TD-LTE 基本原理及关键技术
中兴通讯学院
课程内容
TD-LTE概述
TD-LTE网络架构
TD-LTE协议栈
TD-LTE关键技术
TD-LTE与LTE FDD的区别
TD-LTE概述

LTE简介

LTE相关组织介绍
LTE背景

LTE表示3GPP长期演进 ( Long Term Evolution )
 2004年11月3GPP TSG RAN workshop启动LTE项
目
移动通信技术的演进路线
GSM
GPRS
EDGE
LTE
TDSCDMA
HSDPA
HSPA+
R7
HSUPA
MBMS
WCDMA
R99
HSDPA
R5
HSUPA
R6
HSPA+
R7
FDD/
TDD
MBMS
CDMA
IS95
CDMA
2000 1x
CDMA 2000
1X EV-DO
4G
EV-DO
Rev. A
EV-DO
Rev. B
802.16 d
2G
2.5G
2.75G
802.16 e
3G
3.5G

多种标准共存、汇聚集中

多个频段共存

移动网络宽带化、IP化趋势
802.16 m
3.75G
3.9G
4G
LTE的目标
峰值速率
DL:
100Mbps
UL: 50Mbps
更好的覆盖
更高的频
谱效率
低延迟
CP: 100ms
UP: 5ms
LTE
频谱
灵活性
更低的
CAPEX &
OPEX
峰值数据率
1
2
3
实现峰值速率的显
著提高，峰值速率
与系统占用带宽成
正比
在20MHz 带宽内
实现100Mbit/s的
下行峰值速率(频
谱效率5 bit/s/Hz)
在20MHz 带宽内
实现50Mbit/s的上
行峰值速率(频谱
效率2.5 bit/s/Hz)
目标
中兴通讯是业界唯一支持TD-LTE 20MHz带宽的系统厂商
移动性

E-UTRAN系统应能够支持:




对较低的移动速度 ( 0 - 15 km/h ) 优化
在更高的移动速度下 (15 - 120 km/h ) 可实现较高的性能
在120 - 350 km/h的移动速度 (在某些频段甚至应该支持
500 km/h ) 下要保持网络的移动性
在各种移动速度下，所支持的语音和实时业务的服务质
量都要达到或超过UTRAN下所支持的
中兴通讯业界首家通过LTE高速（90Km/h）移动测试，吞吐量非常稳定！
频谱

频谱灵活性



E-UTRA系统可部署在不同尺寸的频谱中，包括1.4、
3、 5、10、15 和 20 MHz, 支持对已使用频率资源的重
复利用
上行和下行支持成对或非成对的频谱
共存





与GERAN/3G系统在相同地区邻频
与其他运营商在相同地区邻频
在边境两侧重合的或相邻的频谱内
与 UTRAN 和 GERAN切换
与非 3GPP 技术 (CDMA 2000, WiFi, WiMAX)切换
LTE关键技术

频谱灵活




先进的天线解决方案




支持更多的频段
灵活的带宽
灵活的双工方式
分集技术
MIMO技术
Beamforming技术
新的无线接入技术


OFDMA
SC-FDMA
TD-LTE概述

LTE简介

LTE相关组织介绍
LTE标准组织
功能需求
标准制定
PCG
TSG GERAN
TSG RAN
TSG SA
TSG CT
技术验证
3GPP组织架构
Project Co-ordination Group (PCG)
TSG GERAN
TSG RAN
TSG SA
TSG CN
GSM EDGE
Radio Access Network
Radio Access Network
Service & Systems Aspects
Core Network & Terminals
RAN WG1
SA WG1
CT WG1
GERAN WG1
Radio Layer 1 spec
Services
MM/CC/SM (lu)
Radio Aspects
RAN WG2
SA WG2
CT WG3
Architecture
GERAN WG2
Radio Layer 2 spec
Radio Layer 3 RR spec
Interworking with external
networks
Protocol Aspects
RAN WG3
Security
lub spec, lur spec, lu spec
UTRAN O&M requirements
SA WG4
RAN WG4
SA WG5
Radio Performance
Protocol aspects
Telecom Management
GERAN WG3
Terminal Testing
RAN WG5
Mobile Terminal
Conformance Testing
SA WG3
Codec
CT WG4
MAP/GTP/BCH/SS
CT WG6 Smart
Card Application Aspects
LTE标准化进展
LTE
start
Work Item
Start
Work Item
Stage 3 Finish
2005 2006 2007 2008 2009 2010
Study Item
Stage 1 Finish
Work Item
Stage 2 Finish
First Market
Application

