TDLTE 网络构架、关键技术与产业发展.ppt

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1、,TD-LTE 网络构架、关键技术与产业发展,中国移动研究院,2008-11-3,内容,TD-LTE产业发展,网络构架以及关键技术,X2,S1,S1,S1,S1,X2,LTE 网络构架,网络实体整个TD-LTE系统由3部分组成：核心网（EPC,Evolved Packet Core）接入网（eNodeB）用户设备（UE）EPC分为两部分：,MME S-GW,(Mobility Management Entity,负责信令处理部分）(Serving Gateway,负责用户数据处理部分）,接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成,eNodeB与EPC eNodeB之间 eNodeB与UE,

2、通过S1接口连接通过X2接口连接通过Uu接口连接,NOTE:和UMTS相比，由于NodeB 和 RNC 融合为网元eNodeB,所以TD-LTE少了Iub接口。X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口,网元功能（1）,接入网和核心网功能划分,eNB的功能,RRM 功能IP头压缩及用户数据流加密UE附着时的MME选择寻呼信息的调度传输,广播信息的调度传输设置和提供eNB的测量,网元功能（2）,MME的功能,-,寻呼消息发送安全控制Idle态的移动性管理SAE承载管理NAS信令的加密及完整性保护,S-GW的功能-数据的路由和传输-用户面数据的加密,LTE高层协议,LTE 无线协议栈概述PD

3、CP子层RLC子层MAC子层RRC,LTE无线协议概述（1）LTE接入网协议特点 扁平的网络结构（不再有RNC）全IP，不再有CS域，通过PS域来支持语音等实时业务 用户面和控制面分离,简化的协议状态,用户平面协议栈,更低的时延 传输信道中不再有专用信道 LTE协议主要指标 控制平面时延（从idle到active状态）100ms 用户平面单向时延5ms控制平面协议栈,LTE无线协议概述（2）,下行层2结构 Radio Bearers与Logical channels一一对应 MAC子层负责将多个Logical channels复用到一个Transport channel（TB）,从功能和服务的

4、角度看L2,从数据单元的角度看L2,PDCP子层概述,PDCP子层功能用户平面功能,IP包头压缩和解压缩：采用ROHC的算法；用户面数据的传输；为映射到RLC AM模式的无线承载维护PDCP层序列号在切换过程中，为RLC AM模式提供 高层PDU的顺序递交；底层SDU的重复检查；PDCP SDU的重传数据加密和解密；上行中基于计时器的SDU抛弃机制,控制平面功能 控制面数据的传输；控制面数据的加/解密和完整性保护；,PDCP子层结构,RLC子层总体模型,RLC子层功能通过RLC实体执行，RLC实体的传输模式分为三类：透明模式(TM)、非确认模式(UM)和确认模式(AM),RLC子层概述RLC子

5、层主要功能 通过ARQ进行纠错（AM模式）；对RLC SDU进行级联、分割和重组(仅对UM和AM模式)，对RLCPDU进行重分割（仅对于AM模式）；切割的尺寸取决于物理层传输块(Transport Block,TB)的大小，当TB不能容纳整个RLC SDU时，将RLC SDU切割成可变尺寸的RLC PDU；RLC PDU的重切割只应用于重传PDU，即当新的TB尺寸不能容纳整个重传RLC PDU时，进行重切割；,.RLC headerRLC PDU 高层PDU的按序提交，切换时除外；重复检测；,n,n+1,n+2,n+3,RLC SDU,.RLC header,MAC子层概述,MAC子层主要功能

6、,逻辑信道与传输信道间的映射；,将一条或多条不同逻辑信道上的MAC SDU复用到传输块（TB）中，并通过传输信道交付给物理层，以及相,反的解复用过程；,调度信息报告；,通过HARQ进行纠错控制；,通过动态调度处理不同优先级的UE；,同一UE不同逻辑信道间的优先级处理（DL)；逻辑信道优先级处理（UL）；传输格式选择；,逻辑信道与传输信道的映射关系,上、下行逻辑信道到传输信道的映射,RRC概述系统信息的广播连接控制 寻呼 RRC连接的建立、修改和释放（包括C-RNTI的分配，信令无线承载的建立、修改、释放，Access Class Barring等）数据无线承载的建立、配置和释放 安全功能 无线

