TD-LTE理论常识掌握情况及理解体会

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理论常识掌握情况及理解体会

本周主要学习：1.TD-LTE的设计目标。2.TD-LTE频段、组网方式。3.TD-LTE网络架构及接口、协议栈。4.TD-LTE关键技术。5. TD-LTE传输模式。

一、     TD-LTE主要设计目标：三高、两低、一平。

三高：高峰值速率--下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps。高频谱效率--频谱效率为3G的3-5倍。带宽从1.4MHZ到20MHZ(1.4、3、5、10、15、20)。高移动性--支撑350km/h，最高支撑500km/h。两低：低延时--控制面＜100ms，用户面＜5ms。低成本--支撑多频段灵活配置，SON（自组织网络）。一平：扁平化架构，取消CS域，TD-LTE取消了专用通道，上下行均采用共享信道。

二、TD-LTE频段、组网方式

LTE中，频段编号用6Bit编码，2的6次方可以表示64个频段。其中，1-32预留给FDD系统使用，33号以后用于TDD。中国移动用的是38—D频段，39—F频段，40—E频段。其中，D和F频段用于室外宏站，E频段用于室分。TD-lte的载波频率是通过EARFCN来指配的，即大家所说的中心频点。F频段的室内外综合覆盖效果强于D频段，特别是室内场景中，随着覆盖深度的增加，D频段信号快速衰减，建筑物深度F频段的信号强度明显优于D频段。宏站F频段，子帧配置3:1，特殊子帧配置3:9:2. 宏站D频段，子帧配置2:2，特殊子帧配置10:2:2.室分E频段，子帧配置3:1，特殊子帧配置3:9:2.网络覆盖情况下，F频段宏站RSRP≥-110dbm且SINR≥-3dbm，区域≥95%。D频段宏站RSRP≥-110dbm且SINR≥-3dbm，区域≥90%。室内覆盖需满足RSRP≥-105dbm且SINR≥-3dbm，区域≥95%。小区吞吐量下行/上行，在F频段下20Mbps/4Mbps, 在D频段下20Mbps/8Mbps。边缘速率下行/上行，在F频段下1000kbps/256kbps, 在D频段下1000kbps/384kbps。F频段相对于D频段，穿损小，覆盖距离大，可实现更好的深度覆盖。但D频段有充足的频率资源，及速率。所以，一般热点地区用D频段，农村等偏远地区用F频段覆盖。

三、TD-LTE网络架构及接口、协议栈。

LTE网络架构：TD-LTE主要有三部分组成--用户设备（UE）+接入网（E-UTRAN）+核心网（EPC）.其中接入网E-UTRAN=eNodeB+UE。核心网EPC=MME+S-GW+P-GW。EPS= E-UTRAN+ EPC。LTE= E-UTRAN。与3G相比，其主要特点：取消了RNC，大部分功能下放到eNB,小部分上升到EPC；取消CS域，纯PS域；用户面和信令面分离，SGW(服务网管)和MME（移动性管理）；LTE与EPC多对多连接。各个不同网元有不同的作用，比如eNB的主要作用是负责UE的接入控制和移动性控制，数据的压缩与加密保护，数据包分类和Qos策略实行。MME的主要作用是移动性管理，TA list管理和寻呼。以及用户鉴权。而S-GW的主要功能是终止无线接入部分的接口，基于用户和承载的计费，服务网管。P-GW的主要功能是终止面向PDN的SGI接口，基于业务的计费，连接外网的网关。

网元与网元之间通过不同的接口相连，不同的接口的功能各不相同且使用不同的协议。协议又可分为用户面协议栈和控制面协议栈。UE通过eNB连接到EPC核心网，信令面通过S1-MME接口与MME相连，进行用户注册、鉴权。MME通过S6a(MME-HSS)接口在HSS判断用户合法性，完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理，传送控制面信息。MME通过S11接口发送默认承载的信息给SGW,GSW通过APN在DNS解析出所承载的PGW，通过S5接口把消息发送给PGW,PGW通过Gx（s7）与PCRF连接，对用户请求进行授权，策略分配，Qos保证。用户面通过S1-U接口与SGW相连，PGW通过SGI接口接入运营商网络。

四、TD-LTE关键技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，OFDM系统中各个子载波相互正交（通过FFT实现），极大地提高了频谱利用率。OFDM的基本原理是将高速的数据信号转换成N个并行的低速子数据流，在N个子载波上同时进行传输。OFDM 的优点是在窄带带宽下也能够发出大量的数据，即较高的频谱利用率。另外，OFDM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带干扰。OFDM缺点主要是较高的峰均比（PARP），易受频率偏差影响，产生子载波间干扰(ICI)。易受时间偏差影响，产生符号间干扰（ISI）。由于，OFDM技术容易产生干扰，所以引入了OFDM符号间保护间隔的概念，即循环前缀。循环前缀(Cyclic Prefix, CP)是将OFDM符号尾部的信号搬移到头部构成的。CP使一个符号周期内因多径产生的波形为完整正弦波，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。在用户设备（UE）端通常使用低成本的功率放大器，OFDM中较高的PAPR将降低UE的功率利用率，降低上行链路的覆盖能力。正交频分多址 Orthogonal Frequency Division Multiple Access(OFDMA):OFDMA是OFDM技术的演进，将OFDM和FDMA技术结合。OFDMA 多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA方案可以看作将总资源（时间、带宽）在频率上进行分割，实现多用户接入。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。但是同相位的子载波的波形，在时域上直接叠加，由于子载波数量多，造成峰均比（PARP）较大。SC-FDMA（Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，单载波频分多址），是LTE的上行链路的主流多址。SC-FDMA与OFDMA原理基本相同，不同的是SC-FDMA终端使用的任意子载波必须连续。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号前，先对信号进行FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比（PARP）。所以，LTE采用SC-FDMA以改善峰均比。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术，多输入多输出，即提高峰值速率，增大系统容量。MIMO技术通过在收发两端同时使用多根天线，扩展了空间域，带来了系统容量的提升。常用的MIMO技术有传输分集，波束赋形，空间复用，空分多址等。传输分集利用天线间无线信道的低相关性，提高额外的发送或接受分集增益，来对抗无线信道的衰弱，所以其可以提高边缘小区性能。波束赋形利用天线内单元振子的高相关性，通过移动的相位叠加形成特定的波束，使目标方向上天线增益达到最大，从而提高发射或接收的信噪比。空间复用利用天线间无线信道在空间的正交性，在空中创建多条并行的信道，实现多数据流的同时传输，向一个终端并行发射多个数据流，从而使空口的传输速率成倍的提高，增加小区峰值及平均吞吐率。空分多址利用较大间距的天线阵元之间或波束赋形之间的不相关性，向多个终端并向发射或接收数据流，从而提高用户容量。

五、TD-LTE传输模式

TD-LTE对应的传输模式共有9种。1. TM1：单天线端口传输，主要应用于单天线传输的场合。2. TM2：发送分集模式，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。为其他MIMO模式的回退模式。3. TM3：开环空分复用，合适于终端（UE）高速移动的情况。4. TM4：闭环空间复用，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：单层闭环空间复用，主要适合于小区边缘的情况。7. TM7：Port5的单流Beamforming模式，主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。8. 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,：传输可以支撑最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。eNB自行决定某一时刻对某一终端采用何种传输模式，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，当信道质量恶化时，eNB可以快速地切换到发射分集模式即模式2。