3GPP R8 定义了LTE的基本功能，该版本已于2009年3月冻结，

3GPP R9 主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能，以及LTE微
微基站和自组织管理功能，预计将于2009年年底冻结
NGMN简介
无线宽带创新的发动机
NGMN简介
1、NGMN（www.ngmn.org) 是2006年初由全球7家主流运营商发起成立的
非营利性组织
2、NGMN ：Next Generation Mobile Networks （Beyond HSPA&EVDO)
NGMN 愿景
1、使全球移动通信产业链聚集在统一需求之下，引导、驱动标准研究、产
品研发，促进HSPA&EVDO之后的移动网络健康发展
2、推动IPR改革，使IPR透明和费率可预见性
NGMN 时间表
NGMN 成员
1、2008年底完成LTE（R8）标准
2、2009年测试
3、2010 提供商用
1、运营商（Members) 20家
2、制造商(Sponsors) 34家,包括设备制造商,芯片厂家和测试设备厂家
3、研究机构和大学(Advisors ) 3家
NGMN工作组介绍
 对技术进行早期验证
 向LSTI提测试需求
 寻找可统一利用的频谱
 与ITU、国家、地区频谱
管理部门协调、沟通
Trial
（试验）
Spectrum
( 频谱）
TWG
(技术
组）
NGMN
IPR
（知识
产权）
 从运营的角度，提出各
种需求并与制造商讨论
可行性
 驱动标准
 推动IPR改革，使IPR
透明和费率可预见
Ecosystem
（生态系统）
 与互联网行业合作，
构建“多方共赢”生
态环境
从5个方面推动下一代移动宽带发展
LSTI 组织架构
Steering Board
Steering Group
WG PR
WG PoC1
Program Office
WG PoC2
NSN
WG IODT
WG IOT
FCT
LSTI 工作计划
2007
POC
2008
2009
IODT
EPC
IOT/Trials
2010
: Test start
Applications
Proof of
Concept
Trials
IODT
IOT
partially
compliant
Compliant
over key subset
Compliant
Compliant
+form factor UE
Vendor +
test UE
or UE partner
Vendor +
UE partner pairs
Multiple Partners
Vendors and UE
Operator +
Vendor +
UE partner
LSTI各组活动里程碑
2007
Proof of Concept
2008
M1
M2
M3
SIMO
MIMO
RRM
TDD
IODT
2009
M5
M6a
Feature set
start
IOT
M1
2010
M4
Mobility
M2
M3
M6b
Agree
baseline
M4
M7
IODT Complete
reporting
M8
Tests defined
reporting
M9
IOT Complete
Current projections for FCT
MWC10
LTE Americas
M11 M12a
Setup Radio
LTE Asia
LTE Berlin
ATIS
MWC09
CTIA
M10
Tests defined
LTE Asia
LTE USA
LTE London
IEEE Comms
M1M2 Webcast
CTIA
Website
LTE Berlin
NGMN Conf
IODT PR
M1 PR
PR/Marketing
Launch PR
Friendly
Customer Trials
M12b
End to end trials
complete
NGMN Trial和LSTI的合作关系
LSTI （LTE/SAE Trial Initiative )
NGMN Trial Group
Testing
Requirements
Progress
Reports
NGMN Trial不做具体测试，只向LSTI提需求；LSTI开展测试需求，制定测试计划等
NGMN 测试包含 LTE and WiMAX； LSTI 只包含LTE 测试
课程内容
TD-LTE概述
TD-LTE网络架构
TD-LTE协议栈
TD-LTE关键技术
TD-LTE与LTE FDD的区别
LTE 网络构架
MME / S-GW
MME / S-GW
 移动性管理
 服务网关
EPC
S1
EPS
 MME/SGW 与 eNode B
的接口
eNode B
RNC
EUTRAN
Node B
X2
X2
X2
eNode B
eNode B
+
eNode B
=
Uu
 eNode B间的接口
 E-UTRAN中只有一种网元——eNode B
 演进分组核心网——EPC
 演进分组系统——EPS
LTE全网架构
GERAN
SGSN
HSS
UTRAN
S6a
S3
S1-MME
MME
PCRF
S4
S7
S11
Rx+
S10
LTE-Uu
UE
E-UTRAN
S1-U
 网络结构扁平化
 E-UTRAN只有一种
网元—E-Node B
Serving
Gateway
S5
PDN
Gateway
SGi
 全IP
 媒体面控制面分离
 与传统网络互通
Operator's IP Services
(e.g. IMS, PSS etc.)
E-UTRAN 和 EPC的功能划分
3GPP TS 36.300
E-UTRAN 和 EPC的功能划分（续）

