1、 1. TD-LTE技術技術基本原理基本原理 TD-LTETD-LTE系統概述系統概述1 TD-LTE TD-LTE幀結構及物理信道幀結構及物理信道3 TD-LTETD-LTE物理層過程物理層過程4 TD-LTETD-LTE關鍵技術關鍵技術2 TD-LTETD-LTE系統概述系統概述1n LTE需求需求n 3GPP標準演進標準演進n LTE體系結構體系結構n LTE技術特征技術特征LTELTE的需求的需求LTE(Long Term Evolution,長期演進)項目是3G的演進，LTE并非人們普遍誤解的4G技術，而是3G與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準,它改進并增強了3G的空中接

2、入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準，這種以OFDM/FDMA為核心的技術可以被看作“準4G”技術。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小區邊緣用戶的性能，提高小區容量和降低系統延遲。移動動互聯網聯網-寬帶與寬帶與移動動的結結合移動動通信向寬帶發寬帶發展3GPP標標準的演進進LTE LTE 體系結構體系結構 EPC：分為移動性管理實體MME和SAE接入網關兩部分，具有GGSN、SGSN 節點和RNC 的部分功能，分別完成EPC的控制面和用戶面功能。 E-UTRA：包含唯一的節點eNB，提供E-UTRA用戶面RLC/M

3、AC/物理層協議的功能和控制面RRC協議的功能。 新的LTE架構中，沒有了原有的Iu和Iub以及Iur接口，取而代之的是新接口S1和X2。E-UTRANE-UTRAN和和EPCEPC的功能劃分的功能劃分 E-UTRAN和EPC之間的功能劃分圖，可以從LTE在S1接口的協議棧結構圖來描述，如下圖所示黃色框內為邏輯節點，白色框內為控制面功能實體，藍色框內為無線協議層?？刂泼鎱f議結構控制面協議結構 RRC完成廣播、尋呼、RRC連接管理、RB控制、移動性功能和UE的測量報告和控制功能。RLC和MAC子層在用戶面和控制面執行功能沒有區別。用戶戶面協議結構協議結構用戶面各協議體主要完成信頭壓縮、加密、調度

4、、ARQ和HARQ等功能。下行峰值值速率： 100 Mb/s （20 MHz帶寬帶寬），對應對應 5 bps/Hz頻譜頻譜效率。上行峰值值速率：50Mb/s （20 MHz帶寬帶寬），對應對應 2.5 bps/Hz頻譜頻譜效率。峰值值速率：帶寬帶寬5MHz時時，每小區區至少同時時支持200 個個active的用戶戶。可容納納用戶戶能力： 對對于低速 0 至15 km/h環環境，系統統提供最優優性能。 對對于中速15 至120 km/h環環境，系統統提供較較好的性能。 對對于高速120 km/h to 350 km/h環環境，系統統保證證通話話能力。 也考慮慮高達達500 km/h環環境中的傳輸

5、傳輸。移動動性：一般情況況，小區區半徑徑5 km,滿滿足所有的性能要求。小區區半徑徑30 km時時，允許許少許許性能損損失，但仍能提供常規規服務務。也考慮慮小區區半徑徑高達達100 km的情況況。覆蓋范圍圍：支持靈靈活帶寬帶寬配置：支持六種帶寬種帶寬配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz及20MHz。LTE基本要求LTE的需求和基本技術術 TD-LTETD-LTE關鍵技術關鍵技術2下行下行OFDM技術技術上行上行SC-FDMA技術技術 MIMO技術技術多天線技術多天線技術鏈路自適應鏈路自適應:速率控制速率控制動態調度：信道調度、動態調度：信道調度、HARQ支持支

6、持FDD和和TDD兩種雙工方式兩種雙工方式OFDM發發展歷歷史2000s1990s1970s1960sOFDM在高速調制器中的應用開始研究OFDM 應用在高頻軍事系統OFDM應用于寬帶數據通信和廣播等OFDM應用于 802.11a, 802.16, LTE關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDM概概述 正交頻分復用技術，多載波調制的一種。將一個寬頻信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。概概念關鍵技術幀結構物理信道物理層過程頻域波形f寬頻寬頻信道正交子信道OFDM概概述 關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDM優勢優勢-對對比 FDM與傳統F

7、DM的區別？ 傳統傳統FDM:為避免載波間干擾，需要在相鄰的載波間保留一定保護間隔，大大為避免載波間干擾，需要在相鄰的載波間保留一定保護間隔，大大降低了頻譜效率。降低了頻譜效率。 FDMOFDM OFDM:各各(子子)載波重疊排列，同時保持載波重疊排列，同時保持(子子)載波的正交性（通過載波的正交性（通過FFT實現）。實現）。從而在相同帶寬內容納數量更多從而在相同帶寬內容納數量更多(子子)載波，提升頻譜效率。載波，提升頻譜效率。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDMOFDMCDMA CDMA 信號傳輸信號傳輸在整個系統帶寬中可變的信號傳輸在整個系統帶寬中固定符號周期符號周期符號周期很長-由子

