TD-LTE技术基本原理(LTE学习资料)

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1、TD-LTE技术基本原理2TD-LTE关键技术1TD-LTE帧结构及物理信道2主要内容TD-LTE物理层过程3nOFDM nMIMO3OFDM概述 正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频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，调制到每个子信道上进行传输。概念关键技术帧结构物理信道物理层过程频域波形f宽频信道正交子信道4OFDM优势-对比 FDM与传统FDM的区别？ 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，大大 降低了频谱效率。FDMOFDM OFDM:各(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

2、内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。关键技术帧结构物理信道物理层过程5考虑到系统设计的复杂程度及成本，OFDM更适用于宽带移动通信OFDMTD-SCDMA 抗多径 干扰能力可不采用或采用简单时域均衡器 将高速数据流分解为多条低速数据流并使用循环 前缀(CP)作为保护，大大减少甚至消除符号间干扰 。对均衡器的要求较高 高速数据流的符号宽度较短，易产生符号间干扰 。接收机均衡器的复杂度随着带宽的增大而急剧增 加与MIMO 结合系统复杂度随天线数量呈线性增加 每个子载波可看作平坦衰落信道，天线增加对系统 复杂度影响有限系统复杂度随天线数量增加呈幂次变化 需在接收端选择可将MIMO接收和信道均衡混

3、合 处理的技术，大大增加接收机复杂度。带宽 扩展性带宽扩展性强，LTE支持多种载波带宽 在实现上，通过调整IFFT尺寸即可改变载波带宽， 系统复杂度增加不明显。带宽扩展性差 需要通过提高码片速率或多载波CDMA来支持更 大带宽，接收机复杂度大幅提升。频域调度频域调度灵活 频域调度颗粒度小（180kHz）。随时为用户选择 较优的时频资源进行传输，从而获得频选调度增益 。频域调度粗放 只能进行载波级调度（1.6MHz)，调度的灵活性 较差。OFDM优势-对比 CDMA关键技术帧结构物理信道物理层过程6OFDM不足 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

4、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较高的峰均比（PARP）受频率偏差的影响 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波间干扰(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受时间偏差的影响ISI(符号间干扰） 2与3传送相应的交换信号,亦为FSTD。

5、发射分集利用了天线间的弱相关性，在天线对上传送原始信号及其变换符号（一般为 原始符号的共轭），提高信号传输的可靠性。 既可用于业务信道，又可用于控制信道。两天线端口-SFBC四天线端口-SFBC+FSTD关键技术帧结构物理信道物理层过程16普通的空间复用，接收端和发送端无信息交互 基于非码本的预编码： 基于终端提供的SRS(探测参考信号)或DMRS(解调参考 信号)获得的CSI，基站自行计算出预编码矩阵 基于码本的预编码： 基于终端直接反馈的PMI(预编码矩阵索引号)从码本中 选择预编码矩阵 空间复用利用了天线间空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传送不同的数据流， 提高数据传输的峰值速率

6、只应用于下行业务信道（为了确保传输，控制信道普遍采用发送分集）开环空间复用闭环空间复用关键技术帧结构物理信道物理层过程LTE传输模式-空间复用（Mode 3,4,6）17波束赋型只应用于业务信道 控制信道仍使用发射分集保证全小区覆盖（类比于TD-SCDMA中PCCPCH也是广播发射） 可以不需要终端反馈信道信息 平均路损和来波方向可通过基站测量终端发射的SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号，类比于TD- SCDMA里的midamble码）TDD的特有技术，利用 上下行信道互易性得到 下行信道信息两个波束传递相同信息， 获得分集增益+赋型增益两个波束传递不同信

7、息， 获得复用增益+赋型增益产生定向波束， 获得赋型增益定义 波束赋型是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标用户，提高 目标用户的信噪比，从而提高用户的接收性能。特点单流beamforming双流beamforming关键技术帧结构物理信道物理层过程LTE传输模式-波束赋形（Mode 7，8）18接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原 发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此 在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率LTE上行天线技术：接收分集MRC （最大比合并） 线性合并后的信噪比达到最大化 相干合并：信号相加时相位是对齐的 越强的信

8、号采用越高的权重 适用场景：白噪或干扰无方向性的场景原理IRC（干扰抑制合并） 合并后的SINR达到最大化 有用信号方向得到高的增益 干扰信号方向得到低的增益 适用场景：干扰具有较强方向性的场景。接收分集的主要算法：MRC 闭环功控（适应信道变化） eNodeB通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的SINR，和目标值SINRtarget比较 ，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率； 外环功控 根据BLER的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值SINRtarget功控目的关键技术帧结构物理信道物理层过程55PUSCH功控流程eNB广播小区特定功控参数（P0-nominal， alpha);