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

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
MME 功能:

分发寻呼信息给eNB

安全控制

空闲状态的移动性管理

SAE 承载控制

非接入层（NSA）信令的加密及完整性
保护

S-GW 功能:

终止由于寻呼原因产生的用户平面数据
包

支持由于UE移动性产生的用户面切换
课程内容
TD-LTE概述
TD-LTE网络架构
TD-LTE协议栈
TD-LTE关键技术
TD-LTE与LTE FDD的区别
LTE物理层概述
Layer 3
Layer 1
Control / Measurements
Layer 2
Radio Resource Control (RRC)
Logical channels
Medium
(MAC)
Access
Control
Transport channels
Physical layer
物理层周围的无线接口协议结构
LTE无线接口 — 用户平面
UE
eNB
S-GW
PDCP
PDCP
RLC
RLC
MAC
MAC
PHY
PHY
与 UMTS 的PS 域相同
LTE无线接口 — 控制平面
eNB
UE
MME
NAS
NAS
RRC
RRC
PDCP
PDCP
RLC
RLC
MAC
MAC
PHY
PHY
LTE/SAE的协议结构
MME
UE
NAS
eNB
S1AP
NAS
APP
RRC
RRC
S1AP
SCTP
X2AP
IP
PDCP
PDCP
SCTP
RLC
RLC
MAC
MAC
GTPU
PHY
PHY
UDP
IP
SGW
GTPU
UDP
IP
信令流
数据流
无线帧结构——类型1
1个无线帧 Tf = 307200 TS = 10
ms
1个时隙 Tslot=15360×TS=0.5ms
#0
#1
#2
……
……
#17
#18
#19
1个子帧
每个10ms无线帧被分为10个子帧
 每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5ms
 Ts=1/(15000*2048) 是基本时间单元
 任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行

无线帧结构——类型2
1个无线帧 Tf = 307200 Ts = 10 ms
1个半帧 153600 TS = 5 ms
1个时隙
Tslot=15360TS
30720TS
…
子帧 #0
1个子帧
子帧 #4
…
子帧 #5
子帧 #9
1个子帧
DwPTS
UpPTS
GP
DwPTS
UpPTS
GP
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
 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms
 支持5ms和10ms上下行切换点
 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送

上下行配比方式

“D”代表此子帧用
于下行传输，“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。
Uplinkdownlink
configuration
Downlink-to-Uplink
Switch-point
periodicity
0
Subframe number
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5 ms
D
S
U
U
U
D
S
U
U
U
1
5 ms
D
S
U
U
D
D
S
U
U
D
2
5 ms
D
S
U
D
D
D
S
U
D
D
3
10 ms
D
S
U
U
U
D
D
D
D
D
4
10 ms
D
S
U
U
D
D
D
D
D
D
5
10 ms
D
S
U
D
D
D
D
D
D
D
6
5 ms
D
S
U
U
U
D
S
U
U
D
Normal cyclic prefix
Extended cyclic prefix
Configuration