8、載波間隔和系統帶寬共同可以符號周期很短-系統帶寬倒數用戶區分用戶區分用戶間通過FDMA TDMA方式以子載波為單位區分所有信號傳輸在全部的系統帶寬中頻譜效率頻譜效率非常高的頻譜效率較低的頻譜效率多徑檢測多徑檢測 對多徑問題的檢測十分簡單對抗多徑檢測方法非常復雜OFDM優勢優勢-對對比 CDMA關鍵技術幀結構物理信道物理層過程考慮到系統設計的復雜程度及成本，考慮到系統設計的復雜程度及成本，OFDMOFDM更適用于寬帶移動通信更適用于寬帶移動通信OFDMOFDMTD-SCDMA TD-SCDMA 抗多徑抗多徑干擾能力干擾能力可不采用或采用簡單時域均衡器將高速數據流分解為多條低速數據流并使用循環前綴

9、(CP)作為保護，大大減少甚至消除符號間干擾。對均衡器的要求較高高速數據流的符號寬度較短，易產生符號間干擾。接收機均衡器的復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加與與MIMOMIMO結合結合系統復雜度隨天線數量呈線性增加每個子載波可看作平坦衰落信道，天線增加對系統復雜度影響有限系統復雜度隨天線數量增加呈冪次變化需在接收端選擇可將MIMO接收和信道均衡混合處理的技術，大大增加接收機復雜度。帶寬帶寬擴展性擴展性帶寬擴展性強，LTE支持多種載波帶寬在實現上，通過調整I IFFTFFT尺寸即可改變載波帶寬，系統復雜度增加不明顯。帶寬擴展性差需要通過提高碼片速率或多載波CDMA來支持更大帶寬，接收機復雜度大幅提升

10、。頻域調度頻域調度頻域調度靈活頻域調度顆粒度?。?80kHz）。隨時為用戶選擇較優的時頻資源進行傳輸，從而獲得頻選調度增益。頻域調度粗放只能進行載波級調度（1.6MHz)，調度的靈活性較差。OFDM優勢優勢-對對比 TD-SCDMA關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDM不足 OFDM輸出信號是多個子載波時域相加的結果，子載波數量從幾十個到上千個，如果多個子載波同相位，相加后會出現很大幅值，造成調制信號的動態范圍很大。因此對RF功率放大器提出很高的要求較較高的峰均比（PARP）受頻頻率偏差的影響響 高速移動引起的Doppler頻移 系統設計時已通過增大導頻密度（大致為每0.25ms發送一次導頻

11、，時域密度大于TD-S）來減弱此問題帶來的影響子載載波間間干擾擾(ICI） 折射、反射較多時，多徑時延大于CP(Cyclic Prefix，循環前綴)，將會引起ISI及ICI 系統設計時已考慮此因素，設計的CP能滿足絕大多數傳播模型下的多徑時延要求（4.68us)，從而維持符號間無干擾受時間時間偏差的影響響ISI(符號間號間干擾擾）& ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTE多址方式-下行OFDMA將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。因為子載波相互正交，所以小區內用戶之間沒有干擾。時域波形tpower峰均比示意圖下行多址方式OFDMA

12、下行多址方式特點關鍵技術幀結構物理信道物理層過程同相位的子載波的波形在時域上直接疊加。因子載波數量多，造成峰均比(PAPR)較高，調制信號的動態范圍大，提高了對功放的要求。分布式：分配給給用戶戶的RB不連續連續集中式：連續連續RB分給給一個個用戶戶 優點：調度開銷小 優點：頻選調度增益較大頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在這個調度周期中，用戶A是分布式，用戶B是集中式LTE多址方式-上行SC-FDMA和OFDMA相同，將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。注意不同的是：任一終端使用的子載波必須連續上行多址方式SC-FDMA上行多址方式特點關鍵技術幀

13、結構物理信道物理層過程考慮到多載波帶來的高PAPR會影響終端的射頻成本和電池壽命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA （即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特點是，在采用IFFT將子載波轉換為時域信號之前，先對信號進行了FFT轉換，從而引入部分單載波特性，降低了峰均比。頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在任一調度周期中，一個用戶分得的子載波必須是連續的OFDM vs. SC-FDMA（上行） SC-FDMA是一種調制技術的合并，它將頻率靈活配置與OFDM的優勢相結合同時又具有非常小的PAPR值；關鍵技術幀結構物理信道物理層過程MIMOMIMO技術技術在發送端和接收端

14、同時使用多根天線進行數據的發送和接收；在發送端每根天線上發送的數據比特不同；在多散射體的無線環境中，來自每個發射天線的信號在每個接收天線中是不相關的，并在接收機端利用這種不相關性對多個天線發送的數據進行分離和檢測；可以產生多個并行的信道（信道數小于等于發射和接收的最小天線數），并且每個信道上傳遞的數據不同，從而提高信道容量關鍵技術幀結構物理信道物理層過程MIMOMIMO技術特點技術特點關鍵技術幀結構物理信道物理層過程空間復用空間復用-預編碼技術預編碼技術關鍵技術幀結構物理信道物理層過程基于預編碼的空間復用是將多個數據流在發送之前使用一個預編碼矩陣進行線性加權。預編碼可以用來對多個并行傳輸進行正

