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1、TD-LTE网络技术介绍,2013年1月,中国移动江西公司,提 纲,一,二,TD-LTE关键技术,三,TD-LTE帧结构及相关概念,四,TD-LTE网络规划,TD-LTE网络技术概况,移动通信标准的演进与发展,LTE: Long Term Evolution (长期演进）； TD-LTE和FDD LTE在3GPP标准中的区别很小，主要区别体现在基本的双工方式上； 运营商出于市场竞争方面的考虑，对“4G”有不同的解读,2G,3G,3.9G,4G,TD-LTE网络结构,EPC,E-UTRAN,网络结构扁平化：去掉了基站控制器；新增加了X2接口，形成Mesh组网架构； 优点：缩小时延，提升用户感受、
2、减少网络建设投资，缩短端到端时延；,TD-LTE网络结构,TD-SCDMA网络结构,TD-LTE是LTE中的TDD模式，是TD-SCDMA标准的长期演进。,TD-LTE系统设计要求,LTE（Long Term Evolution长期演进）与SAE（System Architecture Evolution系统架构演进）是3GPP提出的两大研究计划名称，分别侧重无线接入技术和核心网络架构。 2007年正式启动标准制定阶段，演进网络更名为EPS （Evolved Packet System），EPS是整个网络体系的全称。由于LTE名称使用起来更简单明了、通俗易懂，更具备可宣传性，目前LTE已成为整
3、个系统对普通公众宣传的名称。 EPS = UE + E-UTRAN +EPC EPC = Evolved Packet Core，是核心网； EPS = Evolved Packet System是整个网络体系的全称,6,基本概念（LTE、SAE、EPS、EPC）,控制面,业务面，用户数据,即HLR，目前采用新建方式,计费控制单元,EPS网元功能,7,S-GW经常与P-GW合设，简称SAE-GW,MME：LTE接入下的控制面网元，负责移动性管理功能 S4 SGSN：2G/3G接入下的控制面网元，相当于接入2G/3G的MME，进行移动性管理和会话管理 S-GW：SAE网络用户面接入服务网关，相当
4、于传统Gn SGSN的用户面功能 P-GW：SAE网络的边界网关，提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能，相当于传统的GGSN HSS：SAE网络用户数据管理网元，提供鉴权和签约等功能 PCRF：策略控制服务器，根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控 AF：业务策略提供点 eNodeB：负责无线资源管理，集成了部分类似2G/TD基站和基站控制器的功能,除了2G/3G/LTE接入外，EPC同时支持WLAN/WiMax/CDMA等接入方式,EPC接口功能,8,LTE引入后核心网变化：仅有分组域,9,变化一：仅有分组域，无电路域,适应通信产业IP化浪潮，EPC标准网络结构进一步简化，
5、不再分为CS域和PS域，仅有PS域，所有用户仅接入分组域； 未来所有业务都应通过分组域提供。 随着现网2/3G用户与LTE用户的此消彼长，以及LTE逐步实现全覆盖，EPS网络将逐步实现一统天下的局面。,控制面,业务面,控制面,业务面,LTE引入后核心网变化：控制与承载分离,变化二：控制和承载分离，网络结构扁平化,控制和承载分离：控制面MME，用户面SAE GW ； 扁平化网络架构：LTE仅有eNodeB，没有RNC/BSC设备，因此用户面由2G/TD三级转发变为一级转发。 有利于简化网络和减小延迟，实现低复杂度和低成本的要求。 对传统的2/3G体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带
6、网结构 。,10,LTE引入后核心网变化：全IP架构,11,变化三：基于全IP架构,核心网控制面协议主要基于GTPCv2和Diameter，用户面主要基于GTPUv1； 传输层协议主要基于UDP和SCTP 。,LTE引入后核心网变化：多接入上行最高8.3Mbps（理论峰值10Mbps），低于FDD上行理论25Mpbs 小区吞吐量：下行38.3Mbps，优于FDD 27.4Mbps；上行为6.9Mbps, 理论小于FDD（测试结果暂缺） 业务时延：21-30ms，比LTE FDD多2-7ms ，远小于TD-SCDMA 时延150ms 并发业务用户数：目前各厂家设备每小区可以支持200个上/下行速
7、率均满足50/100kbps的用户，约为TD-SCDMA的33倍,性能（D频段）,覆盖（F频段）,TDL室外覆盖从目前杭州拉网的情况来看，RSRP大于-100的比例大于96%，基本达到覆盖要求； 室外覆盖室内的深度覆盖：使用TDS RSCP大于-95dBm的比例对应TDL CRS RSRP大于-110dBm基本相当，且TDL SINR与TDS C/I CDF 5%的对应值基本相当。因此，基本可以认为TDS和TDL可以做到共覆盖； 从室外覆盖的测试看出，TDS弱覆盖的地方，TDL也为弱覆盖； 从TDL室内测试RSRP大于-110dBm概率对比TDS室内测试RSCP大于-95dBm对比，TDL覆盖
8、不好的地方，TDS也不好！,提 纲,二,一,TD-LTE关键技术,三,TD-LTE帧结构及相关概念,四,TD-LTE网络规划,TD-LTE网络技术概况,TD-LTE帧结构,子帧: 1ms,时隙 0.5ms,#0,特殊子帧: 1ms,#2,#3,#4,半帧: 5ms,半帧: 5ms,帧: 10ms,GP,UpPTS,TD-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 = 1ms,转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置
