TD-LTE 基本原理及关键技术

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1、TD-LTE 基本原理TD-LTE 基本原理 及关键技术课程内容TD- LTE概述概述 TD- LTE网络架构 TD- LTE协议栈 TD- LTE关键技术TD LTE关键技术 TD- LTE与LTE FDD的区别2TDTD- - LTELTE概述概述概述概述nLTE简介简介nLTE相关组织介绍相关组织介绍3LTE背景v LTE表示3GPP长期演进 ( Long Term Evolution ) v 2004年11月3GPP TSG RAN workshop启动LTE项目4移动通信技术的演进路线GPRSEDGEHSDPA R5HSUPA R6MBMS4GMBMSHSDPAHSPA+ R7FDD

2、/ TDDGSMTD- SCDMAWCDMA R99LTEHSUPAHSPA+ R7n多种标准共存、汇聚集中n多个频段共存n移动网络宽带化、IP化趋势2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GCDMA 2000 1X EV- DO802.16 e802.16 m4G802.16 dCDMA IS95CDMA 2000 1xEV- DO Rev. AEV- DO Rev. B5更好的覆盖更好的覆盖峰值速率峰值速率 DL: 100Mbps UL: 50Mbps低延迟低延迟 CP: 100ms更高的频更高的频LTELTE的目标CP: 100ms UP: 5ms更低的更低的 CAPEX &

3、OPEX频谱 灵活性频谱 灵活性谱效率谱效率LTE6LTE 频段划分7课程内容TD- LTE概述 TD- LTE网络架构网络架构 TD- LTE协议栈 TD- LTE关键技术TD LTE关键技术 TD- LTE与LTE FDD的区别8LTE 网络构架MME / S- GWMME / S- GWX2S1p 移动性管理移动性管理 p 服务网关服务网关p MME/SGW 与与 eNode B 的接口的接口EPCE- UTRANNode BRNCeNode BEPSX2X2eNode BX2p eNode B间的接口间的接口+=eNode BeNode B Uup E- UTRAN中只有一种网元中只有

4、一种网元eNode Bp 演进分组核心网演进分组核心网EPCp 演进分组系统演进分组系统EPS9LTE全网架构S3S1- MMEPCRFS6aHSSGERANUTRANSGSNMMESGiS4PCRFS7S10UELTE- UuE- UTRANS11S5Serving GatewayPDN GatewayS1- UOperators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+q 网络结构扁平化 q E-UTRAN只有一种 网元E-Node Bq 全IP q 媒体面控制面分离 q 与传统网络互通10E-UTRAN 和 EPC的功能划分3GPP TS 36.30011E-

5、UTRAN 和 EPC的功能划分（续）v eNB 功能: 无线资源管理 IP头压缩和用户数据流加密 UE附着时的MME选择 用户面数据向S GW的路由nMME 功能:l分发寻呼信息给eNBl安全控制l空闲状态的移动性管理lSAE 承载控制l非接入层（NSA）信令的加密及完整性 用户面数据向S- GW的路由 寻呼消息和广播信息的调度和发送 移动性测量和测量报告的配置保护nS- GW 功能:l终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包l支持由于UE移动性产生的用户面切换12无线帧结构类型1#01个无线帧 Tf= 307200 TS= 10 ms1个时隙 Tslot=15360TS=0.5ms#1#2#1

6、7#18#19v 每个10ms无线帧被分为10个子帧 v 每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5ms v Ts=1/(15000*2048) 是基本时间单元 v 任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行1个子帧131个半帧 153600 TS= 5 ms30720TS1个时隙 Tslot=15360TS1个无线帧 Tf= 307200 Ts = 10 ms无线帧结构类型21个子帧子帧 #5DwPTS GPUpPTS子帧 #91个子帧子帧 #0DwPTS GPUpPTS子帧 #4v 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特 殊子帧组成 v 特殊子帧包括3个特殊

7、时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms v 支持5ms和10ms上下行切换点 v 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送14Uplink- downlink configurationDownlink- to- Uplink Switch- point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD上下行配比方式v “D”代表此子帧用 于下行传

