TD-LTE原理介绍

TD-LTE原理介绍2014年01月移动改变生活2LTE网络结构移动改变生活扁平化网络架构3核心网BSC核心网eNodeBBTSeNodeB•由2G/3G二级转发变为一级转发NodeBRNC2G/3G网络LTE网络移动改变生活TD-LTE网络架构4SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetPSServiceServingGWPDNGWS5/8SAEGWS6dS10BOSSCGS4S3AFRxUEE-UTRANEPCEPS负责无线资源管理负责移动性管理功能负责用户面接入功能提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控提供鉴权和签约等功能用户设备(UE)接入网(E-UTRAN)核心网(EPC)整个TD-LTE系统由3部分组成移动改变生活5网元功能移动改变生活6BBU+RRU移动改变生活7BBU模块移动改变生活8LTE主控板-UMPT移动改变生活9LTE基带处理板-LBBP移动改变生活10RRU分类移动改变生活11RRU移动改变生活12RRU移动改变生活13BBU与RRU连接图移动改变生活14网络拓扑移动改变生活15CSFB介绍CSFB基本概念（CircuitSwitchedFallbackinEvolvedPacketSystem）•3GPP定义的电路域回落机制，保证用户同时注册在EPS和传统电路域网络，用户发起语音业务时，由EPS指示用户回落到电路域网络后再发起语音呼叫CSFB主要过程•开机选网驻留：优先驻留在LTE，即终端开机—LTE及2G/3G电路域联合注册（确保用户同时注册在EPS和GSM电路域网络）—驻留LTE。该过程是CSFB基本流程。•呼叫请求回落：网络指示终端先重选回到2/3G，由CS网络提供语音服务。•通话结束返回：终端完成呼叫后返回到LTE网络驻留。LTE无线接入网UE2G/3G无线接入网MME（2.2）回落至2GCS提供语音MSCServer2G/3G核心网SAESGs（2.1）呼叫请求(1.2）联合注册(1.1）开机选网（3）语音结束后返回LTE移动改变生活16CSFB介绍CSFB语音解决方案加大LTE对GSM网络的依赖程度:1、标准方案：通过SGs接口联合注册实现开机选网驻留；基于R8重定向实现呼叫请求回落至GSM网络；通过小区重选完成通话结束返回至4G。（15-20s）2、简化方案：与标准方案的差别在通话结束返回，不通过小区重选从2G直接返回到4G，而是终端空闲态从2G--》3G--》4G(30-50s)，或者依靠终端自主FR方案返回4G网络(几秒内）。移动改变生活17CSFB介绍网络改造方面的区别1、标准方案：标准CSFB部署的方案需要对大量GSM核心网及接入网设备进行升级2、简化方案：在2GBSC不配置4G邻小区关系，空闲态终端通过3G桥接方式由2G重选返回4G，CSFB通话结束后通过终端自主FR方案返回4G网络。网元功能标准方案简化方案MSCCSFB基本功能、SGs接口（联合位置更新、短信）全面升级或2台/Pool1台/PoolMME全部支持CSFB功能、SGs接口全部支持CSFB、SGs接口BSC小区重选返回全面改造升级不需改动eNBR8回落至2G支持CSFB功能支持CSFB功能网络配置与优化方面的区别1、标准方案：不仅要求4G准确配置2G邻区信息，而且要求2G准确配置4G邻区信息。无线网络配置复杂，优化工作量大。2、简化方案：不要求2G配置4G邻区信息。注：作为跨系统互操作基本要求，2G与3G之间应互配邻区信息、3G与4G之间应互配邻区信息移动改变生活18LTE信令采集信令采集以信令软采数据（Uu）和信令硬采数据（S1–MME、S1-U、S6a、S11）为基础进行探讨。UEE-UTRANLTE-Uu华为ATAE服务器（SCA）（西区2枢602）MMES-GW/P-GW合设HSSS1-MMES11S1-US6a硬采集服务器（东区402）解析服务器及应用服务器LTE信令采集拓扑图：采集接口数据说明和设备说明：信令软采数据由华为按规范采集上报，采集数据包括信令面消息和相关无线MR测量项；信令硬采数据由中兴完成采集；软采数据和硬采数据的解析和关联由中兴、鼎利、西塔三家同时完成解析和对比分析注：采集S6A、S11口用于用户的IMSI号的跟踪及NAS层消息的解密移动改变生活提纲19LTE特点与关键技术移动改变生活LTE的特点20移动改变生活LTE的关键技术•LTE的多址方式–下行:OFDMA–上行:SC-FDMA•先进的天线解决方案–发射分集–MIMO–波束赋形•灵活的带宽配置–6种可用带宽•可选的双工方式–TDD&FDD21SC-FDMAOFDMATXTX101520MHz31.45fDLfULFDD-onlyfDL/ULTDD-only移动改变生活OFDM技术正交频分复用技术，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。频域波形f宽频信道正交子信道频域调度颗粒度小（180kHz）子载波颗粒度小（15kHz）移动改变生活OFDM优势-对比FDM•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。FDMOFDM•OFDM:各子载波重叠排列，同时保持子载波的正交特性。从而在相同带宽内容纳数量更多子载波，提升频谱效率。移动改变生活高阶调制24移动改变生活调制方式25移动改变生活调制方式26移动改变生活多天线技术27移动改变生活多天线技术28移动改变生活传输模式29移动改变生活传输模式301.TM1，单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。为普通单天线传输模式。2.TM2，发送分集(Diversity)：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益.