LTE中FDD与TDD差异对比详解.ppt

TDD-LTE与FDD-LTE差异对比,目 录,1,TDD与FDD差异化概述,2,TDD与FDD差异化详解,3,TDD与FDD产业进展及国际运营商建网策略,4,TDD与FDD建网技术分析,什么是LTE，为什么需要LTE,什么是LTE？长期演进LTE(Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计划，LTE负责无线空口技术演进，SAE(System Architecture Evolution)负责整个网络架构的演进,为什么需要LTE？保持 3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势顺应宽带移动数据业务的发展需要移动通信数据化，宽带化，IP化高吞吐率=高频谱效率+大带宽低时延=扁平化的网络架构,3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。,LTE设计目标,带宽灵活配置：支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz带宽 峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作系统结构简单化，低成本建网,HSPA+DL40MBps;UL10Mbps,TD-HSDPA2.8Mbps,TD-HSUPA2.2Mbps,WCDMA384Kbps,HSDPA1.8/3.6Mbps,HSDPA7.2MbpsHSUPA1.45.8Mbps,100Mbps1Gbps,LTE+,LTE TDDDL:100MbpsUL:50Mbps,TD-HSPA+DL:25.2MbpsUL:19.2Mbps,LTE FDDDL:100MbpsUL:50Mbps,GSM EDGE120Kbps,GSM GERAN240K-2Mbps,TD-SCDMA384Kbps,WiMAX,扁平化IP网络OFDMAMIMO,LTE,2005,2008,2006,2009,2010,2012,LTE是未来最主流的广域宽带无线通信系统,标准进展,LTE-Beyond,LTE-Advanced,LTE,Rel-8,Rel-9,Rel-10,Rel-11,Rel-12,2008年12月,2009年12月,2011年3月,2012年10月,2013年6月(计划),LTE/SAE初始版本,支持LTE Home eNodeB,LCS(位置服务),MBMS(多播组播)对SON(自组网),跨制式互操作等增强,LTE-Advanced 初始版本载波聚合高阶MIMO协同多点CoMP异构网HetNetRelay,对载波聚合(CA)进一步增强增强的HetNet,峰值:100Mbps频谱效率:1.7bps/Hz,峰值:1Gbps频谱效率:3.7bps/Hz,峰值:10Gbps频谱效率:10bps/Hz,LTE-Hi3D BeamformingMTC(Machine Type Communication),简单说明LTE FDD，TDD,90相同：基础技术完全相同,不同点：本质都是由TDD与FDD双工方式差异而来,双工方式差异,帧结构差异,多天线技术差异,正面：TDD支持非对称的上下行时隙配置，可将更多带宽分配给下行反面：由于相邻基站间的交叉时隙干扰问题，还不能够做到动态的时隙配比调整不同运营商的TDD相邻频谱需要配置相同时隙配比，否则有干扰，需要额外划分保护带对时钟同步提出更高要求，否则远端干扰,TDD：时分（Gp时间间隔）FDD：频分（双工频率间隔）,正面：TDD利用上下行信道衰落的一致性，可以支持多天线“波束赋型”算法，提高信噪比反面：“波束赋型”需要4天线或者8天线才支持，增加了天面复杂度，和设备处理能力要求,单载波带宽差异,FDD和TDD单载波最大信道带宽都是20MHz，但是FDD上下行累计是40MHz；而TDD上下行累计依然是20MHz；导致TDD单载波峰值速率吃亏，更需要CA,10%的不同点说明(1),频段1-14,17-26,类型1(FDD采用10ms的帧结构),按上下行分配,固定HARQ次数和事件延迟,不同的主同步与辅同步信号符号位置,双工器 1dB 插损,频段33-43,类型2(支持10ms的帧结构,也支持5ms的帧结构,一般用5ms的帧结构,主要两个原因,TDS,二是性能),灵活的子帧配比,可变HARQ次数，以及时间延迟,不同的主同步与辅同步信号符号位置,T/R转换器 2-2.5 dB 插损,LTE TDD,LTE FDD,10%的不同点说明(2),不支持beamforming,支持模式16,格式03,不要求整网络严格同步,LTE TDD,LTE FDD,支持beamforming,支持模式18,格式04,整网络要求严格同步,下行：基于小区的参考信号RS上行：支持DMRS and SRS，SRS在数据子帧上,下行：支持UE级别和小区级别的参考信号RS上行：支持DMRS和 SRS，SRS在UpPTS上,目 录,1,TDD与FDD差异化概述,2,TDD与FDD差异化详解,3,TDD与FDD产业进展及国际运营商建网策略,4,TDD与FDD建网技术分析,频段：3GPP规定的FDD工作频段,LTE R9协议新增18-21频段，R10协议新增22频段,频段：3GPP规定的TDD工作频段,2.3/2.5G:LTE TDD的优选频段。