15、交化，從而增加在接收端的信號隔離度。預編碼還提供將NL個空間復用信號映射到NT個傳輸天線上的作用，通過提供空間復用和波束賦形帶來增益。空間復用空間復用-MU-MIMO關鍵技術幀結構物理信道物理層過程基站將占用相同時頻資源的多個數據流發送給不同用戶 下行同時支持SU-MIMO和MU-MIMOSU-MIMO(SDM)SU-MIMO(SDM)MIMO與與智能天線線的區別區別關鍵技術幀結構物理信道物理層過程 不同天線上發送不同天線上發送相同的數據比特相同的數據比特不同天線上發送不同天線上發送不同的數據比特不同的數據比特提高鏈路可靠提高鏈路可靠性，充分利用性，充分利用現有的信道現有的信道增加額外信道增加

16、額外信道利用波束賦形為特定用戶提利用波束賦形為特定用戶提供定向波束，降低多址干擾供定向波束，降低多址干擾提供空間多路復用增提供空間多路復用增益，提高信道容量益，提高信道容量發射天線間距較小發射天線間距較小發射天線間距足夠發射天線間距足夠大，與移動環境有關大，與移動環境有關關鍵技術幀結構物理信道物理層過程MIMOMIMO技術技術符號間號間保護間護間隔-概概述符號間無保護間隔時，多徑會造成ISI和ICI ISI: Inter-symbol Interference，符號間干擾 ICI: Inter-Carrier Interference，載頻間干擾無保護間護間隔時間幅度接收端同時收到前一個符號的

17、多徑延遲信號（紫色虛線）和下一個符號的正常信號（紅色實線），影響了正常接收。時域上看受到了ISI，頻域上看受到了ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程CDMACDMA符號間保護間隔符號間保護間隔- -空白間隔空白間隔有保護間隔，但保護間隔不傳輸任何信號 可以有效消除多徑的ISI，但引入了ICI有空白保護間護間隔時間幅度FFT積分周期保護間隔OFDM符號符號之間空出一段時間做為保護間隔，這樣做可以消除ISI（因為前一個符號的多徑信號無法干擾到下一個符號），但同時引起符號內波形無法在積分周期內積分為0，導致波形在頻域上無法和其他子載波正交。應用于應用于CDMACDMA系統。因為系統。因為CDMAC

18、DMA載波間采用載波間采用傳統傳統FDMFDM分隔，所以頻域信號即使有一定分隔，所以頻域信號即使有一定偏差也沒有問題偏差也沒有問題關鍵技術幀結構物理信道物理層過程OFDM符號間號間保護間護間隔-CP 保護間隔中的信號與該符號尾部相同，即循環前綴（Cyclic Prefix,簡稱CP） 既可以消除多徑的ISI,又可以消除ICI循環環前綴綴做保護間護間隔CP使一個符號周期內因多徑產生的波形為完整的正弦波，因此不同子載波對應的時域信號及其多徑積分總為0 ，消除載波間干擾(ICI)應應用于OFDM系統統。每個個子載載波寬寬度僅為僅為15kHz且交疊疊存在，子載載波間間干擾擾（ICI）對對系統統影響較響

19、較大，因此采用CP消除ICI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTE系統統多天線線技術術的應應用多路信道傳輸同樣信息多路信道同時傳輸不同信息多路天線陣列賦形成單路信號傳輸包括時間分集，空間分集和頻率分集提高接收的可靠性和提高覆蓋適用于需要保證可靠性或覆蓋的環境理論上成倍提高峰值速率適合密集城區信號散射多地區，不適合有直射信號的情況最大比合并最小均方誤差或串行干擾刪除波束賦形（波束賦形（BeamformingBeamforming）發射分集發射分集 分集合并通過對信道的準確估計，針對用戶形成波束，降低用戶間干擾可以提高覆蓋能力，同時降低小區內干擾，提升系統吞吐量空間復用空間復用多天線技術：分集、空

20、間復用和波束賦形多天線技術：分集、空間復用和波束賦形關鍵技術幀結構物理信道物理層過程多天線分集的作用多天線分集的作用 天線分集是重要的抗衰落手段 天線相距較遠，與多徑擴散有關（基站、終端） 宏分集、微分集 空間分集、極化分集、角度分集 接收分集技術是成熟的技術 主要是基站和車載臺使用 接收機需做分集合并： 最大比合并、等增益合并、選擇性合并 發送分集技術近年來受到關注 以發射機的體積、重量、功耗和復雜性的提高來換取接收機相應要求的下降； 開環方式、閉環方式傳輸分集傳輸分集-TSTD-TSTD TSTD (Time Switched Transmit Diversity)TSTD (Time S

21、witched Transmit Diversity) 在任意時刻只有一個天線被激活 一個數據流在多根天線中進行選擇發送LTE系統上行天線選擇技術可以作為是TSTD的對照天線模式相關概念天線模式相關概念關鍵技術幀結構物理信道物理層過程“碼字”與“流”的概念相同，LTE目前有單流或雙流；信道條件好時，可使用雙流-空間復用信道條件不好時，可切換成分集模式或波束賦形層與秩（rank）的概念相同，秩為1，2，3，4，表示任一時刻終端和基站間的獨立傳播信道的個數公共導頻的邏輯天線端口有1、2、4三種情況也就是說，即便最多可使用4個邏輯天線進行空間復用傳輸，仍然只傳輸兩個信息流典型傳輸模式中對應的基本概念

