TD-LTE技术基本原理.ppt

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1、TD-LTE技术基本原理,TD-LTE关键技术,1,TD-LTE帧结构及物理信道,2,主要内容,TD-LTE物理层过程,3,OFDMMIMO,OFDM概述,正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。,概念,宽频信道,正交子信道,OFDM优势-对比 FDM,与传统FDM的区别？,传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。,FDM,OFDM,OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提

2、升频谱效率。,考虑到系统设计的复杂程度及成本，OFDM更适用于宽带移动通信,OFDM优势-对比 CDMA,OFDM不足,OFDM输出信号是多个子载波时域相加的结果，子载波数量从几十个到上千个，如果多个子载波同相位，相加后会出现很大幅值，造成调制信号的动态范围很大。因此对RF功率放大器提出很高的要求,较高的峰均比（PARP）,受频率偏差的影响,高速移动引起的Doppler频移系统设计时已通过增大导频密度（大致为每0.25ms发送一次导频，时域密度大于TD-S）来减弱此问题带来的影响,子载波间干扰(ICI）,折射、反射较多时，多径时延大于CP(Cyclic Prefix，循环前缀)，将会引起ISI

3、及ICI系统设计时已考虑此因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求（4.68us)，从而维持符号间无干扰,受时间偏差的影响,ISI(符号间干扰）&ICI,LTE多址方式-下行,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。,峰均比示意图,下行多址方式OFDMA,下行多址方式特点,同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。,频率,时间,用户A,用户B,用户C,子载波,在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式,

4、LTE多址方式-上行,和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续,上行多址方式SC-FDMA,上行多址方式特点,考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。,频率,时间,用户A,用户B,用户C,子载波,在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的,符号间保护间

5、隔-概述,符号间无保护间隔时，多径会造成ISI和ICIISI:Inter-symbol Interference，符号间干扰ICI:Inter-Carrier Interference，载频间干扰,无保护间隔,时间,幅度,接收端同时收到前一个符号的多径延迟信号（紫色虚线）和下一个符号的正常信号（红色实线），影响了正常接收。时域上看受到了ISI，频域上看受到了ICI,CDMA符号间保护间隔-空白间隔,有保护间隔，但保护间隔不传输任何信号可以有效消除多径的ISI，但引入了ICI,有空白保护间隔,符号之间空出一段时间做为保护间隔，这样做可以消除ISI（因为前一个符号的多径信号无法干扰到下一个符号），

6、但同时引起符号内波形无法在积分周期内积分为0，导致波形在频域上无法和其他子载波正交。,应用于CDMA系统。因为CDMA载波间采用传统FDM分隔，所以频域信号即使有一定偏差也没有问题,OFDM符号间保护间隔-CP,保护间隔中的信号与该符号尾部相同，即循环前缀（Cyclic Prefix,简称CP）既可以消除多径的ISI,又可以消除ICI,循环前缀做保护间隔,CP使一个符号周期内因多径产生的波形为完整的正弦波，因此不同子载波对应的时域信号及其多径积分总为0，消除载波间干扰(ICI),应用于OFDM系统。每个子载波宽度仅为15kHz且交叠存在，子载波间干扰（ICI）对系统影响较大，因此采用CP消除I

7、CI,上下行资源单位,频率,CCE：Control Channel Element。CCE=9 REG,REG：RE group，资源粒子组。REG=4 RE,RE：Resource Element。LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms),RB：Resource Block。LTE系统最常见的调度单位，上下行业务信道都以RB为单位进行调度。RB=84RE。左图即为一个RB。时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波,时间,1个OFDM符号,1个子载波,LTE RB资源示意图,多路信道传输同样信息,多路信道同时传输不同信息,多路天

8、线阵列赋形成单路信号传输,包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境,理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况,波束赋形（Beamforming）,发射分集,分集合并,通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量,空间复用,多天线技术：分集、空间复用和波束赋形,LTE传输模式-概述,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到模式8中均含有发射分集。当信道质量

9、快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式,LTE传输模式-发射分集（Mode 2）,（频率偏移发射分集）,(空频块编码）,天线端口0传原始调制符号 天线端口1传原始符号的变换符号,天线端口0与2(1与3）为一个天线端口对，二者之间为SFBC；天线端口0与1在频域上交替传送原始信号，二者之间为FSTD;2与3传送相应的交换信号,亦为FSTD。,发射分集利用了天线间的弱相关性，在天线对上传送原始信号及其变换符号（一般为原始符号的共轭），提高信号传输的可靠性。既可用于业务信道，又可用于控制信道。,两天线端口-SFBC,四天线端口-SFBC+FSTD,普通的空间复用，接收端和发送端无信息交互