典型带宽20MHz1.9/2.0G:某些频段适于LTE TDD，主要用于欧洲。典型带宽5MHz或10MHzLTE R10协议新增Band42和Band43，主要用于英国，爱尔兰等国家。Band42-44都有100M带宽，可用作eRelay。,帧结构：是LTE TDD/FDD差异的核心,子帧,特殊子帧,时隙,半帧,半帧,FDD固定 DL UL 比率,TDD可调整的 DL UL 比率,DwPTS,GP,UpPTS,特殊子帧,宽度可调节,Gp是TDD特殊间隔，用于DL/UL隔离，长Gp用于大的小区半径.,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,DwPTS 至少3个OFDM符号第三个符号中间72个RE发送P-SCH控制信道最多占两个符号，而普通子帧的控制信道最多可以占三个符号导频与普通子帧一样，如果导频符号在GP内，不发送,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,GP的作用：上下行传输时延、上下行收发转换时间、避免基站间干扰、与其它TDD系统兼容,GP大小决定了TDD支持最大的小区半径的大小注：TDD小区真实的小区半径（除去可使用功控进行调整的）共有三个参数共同决定，三者取小，一个是上下行转换间的GP，第二个是preamble的接入格式（即大家所说的GT），第三个参数是prach cyclic shift,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,TDD的上行信道配置,FDD的上行信道配置,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,RRU结构,MIMO与BF,HARQ,同步,RRU结构,MIMO与BF,HARQ,同步,RRU结构,MIMO与BF,HARQ,同步,注：TDD中没有2ms的Sounding周期,RRU结构,MIMO与BF,HARQ,同步,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,HARQ反馈：TDD中ACK与初传数据之间为变量，复杂度高,根据协议，下行数据必须在上行子帧上反馈ACK/NACK，且与初传数据存在定时关系，以节省信令开销：FDD：上下行子帧配比固定，ACK与初传数据的间隔固定为4个TTITDD：上下行子帧配比不固定，4个TTI后不一定是期望的上行子帧，因此ACK与初传数据的时间间隔也是一个变量，如图：,定时关系的不固定，增加了算法的复杂度和实现的难度下行HARQ反馈的最大时延是13个TTI，大大增加了HARQ进程的RTT，这对UE的物理层存储能力提出了极大的挑战,同步：同步信号设计不同,TDD,FDD,LTE TDD和LTE FDD主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）生成一样，传递信息一样LTE TDD和LTE FDD帧结构中，同步信号的相对位置不同，FDD主辅同步信号是连续的，TDD主辅同步信号间隔了两个符号 FDD中P-SCH在第0/5子帧的最后一个符号，S-SCH在第0/5子帧的倒数第二个符号；TDD中P-SCH在DwPTS的第三个符号，S-SCH在0/5子帧的最后一个符号利用主辅同步信号的相对位置不同，UE可以在小区搜索的初始阶段识别系统是FDD还是TDD小区,MIMO和BF的差异对比,空间复用（MIMO）,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，提高系统峰值吞吐量,空间分集,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，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，提升链路可靠性,波束赋形（BeamForming）,利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成窄波束，对准特定用户，增大信噪比，提高边缘和平均吞吐量，扩展覆盖范围。