22、典型傳輸模式中對應的基本概念傳輸模式傳輸模式流流秩秩邏輯天線端口數邏輯天線端口數物理天線物理天線數數CRSDRS發射分集發射分集1 11 12 2N/A2828空間復用空間復用1 11 12 22 22 228282 22 22 228283 34 48 84 44 48 8波束賦型波束賦型 1 11 12 21 18 81 12 22 22 28 8 波束賦型中的業務信道與控制信道使用的參考信號不同： 業務信道使用Port 5專用參考信號（單流波束賦形）或Port 7,8(雙流波束賦形） 控制信道使用2天線端口發射分集模式這意味著，這意味著，TD-LTETD-LTE中的波束賦形僅僅是業務信道

23、的（解調用參考信號在中的波束賦形僅僅是業務信道的（解調用參考信號在port 5port 5和業務和業務信道一起發送），控制信道仍然采用全向方式發送給終端信道一起發送），控制信道仍然采用全向方式發送給終端關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -概述概述ModeMode傳輸模式傳輸模式技術描述技術描述應用場景應用場景1 1單天線傳輸信息通過單天線進行發送無法布放雙通道室分系統的室內站2 2發射分集同一信息的多個信號副本分別通過多個衰落特性相互獨立的信道進行發送信道質量不好時，如小區邊緣3 3開環空間復用 終端不反饋信道信息，發射端根據預定義的信道信息來確定發射信號信道質量

24、高且空間獨立性強時4 4閉環空間復用 需要終端反饋信道信息，發射端采用該信息進行信號預處理以產生空間獨立性信道質量高且空間獨立性強時。終端靜止時性能好5 5多用戶MIMO 基站使用相同時頻資源將多個數據流發送給不同用戶，接收端利用多根天線對干擾數據流進行取消和零陷。6 6單層閉環空間復用 終端反饋RI=1時，發射端采用單層預編碼，使其適應當前的信道7 7單流Beamforming發射端利用上行信號來估計下行信道的特征，在下行信號發送時，每根天線上乘以相應的特征權值，使其天線陣發射信號具有波束賦形效果信道質量不好時，如小區邊緣8 8雙流Beamforming結合復用和智能天線技術，進行多路波束賦

25、形發送，既提高用戶信號強度，又提高用戶的峰值和均值速率 傳輸模式是針對單個終端的。同小區不同終端可以有不同傳輸模式 eNB自行決定某一時刻對某一終端采用什么傳輸模式，并通過RRC信令通知終端 模式3到模式8中均含有發射分集。當信道質量快速惡化時，eNB可以快速切換到模式內發射分集模式關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -發射分集（發射分集（Mode 2Mode 2） （頻率偏移發射分集） (空頻塊編碼） 天線端口0傳原始調制符號 天線端口1傳原始符號的變換符號 天線端口0與2(1與3）為一個天線端口對，二者之間為SFBC天線端口0與1在頻域上交替傳送原始信號，二者之

26、間為FSTD;2與3傳送相應的交換信號,亦為FSTD。 發射分集利用了天線間的弱相關性，在天線對上傳送原始信號及其變換符號（一般為原始符號的共軛），提高信號傳輸的可靠性。 既可用于業務信道，又可用于控制信道。兩天線端口兩天線端口-SFBC-SFBC四天線端口四天線端口-SFBC+FSTD-SFBC+FSTD關鍵技術幀結構物理信道物理層過程普通的空間復用，接收端和發送端無信息交互 基于非碼本的預編碼： 基于終端提供的SRS(探測參考信號)或DMRS(解調參考信號)獲得的CSI，基站自行計算出預編碼矩陣 基于碼本的預編碼： 基于終端直接反饋的PMI(預編碼矩陣索引號)從碼本中選擇預編碼矩陣 空間復

27、用利用了天線間空間信道的弱相關性，在相互獨立的信道上傳送不同的數據流，提高數據傳輸的峰值速率只應用于下行業務信道（為了確保傳輸，控制信道普遍采用發送分集）開環空間復用開環空間復用閉環空間復用閉環空間復用關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -空間復用（空間復用（Mode 3,4,6Mode 3,4,6） 傳統波束賦形小間距的天線陣列，使用較多天線單元；提高峰值速率，小區覆蓋，降低小區間干擾；關鍵技術幀結構物理信道物理層過程波束賦形波束賦形波束賦型只應用于業務信道 控制信道仍使用發射分集保證全小區覆蓋（類比于TD-SCDMA中PCCPCH也是廣播發射）可以不需要終端反饋

28、信道信息 平均路損和來波方向可通過基站測量終端發射的SRS（Sounding Reference Signal，探測參考信號，類比于TD-SCDMA里的midamble碼）TDDTDD的特有技術的特有技術，利用上，利用上下行信道互易性得到下下行信道互易性得到下行信道信息行信道信息兩個波束傳遞相同信息，獲得分集增益+賦型增益兩個波束傳遞不同信息，獲得復用增益+賦型增益產生定向波束，獲得賦型增益定義定義 波束賦型是發射端對數據先加權再發送，形成窄的發射波束，將能量對準目標用戶，提高目標用戶的信噪比，從而提高用戶的接收性能。特點特點單流單流beamformingbeamforming雙流雙流beam

