LTE频率规划

LTE频率规划中国移动通信研究院无线所姜大洁[e-mail]2011年6月2主要内容1.背景与问题2.解决方案-FSFR及其应用场景3.FSFR数据信道性能评估4.FSFR控制信道性能优化5.FSFR对设备等的影响3背景11.国家分配2575~2615MHz(共40M)的TDD频谱用于TD-LTE大规模外场试验网；2.TD-LTE大规模试验网的前提是每小区使用单载波（初期的TD-LTE商用网也可能是每小区使用单载波）3.20M同频组网是规模试验首先需要验证的组网方式4.如果只使用20M，那么剩下的20M频谱在TD-LTE部署初期被空闲？4背景2：TDD与FDD速率方面的差异1.LTE部署初期设备暂不支持多载波(只能每小区部署单载波)，导致FDD上下行可以分别使用20M带宽，但是TDD上下行只能共享20M，所以TDD无论峰值还是小区平均速率都只有FDD的50%左右。2.从用户体验和宣传的角度讲，这属于TD-LTE逊于LTEFDD的一个明显劣势。3.TDD这个劣势的根源在于TDD只用了20M频谱，而FDD用了40M频谱；为了弥补这个劣势，TDD可以使用更多的频谱，但是同时还要满足每扇区单载波的前提，那么自然而然的可以采用FSFR。4.采用FSFR，可以部分弥补TD-LTE的上述劣势。FDD下行带宽(20M)FDD上行带宽(20M)TDD系统带宽(20M)上下行之间保护带宽与其他系统共存保护带...与其他系统共存保护带...与其他系统共存保护带...与其他系统共存保护带...5背景3：TD-LTE抗同频干扰能力方案1（同频组网）:LTE总频带20M；每小区共享20M，频率复用因子为1.优缺点分析:同频组网所需总频带少，频谱利用率较高（吞吐量/有效带宽）。但小区间同频干扰对系统性能特别是控制信道（PBCH/SS/PDCCH/PCFICH/PHICH/PUCCH）的影响较大，特别是系统负载比较高的情况下；实际效果需要规模试验验证,但是仿真发现小区边缘的用户性能不能保证；且同频组网对网规网优的要求较高，例如天线主瓣方向的设置，天线下倾角的调整，以及各种参数的设置及优化等。6主要内容1.背景与问题2.解决方案-FSFR及其应用场景3.FSFR数据信道性能评估4.FSFR控制信道性能优化5.FSFR对设备等的影响7FSFR适应于22M，25M，30M，35M,45M,50M等总带宽Total40Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellCTotal30Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellC20MHz50MHz总可用频率小区A的频率小区B的频率小区C的频率20MHz20MHzBCA8应用场景1：频谱情况（共50M）Total50Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellC1.假设2570~2620MHz(共50M，含保护带)的TDD频谱用于TD-LTE大规模外场试验网；2.TD-LTE大规模试验网的前提是每小区使用单载波（初期的TD-LTE商用网也可能是每小区使用单载波）3.候选的组网方案主要有以下两种：20M同频组网和50M(或者40M-50M之间)FSFR（FrequencyShiftedFrequencyReuse）4.二者的共同前提在于：每扇区配置20M单载波Total50Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellCFSFR1FSFR2候选方案1同频组网候选方案2FSFR9应用场景2：频谱情况（共40M）Total40Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellC候选方案1同频组网候选方案340MFSFRTotal40Mbandwidth20MAnother20M候选方案2纯异频组网Total40Mbandwidth20M基本覆盖10M补盲20M基本覆盖候选方案430MFSFR+10M补盲10主要内容1.背景与问题2.解决方案-FSFR及其应用场景3.FSFR数据信道性能评估4.FSFR控制信道性能优化5.FSFR对设备等的影响11仿真假设Total50Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellC1.国家分配2570~2620MHz(共50M，含保护带)的TDD频谱用于TD-LTE大规模外场试验网；2.TD-LTE大规模试验网的前提是每小区使用单载波（初期的TD-LTE商用网也可能是每小区使用单载波）3.候选的组网方案主要有以下两种：20M同频组网和50M(或者40M-50M之间)FSFR（FrequencyShiftedFrequencyReuse）4.二者的共同前提在于：每扇区配置20M单载波Total50Mbandwidth20MforcellA20MforcellB20MforcellCFSFR1FSFR2候选方案1同频组网候选方案2FSFR12数据信道仿真假设ParametersValueCellLayout3-sectorizedhexagonalgridwith19sites,totally19×3=57cells,wrap-aroundDownlinkairinterfaceOFDMACarrierfrequency2.5GHzforUMiInter-sitedistance200mforUMiBandwidth20MHzpercellforTDDThermalnoiselevel-174dBm/HzeNBRxnoisefigure5dBUERxnoisefigure7dBforUMieNBantennadowntilt12ºforUMiAve.Numofuserspercell10NumofeNBantenna2with4wavelengthspacing,co-polarized(||forPrecoding);8withhalfwavelengthspacing,cross-polarized(××××forEBB);NumofUEantenna2with0.5wavelengthspacing,co-polarized(||)UEantennagain0dBieNBantennagain17dBiforUMiAntennapattern3Dantennamodel,UEspeed3Km/hChannelmodelUMichannelmodelSpectrumefficiencycalculationTDDdownlinkSpectrumefficiency=downlinkthroughput/(overallbandwidth*(14+14+11)/(14+14+14+14+13));Forreuse1,overallbandwidthis20MHz;forFSFR,overallbandwidthis50MHz1350MFSFR1,FSFR2与20M同频组网geometry的对比-1001020304050607000.10.20.30.40.50.60.70.80.91GeometryinUMi19CellGeometry(dB)CDFReuse1(20M)FSFR1(50M)FSFR2(50M)ITUUMi场景FSFR2由于其中一个小区的20M比较独立，因此其Geometry有拐点两种FSFR的Geometry比同频组网有将近10dB的增益148x2EBBSINR的对比0102030405060708000.10.20.30.40.50.60.70.80.91SINRof8x2EBBinUMi19CellSINR(dB)CDFReuse1(20M)FSFR1(50M)FSFR2(50M)FSFR比同频组网的SINR在8x2EBB模式下有10dB左右的增益152x2precodingSINR的对比-1001020304050607000.10.20.30.40.50.60.70.80.91SINRof2x2PrecodeinUMi19CellSINR(dB)CDFReuse1(20M)FSFR1(50M)FSFR2(50M)FSFR比同频组网的SINR在2x2闭环precoding模式下有10dB左右的增益16小区平均吞吐量和小区边缘用户吞吐量Reuse1(20M)FSFR1(50M)FSFR2(50M)8x2EBB单流小区平均吞吐量（Mbps）26.538(0%)32.470(22%)32.344(22%)小区边缘用户吞吐量（Mbps）0.824(0%)1.844(124%)1.830(122%)2x2Precoding单双流自适应小区平均吞吐量（Mbps）21.148(0%)40.154(90%)39.521(87%)小区边缘用户吞吐量（Mbps）0.509(0%)0.964(89%)0.986(94%)ITUUMi场景，共19cells每小区的带宽都是20M，FSFR用到了50M总带宽，reuse1用到了20M总带宽FSFR下的2天线小区平均吞吐量比8天线高，因为2天线仿真了单双流自适应，而8天线是单流另：20+20+10M的异频组网方案，由于其中一个小区带宽只有10M，分析认为，其性能低于FSFR17主要内容1.背景与问题2.解决方案-FSFR及其应用场景3.FSFR数据信道性能评估4.FSFR控制信道性能优化5.FSFR对设备等的影响18FSFR对(PBCH/SS，广播和同步)的增强如上图所示，三个小区的下行系统带宽都是20M，其中，相邻小区的PBCH/SS分别占用各个小区所在频带的中间6个RB，物理下行共享信道（PDSCH）占用其他RB。通过降低与邻小区PBCH/SS冲突的本小区PDSCHRB的调度优先级，或者把这些冲突RB的功率调低（不排除零功率），可以使得PBCH和SS上受到的其他小区的干扰大大降低，从而保证PBCH/SS的性能。PBCH，SS下行总的频带Cell1:Cell2:Cell3:PDSCH6RB6RB6RB19FSFR对PUCCH的增强PUCCH20MHzforCellA20MHzforCellB20MHzforCellC上行总带宽：30MHz如上图所示，三个相邻小区的上行系统带宽都是20M，PUCCH占用各个小区所在频带的两端若干个RB（绿色部分），PUSCH占用PUCCH以外的频带（白色部分）。可以看出相邻小区的PUCCH是相互正交的。通过R8目前定义的OI信息可以通知邻小区本小区哪些上行RB上受到的干扰较大，然后邻小区可以通过上行调度使得自己对其他小区PUCCH上产生的小区间干扰降低，或者把相应的PUSCHRB功率降低或者零功率。从而保证PUCCH的性能。20FSFR对PDCCH/PHICH/PCFICH的增强PDCCH，PHICH，PCFICH下行总带宽：30MHz20MHzforCellA20MHzforCellB20MHzforCellCPDCCH经过交织后分散在整个带宽上，FSFR通过错开小区间的部分频带，能减少小区间PDCCH的整体干扰，从而增强PDCCH的性能。小区间频带错开越大，PDCCH性能改善越大。可以把PDCCH性能需求作为选择FSFR小区间频带错开距离的依据之一。21FR=1,FR=3,FSFR性能分析总结方案频率利用率业务信道小区间干扰PUCCH小区间干扰PBCH,SS小区间干扰下行控制区域小区间干扰频谱使用灵活性频率复用1（同频）高较大较大较大较大灵活频率复用3（异频）低小小小小很不灵活FSFR较高较小通过调度规避干扰通过调度规避干扰较小较灵活适用LTE/LTE-ATDD/FDD；每小区单载波前提下，缩小TDD与FDD的吞吐量差距。此外，FSFR还22主要内容1.背景与问题2.解决方案-FSFR及其应用场景3.FSFR数据信道性能评估4.FSFR控制信道性能优化5.FSFR对设备等的影响23FSFR对终端，基站以及切换的要求