10、,基于非码本的预编码：基于终端提供的SRS(探测参考信号)或DMRS(解调参考信号)获得的CSI，基站自行计算出预编码矩阵基于码本的预编码：基于终端直接反馈的PMI(预编码矩阵索引号)从码本中选择预编码矩阵,空间复用利用了天线间空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传送不同的数据流，提高数据传输的峰值速率只应用于下行业务信道（为了确保传输，控制信道普遍采用发送分集）,开环空间复用,闭环空间复用,LTE传输模式-空间复用（Mode 3,4,6）,波束赋型只应用于业务信道控制信道仍使用发射分集保证全小区覆盖（类比于TD-SCDMA中PCCPCH也是广播发射）可以不需要终端反馈信道信息平均路损和来波

11、方向可通过基站测量终端发射的SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号，类比于TD-SCDMA里的midamble码）,两个波束传递相同信息，获得分集增益+赋型增益,两个波束传递不同信息，获得复用增益+赋型增益,产生定向波束，获得赋型增益,定义,波束赋型是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，提高目标用户的信噪比，从而提高用户的接收性能。,特点,单流beamforming,双流beamforming,LTE传输模式-波束赋形（Mode 7，8）,接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量

12、限制，因此在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率,LTE上行天线技术：接收分集,MRC（最大比合并）线性合并后的信噪比达到最大化相干合并：信号相加时相位是对齐的越强的信号采用越高的权重适用场景：白噪或干扰无方向性的场景,原理,IRC（干扰抑制合并）合并后的SINR达到最大化有用信号方向得到高的增益干扰信号方向得到低的增益适用场景：干扰具有较强方向性的场景。,接收分集的主要算法：MRC&IRC,由于IRC在最大化有用信号接收的同时能最小化干扰信号，故通常情况IRC优于MRC天线数越多及干扰越强时，IRC增益越大IRC需进行干扰估计，计算复杂度较大,性能比较,初期引入建议：IRC性能较好

13、，故建议厂商支持IRC 鉴于IRC复杂度较大，厂商初期可能较难支持，故同时要求MRC,TD-LTE关键技术,1,TD-LTE帧结构及物理信道,2,主要内容,TD-LTE物理层过程,3,帧结构物理信道,LTE帧结构,FDD LTE帧结构,TD-LTE帧结构,TD-LTE帧结构,TD-LTE帧结构特点：无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。特殊子帧 DwPTS+GP+UpPTS=1ms,TD-LTE上下行配比表,转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，

14、所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景,转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小,TD-LTE帧结构和TD-SCDMA帧结构对比,子帧:1ms,#0,特殊子帧:1ms,#2,#3,#4,GP,UpPTS,TD-LTE 半帧:5ms,TD-LTE和TD-SCDMA帧结构主要区别：时隙长度不同。TD-LTE的子帧（相当于TD-S的时隙概念）长度和FDD LTE保持一致，有利于产品实现以及借助FDD的产业链TD-LTE的特殊时隙有多种配置方式，DwPTS,GP,UpPTS可以改变长度，

15、以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以传输数据，能够进一步增大小区容量TD-LTE的调度周期为1ms，即每1ms都可以指示终端接收或发送数据，保证更短的时延。而TD-SCDMA的调度周期为5ms,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（1）,TD-S=4:2,根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20%）计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果

16、采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75=20%,TD-LTE=3:1+3:9:2,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（2）,TD-S=1:5,TD-LTE=1:3+3:9:2,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）,和TD-SCDMA共存-小结,根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为26Mbps左右（特殊时隙可以用来传输业务）,根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（特殊时隙采用3:9:2，无法用来传输业务，损失20%）,根据计算结果，此时TD-L

17、TE下行扇区吞吐量为9.3M（特殊时隙采用3:9:2，无法用来传输业务，损失43%）,上述分析表明：TD-S网络3:3配置的情况下，既符合TD-LTE网络本身支持业务需求和达到自身性能最优的条件，也没有时隙对齐造成的吞吐量损失。由于现网TD-S为4:2的配置，若不改变现网配置，TD-LTE在需要和TD-S邻频共存的场景下，时隙配比只能为3:1+3:9:2。,特殊子帧,TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS+GP+UpPTS永远等