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 。
DwPTS
GP
0
3
10
1
9
4
UpPTS
1 OFDM
symbols
DwPTS
GP
3
8
8
3
9
2
UpPTS
1 OFDM
symbols
2
10
3
3
11
2
10
1
4
12
1
3
7
5
3
9
8
2
6
9
3
9
1
7
10
2
-
-
-
8
11
1
-
-
-
2 OFDM
symbols
2 OFDM
symbols
系统占用带宽分析
名义带宽
(MHz)
1.4
3
5
10
15
20
RB数目
6
15
25
50
75
100
实际占用带宽
(MHz)
1.08
2.7
4.5
9
13.5
18
占用带宽 = 子载波宽度 x 每RB的子载波数目 x RB
数目
 子载波宽度 = 15KHz
 每RB的子载波数目 = 12

资源分组
1个子帧 = 1ms = 14个OFDM符号
（常规CP）
1个时隙 = 0.5ms = 7个OFDM符
号（常规CP）
RB ( Resource Block)
业务信道的资源单位，时域上为1
个时隙，频域上为12个子载波
频率/子载波（序号k）
l=0
k=0
RE (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
时间/OFDM符号（序号l）
LTE 上行/下行信道
下行信道
BCCH
PCCH
CCCH
DCCH
DTCH
MCCH
MTCH
逻辑信道
传输信道
BCH
DL-SCH
PCH
MCH
物理信道
PBCH
PDSCH
PMCH
上行信道
CCCH
DCCH
DTCH
逻辑信道
传输信道
RACH
UL-SCH
物理信道
PRACH
PUCCH
PUSCH
逻辑信道

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，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
传输信道
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。
 LTE中规定的传输信道类型如下：






BCH：广播信道，用于传输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
物理信道和信号



物理信道
 一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息
物理信号
 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
上行物理信道





PUSCH
PUCCH
PRACH
上行物理信号

参考信号（Reference
Signal：RS）

下行物理信道
 PDSCH:
 PBCH
 PMCH
 PCFICH
 PDCCH
 PHICH
下行物理信号
 同步信号（Synchronization
Signal）
 参考信号（Reference Signal）
UL-SCH 传输的物理层模型
Node B Error
UE
indications
Channel- state
information, etc.
ACK/NACK
Redundancy
version
HARQ info
CRC
CRC
CRC
CRC
CRC
CRC
Coding + RM
Decoding
Decoding++RM
RM
Coding +
+ RM
Coding
Coding +RM
RM
Interl.
Deinterleaving
Deinterleaving
Modulation
scheme
Resource
assignment
HARQ
HARQ
HARQ info
Data
modulation
Data
demodulation
Data demodulation
RB mapping
Resource
Resourcedemapping
demapping
Interl.
Interleaving
Data
modulation
Data
modulation
Data
modulation
RB mapping
Resource
Resourcemapping
mapping
Antenna
mapping
Antenna
demapping
Antenna
demapping
Redundancy
version
Modulation
scheme
Resource/power
assignment
Antenna
mapping
Antenna
Antennamapping
mapping
Uplink transmission control
MAC scheduler
HARQ
HARQ
BCH 传输的物理层模型
Node B
UE
Single Transport blocks
( fixed size S)
CRC
CRC
CRC
CRC
Coding
++
RM
Coding
RM
Data
Datamodulation
modulation
Error
indication
Decoding
Decoding++RM
RM
QPSK only
Data
Data demodulation
demodulation
Resource mapping
Resource demapping
Antenna mapping
Antenna demapping
DL-SCH 传输的物理层模型
Node B
N Transport blocks
( dynamic size S1 ..., SN )
Channel- state
information, etc.
HARQ
HARQ
MAC scheduler
UE
Redundancy
version
Modulation
scheme
Resource/power
assignment
ACK/NACK
ACK/NACK
HARQ info
HARQ info
Error
indications
HARQ
HARQ
CRC
CRC
Redundancyfor
error detection
CRC
CRC
Coding + RM
Coding + RM
Redundancyfor
data detection
Coding + RM
Decoding + RM
Data modulation
QPSK, 16QAM,
64QAM
modulation
Data
Data demodulation
Data modulation
RB mapping
Resource mapping
Antenna
mapping
Antenna mapping
Data demodulation
RB mapping
Resource demapping
Multi- antenna
processing
Antenna demapping
下行RS
上行RS
用户1
用户2
1
个
时
隙
（0.5ms）
1
个
子
帧
（1ms）
数据
解调参考信号
信道探测参考信号(SRS—Channel sounding reference signal)
物理层过程——小区搜索