7、配置控制（ARQ/HARQ/DRX配置等）QoS管理（semi-persistent scheduling和rate control的配置等）无线链路错误恢复,Inter-RAT mobilityUE测量配置及报告UE和NAS间的NAS消息直接传输自优化、自配置的支持,RRC协议状态RRC层的状态简化为两种，RRC_IDLE状态和RRC_CONNECTED状态。建立RRC连接后，UE就进入了CONNECTED状态。当没有RRC连接或者RRC连接释放的时候，UE处于RRC_IDLE状态RRC_IDLE状态下执行,广播多播消息的发送；DRX的配置；UE主导的移动性控制；UE监测寻呼信道，执行小区选

8、择和小区重选，获取系统信息,RRC_CONNECTED状态下执行,广播多播消息的发送，单播消息的收发；DRX的配置；网络主导的移动性控制；UE监测与共享信道分配相关的控制信道；提供信道质量和反馈信息；执行邻小区测量，获取系统信息,LTE TDD特有技术,特殊子帧设计同步信号设计上下行比例,多子帧调度/反馈,Type 2 TDD特殊子帧设计,在Type2 TDD帧结构中，特殊子帧由三个特殊时隙组成：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms。DwPTS的长度为312个OFDM符号，UpPTS的长度为12个OFDM符号，相应的GP长度为（110个OFDM符号，70700us/10100km）。U

9、pPTS中，最后一个符号用于发送上行sounding导频。DwPTS可用于正常的下行数据发送，其中主同步信道位于第三个符号，同时，该时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号（与MBSFN subframe相同）,Type 2 TDD同步信号设计,除了TDD固有的特性之外（上下行转换、GP等），Type2 TDD帧结构与Type1 FDD帧结构主要区别在于同步信号的设计。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）。LTE TDD和FDD帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同。在Type2 TDD中，PSS位于DwPTS的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最

10、后一个符号；在Type1 FDD中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。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。,Type 2 TDD上下行比例（1）,FDD依靠频率区分上下行，其单方向的资源在时间上是连,续的；,TDD依靠时间来区分上下行，所以其单方向的资源在时间,上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。,LTE TDD中支持的7种不同的上、下行时间配比，从将大,部分资源分配给下行的“9:1”到上行占用资源较多的“2:3”，在实际使用时，网络可以根据业务量的特性灵活,的选择配置。,Type 2 TDD上

11、下行比例（2）,DL:UL=2:3DL:UL=3:2DL:UL=4:1,5ms 周期,DL:UL=7:3DL:UL=8:210ms 周期DL:UL=9:1DL:UL=5:5,1ms,10 ms,下行上行,多子帧调度/反馈,和FDD不同，TDD系统不总是存在1:1的,上下行比例,下行多于上行时，必然存在一个上行子帧反馈,多个下行子帧。可能的方案有：,multi-ACK/NAK,ACK/NAK捆绑（bundling）,上行多于下行时，必然存在一个下行子帧调度,多个上行子帧（多子帧调度）,例如，使用上行时隙索引（UL index）,LTE物理层,下行传输技术上行传输技术无线帧结构控制信令,物理层过程

12、,下行传输技术,LTE下行多址方式：OFDMA,OFDM：基于子载波的资源分配方式,L1L2Ln,上行传输技术,LTE上行多址方式：DFT-S-OFDM,（单载波）,DFT-S-OFDM特点,与OFDMA类似的基于子载波的灵活资源分配。与OFDMA类似的发射与接收机结构。,与OFDMA不同，DFT-S-OFDM信号具有“单载波”的特,性，其发送信号峰均比较低，在上行功放要求相同的情,况下，可以提高上行的功率效率。,DFT-SOFDM与OFDMA的峰均比（参考R1-051420）,无线帧结构（1）,LTE在空中接口上支持两种帧结构：Type1和,Type2，其中Type1用于FDD；Type2用

13、于TDD，无线帧长度均为10ms。,在FDD中，10ms的无线帧分为10个长度为1ms的子帧（Subframe），每个子帧由两个长度为0.5ms的slot组,成。,在TDD中，10ms的无线帧包含两个长度为5ms的halfFrame，每个Half Frame由5个长度为1ms的子帧组成，其中有4个普通的子帧和1个特殊子帧。普通子帧包含两个0.5ms的slot，特殊子帧由3个特殊时隙（UpPTS、GP和DwPTS）组成。,无线帧结构（2）,下行控制信令,LTE物理层下行控制信令包括如下信息：,下行资源指示（DL grant，传输格式和资源,分配）,上行资源指示（UL grant）上下行HARQ相

