td-lte覆盖和容量性能

TD-LTE 覆盖与容量性能 课程内容 TD-LTE覆盖性能分析覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 LTE 技术特点 多载波：12个子载波组成一个RB，多个RB承载业务； 开销与业务都在RB上承载发送 ； 多天线技术：Tx diversity、Rx diversity，4天线或8天线 Beam Forming，以及MIMO SCM技术 MCS技术：自适应调制编码方式 可变带宽：1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz 1 2 3 4 除了第4项与 HSPA 比较类似，前3项使得 LTE 的链路 预算变得非常复杂，这些都是 LTE 链路预算的难点 TD-SCDMA 演进过程中业务信道比较 TD-SCDMA HSPA LTE 业务信道为专用信道 编码调制方式固定 业务信道为共享信道 时域内快速调度 自适应编码调制 业务信道为共享信道 时域频域进行二维调度 自适应编码调制 TD-LTE系统网络规划链路预算 控制信道覆盖 低速 中速高速 业务信道 给定带宽、TD-LTE子帧配置，业务信道覆盖能力随着边缘速率要求的不同而不同 在进行覆盖估算时，需要考虑覆盖边缘业务速率要求 控制信道 不同控制信道的覆盖能力不同，但相对业务信道来说，控制信道覆盖距离是确定的； 以所有控制信道中以覆盖距离最小值作为控制信道的覆盖边界； 覆盖距离 确定 实际中，考虑在未来一段时间内，业务信道的边缘速率要求，结合控制信道 的覆盖能力，综合确定TD-LTE系统基站的覆盖范围，进行规划。 TD-LTE系统网络规划链路预算 Step1Step2Step3Step5Step6 控制信道、业务信控制信道、业务信 道链路预算基本条道链路预算基本条 件（系统带宽、多件（系统带宽、多 天线模式，子帧配天线模式，子帧配 置置) 业务信道：小区边业务信道：小区边 缘用户速率、边缘缘用户速率、边缘 用户用户RB数目确定数目确定 业务信道：折算每业务信道：折算每 个个RB需要承载的需要承载的bit 数目，查数目，查MCS表表 业务信道：确定业务信道：确定 Required SINR； 控制信道：输入控制信道：输入Required SINR； Step4 根据基本输入条件，根据基本输入条件， 仿真得到控制信道、仿真得到控制信道、 业务信道干扰余量业务信道干扰余量 业务信道、控制信道链路业务信道、控制信道链路 预算，输出路径损耗、覆预算，输出路径损耗、覆 盖距离盖距离 Step1Step2Step3Step4 业业 务务 信信 道道 链链 路路 预预 算算 控控 制制 信信 道道 链链 路路 预预 算算 Step1Step2Step3Step5Step6 控制信道、业务信控制信道、业务信 道链路预算基本条道链路预算基本条 件（系统带宽、多件（系统带宽、多 天线模式，子帧配天线模式，子帧配 置置) 业务信道：小区边业务信道：小区边 缘用户速率、边缘缘用户速率、边缘 用户用户RB数目确定数目确定 业务信道：折算每业务信道：折算每 个个RB需要承载的需要承载的bit 数目，查数目，查MCS表表 业务信道：确定业务信道：确定 Required SINR； 控制信道：输入控制信道：输入Required SINR； Step4 根据基本输入条件，根据基本输入条件， 仿真得到控制信道、仿真得到控制信道、 业务信道干扰余量业务信道干扰余量 业务信道、控制信道链路业务信道、控制信道链路 预算，输出路径损耗、覆预算，输出路径损耗、覆 盖距离盖距离 Step1Step2Step3Step4 业业 务务 信信 道道 链链 路路 预预 算算 控控 制制 信信 道道 链链 路路 预预 算算 上下行业务信道、控制信道的覆盖能力不同，覆盖能力评估原则： 首先，比较上下行控制信道的覆盖能力，选择较小的路径损耗作为控制信道覆盖能力 在控制信道覆盖能力下，比较上下行在不同天线配置下所能达到的业务速率 TD-LTE系统网络规划链路预算 密集城区 一般城区 郊区 8天线 Link Budget (dB) 126.25 126.25 128.55 Cell Radius (m) 315.58 384.91 1010.38 下行边缘速率kbps 1560 上行边缘速率kbps 270 2天线 Link Budget (dB) 119.97 119.97 122.27 Cell Radius (m) 208.23 253.97 666.67 下行边缘速率kbps 1100 上行边缘速率kbps 360 在TD-SCDMA网络引入TD-LTE覆盖对比 上下行控制信道 下行链路，PDCCH覆盖受限，PDCCH的覆盖能力与PDCCH配置的CCE聚合度相关； 上行链路，覆盖能力与PUCCH、PRACH选用的格式相关，表中给出了解调SINR需求最高 的格式下的覆盖能力；需要指出的是，PRACH格式4在1*2天线配置是覆盖最低115dB，但 其他格式均高于120dB，实际使用中可以选择不同的格式进行上行接入。 在TD-SCDMA网络引入TD-LTE覆盖对比 上下行业务信道 2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统； 2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMA HSDPA业务，上行链路流量性能稍差于TD- SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下TD-LTE流量性能均大于TD-SCDMA系统。 