TD-LTE技术原理个人修改版

TD-LTE技术原理讲师：葛彬前言

什么是4G？Page1移动通信4代1986-2003第一代大哥大，只能打电话1995-2025？第二代GSM，CDMA2000电话\短信\彩信\GPRS2009-2035？第三代WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA移动互联网2014-？第四代FDD-LTE，TDD-LTE，高速移动互联网2014年可以算是中国的4G元年，三大运营商都展开了4G网络的部署和4G业务的营销，在争夺4G用户的同时，一场4G标签的争夺战也打响了。孔子老早就说过：“名不正，则言不顺；言不顺，则事不成”，4G这个名头到底该谁用、到底谁能用，还是大有讲究的。如果你对通信技术并不了解，那么在你的印象中，一定是2G技术不如3G技术，3G技术不如4G技术。就像住酒店，4星比3星好，5星比4星好，7星最了不得一样。所以，普通用户能用4G网络肯定不会用3G网络，能用3G网络肯定不会用2G网络。就好像大家都拿出了5寸手机，你的3寸手机就很难拿出手一样。运营商为了吸引客户，最简单的办法就是为自己的移动系统打上4G的标签，表明我的系统高大上，是移动用户的最好选择。国际电联ITU是全球最大的电信官方组织，也是最有资格给4G下定义的组织。在2003年时ITU认定，4G技术必须具备低速运动峰值速率1Gbps以及高速运动峰值速率100Mbps，这个可以算是4G最早的硬指标了。ITU：我都不知道什么是4G在2010年底改口说什么是4G技术并没有明确定义，HSPA、WiMAX、LTE都可以算成是4G技术，等于为美国的市场行为开了绿灯。工信部是运营商的管理部门，也就是管理层。尽管ITU不知道什么是4G，管理层可是心知肚明的。因为从3G升级到4G，管理层要做的一件大事就是发牌照。因此，如果管理层连什么是4G都不知道，牌照怎么发呢？很明确LTE就是4G，因此为4G系统发牌照，就是发给LTE系统的牌照，而不是给HSPA或WiMAX的。管理层并没有为HSPA单独发一个牌照。管理层：其实我知道什么是4G在管理层眼里，4G=LTE，LTE=4G。对用户来说，知道什么是货真价实的4G，什么是滥竽充数的4G的确很重要。用户：我管你什么是4G但是这张4G网络在我身边有没有覆盖、覆盖的效果怎么样、资费合不合理、与终端的配合程度才是更重要的。目录1234TD-LTE发展的驱动力TD-LTE关键技术与特性TD-LTE网络结构和版本演进TD-LTE同其他通信系统的比较Page3TD-LTE发展驱动力语音收入下降开源：提升带宽，发掘新业务现网成本网络成本高节流：引入新架构，降低业务成本TD-LTE/SAE成本运营商需要在吸引用户、增加收入的同时，大幅度降低网络建设和运营成本Page4语音收入下降全球用户增长趋势全球用户数增长趋势6,0005,0004,0003,0002,0001,0000200620072008200920102011201210.0%5.0%0.0%25.0%20.0%15.0%语音和数据ARPU(每用户平均收入）趋势语音和数据ARPU趋势25201510502006200720082009201020112012用户数（百万）增长率语音ARPU数据ARPU用户数仍有增长，但增长率下降Source：Informa，2008.10语音ARPU不断下降，数据ARPU逐年上升话费赚钱时代结束流量经营正成为核心Page5移动通信不断提升带宽PON1~10GbpsVDSL2>200Mbps600ms100MbpsADSL2+24MbpsTD-LTE>100Mbps600ms10MbpsADSL1.2MbpsADSL212MbpsWCDMAR514.Mbps1MbpsADSL256KbpsAnalog56Kbps150ms