18、于1ms,TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持,主同步信号PSS在DwPTS上进行传输DwPTS上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最多3个）只要DwPTS的符号数大于等于9，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以T

19、D-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据,DwPTS,UpPTS,UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号，详细介绍见后）根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入,逻辑、传输、物理信道,下行信道映射关系,上行信道映射关系,逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。传输信道是在

20、对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。,物理信道简介,物理信道配置,不同的同步信号来区分不同的小区，包括PSS和SSS。P-SCH(主同步信道）：符号同步，部分Cell ID检测,3个小区ID.S-SCH（辅同步信道）：帧同步，CP长度检测和Cell group ID检测，168个小区组ID.,SCH配置,时域结构,频域结构,SCH(同步信道),PSS

21、位于DwPTS的第三个符号SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号,小区搜索需要支持可扩展的系统带宽：1.4/3/5/10/20MHz SCH(P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置,PCI概述,LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0503之间的一个号码即可。,基本概念,小区ID获取方式,在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即可获得该小区ID。LTE的方式类似，不同的是UE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，共有3种可能性）和辅同步序列（SSS，共有168种可能性

22、）。由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID。,配置原则,因为PCI直接决定了小区同步序列，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。,频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz（72个子载波）进行传输时域：映射在每个5ms 无线帧的subframe0里的第二个slot的前4个OFDM符号上周期：PBCH周期为40ms，每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH,PBCH配置,PBCH(广播信道),广播消息：MIB&SIB,MIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：下行系统带宽PHICH资源指示系统帧

23、号(SFN）CRC使用mask的方式天线数目的信息等,SIB在DL-SCH上传输，映射到物理信道PDSCH，携带如下信息：一个或者多个PLMN标识Track area code小区IDUE公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的小区重选信息SIB1固定位置在#5子帧上传输，携带了DL/UL时隙配比，以及其他SIB的位置与索引等信息。,SIB 1,SIB 2,SIB 38,PHICH的传输以PHICH组的形式，PHICH组的个数由PBCH指示。Ng=1/6,1/2,1,2 PHICH组数=Ng*(100/8)（整数，取上限）=3，7，13，25PHICH min=3 PHICH max=2

24、5 采用BPSK调制，传输上行信道反馈信息。,指示PDCCH的长度信息（1、2或3），在子帧的第一个OFDM符号上发送，占用4个REG，均匀分布在整个系统带宽。采用QPSK调制，携带一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，传输格式。小区级shift，随机化干扰。,PCFICH&PHICH配置,PCFICH(物理层控制格式指示信道),PHICH(物理HARQ指示信道),频域：占用所有的子载波 时域：占用每个子帧的前n个OFDM符号，n=3 PDCCH的信息映射到控制域中除了参考信号、PCFICH、PHICH之外的RE中，因此需先获得PCFICH和PHICH的位置之后才能确定其位置。用于发送

25、上/下行资源调度信息、功控命令等，通过下行控制信息块DCI承载，不同用户使用不同的DCI资源。,PDCCH配置-覆盖,PDCCH(物理下行控制信道),DCI占用的物理资源可变，范围为18个CCE（36个RE/CCE）DCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，需求的解调门限越低，覆盖范围越大PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降针对每个DCI可以进行功控，以达到降低小区间干扰和增强覆盖的目的,PDCCH配置-容量,以3 symbol,PHICH组数=3为例，可计算出用于PDCCH的CCE总数：（3600-16-12-400）/36=88CCE,根据用

26、户占用不同CCE个数，可计算出每毫秒可调度次数：88/1=88；88/2=44 88/4=22；88/8=11,PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降,以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数,支持用户数的计算假定：用户每10ms被调度一次用户分布如下：10%用户采用1CCE20%用户采用2CCE20%用户采用4CCE50%用户采用8CCE,初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，Format 0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4,频域：1.08MHz带宽（72个子载波），与PUCCH相邻时域：位于UpPTS（format

27、4）及普通上行子帧中（format 03）。每10ms无线帧接入0.56次，每个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源。,PRACH配置,长度配置,LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。,PRACH(物理随机接入信道),大小区半径方案：Preamble重复和更长的CP,接入类型建议,PUCCH配置,传输上行用户的控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等。一个控制信道由1个RB pair组成，位于上行子帧的两边边带上在子帧的两个slot上下边带跳频，

