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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