WCDMAR99384Kbps200ms100ms100ms55msGPRS53.6Kbps40ms15msAnalog28.8Kbps50ms15ms2015<19901995200020022005200720092011移动用户享有固网用户同等的业务感受Page6业务的用户体验决定业务命运还不错EDGE128kbpsTDR4512kbps1Minutes18seconds6Minutes31Seconds3Hours15Minutes17Hours22MinutesOK，很爽TDHSPATDHSPA＋UMTSHSPA+2Mbps20Seconds1Minute40SecondsTD-LTE100Mbps0.5Second2Seconds1Minutes20Seconds6Minutes8Mbps5Seconds25Seconds12Minutes30Seconds67Minutes24Mbps2Seconds8Seconds4Minutes10Seconds22Minutes下载5M音乐下载25M视频6Minutes30Minutes下载750M视频下载高清视频15Hours3+Days50Minutes4Hours27Minutes中断下载，而且今后也不再尝试离开一会儿，以后再次下载的概率不高Page7TD-LTE面向不同市场对象的丰富业务个人（Individual）在覆盖范围内可随时在线家庭（Residential）除有线和DSL外的无线接入方式中小企业（SME）虚拟企业网支部总部在途员工大屏幕设备和高清视频高速接入+WiFi+VoIP视频会议TD-LTE大宽带确保了用户体验Page9收益和业务量不匹配收益并未随业务线性增长语音业务主导业务量网络成本(维持现有技术)亏本收入利润网络成本(引入TD-LTE)数据业务主导时间只有降低每数据bit成本才能获取利润Page10TD-LTE网络设计目标：三高、两低、一平

三高

高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps高频谱效率：频谱效率是3G的3～5倍高移动性：支持350km/h（在某些频段甚至支持500km/h）

两低

低时延：控制面IDLE-〉ACTIVE:<100ms，用户面传输:<10ms低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置

一平

以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁平化架构Page11目录1234TD-LTE发展的驱动力TD-LTE关键技术与特性TD-LTE网络结构和版本演进TD-LTE同其他通信系统的比较Page12目2录TD-LTE关键技术与特性2.1空口速率提升技术之一：高阶调制和AMC（自适应调制编码）2.2空口速率提升技术之二：MIMO和BeamForming（波束赋型）2.3频谱效率提升技术：OFDM（正交频分复用）Page13调制的用途

用途1：把需要传递的信息送上射频信道用途2：提高空中接口数据业务能力Page14空口速率提升技术－高阶调制

高阶调制的优点：TD-LTE可以采用64QAM调制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50％

高阶调制的缺点：越是高性能（速率高）的调制方式，其对信号质量（信噪比）的要求也越高Page15AMC的基本原理

基于信道质量的信息反馈，选择最合适的调制方式，数据块大小和数据速率

好的信道条件–减少冗余编码，甚至不需要冗余编码

坏的信道条件–增加更多冗余编码Page16FastScheduling－快速调度算法

调度，就是确定应该给哪些用户、以多大速率发送数据调度基本原则

在短期内，以信道条件为主；在长期内，应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性

常用调度算法

轮询算法RoundRobin(RR)：最大载干比算法(MaxC/I)：“大锅饭”“强者恒强”正比公平算法ProportionalFair(PF)：“和谐社会”Page17目2录TD-LTE关键技术与特性2.1空口速率提升技术之一：高阶调制和AMC（自适应调制编码）2.2空口速率提升技术之二：MIMO和BeamForming（波束赋型）2.3频谱效率提升技术：OFDM（正交频分复用）Page18天线技术的发展BSMS单发单收（SISO）BSMS接收分集（SIMO）BSMS发射分集+接收分集BSMS多发多收（MIMO）MIMO信道Page19多天线之MIMO双声道立体声,身临其境的感觉真好两只喇叭+两只耳朵双发双收MIMO，让上网速率翻番两副接收天线+两副发射天线Page20MIMO的工作模式

复用模式

ABCDEFGH不同天线发射不同的数据，可以直接增加容量：2×2MIMO方式容量提高1倍IJKLMNOPUE

分集模式

ABCDEFGH不同天线发射相同的数据，在弱信号条件下提高用户的速率UEPage21A’B’C’D’E’F’G’H’ABCDE