28、获得频率分集增益PUCCH重复编码，获得接收分集增益，增加解调成功率通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PDCCH资源上发送。上行容量与吞吐量是PUCCH个数与PUSCH个数的折中,PUCCH（上行物理控制信道）,控制信道示意图,PUCCH-ACK反馈模式,下行子帧多于上行子帧时，多个ACK/NACK通过逻辑与运算生成上行子帧中的ACK（NACK）。单码字生成一个Bit ACK(NACK)双码字生成两个bit ACK(NACK)允许最多4个下行子帧的ACK（NACK）复用到一起,可以反馈1到4个Bit的ACK/NACK。同一个下行子帧中存在多个码字时，则需先通过逻辑与运算生成一个Bit

29、的ACK（NACK）。一个特殊情况是，上行子帧只对应一个下行子帧时，下行子帧中若存在两个码字，则可直接反馈两个bitACK(NACK).,Bundling,Multiplexing,解决上行边缘受限的情况,解决中心用户的吞吐量,用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度用于估计上行信道，做下行波束赋形,用于上行控制和数据信道的相关解调,用作信道估计、测量。上下行时隙中，均位于每个时隙的数据部分之间,下行导频，用作信道估计。用作同步,仅出现于波束赋型模式，用于UE解调,用于下行信道估计，及非 beamforming模式下的解调。调度上下行资源 用作切换测量,参考信号,TD-LTE,TD-SCDM

30、A,下行参考信号,上行参考信号,CRS,DRS,DMRS,SRS,DWPTS,Midamble码,相同点：都是公共导频，分布于全带宽内不同点：CRS还可用作非beamforming模式下的解调,相同点：主要用于业务信道的解调不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故DRS及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:仅用于BF模式下业务信道的解调DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调,下行参考信号,两天线端口示意图,DRS（专用参考信号）,CRS（公共参考信号）,天线端口5示意图,LTE终端测量量-概述,LTE终端需要报告以下标准化测量量：RSRP表示信号强度，类比于TD-S

31、CDMA的RSCPRSRQ表示信号质量。TD-SCDMA里没有对应测量量,小区选择基于RSRP值小区重选基于RSRP值切换基于RSRP或RSRQ,测量量,使用场景,Release 9对小区选择/重选进行了优化，小区选择/重选也可基于RSRQ切换可以基于RSRQ，避免了TD-SCDMA中切换只能基于RSCP带来的信道质量未知的问题,RSRP:Reference Signal Received Power参考信号的接收功率,RSRP：R0平均值,PDCCH,PDSCH,LTE终端测量量-RSRP,注意：RSRP是RE级别的功率，RE带宽为15kHz。所以RSRP值比RSCP偏小，一般为-70dBm

32、到-120dBm之间。,RSSI:Received Signal Strength Indicator接收信号强度有RS的那些symbol的平均功率,RSSI:右图圈出的几个子载波的平均功率,RSSI不是UE需要上报的测量量，不过计算RSRQ需要先得到RSSIRSSI在频域上涉及多少子载波由UE自行决定（测量带宽）,LTE终端测量量-RSSI,RSRQ:Received Signal Received Quality接收信号质量,分母是接收带宽上的总功率，分子是接收带宽上的参考信号功率。一定程度上可以认为反映了信道质量。但是分母RSSI因为既包含RS的功率，又包含那些PDSCH的RE的功率，所

33、以事实上RSRQ并不能准确无误的指示RS的信号质量。,RSRQ数学公式：,实测示例：RSRP=-82dB、RSSI=-54dB、N=100=RSRQ=10lg100+(-82)-(-54)=-8dB,LTE终端测量量-RSRQ,RS-CINR真正的RS信号质量,因为RS在所有RE资源中均匀分布，所以RS-CINR一定程度上可以表征PDSCH（业务信道）信号质量因为RS-SINR没有在3GPP进行标准化，所以目前仅在外场测试中要求厂家提供RS-CINR，且不同厂家在实现中可能会有一定偏差,RS-CINR,上行参考信号,可以在普通上行子帧上传输，也可以在UpPTS上传输，位于上行子帧的最后一个SC

