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1、TDTD- -LTELTE标准及组网关键技术标准及组网关键技术 研究院 无线所 2012年3月 2 TDTD- -LTELTE产业和标准发展产业和标准发展 1 主要内容主要内容 LTELTE基础和关键技术基础和关键技术 2 TDTD- -LTELTE帧结构及物理帧结构及物理信道信道 3 TDTD- -LTELTE物理层过程物理层过程 4 3 移动通信标准的演进与发展移动通信标准的演进与发展 GPRS/EDGE 峰值速率(UL:DL) 0.47/0.47Mbps 小区吞吐量(UL:DL) 0.23/0.23Mbps 3GPP阵营(GSM) WCDMAWCDMA 峰值速率：5.76/14.4Mbp
2、s 小区吞吐量：1.5/3Mbps HSPAHSPA TDTD- -SCDMASCDMA 峰值速率：0.55/1.68Mbps 小区吞吐量：0.36/1Mbps TDTD- -HSPAHSPA EVEV- -DO Rel.0DO Rel.0 峰值速率：1.8/3.1Mbps 小区吞吐量：0.4/0.8Mbps D0 Rel .AD0 Rel .A CDMA CDMA 2000 1x2000 1x 3GPP阵营(CDMA) LTE FDD 峰值速率(20MHz)： 50M/150Mbps (注：假设上行最 高16QAM） LTE TDD 峰值速率(20MHz)： 10M/110Mbps (注：3
3、:1配比下， 且假设上行最高 16QAM） LTE-Adv ( (包括包括FDDFDD和和TDD)TDD) 峰值速率： 500M1Gbps Mobile WiMAX 802.16e 峰值速率： 75Mbps Mobile WiMAX 802.16m 峰值速率： 500M1Gbps WiMAX阵营 TDMA CDMA OFDM 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 4 LTE成为移动宽带市场主流技术
4、成为移动宽带市场主流技术 171191660200201020122014LTE 网络网络2012年底，至少119个LTE网络将提供商用服务 LTE FDD用户数：2011年底1160万, 2012年底预计6280万（来源：iSuppli） 已出现已出现269 269 款款LTELTE各式终端各式终端 17个国家建成了59个商用/预商用试验 76个国家的226家运营商承诺将建设LTE网络 来源: GSA, 2012-1-5 模块模块 (31)(31) 平板电脑平板电脑 (18)(18) 笔记本笔记本 (12)(12) PC PC 卡卡 (2)(2) 手机手机 (48)(48) 路由器路由器 (
5、101)(101) 数据卡数据卡 (56)(56) FemtocellFemtocell (1)(1) 来源: GSA, 2012-1-20 93个国家的285个运营商 5 20112011年年TDTD- -LTELTE首批商用启动，亟待中国市场引领首批商用启动，亟待中国市场引领 全球全球已部署已部署5 5 个个TDTD- -LTELTE商用网络商用网络 Saudi Arabia : Mobily Saudi Arabia: STC Japan: Softbank Denmark & Sweden: Hi3G Brazil: Sky TV 8 8家运营商公开声明要签订家运营商公开声明要签订TD
6、TD- -LTELTE商用合同商用合同 Sweden/Denmark: Hi3G Poland: AERO2 Australia: NBN Co. India: Bharti Airtel 1010余家运营商有余家运营商有TDTD- -LTELTE商业发展计划商业发展计划 截止截止20122012年年1 1月，全球已有月，全球已有3333个个TDTD- -LTELTE试验网试验网 潜在潜在TDTD- -LTELTE商用网络商用网络 国际运营商高度关注中国TD- LTE的发展进程，将依据中国 的商用进程决定其自身的商 用进程。 6 GTI成立一年以来成员迅速发展成立一年以来成员迅速发展 截止截止
7、20112011年年1212月，月，已有已有3636家家国际运营商加入国际运营商加入GTIGTI China Mobile FITEL FarEasTone Tatung InfoComm Global Mobile KT SKT Softbank BellTel P1 Augere Bharti Airtel Omantel Cybernet Mobily Vividwirele ss Woosh Clearwire NextWave NII Holdings Horizon Wi-com VelaTel Global Comm TSTT Voentelecom Smoltelecom So
8、yuz Telecom WIND Telecom Vodafone UK BB Bollore Telecom E-plus Aero2 Datame VTR Indochina IBurst 7 TD-LTE产业判断产业判断 单模数据卡：海思、高通、创毅已经完成规模技术试验一阶段测试中工信部所规定的测试内容。中兴、Altair（ 以色列）、Sequans（法国）也已经完成技术试验测试，正在进行规模试验测试 多模数据卡：中兴、联芯、创毅视讯、Sequans多模终端已完成工信部要求技术试验测试，有待在规模试验第 二阶段中进行进一步深入验证； 芯片/终端：单模芯片及终端基本成熟；多模芯片及终端有待