9、 eNB通过RRC通知UE特定的功控参数（P0_UE） ; UE结合eNB提供的参数计算pathloss; eNB通过PDCCH（DCI Format 0 （UE标识C- RNTI） or DCI Format 3/3A（UE标识TPC- PUSCH-RNTI） )通知UE TPC命令，进行闭环校 正功率； UE测量并上报自己的headroom。范围： 40;-23dB（ class 3） 作用：确定具体的功控策略（调高或调低） 上报机制： 上次上报headroom后路损有了较大改变； UE发射功率已接近最大发射功率； 较长时间未上报headroom。headroom关键技术帧结构物理信道物理

10、层过程56PUSCH功控参数（各厂商实配值）Vendor 1Vendor 2Vendor 3Vendor 4Vendor 5Vendor 6P0_NORMIN AL_PUSCH-90dBm-96dBm-90dBm-67dBm-95dBm-89dBmalpha0.810.80.711 结论： P0_NORMINAL_PUSCH集中取值为-90dBm左右； Alpha集中取值为0.8 or 1。各厂商达到最优性能时，所设置的P0及alpha略有不同，具体取值可在规 模试验时验证。 关键技术帧结构物理信道物理层过程57下行功率分配概述静态 对于公共控制信息，功率分配是通过链路预算得出的，固定支持小区

11、边缘 的覆盖。 半静态 分配RS和PDSCH的功率比值，保证在总功率相同的条件下，RS和 PDSCH的功率分配合理。 下行采用CRS,若进行功控，则会补偿某些RB的路径损耗会扰乱下行CQI的 测量，影响下行调度的准确性(仅对业务信道）。PDSCH功率分配原因功率分配信道PBCHPDCCHPCFICHPHICH功率控制信道功率分配方式关键技术帧结构物理信道物理层过程58PDSCH功率分配1/22/533/43/5214/515/4102、4天线端口 单天线端口PBRS EPRE在整个系统带宽内是常数 （-60，50）dBm；且在所有子帧内 是常数( PB=0 ). 在覆盖范围较大时，可能会出现因

12、 导频功率不足，而导致覆盖受限的 场景。故可采用导频功率增强方案 ，即Power boosting,提高信道估计的 性能，从而扩大覆盖 (PB=1,2,3）。RS分为两类：有RS的PDSCH、无RS的PDSCHPDSCH推荐配置PB=1，即两类PDSCH上的功率相同，此时功率利用率最高。两天线端口为例PRB中各信道RE及导频分布图各symbol间为时分复用关系,每个symbol上的最大发射功率为 43dBm（20W)； 无RS的PDSCH EPRE=10lg20*1000/(12*100)=12dBm;无power boosting时， 有RS的PDSCH EPRE=10lg(5/4)*20*

13、1000/*(12*100)=13dBm RS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=12dBm Power boosting时， 有RS的PDSCH EPRE=10lg20*1000/*(12*100)=12dBm RS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=15dBm 对于PDCCH等其它下行信道，它们的EPRE与RS EPRE不一定 存在比例关系（各厂商实现不同），只要满足一个symbol内的 发射功率不超过最大发射功率43dBm即可。此时RS EPRE比PDSCH RE有3dB抬升关键技术帧结构物理信道物理层过程59 系统支持下行频选调度，在低速时 开启此功能，且开启门限值可配

14、； 上行频选调度不做要求，但必须支 持上行跳频以获得频率分集增益。 OFDM系统作为多子载波系统，可以通过频率选择性调度，为用户分配信道质量较好的 频率资源，从而获得频率分集增益。频率选择性调度上行频选比下行频选增益小、代价高 高速场景频选增益有限原理介绍引入建议 移动速率 由于频选调度需要终端反馈信道信息，如果反馈 时延大于信道变化时间，那么频选调度增益将不 明显； 移动速率越高，UE反馈的CQI信息越不准确， 因此频选增益只能在一定移动速率下获得。 系统开销 要获得上行频选增益，要求终端周期发送信道探 测（Sounding）信号，但sounding信号的发送 会增大终端耗电。 要获得下行频选增益，需要终端及时反馈信道信 息。增益影响因素关键技术帧结构物理信道物理层过程感谢聆听！