29、formingbeamforming關鍵技術幀結構物理信道物理層過程LTELTE傳輸模式傳輸模式- -波束賦形（波束賦形（Mode 7Mode 7，8 8）接收機使用來自多個信道的副本信息能比較正確的恢復出原發送信號，從而獲得分集增益。手機受電池容量限制，因此在上行鏈路中采用接收分集也可有效降低手機發射功率LTELTE上行天線技術：接收分集上行天線技術：接收分集 MRC （最大比合并）線性合并后的信噪比達到最大化 相干合并：信號相加時相位是對齊的 越強的信號采用越高的權重適用場景：白噪或干擾無方向性的場景原理 IRC（干擾抑制合并）（干擾抑制合并） 合并后的SINR達到最大化 有用信號方向得到

30、高的增益 干擾信號方向得到低的增益 適用場景：干擾具有較強方向性的場景。接收分集的主要算法：MRC &IRC 由于IRC在最大化有用信號接收的同時能最小化干擾信號，故通常情況IRC優于MRC 天線數越多及干擾越強時，天線數越多及干擾越強時，IRCIRC增益越大增益越大 IRCIRC需進行干擾估計，計算復雜度較大需進行干擾估計，計算復雜度較大性能比較初期引入建議：初期引入建議： IRC性能較好，故建議廠商支持IRC 鑒于IRC復雜度較大，廠商初期可能較難支持，故同時要求MRC 關鍵技術幀結構物理信道物理層過程保證發送功率恒定的情況下，通過調整無線鏈路傳輸 的調制方式與編碼速率，確保鏈路的

31、傳輸質量當信道條件較差時選擇較小的調制方式與編碼速率，當信道條件較好是選擇較大的調制方式，從而最大化了傳輸速率關鍵技術幀結構物理信道物理層過程鏈路自適應鏈路自適應-速率控制速率控制(AMC)(AMC)速率控制可以充分利用所有的功率基本思想基本思想對于某一塊資源，選擇信道傳輸條件最好的用戶進行調度，從而最大化系統吞吐量；關鍵技術幀結構物理信道物理層過程信道調度信道調度LTELTE系統支持基于頻域的信道調度系統支持基于頻域的信道調度相對于單載波CDMA系統，LTE系統的一個典型特征是可以在頻域進行信道調度和速率控制關鍵技術幀結構物理信道物理層過程信道調度信道調度下行：基于公共參考信號上行：基于探測

32、參考信號FECFEC：前向糾錯編碼：前向糾錯編碼; ARQ; ARQ：自動重傳請求：自動重傳請求; HARQ; HARQ：ARQ+FECARQ+FEC自適應應/非自適應應HARQ自適應HARQ：自適應HARQ是指重傳時可以改變初傳的一部分或者全部屬性，比如調制方式，資源分配等，這些屬性的改變需要信令額外通知。非自適應HARQ：非自適應的HARQ是指重傳時改變的屬性是發射機與接收機實現協商好的，不需要額外的信令通知LTELTE下行采用自適應的下行采用自適應的HARQHARQLTELTE上行同時支持自適應上行同時支持自適應HARQHARQ和非自適應的和非自適應的HARQHARQ非自適應的非自適應的

33、HARQHARQ僅僅由僅僅由PHICHPHICH信道中承載的信道中承載的NACKNACK應答信息來觸發應答信息來觸發自適應的自適應的HARQHARQ通過通過PDCCHPDCCH調度來實現，即基站發現接收輸出錯誤之后，不反饋調度來實現，即基站發現接收輸出錯誤之后，不反饋NACKNACK，而是通過調度器調度其重傳所使用的參數，而是通過調度器調度其重傳所使用的參數關鍵技術幀結構物理信道物理層過程HARQHARQLTE FDDLTE FDD的的RTTRTT確定為確定為8ms8ms，最大進程數目為，最大進程數目為8 8關鍵技術幀結構物理信道物理層過程HARQ HARQ RTTRTT與進程數與進程數對于T

34、DD來說，其RTT大小不僅與傳輸時延、接收時間和處理時間有關，還與TDD系統的時隙比例、傳輸所在的子幀位置有關TDD 系統的進程數目關鍵技術幀結構物理信道物理層過程HARQ HARQ RTTRTT與進程數與進程數LTE系統充分使用序列的隨機化避免小區間干擾一般情況下，加擾在信道編碼之后、數據調制之前進行即比特級的加擾PDSCH，PUCCH format 2/2a/2b，PUSCH：擾碼序列與UE id、小區id以及時隙起始位置有關PMCH：擾碼序列與MBSFN id和時隙起始位置有關PBCH，PCFICH，PDCCH：擾碼序列與小區id和時隙起始位置有關PHICH物理信道的加擾是在調制之后，進

35、行序列擴展時進行加擾擾碼序列與小區id和時隙起始位置有關部分物理信道和物理信號通過隨機選取Cyclic shift值進行加擾PUCCH所使用的序列的循環移位值，通過偽隨機序列產生，該序列與小區id有關上行解調參考信號所使用的序列的循環移位值，通過偽隨機序列產生，該序列與小區id有關關鍵技術幀結構物理信道物理層過程小區間干擾消除小區間干擾消除-加擾加擾目前LTE上下行都可以支持跳頻傳輸，通過進行跳頻傳輸可以隨機化小區間的干擾除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的資源映射均于小區id有關PDSCH、PUSCH以及PUCCH采用子幀內跳頻傳輸PUSCH可以采用子幀間的跳頻傳輸關鍵技術幀結構物理信道