用来提高信号传输的可靠性，主要是针对小区边缘用户。3.TM3，开环空间分集(MIMO)：合适于终端（UE）高速移动的情况。4.TM4，闭环空间分集：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。5.TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。6.TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。FDD7.TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。TDD8.TM8，双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。9.TM9,传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。移动改变生活UE能力31现网UE为类型3.上下行差别大的原因主要是上行没有MIMO。2,3,4基本一致，主要差异是手机缓存，也是影响速率的主要原因。移动改变生活32自优化移动改变生活33ANR移动改变生活34峰值速率移动改变生活提纲35LTE帧结构移动改变生活LTE帧结构FDDLTE帧结构TD-LTE帧结构#0帧:10ms子帧:1ms时隙0.5ms#1#2#3#4#5#6#7#8#9······#19子帧:1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧:1ms#2#3#4半帧:5ms半帧:5ms帧:10msGPUpPTSLTE的两种无线帧结构ssspss移动改变生活TD-LTE帧结构两种帧结构的异同点LTE双工方式相同点不同点无线帧长度子帧长度时隙半帧特殊子帧TDD10ms1ms0.5ms5msDwPTS、GP、UpPTSFDDN/AN/A移动改变生活时隙概念38移动改变生活CP概念39CP可以消除多径带来的符号间的干扰和子载波间的干扰。CP过大会占用系统资源。移动改变生活LTE帧结构40移动改变生活LTE特殊子帧41现网配置，与TDS干扰最小，且可以传送数据移动改变生活LTE特殊子帧42TD-SCDMATD-LTE0.7ms0.675ms1ms=1.475ms共存要求：上下行没有交叠（图中TbTa）。则TD-LTE的DwPTS必须小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置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移动改变生活LTE特殊子帧43GP要求大于2倍的上下行传输时延之和小区覆盖范围=(GP/2)*光速移动改变生活不同CP的特殊子帧配置44移动改变生活RB45移动改变生活RE46移动改变生活RB47移动改变生活TD-LTE整体协议栈结构48SCTPL2L1IPL2L1IPSCTPS1-MMEeNodeBMMES1-APS1-APNASMACL1RLCPDCPUERRCMACL1RLCPDCPRRCLTE-UuNASRelay•没有RNC，空中接口的控制平面（RRC）功能由eNodeB进行管理和控制控制面协议栈•用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包含RRC层和NAS层•没有了RNC，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由eNodeB进行管理和控制用户面协议栈移动改变生活TD-LTE整体协议栈结构49移动改变生活50TD-LTE整体协议栈结构移动改变生活51移动改变生活LTE支持频段52移动改变生活中国移动TDD频段频段范围带宽目前应用情况F频段（band39）1880-1900MHz20M室外E频段（band40）2320-2370MHz50M室内D频段（band38）2575-2635MHz60M室外目前中国移动TDD频率资源情况移动改变生活中国移动TDD频段54ChannelbandwidthBWChannel[MHz]1.435101520TransmissionbandwidthconfigurationNRB615255075100移动改变生活LTE频率与频点转换55E-UTRAOperatingBandDownlinkUplinkFDL_low(MHz)NOffs-DLFUL_low(MHz)NOffs-UL3319003600036000–3619919003600036000–361993420103620036200–3634920103620036200–363493518503635036350–3694918503635036350–369493619303695036950–3754919303695036950–375493719103755037550–3774919103755037550–377493825703775037750–3824925703775037750–382493918803825038250-3864918803825038250-386494023003865038650-3964923003865038650-39649NOTE:Thechannelnumbersthatdesignatecarrierfrequenciessoclosetotheoperatingbandedgesthatthecarrierextendsbeyondtheoperatingbandedgeshallnotbeused.Thisimpliesthatthefirst7,15,25,50,75and100channelnumbersattheloweroperatingbandedgeandthelast6,14,24,49,74and99channelnumbers