14、关信息,映射到下面三个物理信道：,PCFICH（物理控制格式指示信道）PHICH（物理HARQ指示信道）PDCCH（物理下行控制信道）,上行控制信令,上行控制信令主要传输如下内容（当上行同步存在时）：,CQI;,ACK/NAK（每个下行HARQ进程1bit）;Scheduling Request(SR).,LTE的主要物理层过程包括：,小区搜索 随机接入,物理层过程物理层过程,小区搜索过程小区搜索基于三个信号完成：主同步信号、辅同步信号、下行导频信道。完成：时间/频率同步，小区ID识别，CP长度检测。完成这些操作后，UE开始读取物理广播信道（PBCH）信息。,-主同步信号：频域为长度62的复数

15、序列（Zadoff-Chu），3种不同的取值，用于指示物理层小区标识组内的3个物理层小区标识。-辅同步信号：频域为长度62的二进制序列，10ms中的两个辅同步子帧（0和5）采用不同的序列，168种组合，在主同步信道的基础上，指示168个物理层小区组ID。,注：P-SCH与Cell identity group中的cellidentity一一对应；每个Radio frame中的两个S-SCH构成成对序列（s1,s2），（s1,s2）与cell identitygroup一一对应。（s2，s1）为invalid序列，从而解决定时5ms的ambiguity搜索过程同时完成CP长度的盲检测小区初搜时，

16、在可能的频率范围内重复上述搜索过程，频率扫描的Raster为100KHz；,随机接入过程,LTE中，随机接入流程分为以下4个步骤：,步骤1：UE随机选择一个Preamble码，在PRACH上发送；,步骤2：Node B在检测到有Preamble码发,送后，下行发送随机接入响应，随机接入响应中包含以下信息：,所收到的Preamble码的序号；所收到的,Preamble码对应的时间调整量；为该终端分,配的上行资源位置指示信息；为该终端分配的,临时调度ID（temporal C-RNTI）；,步骤3：UE在收到随机接入响应后，根据其,指示，在分配的上行资源上发送上行消息。,该消息中包含终端的唯一ID

17、。,步骤4：Node B接收UE的上行消息，并向接入成功的UE返回竞争解决消息。该竞争解决消息中至少应包含：“接入成功的终端的唯一ID”。,随机接入（1）,UE发送的随机接入信号由CP、Preamble和保护,时间（GP）三部分组成,Preamble是由自相关和互相关性都非常好的CAZAC（Constant Amplitude Zero AutoCorrelation）序列构成,GP起到定时不确定性保护的作用，保证距基站不,同距离、尚未取得时间同步的终端发送的随机接入信号不会和其它子帧的数据冲突,随机接入(2)在LTE中，物理随机接入信道采用如下图所示的格式，在频域上占用72个子载波（1.08

18、MHz）；在时域上，根据各部分配置长度的不同，形成了四种不同的总长度（1ms、2ms、3ms、159us），共5总不同的物理随机接入信道格式（format0/1/2/3/4）。其中总长度为159us的format 4仅用于TDD模式，在UpPTS上发送。,TCP,TPRE,随机接入(3),PRACH的时间密度、频率位置、可用序列等以系统信息的形式在系统内广播（SIB）。在FDD情况下，每个Subframe中最多传送一个PRACH，即没有频分。TDD情况下，允许一个Subframe中存在多个频分的PRACH。,UpPTS中的PRACH配置：采用单边交替映射的方法，即在某个UpPTS内，从高频向低频映射，在相邻的下一个UpPTS内，从低频向高频映射（如下面所示），这个是为了使UpPTS内的SRS在2次UpPTS的机会内sounding到整个带宽成为可能。,注：设计准则,UE的接入机会，与FDD基本,一致,eNodeB的处理能力，RACH,位置能在时域上区分的尽量在时域上区分，时间上无法区分的在频域区分；,内容,TD-LTE产业发展,关键技术以及网络构架,中国移动，加速TD-SCDMA技术创新,TD-LTE产业推进的目标,TD-LTE产业推进工作任务,TD-LTE产业化推进进展,