36、物理層過程跳頻傳輸跳頻傳輸 TD-LTE TD-LTE幀結構及物理信道幀結構及物理信道3主要內容主要內容幀結構幀結構物理信道物理信道FDD Frame Structure（Type 1）-FDD 特點：適用于全雙工FDD、半雙工FDD和TDD，在FDD中，上行和下行具有相同的幀結構，但是使用不同的范圍。（Ts=1/(15000*2048)=32.55ns）關鍵技術幀結構物理信道物理層過程FDD Frame Structure（Type 1）-TDDTD-LTE幀結構子幀: 1ms時隙0.5ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4半幀: 5ms半幀: 5ms幀幀: 10msGPUpPTS

37、TD-LTE幀結構特點： 無論是正常子幀還是特殊子幀，長度均為1ms。FDD子幀長度也是1ms。 一個無線幀分為兩個5ms半幀，幀長10ms。和FDD LTE的幀長一樣。 特殊子幀 DwPTS + GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下

38、行配比表轉換周期為5ms表示每5ms有一個特殊時隙。這類配置因為10ms有兩個上下行轉換點，所以HARQ的反饋較為及時。適用于對時延要求較高的場景轉換周期為10ms表示每10ms有一個特殊時隙。這種配置對時延的保證略差一些，但是好處是10ms只有一個特殊時隙，所以系統損失的容量相對較小關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTE幀結構和TD-SCDMA幀結構對比子幀: 1ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4GPUpPTS正常時隙: 0.675msGP#1#2#0#3#4#5#6DwPTSUpPTS特殊時時隙總長總長: 0.275msTD-SCDMA 半幀幀: 5msTD-LTE 半

39、幀幀: 5msTD-LTE和TD-SCDMA幀結構主要區別：1. 時隙長度不同。TD-LTE的子幀（相當于TD-S的時隙概念）長度和FDD LTE保持一致，有利于產品實現以及借助FDD的產業鏈2. TD-LTE的特殊時隙有多種配置方式，DwPTS,GP,UpPTS可以改變長度，以適應覆蓋、容量、干擾等不同場景的需要。3. 在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以傳輸數據，能夠進一步增大小區容量4. TD-LTE的調度周期為1ms，即每1ms都可以指示終端接收或發送數據，保證更短的時延。而TD-SCDMA的調度周期為5ms關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE和和TD-TD-

40、SCDMASCDMA鄰鄰頻頻共存共存（1 1）TD-S = 3:3根據仿真結果，此時根據仿真結果，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為26Mbps26Mbps左右左右（采用（采用10:2:210:2:2，特殊時隙可以用來傳輸業務），特殊時隙可以用來傳輸業務）TD-LTE = 2:2 + 10:2:2?TD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts :

41、 4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms= 2.15ms特殊時隙特殊時隙共存要求：上下行沒有交疊（圖中共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb TaTb Ta）。則）。則TD-LTETD-LTE的的DwPTSDwPTS必須小于必須小于0.85ms0.85ms（26112Ts)26112Ts)?？梢?。可以采用采用10:2:210:2:2的配置的配置0.675ms1ms關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2

42、:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.7ms0.675ms1ms= 1.475ms共存要求：上下行沒有交疊（圖中共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb TaTb Ta） 。 則則TD-LTETD-LTE的的DwPTSDwPTS必須小于必須小于0.525ms0.525ms（16128Ts)16128Ts)，只能采用，只能采用3:9:23:9:2的配置的配置TD-S = 4:2 根據計算，此時根據計算，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為28Mbps28Mbps左右左右（為避免干擾，特殊

43、時隙只能采用（為避免干擾，特殊時隙只能采用3:9:23:9:2，無法用來傳輸業務。經計算，為和，無法用來傳輸業務。經計算，為和TD-SCDMATD-SCDMA時隙對時隙對齊引起的容量損失約為齊引起的容量損失約為20% 20% ）計算方法：TS36.213規定，特殊時隙DwPTS如果用于傳輸數據，那么吞吐量按照正常下行時隙的0.75倍傳輸。如果采用10:2:2配置，則下行容量為3個正常時隙吞吐量+0.75倍正常時隙吞吐量。如果丟失此0.75倍傳輸機會，則損失的吞吐量為0.75/3.75 = 20%TD-LTE = 3:1 + 3:9:2關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE和和

44、TD-TD-SCDMASCDMA鄰鄰頻頻共存共存（2 2）TD-S = 1:5TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-SCDMATD-LTE 根據計算，此時根據計算，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為9.3M9.3M（特殊時隙無法用來傳輸業務）（特殊時隙無法用來傳輸業務）如果特殊時隙采用10:2:2，則下行扇區吞吐量為16.2M。所以為和TD-SCDMA時隙對齊引起的容量損失約為43%43%TD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 2

45、1952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.675ms1ms0.675ms= 3.5ms共存要求：上下行沒有交疊（圖中共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb TaTb Ta） 。TD-LTETD-LTE的的DwPTSDwPTS必須小于必須小于0.5ms0.5ms（15360Ts)15360Ts)。只能采用。只能采用 3:9:23:9:2關鍵技術幀結構物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE和和TD-TD-SCDMASCDMA鄰鄰頻頻共存共存（3 3）和和TD-SCDMATD-SCDMA共存共存 - - 小結小結根據仿真結果

