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1、1华星创业TD-LTE内部培训 TD-LTE基本原理2TD-LTE基本原理TD-LTE关键技术1TD-LTE物理层2TD-LTE物理层过程33TD-LTE关键技术1OFDM MIMO技术 多天线技术 链路自适应:速率控制 HARQ 动态调度：信道调度 干扰消除 功率控制4LTE （OFDM+MIMO+IP）LTE的主要增强型技术：OFDM、MIMO1G （FDMA）2G （TDMA为主）3G （CDMA）关键技术演进5LTE关键技术概述n 多址技术n 多天线技术n 链路自适应技术n HARQn 信道调度与快速调度n 小区间干扰消除快速调度技术HARQ技术3456AMC自适应编码调制技术小区间干
2、扰消除6OFDM发展历史2000s1990s1970s1960sOFDM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 802.11a, 802.16, LTE7LTE多址技术的要求 更大的带宽和带宽灵活性 随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能 会受到多径的影响. 在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽. 扁平化架构 当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调 度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法 实现. 便于上行功放的实现 SC-FDMA相比较OFDMA可
3、以实现更低的峰均比, 有利于终端采 用更高效率的功放. 简化多天线操作 OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.8OFDM基本思想 OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信 道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输 OFDM子载波的带宽 3。 TDD UL/DL Configu rationDL subframe index n012 3 4 5 6 7 89046- - - 4 6 - -176- - 4 7 6 - -4276- 4 8 7 6 - 483411- - - 7 6 6 5541211- - 8 7 7 6 5451211- 9
4、 8 7 6 5 413677- - - 7 7 - -5TDD UL/DL Configurat ionUL subframe index n0 1 2 3 4 5 6 7 8 904 7 64 7 614 64 626636 6 646 65664 6 64 7ACK/NACK PDSCH ACK/NACK PUSCH HARQ定时关系88n 对于TDD来说，其RTT（Round Trip Time，环回时间）大小不仅与传输时延、接收时间和处理时间有关，还与TDD系统的时隙比例、传输所在的子帧位置有关。n TDD 系统的进程数目：Configurat ionDL/UL allocation
5、Process number (UL)Process number (DL)01DL+DwPTS : 3UL7412DL+DwPTS : 2UL4723DL+DwPTS : 1UL21036DL+DwPTS : 3UL3947DL+DwPTS : 2UL21258DL+DwPTS : 1UL11563DL+2DwPT : 5UL66HARQRTT与进程数89n 重传与初传之间的定时关系：同步HARQ协议；异步HARQ协议n LTE上行为同步HARQ协议：如果重传在预先定义好的时间进行，接收机不需要显示告知进 程号，则称为同步HARQ协议n 根据PHICH传输的子帧位置，确定PUSCH的传输子帧
6、位置n 与PDCCHPUSCH的定时关系相同n LTE下行为异步HARQ协议：如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行，接收机需 要显示告知具体的进程号，则称为异步HARQ协议HARQ定时关系90 LTE中的HARQ技术采用增量冗余（Incremental Redundantcy，IR） HARQ,即通过第一次传输发送信息bit和一部分冗余bit，而后通过 重传（Retransmission）发送额外的冗余bit，如果第一次传输没 有成功解码，则可以通过重传更多冗余bit降低信道编码率，从而 实现更高的解码成功率。如果加上重传的冗余bit仍然无法正常解 码，则进行再次重传。随着重传次数的增
7、加，冗余bit不断积累， 信道编码率不断降低，从而可以获得更好的解码效果。 HARQ针对每个传输块（TB）进行重传。混合自动重传请求（HARQ）91n 自适应HARQ：自适应HARQ是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。 n 非自适应HARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机事先协商好的，不需要额外的信令通知。n LTE下行采用自适应的HARQn LTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQn 非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发n 自适应的HARQ通过PDCCH调度来
8、实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈NACK，而是通过调度器调度其重传所使用的参数 HARQ自适应/非自适应HARQ92基本思想 对于某一块资源，选择信道传输条件最好的用户进行调度， 从而最大化系统吞吐量；信道调度93LTE系统支持基于频域的信道调度 相对于单载波CDMA系统，LTE系统的一个典型特征是可以在 频域进行信道调度和速率控制信道调度下行：基于公共参考信号 上行：基于探测参考信号94n快速调度即为分组调度，其基本理念就是快速服务。n 调度方法: TDM、FDM、SDM。快速调度调度原则 n公平调度算法 Round Robin(RR)n最大C/I调度算法 (Max C/I)n部分公