9、进一步推动 系统：部分系统厂家接近FDD商用初期设备能力 现状：国内厂家设备基本满足初期商用网要求，国际厂家有一定差距，需更换平台或升级算法 后续：为改进试验中发现的问题，同时提升设备能力，六家厂商近期均有下一代设备的研发计划，可满足扩大 规模网络三年及以上的需求 终端认证测试仪表：产业基本成熟，已建立了国际化的TD-LTE终端测试产业链 无线网络规划和优化仪表：可基本满足试商用要求，测试终端仍待成熟 设备功能和性能测试仪表：测试仪表基本完备，可满足试商用要求 测试仪表：体系初步建立，与FDD单模基本同步，可满足试商用要求，部分网络优化 仪表仍需完善 8 TDTD- -LTELTE产业和标准发
10、展产业和标准发展 1 主要内容主要内容 LTELTE基础和关键技术基础和关键技术 2 TDTD- -LTELTE帧结构及物理帧结构及物理信道信道 3 TDTD- -LTELTE物理层过程物理层过程 4 9 LTE基本情况基本情况 带宽：1.4/3/5/10/15/20MHz LTE系统带宽可以有多种选择； DoCoMo： 5MHz； Verizon： 10MHz； 香港公司： 15MHz 双工：FDD/TDD LTE具备两种双工方式，FDD LTE或TDD LTE（习惯称为TD-LTE） 相比WCDMA vs. TD-SCDMA的区别，FDD LTE和TD-LTE的差别很小 组网 可以同频组网
11、（规模试验已验证） 异频组网性能更好 天线 通常使用2通道天线或8通道天线 性能 FDD系统峰值吞吐量：150Mbps TDD系统峰值吞吐量：81Mbps (2:2配比） TDD系统峰值吞吐量：110Mbps (3:1配比） 调度周期：1ms 移动速度：120km/h下没有性能损失，最大支持350km/h HWD(mm) 136016080 2天线 HWD(mm) 1400320105 8天线 10 OFDM发展历史发展历史 2000s 1990s 1970s 1960s OFDM在高速调制器中的应用开始研究 OFDM 应用在高频军事系统 OFDM应用于宽带数据通信和广播等 OFDM应用于 8
12、02.11a, 802.16, LTE 11 OFDM概述概述 传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，降 低了频谱效率。 FDM OFDM OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用，多载波 调制的一种。(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现 ）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。 12 OFDM概述概述 10110111000111 时域波形 t power 同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载 波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动
13、 态范围大，提高了对功放的要求。 高峰均比高峰均比 将信道分成若干正交子信道， 将高速数据信号转换成并行的 低速子数据流，调制到在每个 子信道上进行传输。在接收端 再将正交子信道解调，恢复高 速数据流。 OFDM原理原理 13 应用应用OFDM技术的挑战技术的挑战 OFDM输出信号是多个子载波时域相加的结果，子载波数量从几十个到上千个，如果 多个子载波同相位，相加后会出现很大幅值，造成调制信号的动态范围很大。因此对 RF功率放大器提出很高的要求 高速移动引起的Doppler频移 系统设计时已通过增大导频密度（大致为每0.25ms发送一次导频，时域密度大于TD- S）来减弱此问题带来的影响 子载
14、波间干扰子载波间干扰(ICI(ICI） 折射、反射较多时，多径时延大于CP(Cyclic Prefix，循环前缀)，将会引起ISI及ICI 系统设计时已考虑此因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求 （4.68us)，从而维持符号间无干扰 ISI(ISI(符号间干扰）符号间干扰）& ICI& ICI 较高的峰均比较高的峰均比(PAPR)(PAPR) 受频率偏差的影响受频率偏差的影响 受时间偏差的影响受时间偏差的影响 14 OFDM如何应用于如何应用于LTE系统系统 频率 时间 PRB（Physical Resource Block，即“物理资源块”），是LTE系统中调度用户的最小
15、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 12个 子载波, 180kHz 7个符号 0.5ms RE (Resource Element)，频域 上占一个子载波， 时域上占一个 OFDM符号 PRB 15 LTE多址方式多址方式-下行下行 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。 分布式：分配给用户的分布式：分配给用户的RBRB不连续不连续 集中式：连续集中式：连续RBRB分给一个用户分给一个用户 优点：调度开销小 优点：频选调度增益较大 频率 用户A 用户B 用户C 在这个调度周期中，用户A 是分布式，用户B是集中式 下行多址方式下行多址方式OFDMA 时间 16 LTE多址方式多址方式-上行上行 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-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