46、，此時根據仿真結果，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為26Mbps26Mbps左右左右（特殊時隙可以用來傳輸業務）（特殊時隙可以用來傳輸業務）TD-S = 3:3TD-LTE = 2:2 + 10:2:2根據仿真結果，此時根據仿真結果，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為28Mbps28Mbps左右左右（特殊時隙采用（特殊時隙采用3:9:23:9:2，無法用來傳輸業務，損失，無法用來傳輸業務，損失20%20%）TD-S = 4:2TD-LTE = 3:1 + 3:9:2TD-LTE = 1:3 + 3:9:2TD-S = 1:5根據計算結果，此

47、時根據計算結果，此時TD-LTETD-LTE下行扇區吞吐量為下行扇區吞吐量為9.3M9.3M（特殊時隙采用（特殊時隙采用3:9:23:9:2，無法用來傳輸業務，損失，無法用來傳輸業務，損失43%43% ）上述分析表明：1. TD-S網絡網絡3:3配置的情況況下，既既符合TD-LTE網絡網絡本身支持業務業務需求和達達到自身性能最優優的條條件，也沒沒有時時隙對齊對齊造成的吞吞吐量損損失。2. 由于現網現網TD-S為為4:2的配置，若不改變現網變現網配置，TD-LTE在需要和TD-S鄰頻鄰頻共存的場場景下，時時隙配比只能為為3:1+3:9:2。關鍵技術幀結構物理信道物理層過程特殊子幀特殊子幀 TD-

48、LTE特殊子幀繼承了TD-SCDMA的特殊子幀設計思路，由DwPTS，GP和UpPTS組成。 TD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變DwPTS，GP和UpPTS的長度。但無論如何改變，DwPTS + GP + UpPTS永遠等于1ms特殊子幀配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS TD-LTE的特殊子幀配置和上下行時隙配置沒有制約關系，可以相對獨立的進行配置 目前廠家支持10:2:2（以提高下行吞吐量為目的）和3:9:2（以避免遠距離同

49、頻干擾或某些TD-S配置引起的干擾為目的），隨著產品的成熟，更多的特殊子幀配置會得到支持關鍵技術幀結構物理信道物理層過程 主同步信號PSS在DwPTS上進行傳輸 DwPTS上最多能傳兩個PDCCH OFDM符號（正常時隙能傳最多3個） 只要DwPTS的符號數大于等于9，就能傳輸數據（參照上頁特殊子幀配置） TD-SCDMA的DwPTS承載下行同步信道DwPCH，采用規定功率覆蓋整個小區，UE從DwPTS上獲得與小區的同步 TD-SCDMA的DwPTS無法傳輸數據，所以TD-LTE在這方面是有提高的。如果小區覆蓋距離和遠距離同頻干擾不構成限制因素（在這種情況下應該采用較大的GP配置），推薦將Dw

50、PTS配置為能夠傳輸數據DwPTSDwPTS關鍵技術幀結構物理信道物理層過程UpPTSUpPTSUpPTS可以發送短RACH（做隨機接入用）和SRS（Sounding參考信號，詳細介紹見后）根據系統配置，是否發送短RACH或者SRS都可以用獨立的開關控制因為資源有限（最多僅占兩個OFDM符號），UpPTS不能傳輸上行信令或數據TD-SCDMA的UpPTS承載Uppch，用來進行隨機接入關鍵技術幀結構物理信道物理層過程上下行資源單位上下行資源單位信道類型信道類型信道名稱信道名稱資源調度單位資源調度單位資源位置資源位置控制控制信道信道PCFICHREG占用4個REG，系統全帶寬平均分配 時域：下行

51、子幀的第一個OFDM符號PHICHREG最少占用3個REG時域：下行子幀的第一或前三個OFDM符號PDCCHCCE下行子幀中前1/2/3個符號中除了PCFICH、PHICH、參考信號所占用的資源PBCHN/A頻域：頻點中間的72個子載波時域：每無線幀subframe 0第二個slotPUCCH位于上行子幀的頻域兩邊邊帶上業務信道業務信道PDSCHPUSCHRB除了分配給控制信道及參考信號的資源頻率CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REGREG：RE group，資源粒子組。REG = 4 RERE：Resource Element。 LTE最小的時頻資源單

52、位。頻域上占一個子載波（15kHz)，時域上占一個OFDM符號(1/14ms)關鍵技術幀結構物理信道物理層過程RB：Resource Block。LTE系統最常見的調度單位，上下行業務信道都以RB為單位進行調度。RB = 84RE。左圖即為一個RB。時域上占7個OFDM符號，頻域上占12個子載波時間1個OFDM符號1個子載波LTE RB資源示意圖Resource Grid Resource Grid 資源單元(RE)(RE) 對于每一個天線端口一個OFDM或者SC-FDMA符號上的一個子載波對應的一個單元叫做資源單元 資源塊(RB)(RB) 一個時隙中，頻域上連續的寬度為180kHz的物理資源