Step1、搜索PSCH，确定5ms定时、获得小区ID
Step2、解SSCH，取得10ms定时，获得小区ID组；
Step3、检测下行参考信号，获取BCH的天线配置；
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）
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
DwPTS
DL
subframe #0
SSS
PSS
GP
UL
subframe #2
UpPTS
RS/Control
Data
物理层过程—— 随机接入
UE




通过PRACH发送RACH
1
preamble
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 Delay about
授权、定时消息和分配 5ms
3
给UE的标识
UE从PUSCH发送连接
请求
eNB从PDSCH发送冲突
检测
eNB
Msg1:
preamble
on
PRACH
Msg2: RA response
on PDCCH and
PDSCH
min delay
2ms
2
Msg3: connection
requirement, ect
Msg4: contention
resolution
Delay
Based on eNB
4
LTE 移动性管理
Cell reselection
LTE Intra-system HO
Cell update
LTE intra-system mobility
eNode B
Intra-frequency handover
eNode B
Inter-frequency handover (same
band)
LTE－>UTRAN
Inter-frequency handover (diff
band)
LTE <-> UTRAN inter-working
LTE
UTRAN
UTRAN－>LTE
Reselection LTE<-> UTRAN
PS handover LTE->UTRAN
PS handover UTRAN -> LTE
LTE <-> GERAN inter-working
LTE－>GERAN
eNACC LTE ->GERAN
LTE
GERAN
GERAN－>LTE
Reselection LTE<-> GERAN
PS handover GERAN -> LTE
课程内容
TD-LTE概述
TD-LTE网络架构
TD-LTE协议栈
TD-LTE关键技术
TD-LTE与LTE FDD的区别
TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
LTE多址技术的要求

更大的带宽和带宽灵活性



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


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.
SC-FDMA相比较OFDMA可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.
OFDM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 < 信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选
择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落”
OFDM符号持续时间 < 信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”
系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响
频率
传统频分复用(FDM)多载波调制技术
节省带宽资源
频率
正交频分复用(OFDM)多载波调制技术
图
FDM和OFDM带宽利用率的比较
OFDM的正交性—时域描述
OFDM的正交性—频域描述
时域
频域
矩形函数
4个子载波
OFDM符号周期内
4个子载波
1
1 T
exp（jnt） exp（- jmt）dt  

0
T
0
mn
mn
保护间隔与循环前缀—无保护间隔
第1径
第2径
第1径的第2个符号与第2
径的第1个符号叠加干扰
在没有保护间隔的情况下，由于多径的存在，各径之间将在交叠处产
生符号间干扰(ISI)
保护间隔与循环前缀——加保护间隔
保护间隔
为了最大限度地消除符号间干扰，在OFDM符号之间插入保护间
隔，保护间隔长度大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号
的多径分量不会对下一个符号造成干扰
保护间隔与循环前缀——无循环前缀
因多径延时的存在，空闲的保护间隔进入到FFT的积分时间内，导致积分
时间内不能包含整数个波形，破坏了载波间的正交性
保护间隔与循环前缀——加循环前缀
FFT积分区间
为了避免空闲保护间隔由于多径传播造成子载波间的正交性破坏，将每个
OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面，形成循环前缀
(cyclic prefix)
只要各径的延迟不超过Tg，都能保正在FFT的积分区间内包含各径各子载
波的整数个波形
下行多址技术——OFDM系统框图
OFDM调制的各个子载波信号在频域上正交
OFDMA示意图
上行
下行
集中式
上行
下行
分布式
上行多址技术——SC-FDMA
Size-N
IFFT