34、-FDMA符号，eNB配置UE在某个时频资源上发送sounding以及发送sounding的长度。,DMRS（解调参考信号）,在PUCCH、PUSCH上传输，用于PUCCH和PUSCH的相关解调,For PUSCH 每个slot(0.5ms)一个RS，第四个OFDM symbol,For PUCCHACK 每个slot中间三个OFDM symbol为RS,For PUCCHCQI 每个slot两个参考信号,SRS（探测参考信号）,Sounding作用 上行信道估计，选择MCS和 上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信道矩阵H，用于下行波束赋形,Sounding周期 由高层通过RRC 信令

35、触发UE 发送SRS，包括一次性的SRS 和周期性SRS 两种方式 周期性SRS 支持2ms,5ms,10ms,20ms,40ms,80ms,160ms,320ms 八种周期 TDD系统中，5ms最多发两次,TD-LTE关键技术,1,TD-LTE物理层过程,3,主要内容,TD-LTE帧结构及物理信道,2,下行同步随机接入上行功控下行功率分配频选调度,物理层过程-下行同步,第一步：UE用3个已知的主同步序列和接收信号做相关，找到最大相关峰值，从而获得该小区的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上图的紫色位置），达到OFDM符号同步。PSC每5ms发射一次，所以UE此时还不能确定哪里是整个帧的

36、开头。另外，小区的主同步序列是构成小区ID的一部分。第二步：UE用270个已知的辅同步序列在特定位置（上图中的蓝色位置，即SSC）和接收信号做相关，找到该小区的辅同步序列。SSC每5ms发射一次，但一帧里的两次SSC发射不同的序列。UE据此特性获得帧同步。辅同步序列也是构成小区ID的一部分。第三步：到此，下行同步完成。同时UE已经获取了该小区的小区ID,S1,核心网,下行同步,子帧0(下行),特殊子帧,#2,子帧2(上行),PSC(Primary Synchronization Channel),SSC(Secondary Synchronization Channel),下行同步是UE进入小

37、区后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能开始接收其他信道（如广播信道）并进行其他活动。,TD-SCDMA中主要依靠Sync_DL进行下行同步UE在DWpts上粗搜SYNC_DL位置（与TD-LTE相同每5ms帧发送一次），与可能的32个sync_DL做相关，确定SYNC_DL的码型（每个Sync_DL对应4个midamble码和扰码序列）通过相关运即可找到当前系统所用的midamble码，同时可以估计出当前无线信道，用于UE对系统的扰码进行解码获取扰码后，便可建立TS0同步并读取P-CCPH信息发送的，读取小区广播信息,TD-LTE,TD-SCDMA,物理层过程-随机接入,S1,核心网,Pr

38、eamble,PRACH信道可以承载在UpPTS上，但因为UpPTS较短，此时只能发射短Preamble码。短Preamble码能用在最多覆盖1.4公里的小区。PRACH信道也可承载在正常的上行子帧。这时可以发射长preamble码。长preamble码有4种可能的配置，对应的小区覆盖半径从14公里到100公里不等。PRACH信道在每个子帧上只能配置一个。考虑到LTE中一共有64个preamble码，在无冲突的情况下，每个子帧最多可支持64个UE同时接入。实际应用中，64个preamble码有部分会被分配为仅供切换用户使用（叫做：非竞争preamble码），以提高切换用户的切换成功率。所以小区

39、内用户用于初始随机接入的preamble码可能会少于64个。,子帧0(下行),特殊子帧,子帧2(上行),长Preamble,短Preamble,在UE收取了小区广播信息之后，当需要接入系统时，UE即在PRACH信道发送Preamble码，开始触发随机接入流程,物理层过程-随机接入信令流程,发送preamble，请求接入,确认收到请求，并指示UE调整上行同步,UE发送IMSI或TMSI，正式请求RRC连接,确认收到请求并返回该UE的IMSI(TMSI)以解决竞争问题(如果两个UE都以为自己能获得接入，那么通过此消息的IMSI就能挑出真正获准接入的UE,UE,NodeB,SYNC-UL,Uppch

40、信道,Sync_UL Response,FPACH信道,RRC 连接请求,PRACH信道,RRC连接建立,DCCH信道,TD-LTE,TD-SCDMA,对比来看，TD-SCDMA和TD-LTE的随机接入在理念上是类似的，这里只列出区别：TD-SCDMA中Uppch的SYNC-UL可在UpPTS上发射，为避免Up干扰开启Up-shifting后Uppch在上行业务时隙发送，但不占用业务时隙码道资源典型3载波小区，偏移1个时隙，本小区容量损失17%，但通过干扰消除算法可消除、抑制Up与业务共时隙的干扰TD-LTE可以用UpPTS，也可以占用常规时隙资源，在上行业务时隙传输PRACH配置为非Form