9、平调度算法 (PF)95快速调度基于时间的轮循方式基于流量的轮循方式最大C/I方式部分公平方式：PF每个用户被顺序的服务，得到同样的平 均分配时间，但每个用户由于所处环境 的不同，得到的流量并不一致每个用户不管其所处环境的差异，按照 一定的顺序进行服务，保证每个用户得 到的流量相同系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征 ，依据无线信道C/I的大小顺序，确定 给每个用户的优先权，保证每一时刻服 务的用户获得的C/I都是最大的综合了以上几种调度方式，既照顾到大 部分用户的满意度，也能从一定程度上 保证比较高的系统吞吐量，是一种实用 的调度方法96FDD-LTE同频组网的问题 小区内干扰 FDD-LTE
10、特有的OFDMA接入 方式，使本小区内的用户信息 承载在相互正交的不同载波上 。 小区间干扰（Inter Cell InterferenceICI） 所有的干扰来自于其他小区。 FDD-LTE同频组网时，小区 间干扰比较严重，导致位于小 区边缘的用户数据吞吐量急剧 下降。用户感受差。FDD-LTE同频组网时 小区间干扰比较严重小区边 界干扰 严重97降低小区间干扰的途径小区间干扰随机化（ICI Randomization） 干扰随机化不能降低干扰的能量，但能通过给干扰信号加扰的方式将干 扰随机化为“白噪声”，从而抑制小区间干扰。 利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。 小区间干扰消除（I
11、CI Cancellation） 通过将干扰信号解调/解码后，对该干扰信号进行重构，然后从接收信号 中减去。 可以显著改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是对于带 宽较小的业务(如VolP)则不太适用，在OFDMA系统中实现也比较复杂。 小区间干扰协调（ICI CoordinationICIC） 基本思想是通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多 个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理方案。具 体而言，ICIC以小区间协调的方式对各个小区中无线资源的使用进行限 制，包括限制时频资源的使用或者在一定的时频资源上限制其发射功率 等。 是目前研究的一项热门技术，
12、其实现简单，可以应用于各种带宽的业务 并且对于干扰抑制有很好的效果。98小区间干扰消除技术方法包括：1. 加扰2. 跳频传输3. 发射端波束赋形以及IRC 4. 小区间干扰协调 5. 功率控制 小区间干扰消除99LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰一般情况下，加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即比特级的加扰PDSCH，PUCCH format 2/2a/2b，PUSCH：扰码序列与UE id、小区id以及时隙起始位置有关PMCH：扰码序列与MBSFN id和时隙起始位置有关PBCH，PCFICH，PDCCH：扰码序列与小区id和时隙起始位置有关PHICH物理信道的加扰是在调制之后，进
13、行序列扩展时进行加扰扰码序列与小区id和时隙起始位置有关 部分物理信道和物理信号通过随机选取Cyclic shift值进行加扰 PUCCH所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，该序列与小区id有关 上行解调参考信号所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，该序列与 小区id有关小区间干扰消除-加扰100n 目前LTE上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以 随机化小区间的干扰n 除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的资源映射均与 小区id有关n PDSCH、PUSCH以及PUCCH采用子帧内跳频传输n PUSCH可以采用子帧间的跳频传输小区间干扰消除跳频传输101n 提高期
14、望用户的信号强度 n 降低信号对其他用户的干扰 n 特别的，如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位， 可以主动降低对该方向辐射能量小区间干扰消除发射端波束赋形102n 当接收端也存在多根天线时，接收端也可以利用多根天线降低用户间干扰，其主要的原理是通过对接收信号进行加权，抑制强干扰，称为IRC（Interference Rejection Combining） 下行上行小区间干扰消除 IRC103小区间干扰协调ICIC分类 小区间干扰协调ICIC的实现方式很多，分类丰富： 从资源调度的方式区分：部分频率复用、软频率复用 和全频率复用。 从资源调度的周期区分：静态分配、半静态分配、动 态分配和协
15、调调度。ICIC部分频率 复用软频率 复用全频率 复用按资源调度方式分类ICIC静态 分配半静态 分配动态 分配协调 调度按资源调度周期分类104频率复用 OFDM在频谱效率和抗同频干扰能力之间的折衷 部分频率复用（Fractional Frequency Reuse）：把频谱 分成两个部分，一部分频谱用同频复用，一部分频谱 采用复用因子为3。 软频率复用SFR（Soft Frequency Reuse）：一个频率在 一个小区当中不再定义为用或者不用，而是用发射功 率门限的方式定义该频率在多大程度上被使用，系统 的等效频率复用系数可以在1到N之间平滑过渡。 全频率复用FFR（Full Freq
16、uency Reuse）：资源分配的 粒度更加精细，对时频资源的使用和发射功率的限制 以PRB为单位，与SFR和FFR中对一组连续的PRB采用 统一的资源使用和发射功率限制不同。105同频复用vs硬频率复用复用系数 = 1所有小区使用同一频段。 系统性能最高。 小区间干扰ICI较高，问 题严重，影响小区边缘性 能和小区边缘用户的体 验。复用系数 = 3相邻扇区使用正交频 带。 小区干扰ICI得以降 低。 牺牲部分系统性能。106部分频率复用 在某些子频带上的频率复用因子为1，而在另外一些子频 带上的频率复用因子大于1。 相邻小区使用正交频段，但是小区中心使用同一频段。1 复用系数 3复用系数 = 1复用系数 = 3f1f2f3f4107软频率复用可用频带分成N个部分，对于每个小区，一部分作为主载