8、输，“U” 代表此子帧用于上 行传输，“S”是由 DwPTS、GP和 UpPTS组成的特殊 子帧 ConfigurationNormal cyclic prefixExtended cyclic prefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101 OFDM symbols381 OFDM symbols1948321039231121014121372 OFDM symbols5392 OFDM symbols82693917102-8111-子帧。v 特殊子帧中 DwPTS和UpPTS 的长度是可配置的， 满足DwPTS、GP 和UpPTS总长度为 1ms 。15系统占用

9、带宽分析名义带宽名义带宽 (MHz)1.435101520RB数目数目615255075100实际占用带宽实际占用带宽 (MHz)1.082.74.5913.518v 占用带宽 = 子载波宽度 x 每RB的子载波数目 x RB数目 v 子载波宽度 = 15KHz v 每RB的子载波数目 = 1216资源分组1 = 1ms = 14OFDM CP1 = 0.5ms = 7OFDM CPRE (Resource Element) 最小的资源单位，时域上为1 个符号，频域上为1个子载波 用 (k, l) 标记/OFDMl/kl = 0 k = 0RB ( Resource Block) 业务信道的资

10、源单位，时域上为1 个时隙，频域上为12个子载波17LTE物理信道概述Radio Resource Control (RRC)Medium Access ControlControl / MeasurementsLayer 3Logical channels Layer 2 Medium Access ControlTransport channelsPhysical layerControl / MeasurementsLayer 1物理层周围的无线接口协议结构18LTE 上行/下行信道BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL- SCHMCHBCH逻辑信道传输信道物

11、理信道下行信道下行信道PBCHPDSCHPMCHCCCHDCCHDTCHUL- SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH上行信道上行信道逻辑信道传输信道物理信道19逻辑信道v MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类 型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和 配置信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下： BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动 终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统 信息，如系统带宽等。 PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端， 终端的位置网络不知道

12、因此寻呼消息需要发到多个小区终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。 DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的 控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消 息 MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信 息。 DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的 用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据 的逻辑信道类型。 MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务20传输信道v 对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。 v LTE中规定的传输信道类型如下： BCH：广播信道，用于传输

13、BCCH逻辑信道上的信息。 PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。 DL- SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传 输信道它支持诸如动态速率适配时域和频域的依赖于信输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信 道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA 中的CPC。DL- SCH的TTI是1ms。 MCH：多播信道，用于支持MBMS。 UL- SCH：上行共享信道，和DL- SCH对应的上行信道21物理信道和信号v 上行物理信道 PUSCHn下行物理信道lPDSCH:n物理信道l一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息n物理

14、信号l一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高 层的信息 PUSCH PUCCH PRACH v 上行物理信号 参考信号（Reference Signal：RS）lPDSCH:lPBCHlPMCHlPCFICHlPDCCHlPHICHn下行物理信号l同步信号（Synchronization Signal）l参考信号（Reference Signal）22下行RS23上行RS1210.5ms11 1ms(SRSChannel sounding reference signal)24物理层过程小区搜索v Step1、搜索PSCH，确定5ms定时、获得小区ID v Step2、解SSC

15、H，取得10ms定时，获得小区ID组； v Step3、检测下行参考信号，获取BCH的天线配置； v 然后UE就可以读取PBCH的系统消息（PCH配置、RACH配置、邻区 列表等） v SCH结构基于1.25MHz固定带宽。UE必需的小区信息有：小区总发 射带宽、小区ID、小区天线配置、CP长度配置、BCH带宽25物理层过程 随机接入v 通过PRACH发送RACH preamble v UE监控PDCCH获得相 应的上下行资源配置； 从相应的PDSCH获取随 机接入响应包含上行2UEeNBMsg1: preamble on PRACHMsg2: RA response on PDCCH and

16、 PDSCHmin delay 2ms1机接入响应，包含上行 授权、定时消息和分配 给UE的标识 v UE从PUSCH发送连接 请求 v eNB从PDSCH发送冲突 检测Msg3: connection requirement, ect3Delay about 5msMsg4: contention resolution4Delay Based on eNB26Cell reselectionCell updateLTE intra- system mobilityIntra- frequency handoverInter- frequency handover (same band)Inter- frequency handover (diff band)LTE UTRAN inter- workingLTEUTRANeNode BeNode BLTE Intra- system HO e