需要利用TDD上下行使用相同频率，信道衰落一致的特点，并且四发射通道或八发射通道，才支持波束赋形,FDD和TDD都支持,只有TDD支持，因为上下行同频，信道具有互易性,MIMO和BF主要是从下行方向提高容量。上行终端只支持单发，基站多天线接收可改善反向覆盖范围,典型MIMO模式：2*2：双流：基站RRU双发，终端双收；2通道天线4*2，双流：基站RRU四发，终端双收；4通道天线4*4：四流：基站RRU四发，终端四收，4通道天线,典型BF模式：单流BF：不依赖终端双流BF：不依赖终端,FDD与TDD对天线的要求不同,智能天线的原理,智能天线的原理,FDD非智能天线，宽波束,TDD智能天线（4或8通道），波束赋形生成窄波束,优势：MIMO效果最好，天线增益大，体积小，成本低，便于与2G/3G网络共天馈代价：波束赋形效果较差,优势：波束赋形（BeamForming）效果最好，代价：天线增益小2dB，天线体积大，成本高。（可通过两组双极化支持双流2*2MIMO）,采用8通道天线，会进一步增加天面空间不足场景FDD与TDD共天馈的工程难度,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,Beamforming原理与应用,波束赋形（Beamforming）是一种下行多天线技术，基站在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如图所示。波束赋形可以不利用终端来反馈所需信息，来波方向和路损信息可以在基站侧通过测量上行接受信号获得，并且不要求上行使用多根天线进行数据发送。该特性的益处：提高UE来波方向信噪比提升系统容量和覆盖范围。,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,单流Beamforming传输模式是指在一块OFDM时频资源上传输一个数据流，适合于信道质量较差的情况。单流可以提升SNR从而获取分集增益，分集增益一般较小（1dB左右）以4天线为例，单流下行加权发送如所示：数据流S与4个权值w1w4进行加权运算后，送到4个天线端口发射。,Beamforming的分类（单流）,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,Beamforming双流传输模式是指在一块OFDM时频资源上传输两个数据流，形成空间复用，适合于信道质量好的情况。以4天线为例，双流下行加权发送如所示。两个数据流S1、S2，每根天线有两个权值wi1，wi2。数据流S1与4个权值w11w41进行加权运算，数据流S2与另外4个天线权值w12w42进行加权运算，加权后的两个流相加，送到4个天线端口发射。,Beamforming的分类（双流）,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,Beamforming工程应用,配置波束赋形天线前，对于交叉极化天线，需要了解天线端口编号与同极化的对应关系。4天线和8天线的天线振子单元与RRU端口的连接必须与图所示的连接保持一致。,4天线交叉极化映射图,4天线线阵极化映射图,4天线圆阵同极化映射图,8天线交叉极化映射图,HARQ,RRU结构,同步,MIMO与BF,RAN设备：TDD和FDD的差异主要体现在RRU射频双工方式,TD-LTE和LTE FDD在BBU等基带处理上，软硬件完全相同，可以共用；TDD RRU 因为引入收发转换器，插损和噪声系数大于FDD，整体损失约1dB；,TDD,FDD,发射和接收的双工方式不同,RF+PA部分相同（有频段差异）,数字中频,基带处理,CPRI,数字中频,基带处理,CPRI,基带处理相同,中频处理相同,CPRI接口相同,X1,S1,X1,S1,X1和S1接口相同,双工器,转换器,综上所述LTE FDD与TDD的差别,组网：TDD除频率规划外还需要考虑时隙规划和干扰隔离,组网的主要不同体现于组网规划：LTE FDD：只有频率规划，结合ICIC完成TD-LTE：频率规划和时隙规划，频率规划结合ICIC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，TDD会出现远端干扰，对超高站点要严格控制，规划要特别注意TD-LTE的组网模式分为以下三种：,同频组网：全网所有小区使用相同的频点,异频组网：同一基站的小区可以实现邻区间无子载波碰撞,异时隙配比组网：1#基站为下行时隙，2#基站为上行时隙，此时1#基站的下行信号会对2#基站的上行信号产生干扰,频谱效率：基于仿真的对比,仿真条件:1.Bandwidth:10MHz;2.MIMO:DL:2x2,UL 