41、at 4，20MHz载波带宽，上下行时隙比2:2情况下，PRACH配置为Format 4上行理论吞吐量损失1.5%,降低小区间干扰补偿路径损耗和阴影衰落，适应信道变化,上行功控概述,功控方案,功控信道,PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH,开环功控(补偿路径损耗和阴影衰落）确定UE发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础;闭环功控（适应信道变化）eNodeB通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的SINR，和目标值SINRtarget比较，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率；外环功控根据BLER的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值SINRtarget,功控目的,PUSC

42、H功控流程,eNB广播小区特定功控参数（P0-nominal，alpha);eNB通过RRC通知UE特定的功控参数（P0_UE）;UE结合eNB提供的参数计算pathloss;eNB通过PDCCH（DCI Format 0（UE标识C-RNTI）or DCI Format 3/3A（UE标识TPC-PUSCH-RNTI）)通知UE TPC命令，进行闭环校正功率；UE测量并上报自己的headroom。,范围：40;-23dB（class 3）作用：确定具体的功控策略（调高或调低）上报机制：上次上报headroom后路损有了较大改变；UE发射功率已接近最大发射功率；较长时间未上报headroom。

43、,headroom,PUSCH功控参数（各厂商实配值）,结论：P0_NORMINAL_PUSCH集中取值为-90dBm左右；Alpha集中取值为0.8 or 1。,各厂商达到最优性能时，所设置的P0及alpha略有不同，具体取值可在规模试验时验证。,下行功率分配概述,静态对于公共控制信息，功率分配是通过链路预算得出的，固定支持小区边缘的覆盖。半静态分配RS和PDSCH的功率比值，保证在总功率相同的条件下，RS和PDSCH的功率分配合理。,下行采用CRS,若进行功控，则会补偿某些RB的路径损耗会扰乱下行CQI的测量，影响下行调度的准确性(仅对业务信道）。,PDSCH,功率分配原因,功率分配信道,

44、PBCHPDCCHPCFICHPHICH,功率控制信道,功率分配方式,PDSCH功率分配,RS EPRE在整个系统带宽内是常数（-60，50）dBm；且在所有子帧内是常数(PB=0).在覆盖范围较大时，可能会出现因导频功率不足，而导致覆盖受限的场景。故可采用导频功率增强方案，即Power boosting,提高信道估计的性能，从而扩大覆盖(PB=1,2,3）。,RS,分为两类：有RS的PDSCH、无RS的PDSCH,PDSCH,推荐配置PB=1，即两类PDSCH上的功率相同，此时功率利用率最高。,两天线端口为例,PRB中各信道RE及导频分布图,各symbol间为时分复用关系,每个symbol上

45、的最大发射功率为43dBm（20W)；无RS的PDSCH EPRE=10lg20*1000/(12*100)=12dBm;无power boosting时，有RS的PDSCH EPRE=10lg(5/4)*20*1000/*(12*100)=13dBmRS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=12dBmPower boosting时，有RS的PDSCH EPRE=10lg20*1000/*(12*100)=12dBmRS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=15dBm对于PDCCH等其它下行信道，它们的EPRE与RS EPRE不一定存在比例关系（各厂商实现不同），只要满足一个sym

46、bol内的发射功率不超过最大发射功率43dBm即可。,此时RS EPRE比PDSCH RE有3dB抬升,系统支持下行频选调度，在低速时开启此功能，且开启门限值可配；上行频选调度不做要求，但必须支持上行跳频以获得频率分集增益。,OFDM系统作为多子载波系统，可以通过频率选择性调度，为用户分配信道质量较好的频率资源，从而获得频率分集增益。,频率选择性调度,上行频选比下行频选增益小、代价高高速场景频选增益有限,原理介绍,引入建议,移动速率由于频选调度需要终端反馈信道信息，如果反馈时延大于信道变化时间，那么频选调度增益将不明显；移动速率越高，UE反馈的CQI信息越不准确，因此频选增益只能在一定移动速率下获得。系统开销要获得上行频选增益，要求终端周期发送信道探测（Sounding）信号，但sounding信号的发送会增大终端耗电。要获得下行频选增益，需要终端及时反馈信道信息。,增益影响因素,感谢聆听！,