53、稱為一個資源塊,即頻率上連續的12個子載波，時域上對應1個時隙。這是LTE里調度的最小單元。物理資源概念物理資源概念 資源單元組(REG)控制區域中RE集合，用于映射下行控制信道每個REG中包含4個數據RE 控制信道單元（CCE）36RE，9REG組成信道帶寬信道帶寬 支持的信道帶寬（Channel Bandwidth）1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHz LTE系統上下行的信道帶寬可以不同下行信道帶寬大小通過主廣播信息（MIB）進行廣播上行信道帶寬大小通過系統信息（SIB）進行廣播物理信道物理信道下行物理信道 PDSCH：物理下行共享信道 PMCH： 物

54、理多播信道 PDCCH 物理下行控制信道 PBCH： 物理廣播信道 PCFICH：物理控制格式指示信道 PHICH：物理HARQ指示信道上行物理信道 PUSCH：物理上行共享信道 PUCCH：物理上行控制信道 PRACH：物理隨機接入信道LTE TDD 下行物理信道及導頻導頻信號號Physical ChannelsModulation SchemeCommentPDSCHQPSK, 16QAM, 64QAM承載數據PDCCHQPSK 控制信息PBCHQPSK系統信息（包括天線配置等）PHICHBPSKACK/NACKPCFICHQPSK確定PDCCH占用的OFDM符號個數Physical Si

55、gnalsSequenceCommentReference SignalPN碼信道估計Synchronisation SignalsZadoff-Chu (primary)Pseudo sequence (secondary)獲取幀同步、符號同步及小區ID Physical ChannelsModulation SchemeCommentPhysical Uplink Shared Channel PUSCHQPSK, 16QAM，64QAM數據傳輸，控制信令Physical Uplink Control Channel PUCCHBPSK/QPSK控制信令（CQI,ACK/NACK）Phys

56、ical Random Access ChannelZadoff-Chu上行隨機接入Physical SignalsSequenceCommentReference SignalsZadoff-Chu信道估計及探測LTE TDD LTE TDD 上行物理信道及導頻信號上行物理信道及導頻信號注意：注意：PUCCHPUCCH不與不與PUSCHPUSCH同時存在，當不存在上行業務時，控制信令由同時存在，當不存在上行業務時，控制信令由PUCCHPUCCH承載承載下行物理信道的下行物理信道的RERE映射映射 控制區域與數據區域TDM PCFICH、PDCCH、PHICH映射在控制區域 PDSCH、PMC

57、H、PBCH映射到數據區下行信道示例下行信道示例 PCFICH ,用于指示在一個子幀中傳輸PDCCH所使用的OFDM個數上行物理信道的上行物理信道的RERE映射映射物理信號物理信號下行物理信號 同步信號 主同步信號 輔同步信號 參考信號 小區專用參考信號 MBSFN參考信號 終端專用的參考信號上行物理信號 上行參考信號 解調用參考信號 (DRS) 探測用參考信號 (SRS）邏輯、傳輸、物理信道邏輯、傳輸、物理信道下行信道映射關系下行信道映射關系上行信道映射關系上行信道映射關系 邏輯信道邏輯信道定義傳送信息的類型，這些數據流是包括所有用戶的數據。 傳輸信道傳輸信道是在對邏輯信道信息進行特定處理后

58、再加上傳輸格式等指示信息后的數據流。 物理信道物理信道是將屬于不同用戶、不同功用的傳輸信道數據流分別按照相應的規則確定其 載頻、 擾碼、擴頻碼、開始結束時間等進行相關的操作，并在最終調制為模擬射頻信號發射出去； 不同物理信道上的數據流分別屬于不同的用戶或者是不同的功用。 關鍵技術幀結構物理信道物理層過程物理信道簡介物理信道簡介信道類型信道類型信道名稱信道名稱TD-STD-S類類似信道似信道功能簡介功能簡介控制信道控制信道PBCH(物理廣播信道）PCCPCHMIBPDCCH（下行物理控制信道)HS-SCCH傳輸上下行數據調度信令上行功控命令尋呼消息調度授權信令RACH響應調度授權信令PHICH(

59、HARQ指示信道）HS-SICH傳輸控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）N/A指示PDCCH長度的信息PRACH（隨機接入信道）PRACH用戶接入請求信息PUCCH（上行物理控制信道）ADPCH傳輸上行用戶的控制信息，包括CQI, ACK/NAK反饋，調度請求等。 業務信道業務信道PDSCH（下行物理共享信道）PDSCHRRC相關信令、SIB、paging 消息、下行用戶數據PUSCH（上行物理控制信道）PUSCH上行用戶數據，用戶控制信息反饋，包括CQI,PMI,RI關鍵技術幀結構物理信道物理層過程物理信道配置物理信道配置關鍵技術幀結構物理信道物理層過程不同的同步

60、信號來區分不同的小區，包括PSS和SSS。 P-SCH P-SCH (主同步信道）：符號同步，部分Cell ID檢測,3個小區ID. S-SCHS-SCH（輔同步信道）：幀同步，CP長度檢測和Cell group ID檢測，168個小區組ID.SCHSCH配置配置時域結構時域結構頻域結構頻域結構 SCH( SCH(同步信道同步信道) )PSSPSS位于位于DwPTSDwPTS的第三個符號的第三個符號SSSSSS位于位于5ms5ms第一個子幀的最后一個第一個子幀的最后一個符號符號小區搜索需要支持可擴展的系統帶寬：小區搜索需要支持可擴展的系統帶寬： 1.4/3/5/10/20MHz 1.4/3/5/10/20MHz SCH (P/S-SCH