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1、兰州大学课程设计移动通信移动通信期中论文期中论文论文题目 TD-LTE 的原理及其发展 姓 名 学 号 学 院 专业班级 TD-LTE 的原理及其发展专业： 姓名：摘 要：TD-LTE 作为一种未来 4G 储存技术，它具有很高的系统性能和鲜明的特点，在速率、时延和频谱利用等方面有众多的优势，基于 TDD 技术的网络部署可以聚合零散的频谱资源，提高资源的利用率，并且可以为用户提供丰富多彩的移动互联网业务，在许多国家相继开始开展商务试用，具有光明的前景。关键词：TD-LTE，技术，前景 ABSTRACTABSTRACTTD-LTE as a future 4 G storage technolog
2、y, it is of high performance and distinct characteristics, in the rate, time delay and spectrum and many advantages, based on the network can deploy technology TDD polymerization scattered spectrum resources, and improve the utilization of the resources, and can provide users with rich and colorful
3、mobile Internet business, in many countries have started to business trial, has the bright future. Key Words: TD-LTE Technology Prospect 一、一、 TDTDLTELTE 概述概述LTE f Long Term Evolution是 3GPP 在 R 帅提出的一种新的宽带无线空中接口技术可分为 FDD 和 TDD 两种模式。TDLTE 是一种新一代亮带穆动通信技术+是我国拥有 la 主知识产权的 TD SCDMA的后续演进技术在继承 7TDD 优点的同时 R 引
4、了多云线 MMO 与频丹复用 OFDM 技术。相比于 3G，TDLTE 在系统性能上有 T 跨越式提高能够为用户提供更加丰富多彩的移动互联网业务。早在 2004 年 11 月份 3GPP 魁北克的会议上， 3GPP 决定开始3G 系统的长期演进（ Long Term Evolution）的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式，开始形成对 LTE 系统的初步需求：作为一种先进的技术， LTE 需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率，并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进，同时为使用户能够获得 “Always Online”的体验，需要降低控制和用户平面
5、的时延。该系统必须能够和现有系统（2G/2.5G/3G）共存。在无线接入网（ RAN）侧，将由 CDMA 技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的 OFDM（正交频分调制）技术。 OFDM 技术源于 20 世纪 60 年代，其后不断完善和发展， 90 年代后随着信号处理技术的发展，在数字广播、 DSL 和无线局域网等领域得到广泛应用。 OFDM 技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点，是公认的未来 4G 储备技术。二二TDTDLTELTE 特特点点TD-LTE 作为通信产业变革期的重要机遇，主要包含三大特点：1.包含大量中国的专利，由中国主导，同
6、时得到了广泛国际支持，成为了国际标准；2.上网速度快，能够达到 TD-SCDMA 技术的几十倍，使无处不在的高速上网成为可能；3.产业发展速度快，与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展，代表着当今世界移动通信产业的最先进水平。三、三、L LT TE E 关关键键技技术术为进一步提高频谱效率， MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE 的必选技术。 MIMO 技术利用多天线系统的空间信道特性，能同时传输多个数据流，从而有效提高数据速率和频谱效率。为了降低控制和用户平面的时延，满足低时延 (控制面延迟小于 100ms,用户面时延小于 5ms)的要求，目前的 NodeB-RNC-CN的结构必须得
7、到简化， RNC 作为物理实体将不复存在， NodeB 将具有 RNC 的部分功能，成为 eNodeB，eNodeB 间通过 X2 接口进行网状互联，接入到 CN 中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变，SAE(系统架构的演进 )也在进行中， 3GPP 同时也在为RAN/CN 的平滑演进进行规划。在传输较高速率的业务数据时通过在一定时隙使用较高调制方式(8PSK 16QAM 甚至 64QAM)来进行恃输是一种受到广泛关注的技术在 TDSCDMA RTT 中，已经使用 SPSK 来侍输 2Mbos 的业务。高通公司提出 HDR 技术，在 CDMA 2000 1中的某时陬使用16QAM 传输高
8、速数据在 1 25MHz 的带宽下可传输 2Mbps 的数据速率其实质就是将 TDD 技术应用到 FDD 系统中。3GPP 也在研究类似的技术来解决 FDD 传辕上、下行不对称业务的问题，作为 LTE 的需求，TDD 系统的演进与 FDD 系统的演进是同步进行的。在 2005 年 6 月在法国召开的 3GPP 会议上，以大唐移动为龙头，联合国内厂家，提出了基于 OFDM 的 TDD 演进模式的方案，在同年 11 月，在汉城举行的 3GPP 工作组会议通过了大唐移动主导的针对 TD-SCDMA 后续演进的 LTE TDD 技术提案。到 2006 年 6 月，LTE 的可行性研究阶段基本结束，规范
