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TD-LTE基础介绍目录TD-LTE技术概况TD-LTE网络架构一二TD-LTE技术原理三2TD-LTE设备及演进四五TD-LTE技术概况——什么是TD-LTE？LTE=LongTermEvolution=长期演进，是3GPP指定的下一代无线通信标准。TD-LTE=LTE的TDD模式。在2004年WiMAX对UMTS技术产生挑战（尤其是HSDPA技术）时，3GPP急于开发和WiMAX抗衡的、以OFDM/FDMA为核心技术、支持20MHz系统带宽的、具有相似甚至更高性能的技术。长期可以在IMT-Advanced标准化上先发制人。LTE是以OFDM为核心的技术，为了降低用户面延迟，取消了无线网络控制器（RNC），采用了扁平网络架构。与其说是3G技术的“演进”（evolution），不如说是“革命”（revolution）。这场“革命”使系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性。也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。因此很多公司实际上将LTE看作4G技术范畴。GPRS/EDGE•峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps•小区吞吐量(UL:DL)0.23/0.23Mbps3GPP阵营(GSM)WCDMA•峰值速率：5.76/14.4Mbps•小区吞吐量：1.5/3MbpsHSPATD-SCDMA•峰值速率：0.55/1.68Mbps•小区吞吐量：0.36/1MbpsTD-HSPAEV-DORel.0•峰值速率：1.8/3.1Mbps•小区吞吐量：0.4/0.8MbpsD0Rel.ACDMA20001x3GPP阵营(CDMA)LTEFDD峰值速率(20MHz)：50M/150Mbps(注：假设上行最高16QAM）LTETDD峰值速率(20MHz)：10M/110Mbps(注：3:1配比下，且假设上行最高16QAM）LTE-Adv(包括FDD和TDD)峰值速率：500M~1GbpsMobileWiMAX802.16e峰值速率：75MbpsMobileWiMAX802.16m峰值速率：500M~1GbpsWiMAX阵营TDMACDMAOFDM运营商出于市场竞争方面的考虑，对“4G”有不同的解读2G3G3.9G4GTD-LTE技术概况——什么是TD-LTE？美国:WiMAXvsLTEe.g.Clearwire•研究WiMAX向LTE演进策略•考虑WiMAX和LTE共存问题欧洲:LTEFDD/TDD融合组网e.g.Vodafone,FranceTelecom,KPN,Hi3G,AERO2andetc.•关注LTEFDD/TDD共存•站址共享•设备共享•研究终端漫游和切换中国:大规模试验•10+3城市•2011:数据卡•2012:手持终端•2013LTE一期工程日本:XGP转向TD-LTEe.g.Softbank•城市密集覆盖•关注高端手持终端印度:TD-LTE低成本策略•市场潜力巨大•关注低价终端1.拥有TDD频谱的传统运营商2.新获得TDD频谱的新型运营商3.其他TDD技术（WiMAX/XGP/iBurst）运营商TD-LTE主要潜在市场TD-LTE技术概况——国内外TD-LTE发展状况根据全球移动供应商协会（GSA）的研究显示，截至目前，全世界范围内已有23家运营商推出只采用时分双工模式的LTE服务（也就是TD-LTE），另有13家运营商在其网络中同时部署了时分双工（TD-LTE）和频分双工（FDD-LTE）两种模式。TD-LTE技术概况——TD-LTE与FDDLTE相同点：同为4G标准、核心网相同、采用的关键技术相同；不同点：双工方式不同、帧结构不同；2013年12月，中国移动、中国联通、中国电信均获得TD-LTE牌照；2014年6月，中国联通、中国电信获得FDD-LTE牌照，中移动再一次无缘FDD。TD-LTE技术概况——TD-LTE终端发展情况超过17家芯片厂商投身TD-LTE产业，并承诺给予单芯片支持LTETDD/FDD。目前高通、海思和Altair已经可以提供LTETDD/FDD融合芯片产品众多终端厂商支持TD-LTE产业，已推出数据卡、CPE、MIFI、平板电脑、智能手机等多形态产品TD-LTE技术概况——TD-LTE特色业务介绍国展、ITU、世界通信大会展示了高速上网、高清视频监控、高清视频点播、在线游戏等多种业务高清视频监控：基于TD-LTE的视频监控业务可以利用高带宽的无线接入，支持在任意地点上传与接收图像，主要应用于交通、家庭、公共多媒体和应急指挥等领域，是TD-LTE多媒体业务的典型应用高清视频点播：TD-LTE无线数据传输下行速率可达100Mbps，可实时观看在线高清赛事直播，每路高清视频需15Mbps左右的吞吐率。在线游戏：TD-LTE一大显著技术优势即低时延，仅10ms，用户基于TD-LTE网络网上冲浪玩游戏，画面和声音更加流畅，给玩家以更好的游戏体验。高清视频点播在线游戏目录TD-LTE网络架构TD-LTE技术概况二一TD-LTE技术原理三9TD-LTE设备及演进四目录四五核心网（CN）RNCRNCIuIuIubIubIubIubIurUEUEUuUuNodeBNodeBNodeBNodeBTD-LTE网络结构——接入网侧EPCE-UTRAN网络结构扁平化、IP化：去掉了基站控制器；新增加了X2接口，形成Mesh组网架构；优点：缩小时延，提升用户感受、减少网络建设投资，缩短端到端时延；TD-LTE网络结构TD-SCDMA网络结构TD-LTE网络结构——核心网侧SGSNGPRSUMTSE-UTRANMMEHSSPCRFServingGWPDNGWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11SGiS9S10InternetS6dTD-LTE网络结构——核心网侧目录TD-LTE技术原理TD-LTE技术概况三一TD-LTE网络架构二13TD-LTE设备及演进四目录目录四五TD-LTE技术原理——频段中国移动现有的TDD频段注：F频段后20M（1900~1920MHz）目前仍有PHS占用LTE频段现状印度/台湾地区700MHz澳大利亚1.8GHz美国1.9GHz法国/意大利/西班牙/日本2.6GHz英国3.5GHz工信部总共分配给LTEFDD120MHz（1755~2170MHz之间）工信部总共分配给TD-LTE190MHz（2500~2690MHz），同时利旧TD-S的1880—1900MHZ香港2.3GHz中移动TD-LTE频段使用策略：室外F、D频段，室内E频段。