1x2,3.Inter Cell Distance:500m4.Mobility:3km/h5.LTE TDD UL-DL ratio:2:2,Special slots:4 symbols6.VoIP:12.2kbps AMR,TDD中存在GP开销及HARQ反馈延迟等影响，因此从整个频谱效率来看，TDD略低于FDD,覆盖对比：FDD前反向覆盖能力均优于TDD,在相同频段情况下（均2.6G）：FDD上行覆盖半径优于TDD 24%，FDD下行覆盖半径优于TDD 22%假如考虑不同频段的传播差异（FDD 2.1G,TDD 2.6G）：TDD覆盖能力与FDD相差5055%,TDD/FDD下行链路预算对比，TDD上下行配比2:2,TDD/FDD上行链路预算对比,TDD上下行配比2:2,FDD-LTE覆盖优于TD-LTE得益于8T8R多天线增益，TD-LTE覆盖优于FDD-LTE小区边缘速率：800M频段是2100M的1.5倍，2100M是2600M的约1.5倍,覆盖：在典型频段下，覆盖能力差异,容量对比：TDD频谱效率略优于FDD，载波峰值速率取决于带宽,由于TDD支持非对称时隙配比，将更多频谱分配给下行，使得TDD总频谱效率略优于FDD不考虑CA的情况下，由于TDD单载波最大带宽只有FDD一半，导致单载波最大理论峰值速率低于FDD,TD-LTE下行平均容量优于LTE FDD，主要得益于3:1时隙配比和8T8R多天线增益。TD-LTE上下行总平均容量优于LTE FDD，主要得益于8T8R相对于2T2R的多天线增益。不考虑对天线增益，TD-LTE容量略小于LTE FDD，主要由于GP损失一部分频谱效率。,容量：TDD的帧配比为3:1的情况下，其性能要优于FDD,仿真对比显示，2/4/8天线容量对比,系统仿真条件：19X3规则拓扑，站间距500米，每小区10个用户；2.0GHz；1X20MHz同频组网；子帧配比3:1；特殊时隙3:9:2；下行发射功率40W（46dBm）；开销:PDCCH=3 symbols,PUCCH=4 RBs；8T8R:(BF 与MIMO自适应)；4T4R:(BF与MIMO自适应)；2T2R:DL:2*2 MIMO 自适应;RANK自适应。,80%,小区下行边缘吞吐量,吞吐量(Mbps),4天线TM3/7,2天线,13%,小区下行平均吞吐量,25%,8天线TM3/7,吞吐量(Mbps),8天线TM3/8,35%,18%,4天线TM3/8,25%,2天线,4天线,8天线,时延：LTE TDD/FDD性能比较,LTE TDD的子帧配比使得某些信息反馈的延时(比如HARQ ACK/NACK,或者CQI)大于 LTE FDD相应的时延.因此，LTE TDD的RTT比LTE FDD 略大.,接入时延:即UE从空闲态到连接态的时延,TDD+FDD混合组网：硬件融合,TDD+FDD混合组网：体验融合,开机选网：可支持完备的灵活选网策略,业务态移动：多种切换算法满足不同场景的无缝切换,基于信号强度和频率优先级的小区重选,场景：同频间空闲重选（TDD-TDD）场景：异制式间基于覆盖的小区重选（TDD-FDD），相当于同制式间异频重选场景：异制式间基于频率优先级的小区重选（FDD-TDD）,提升网络运维效率和网络性能,TDD+FDD混合组网：自组织融合,ANR:节省 90%人工邻区配置工作量PCI冲突检测和自配置：简化LTE空口参数配置,MRO:提升网络切换成功率最小化路测（MDT）：实现全网、实时“体检”,CODC:主动检测系统故障，并自动恢复，提升系统KPI,自配置,自优化,故障自愈,目 录,1,TDD与FDD差异化概述,2,TDD与FDD差异化详解,3,TDD与FDD产业进展及国际运营商建网策略,4,TDD与FDD建网技术分析,频谱资源,E2E产业链,商用进展,频谱分布,TDD核心频段1.9GHz:1880-1920MHz2.0GHz:2010-2025MHz2.3GHz:2300-2400GHz2.5GHz/2.6GHz:2500-2690MHz共有大约350MHz带宽TDD未来可能频段3.5GHz:3400-3600MHz3.7GHz:3600-3800MHz共400MHz带宽Unlicense频段目前都是TDD模式2.4GHz，5GHz，60GHz，etc.,随着2.6GHz/3.5GHz的新分配，全球越来越多主流运营商未来将同时拥有FDD频谱和TDD频谱,全球已发放超过724份TDD牌照，60%的国家已发放2.6G牌照,TDD频谱“带宽大、牌照多”，奠定未来发展基础,