9、制定阶段开始启动。在 2007 年 9 月，3GPP RAN37 次会议上，几家国际运营商联合提出了支持 TYPE2 的 TDD 帧结构，同年 11 月在济州工作组会议上通过了 LTE TDD 融合技术提案，基于 TD 的帧结构统一了延续已有标准的两种 TDD（TD-SCDMA LCR/HCR）模式。在 RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过，被正式写入3GPP 标准中。OFDM 技求是将一十较宽的频带分成一些较窄的相互重叠且正交的子载波并行传送数据提高频谱效率抵抗信道衰落其主要思想是将信道丹或许多正变于信谨，在每个子信逋 进行窄带调制和传输，由于每个于信道上的信号带宽小于信道的相关带宽因
10、此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的大大消除了符号间干扰。在各类无线通信系统中， ISI f nte r S ymboInterference符号问干扰 )一直是影响通信质量的重要因素。目前的移动通信系统罘用自适应均衡器来解决这一问题。但是用户越多均衡器的抽头就越多这对硬件的处理速度提出了很高的要求并将太大提高设备的复杂程度和成本。因此，当同样能够有效对抗 lsl 的 OFDM 技术推出时、就目其频谱利用率高、抗击径衰落性能好、成本偏低而被普遍看好。四四、T TD D- -L LT TE E 的的帧帧结结构构如如下下每个无线帧包括两个 5ms 的半帧，每个半帧由 8 个长度为0.5ms 的时
11、隙和 3 个特殊时隙（ DwPTS/GP/UpPTS）组成。3 个特殊时隙总长度为 1ms。每两个时隙组成一个子帧。目前 LTE TDD 规范方面，物理层完成了 95%,高层完成了 80%,接口完成了 80%，08 年应能完成射频、终端一致性方面及核心网方面的规范制定。五五、T TD DD D L LT TE E 系系统统具具有有如如下下特特点点1.灵活支持 1.4,3,5,10,15,20MHz 带宽；2.下行使用 OFDMA，最高速率达到 100Mbits/s,满足高速数据传输的要求；3.上行使用 OFDM 衍生技术 SC-FDMA（单载波频分复用），在保证系统性能的同时能有效降低峰均比（
12、 PAPR），减小终端发射功率，延长使用时间 ,上行最大速率达到 50Mbits/s；4.充分利用信道对称性等 TDD 的特性，在简化系统设计的同时提高系统性能；5.系统的高层总体上与 FDD 系统保持一致；6.将智能天线与 MIMO 技术相结合，提高系统在不同应用场景的性能；7.应用智能天线技术降低小区间干扰，提高小区边缘用户的服务质量；8.进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度，保证系统吞吐量和服务质量。TD-LTE 与美、欧切换技术的优缺点优点：1) 频谱利用率高 TD 一个载频 1.6M W 一个载频 10M2) 对功控要求低 TD 0200MZ W 1500MZ3) 采用了智能天
13、线和联合测试引入了所谓的空中分级，但效果如何，还待验证4) 避免了呼吸效应 TD 不同业务对覆盖区域的大小影响较小 ,易于网络规划缺点:1) 同步要求高 TD 需要 GPS 同步，同步的准确程度影响整个系统是否正常工作2) 码资源受限 TD 只有 16 个码,远远少于业务需求所需要的码数量3) 干扰问题上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰4) 移动速度慢 TD 120KM/H W 500KM/H六六、L LT TE E 的的目目标标有有以以下下几几点点 实现比现有技术更高的数据率。在 20 MHz 带宽下, UE 下行采用 2 天线, UE 上行采用 1 天线发射的情况下 , 其上行峰值速率应
14、达到 50 Mbit/s , 下行峰值速率达到 100 Mbit/s , 频谱利用率比 R6 版本提高 24 倍。全小区范围内 , 数据速率应保持一致性 , 在边缘区域, 速率不能有明显下跌。 提供比 R6 版本高 3 到 4 倍的小区容量 , 在小区边缘容量比 R6 版本高 2 到 3 倍。 显著降低用户平面和控制平面的时延 , 用户平面内部单向传输时延应低于 10 ms , 控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间应低于 100 ms , 从驻留状态到激活状态的迁移时间应小于 100 ms。 显著降低用户和运营商的成本。另外 LTE 要求在满足以上目标时尽可能平滑地实现技术进步。所以要求新的无
15、线接入技术必须与现有的 3G 无线接入技术并存 , 并且能与现有无线网络以及其替代版本兼容。为了实现以上目标 , 3GPP 计划发展新的无线传输技术和无线网络体系结构。在 4G 移动通信系统的研究中已经提出了许多上述相关技术。 LTE 计划将对现有 3G 技术进行极大的发展和改进 ,并会实现相当的技术跨越。为此 , 我们有必要对 LTE 计划及其进展情况投入足够的关注。 出于以上考虑 , 本文首先对 LTE 计划进行介绍, 然后将对其中的部分先进技术进行一定讨论, 主要包括 LTE 的系统结构、 链路层和物理层的技术演进, 希望能对关注移动通信技术发展和关注 LTE 计划的读者有所启发。七、七
16、、 TDTDLTELTE 的传输承载方案的传输承载方案移动同络向 LTE 阶段薄进其承载模式会发生很大的变化LTE采用了一种革命性的架构RNC 主要功能下穆到 eNB将 RNC 和Node B 台并为 eNB，核心网则演进l JJEPC，eNB 直接连接到EPc网络逐渐向扁平化和网状网演进，其对带宽、接口时延、OoS、安全性等均有新的需求。如何顺应 P 化的发展趋势构建一张嘉效、融台 3G 和 LTE 的承载网络降低网络建设和运维戒本，成为承载网建设中最关注的问题。LTE 业务的带宽需求主要来源于移动数据业务。数据业务具有流量不确定和实发等特性因此需要传输相具备业务的收敛茫聚能力，有效利用网络带宽资源，节省网络建设成本。而 MSTP 采用刚性管道承载分组业务汇聚比受限，统计复用效