SC-FDMA 即 DFT-spread OFDMA
峰均比小于OFDMA, 有利于提高功放效率
传输信号的瞬时功率变化
易于实现频域的低复杂度的高效均衡器
易于对FDMA采用灵活的带宽分配
OFDMA示例
System Bandwidth
Sub-carriers
Sub-frame
Frequency
Time frequency
resource for User 1
Time frequency
resource for User 2
Time
Time frequency
resource for User 3

最大支持64 QAM

通过CP解决多径干扰

兼容MIMO
SC-FDMA示例
System Bandwidth
Single Carrier
Sub-frame
Frequency
Time frequency
resource for User 1
Time frequency
resource for User 2
Time
0
Time frequency
resource for User 3

最大支持 64QAM

单载波调制降低峰均比（PAPR）

FDMA可通过FFT 实现
OFDMA与SC-FDMA的对比
SC-FDMA signal processing
TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
多天线技术-MIMO

多天线技术
 MIMO：多入多出 (Multiple Input Multiple Output)
 SISO：单入单出 (Single Input Single Output)
 SIMO：单入多出 (Single Input Multiple Output)
 LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2 , 最大支持 4*4
MIMO概念

MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，
在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，
由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性
（Spatial Signature），利用解调技术，最终恢复出原数据流。
MIMO的优点
阵列增益：可以提高发射功率和进行波束形成；
 系统的分集特性：可以改善信道衰落造成的干扰；
 系统的空间复用增益：可以构造空间正交的信道，
从而成倍地增加数据率；
 因此，充分地利用MIMO 系统的这些优秀品质能够
大幅度地提高系统容量、获得相当高的频谱利用率，
从而可以获得更高的数据率、更好的传输品质或更
大的系统覆盖范围。


MU-MIMO：也称虚
拟MIMO，用户端
是两个UE实体，不
增加每个用户的吞
吐量，但是可以提
供相对于SU-MIMO
来说相当，甚至更
多的小区容量

UE不需要做成高成
本的多天线，但是
仍然能够增加小区
的容量
LTE下行MIMO模式
LTE 定义了7种下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知UE）
1
单天线端口，端口 0
2
发射分集
3
开环空分复用
兼容单发射天线
提高用户峰值速率
4
闭环空分复用
5
多用户 MIMO
6
闭环 Rank =1 预编码
提高小区吞吐量
增强小区覆盖
7
单天线端口，端口 5
LTE下行的SU-MIMO
SU-MIMO: 空分复用
两个数据流在一个TTI中传送给UE
eNode B
UE
eNode B
UE
SU-MIMO: 发射分集
只传给UE一个数据流
LTE下行的MU-MIMO
MU-MIMO 结合SDM.
给每个UE传送两个数据流.
eNode B
UE
UE
MU-MIMO 结合发射分集.
给每个UE传送一个数据流.
eNode B
UE
UE
LTE上行中的MIMO

上行支持 MUMIMO
目前支持的配置是
1x2 或1x4.
 将来支持2x2 或
4x4.

TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
高阶调制
LTE BPSK Constellation Map
LTE QPSK Constellation Map
2
2
1.5
1.5
1
1
0
0.5
10
0.5
0
LTE
-0.5
1
-1
-1
-1.5
-1.5
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-2
-2
11
支持BPSK,
QPSK, 16QAM
01
和64QAM.
-1.5
-1
-0.5
LTE 16QAM Constellation Map
0
0.5
1
1.5
2
LTE 64QAM Constellation Map
1.5
1.5
1
1011
1001
0001
1
0011
0.5
0.5
1010
1000
0000
0010
0
0
1110
1100
0100
0110
-0.5
-0.5
1111
-1
-1.5
-1.5
峰值速率.
00
0
-0.5
-2
-2
高阶调制可提高
-1
1101
-0.5
0
0101
0.5
0111
1
-1
1.5
-1.5
-1.5
101111
101101
100101
100111 000111
000101
001101
001111
101110
101100
100100
100110 000110
000100
001100
001110
101010
101000
100000
100010 000010
000000
001000
001010
101011
101001
100001
100011 000011
000001
001001
001011
111011
111001
110001
110011 010011
010001
011001
011011
111010
111000
110000
110010 010010
010000
011000
011010
111110
111100
110100
110110 010110
010100
011100
011110
111111
111101
110101
110111 010111
010101
011101
011111
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
混合自动重传请求（ HARQ）

FEC：前向纠错编码 (Forward Error Correction)
 ARQ：自动重传请求(Automatic Repeat reQuest)
 HARQ=FEC+ARQ
FEC 通信系统
Data
Sending
FEC
Coding
优势:
FEC
Decoding
Channel
Data
Receiving
劣势:

更高的系统传输效率;

可靠性较低;

自动错误纠正，无需反馈及重传;

对信道的自适应能力较低

低时延.

为保证更高的可靠性需要较长的码，因
此编码效率较低，复杂度和成本较高
ARQ 通信系统
Data
Sending
Data
Receiving
Channel
ACK/NACK
优势:
劣势:

复杂性较低;

连续性和实时性较低;

可靠性较高;

传输效率较低;

适应性较高;
HARQ机制
FEC Coding
If receive ACK, then send
the next code group;
If receive NACK,
so re-send the original
code group.
Forward
Channel
Feedback
Channel
FEC Error Correction &
Detection
Receive code group
without error, and
feedback ACK, otherwise
feedback NACK.
HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率
TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
链路自适应 AMC原理
1. C
nk
a
R
,
I
C
P
QI,
eNode B
ata
D
.
6
2. To check buffer.
3. To schedule a UE
4. To issue a HARQ Process
5. To set modulation, RBs, RV, etc.
UE
UE

QPSK, 16QAM 和64QAM.

“连续”的编码速率（0.07 ～
0.93）.
TD-LTE关键技术

频域多址技术 — OFDM/SC-FDMA

MIMO技术

高阶调制技术

HARQ技术

链路自适应技术 — AMC

快速MAC调度技术
MAC 调度



MAC 调度只在 eNodeB内
MAC 调度不仅控制复用、优先
级处理和HARQ, 也控制资源分
配、天线映射和MCS in PHY.
调度原理
 DL: to dynamically
determine which UEs are
supposed to receive DLSCH transmission and on
what resources
 UL:to dynamically determine
which UEs are to transmit
data on UL-SCH and on
which uplink resources
MAC 调度
MAC 调度算法呢


常用的分组调度算法
 最大 C/I算法
 轮询算法 (Round Robin ：RR)
 正比公平算法 (PF)
其他调度算法
illustration of UL scheduling
 持续调度算法( Persistent scheduling ：PS)
 半持续调度算法( Semi-persistent scheduling ：SPS)
 动态调度算法( Dynamical scheduling：DS)
Handover
Source eNode B
Target eNode B
Source eNode B
Target eNode B
Source eNode B
Target eNode B
Moving
UE
Before Handover



UE
In Handover
Moving
UE
After Handover
Hard handover. That is, break before new radio connection with other
serving base station.
Handover to / from other RTTs: possible for multiple modes terminal.
A short interruption time in the range of 20ms. It is helpful for real time
services.
课程内容
TD-LTE概述
TD-LTE网络架构
TD-LTE协议栈
TD-LTE关键技术
TD-LTE与LTE FDD的区别
TD-LTE与LTE FDD技术综合对比
技术体制
TD-LTE
LTE FDD
采用的相同的关键技术
信道带宽灵活配置
1.4M，3M，5M，10M，15M， 1.4M，3M，5M，10M，15M，
20M
20M
帧长
10ms (半帧5ms，子帧1ms)
10ms (子帧1ms)
信道编码
卷积码、Turbo码
卷积码、Turbo码
调制方式
QPSK，16QAM，64QAM
QPSK，16QAM，64QAM
功率控制
开环结合闭环
开环结合闭环
MIMO多天线技术
支持
支持
技术差异
双工方式
TDD
FDD
子帧上下行配置
无线帧中多种子帧上下行配置
方式
无线帧全部上行或者下行配置
HARQ
个数与延时随上下行配置方式
不同而不同
个数与延时固定
调度周期
随上下行配置方式不同而不同，
最小1ms
1ms
双工方式对比
TDD