国外国内TD-LTE技术原理——OFDMOFDM（正交频分复用）的本质就是一个频分（FDM）系统，而频分是无线通信最朴素的实现方式传统FDM系统中，载波之间需要很大的保护带，频谱效率很低。OFDM系统允许载波之间紧密相临，甚至部分重合，可以实现很高的频谱效率——相对于独立的载波，这些相互关联的载波称为“子载波”。–如何做到这一点？依赖FFT（快速傅立叶变换）–为什么直到最近20年才逐渐使用？有赖于数字信号处理（DSP）芯片的发展OFDMFDMTD-LTE技术原理——OFDM频谱利用率高，由于FFT处理使各子载波可以部分重叠，节约了频谱资源；抗频率选择性衰落强，OFDM将宽带传输转化为很多子载波上的窄带传输，以对抗频率选择性衰落；频谱资源分配灵活，通过选择适合的子载波进行传输，实现动态频域资源分配，获得频率分集增益；易于同MIMO技术相结合，进一步实现高速率；OFDM对系统定时和频率偏移敏感；存在较高的峰值平均功率比（PAPR）思考：LTE网络下行采用OFDM技术，为什么上行却未采用？TD-LTE技术原理——MIMO（发射分集）定义：通过天线之间的不相关性（天线间距通常10λ以上），采用多个天线发射或接收一个数据流，避免单个信道衰落对整个链路的影响。目的：提高链路质量（BLER），而非提高链路容量，但可以通过改进链路预算，增大小区覆盖。接收分集：采用多个天线接收一个信号流，避免单个天线陷入深度衰落。——LTE下行终端侧发射分集：采用多个天线发送一个信号流，避免单个天线陷入深度衰落。应用：非常适合在广播信道/控制信道中及高速移动场景中采用（此时尚无法获得信道反馈）。LTE下行控制信道采用发送分集。TD-LTE技术原理——MIMO（空间复用）定义：利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（数据率）。空间复用的核心问题是降低天线之间的干扰。如何降低？——实现低相关性选择适当天线阵列✓✗大天线间距阵列（10λ以上）：用于空间复用和空间分集小天线间距阵列（λ/2）：用于波束赋形或基于波束赋形的空间复用TD-LTE技术原理——MIMO（波束赋形）定义：俗称“智能天线”，利用较小间距的天线阵元之间的相关性（天线间距通常为0.5-0.65λ），通过控制阵元波之间的相位关系形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。TD-LTE技术原理——MIMO（波束赋形）波束赋形（智能天线）是否能实现明显增益，受到无线环境的影响。•贫散射环境和直视信道更有利于智能天线的使用：阵元间相关性高，主径明显，能量集中，赋形算法简单，受信道估计精度影响小，智能天线易获得增益。•富散射环境和非直视信道，智能天线较难获得明显增益：阵元相关性低，主径不明显，能量分散，赋形算法较复杂，受信道估计精度影响大，更适合使用空间复用。•因此，最佳方案是将智能天线和空间复用结合使用。——LTETM8富散射信道：（密集城区，楼层高，天面位置相对较低）智能天线较难获得增益贫散射信道：（相对开阔环境，中低楼层，天线架高较高）智能天线容易获得明显增益TD-LTE技术原理——MIMO（波束赋形）双流波束赋形=波束赋形+空间复用/空分多址=LTETM8在一副天线阵元上叠加两套赋形权重，形成两个波束，在终端角度看来，形成两个等效的“虚拟天线”。两个波束可指向一个用户或两个用户：指向一个用户：波束赋形+空间复用=单用户MIMO指向两个用户：波束赋形+空分多址=多用户MIMO双流波束赋形单用户MIMO双流波束赋形多用户MIMOTD-LTE技术原理——MIMO（传输模式）TD-LTE技术原理——MIMO（传输模式）Mode传输模式技术描述应用场景1单天线传输信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站2发射分集同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信道质量不好时，如小区边缘3开环空间复用终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号信道质量高且空间独立性强时4闭环空间复用需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好5多用户MIMO基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。6单层闭环空间复用终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道7单流Beamforming发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发射信号具有波束赋形效果信道质量不好时，如小区边缘8双流Beamforming结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率•传输模式是针对单个终端的，同小区不同终端可以有不同传输模式。•eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端。•模式3和模式8中均含有单流发射，当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集或单流波束赋形模式。TD-LTE技术原理——MIMO（传输模式）小区中部MIMO实现小区中不同UE根据自身所处位置的信道质量分配最优的传输模式，提升TD-LTE小区容量。不同传输模式的应用场景TD-LTE技术原理——MIMO（传输模式）下行吞