OFDM符号FS2，S-SCH位于subframes0和5的倒数第一个OFDM符号P/S-SCH位于系统带宽中心位置（72子载波的中心位置）MBSFN参考信号映射（天线端口4、扩展CP,f=15KHz）右图是MBSFN参考信号映射（天线端口4、超长扩展CP,f=7.5KHz）FDD帧帧TDD帧帧TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -下行物理信号下行物理信号CRSC

56、RS和和DRSDRSDRS常规CPDRS扩展CPTD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理- -上行物理信道上行物理信道物理信道中文名物理信道中文名简称简称编码方式编码方式作用作用特点特点物理随机接入信道PRACH QPSK用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等1、频域：1.08MHz带宽（72个子载波）2、时域：UpPTS（format 4）及普通上行子帧中（format 03）。每个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源。物理上行控制信道PUCCH QPSK1、当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NACK、CQI、调度请求（SRRI）信息。2、当有PUS

57、CH时，在PUSCH上发送这些信息。1、在带宽最外侧，1个RB pair构成一个PUCCH信道。在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益；2、码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH信道上发送；物理上行共享信道PUSCHQPSK16QAM64QAM用于承载上行业务数据1、上行资源只能选择连续的PRB，并且PRB个数满足2、3、5的倍数；2、在RE映射时，PUSCH映射到子帧中的数据区域上。PUSCH的基带信号产生的流程为了保证上行单载波特性，当数据和控制信令同时传输时，控制信令和数据在DFT之前需要进行复用。TD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PUCCH-PU

58、CCH信道信道PUCCH: Physical Uplink Control Channel 物理上行控制信道物理上行控制信道信道功能：信道功能：当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NACK、CQI、调度请求（SRRI）信息。当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息。信道特点：信道特点：在带宽最外侧，1个RB pair构成一个PUCCH信道。在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益；码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH信道上发送；PUCCHPUCCH格式格式用途用途调制方式调制方式比特数比特数1 1SRSRN/AN/AN/AN/A1a1aACK/NACKA

59、CK/NACKBPSKBPSK1 11b1bACK/NACKACK/NACKQPSKQPSK2 22 2CQICQIQPSKQPSK20202a2aCQI+ACK/NACKCQI+ACK/NACKQPSK+BPSKQPSK+BPSK21212b2bCQI+ACK/NACKCQI+ACK/NACKQPSK+QPSKQPSK+QPSK2222格式11a1b格式22a2bTD-LTETD-LTE无线网络原理无线网络原理-PRACH-PRACH信道信道PRACH: Physical Random Access Channel 物理随机接入信道物理随机接入信道信道功能：信道功能：用于随机接入，发送随机接

60、入需要的信息，preamble等。信道特点：信道特点：频域：1.08MHz带宽（72个子载波）时域：UpPTS（format 4）及普通上行子帧中（format 03）。每个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源考虑初期应用场景为城区，格式0/4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0/4每小区的Preamble码共64个，分为“竞争”和“非竞争”两种类型；建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，在切换场景下使用非竞争接入。64个preamble码部分会被分配为仅供切换用户使用（即非竞争接入），以提高切换成功率。所以小区内用于初始随机接入的preamble码可能会少于64个。TD-LTETD-LTE无线网络