FDD
用时间来分离接收和发送信道，时间

在支持对称业务时，能充分利用
资源在两个方向上进行分配，基站和
上下行的频谱，但在支持非对称
移动台之间须协同一致才能顺利工作
业务时，频谱利用率将大大降低
保护间隔
下行
上行
上行/下行
下行
时间
频
率
上行/下
行
保护
带
时间
下行
上行
双工滤波
器
频率
TD-LTE 特有技术
上下行配比可调


FDD仅支持1:1上下行配比
TDD可以根据不同的业务类型调整上下行时间配比，以满足上下行非
对称业务需求
周期
上下行配比
5 ms
1DL:3UL，2DL:2UL，3DL:1UL
10 ms
6DL:3UL，7DL:2UL，8DL:1UL ，3DL:5UL
特殊时隙的应用


为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息
TDD系统中，上行sounding RS和PRACH preamble可以在UpPTS上发送，DwPTS可用于传
输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息
多子帧调度/反馈

TDD当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧，TD-LTE提出的解决方案有：
multi-ACK/NAK，ACK/NAK捆绑（bundling）等

当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况
TDD与FDD同步信号设计差异



LTE 同步信号的周期是5ms，分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）
TD-LTE和LTE FDD帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同
利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系
统是TDD还是FDD
TDD与FDD组网对比
覆盖方面的对比
FDD和TDD 采用的链路级关键技术基本一致，解调性能相近

TDD系统多天线技术的灵活运用，能够较好的抗干扰并提升性能和覆
盖
同频组网能力的对比


均可做到业务信道基于ICIC基础上的同频组网

信令信道和控制信道有大体相同的链路增益，理论上都能够支持同频组网
具体机制的不同

切换、功控机制相同，同步、重选、物理层信道编解码等能力上没有本质区别
系统内干扰来源

TDD系统是时分系统，上下行时隙之间可能有干扰，需要通过时隙规划来进行协调
频率规划，时隙规划

FDD只有频率规划，结合ICIC来完成

TDD系统有频率规划和时隙规划，频率规划结合ICIC来完成，时隙规划根据业务分布、
干扰隔离等方面在组网中进行考虑
TD-LTE的优势

频谱配置更具优势
GSM
900
FDD
1710 1755
GSM
1800
1785 1805
FDD
TDD
1850 1880
1920
FDD
TDD
1980
2010
2025
FDD
2110
TDD
2170
2300
MHz
2400
支持非对称业务
 智能天线的使用



TD-LTE系统能有效的降低终端的处理复杂性
具有上下行信道互易性（reciprocity），能够更好的采用
发射端预处理技术，如预RAKE 技术、联合传输(Joint
Transmission)技术、智能天线技术等，能有效地降低终
端接收机的处理复杂性
TD-LTE的不足
使用HARQ技术时，TD-LTE使用的控制信令比LTE
FDD更复杂，且平均RTT 稍长于LTE FDD的8ms
 由于上下行信道占用同一频段的不同时隙，为了保
证上下行帧的准确接收，系统对终端和基站的同步
要求很高
 为了补偿TD-LTE系统的不足，TD-LTE 系统采用了
一些新技术，如：TDD支持在微小区使用更短的
PRACH，以提高频谱利用率；采用multiACK/NACK的方式，反馈多个子帧，节约信令开销
等
 要求全网同步