9、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,5:3,6:2,4:4,2:6,TD-LTE帧结构-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，DwPTS + GP + UpPTS永远等于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
10、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，如6:6:2,TD-LTE帧结构-特殊子帧,DwPTS 主同步信号PSS在DwPTS上进行传输； DwPTS时隙从312个符号数不等，除了PSS之外，还可以传输用户下行数据。 UpPTS UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号）； 根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制； 因为UpPTS占用资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能
11、再传输上行信令或数据。,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存要求,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%，R11引入6:6:2，容量损失约10%。） 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+0.75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-LT
12、E = 3:1 + 3:9:2,物理资源：PRB,系统 带宽 5MHz,传输 带宽 4.5MHz 共 25个 RB,单RB 180KHz,频率,子帧: 1ms,放大,时间,1个RB 占180KHz 分为 12个 子载波 共84个RE,单RE 15KHz,PRB（Physical Resource Block，即“物理资源块”），是LTE系统中调度用户的最小单位； 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； 每个子帧包含的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。,7个符号0.5ms,RE (Resource El
13、ement)，频域上占一个子载波，时域上占一个OFDM符号,TD-LTE多址方式：下行,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。,在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式,下行多址方式OFDMA,TD-LTE多址方式：上行,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。,考虑到多载波带来的高峰均比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
14、-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。,在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的,上行多址方式SC-FDMA,物理信道简介,跟踪区域（TA）基本概念,跟踪区域（TA）,LTE中TA（Tracking Area）和2G/3G中得RA（Routing Area）类似。LTE只有PS域（Packet Switch），所以没有LA（Location Area）的概念。小区所属的TA在SIB1（System Information Block 1）中广播。 LTE中允许UE在
15、多个TA注册，即TA列表（Tracking Area List）。当UE离开当前TA或TA列表，或者当周期性TA更新定时器超时时，UE发起TA更新操作。 TAI（Tracking Area Identity）用来标识TA。TAI由MCC、MNC和TAC（Tracking Area Code）三部分组成。TAC用于标识PLMN内的TA，固定长度16比特。,跟踪区域（TA）规划原则与约束条件,鉴于LTE网络在现有GSM/TDS网络基础上部署，最直接的TA规划方案是将TA边界规划成与GSM/TDS RA或LA边界重叠。TA应尽量规划的大一些，从而降低TAU开销。但如果寻呼负载过高，应缩小TA。在LT
16、E网络部署后，应通过counter来监控寻呼负载，防止寻呼过载偏高。 对于多模终端，TA规划与GSM/TDS/LTE互操作策略相关。比如为方便数据业务，UE IDLE态可以倾向驻留在LTE小区，并重选或切换到GSM/TDS小区。在此种互操作策略下，TA规划和常规的仅有LTE终端情况相同。,TD-LTE下行同步,基本概念：物理小区ID（ PCI）,LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI，physical cell id)，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。,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。,因为PCI直接决定了小区同步序列，而且多个物理信道的扰码也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同，以避免干扰。即所谓的：避免PCI冲突。 切换时，UE将报告邻小区的PCI和