TD-LTE 与与 TD-SCDMA 链路预算对比表格链路预算对比表格 TD-LTE Link Budget DL（2Tx××2Rx，发射分集），发射分集） UL（1Tx××2Rx） Data Rate Kbps 64K 511K 554K 64K 185K Link Budget dB 131.45 117.53 115.12 122.38 115.15 TD-LTE Link Budget DL（8Tx××2Rx，BF Enable） UL（1Tx××8Rx） Data Rate Kbps 64k 889K 939K 64K 442k Link Budget dB 137.45 117.51 115.11 127.75 115.15 TD-SCDMA Link Budget DL（8Tx××1Rx，BF Enable） UL（1Tx××8Rx） Data Rate Kbps CS64k 235K/Slot（HSDPA） CS64K 132K/Slot（HSUPA） Link Budget dB 117.53 115.13 115.13 115.1 TD-LTE与TD-SCDMA覆盖对比 TD-LTE 与TD- SCDMA可以同 覆盖组网 业务 上行控制信 道 下行控制信 道 采用8×2天线配置时，LTE业务 信道吞吐量约为HSPA的两倍； 采用2×2天线配置时，LTE业务 信道吞吐量与HSPA基本持平； 采用1*2配置时，LTE控制信 道覆盖与TD-SCDMA系统覆 盖能力持平； 采用1*8配置时，LTE控制信 道覆盖远大于TD-SCDMA系 统覆盖能力； LTE下行控制信道中 PDCCH受限，但是覆盖 能力要比TD的PCCPCH 的覆盖能力更好一些； 课程内容 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析容量性能分析 TD-LTE 系统容量&流量 系统容量 容量控制信道 、业务信道可用的 RB资源数目将限制TTI内最大调度用 户数目； 硬件资源限制将决定小区内的最大激 活用户数目； 系统流量（系统频谱效率SE、边缘频谱效率ESE） 带宽、时隙配比； 干扰载波间干扰、符号间干扰、序列间干扰、小区间同频干扰等等干扰都会带来流量 的下降，需要考虑规避措施来降低干扰； 多天线技术的使用多天线收发分集技术、波束赋形技术、双流空分复用技术的使用将 带来系统流量上的增益； 调度、功控技术算法优劣将直接影响流量性能 多天线技术 调度、功控 ICIC 系统带宽 子帧配比 3G LTE 系统容量、系统容量、 频谱效率频谱效率 TD-LTE 系统理论容量 理论容量 TD-LTE系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求 GBR和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的， 受限制的是一个TTI内同时得到调度的用户数目。但VOIP业务由于对GBR和 延迟参数的要求，因此系统所能够支持的VOIP用户总数受限。 同时能够得到调度的用户数目受限于控制信道的可用资源数目，即PDCCH（ 包含PHICH、PCFICH）信道可用的CCE个数。 PHICH，每条占用一个CCE，最多复用8个UE，； PCFICH，指明给定带宽和天线配置下可用的CCE个数 PDCCH，一个对称业务的用户需要2条PDCCH，传输上下行调度 控制信息 在实现中，设备硬件资源 、处理能力限制了单小区能够支持的激活用户数。 协议要求，在5MHz20MHz的带宽配置下，要求支持激活用户数 =400/Sector。 TD-LTE 系统理论容量 最大同时调度用户数 设系统最大同时调度用户数为N，以2天线、20M带宽为例，解方程可以计算得到N，如下 解方程，取整数得到： N=40个用户；最大40个用户 可以同时得到调度。 最大VOIP用户数 系统支持的VOIP用户数与其占用的RB数目、重传率、激活因子等相关。 为每UE分配2RB，激活因子1.0时，VOIP业务的理论容量为320个。 中兴通讯TD-LTE V2.0商用版本单小区20M带宽支持 用户数=400，RRC连接数=1200! （N/8）+ 1 + N× = 88 每PHICH支 持最大8用 户，占用一 个CCE，计 算出需要的 PHICH条数 以及占用的 CCE个数 一 条 PCF ICH 占 用 一 个 CCE 对称业 务，每 用户占 用2条 PDCC H，至 少占用 2 CCE 2天 线， 20M 带 宽， 最多 88 CCE TD-LTE 系统理论峰值流量 Uplink- downlink configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 ms D S U U U D S U U U 1 5 ms D S U U D D S U U D 2 5 ms D S U D D D S U D D 3 10 ms D S U U U D D D D D 4 10 ms D S U U D D D D D D 5 10 ms D S U D D D D D D D 6 5 ms D S U U U D S U U D 理论峰值流量估算 DL速率=流数*（配置i的下行子帧数*每子帧传输比特数+Dwpts承载的比特数）/ 配置i无线帧长）； 每子帧传输比特数=带宽内RB数 * （每RB子载波数*（14-控制符号数）-RS数）* 调制阶次 * 编码率 Dwpts 承载比特数=带宽内RB数 * （每RB子载波数*（特殊子帧承载的下行符号数 - 控制符号数）-RS数）* 调 制阶次 * 编码率 UL速率=配置i上行子帧数*（带宽内RB数 * 每RB子载波数 * （14-RS数）* 调制阶次 *编码率）/配置i无 线帧长； 说明： 配置i=0，1，6； 调制阶次： 2QPSK 416QAM 664QAM TD-LTE 系统理论峰值流量 理论峰值吞吐量计算（以配置1为例） DL 2x2 SM速率=流数x（2x71280+47520）bit/5ms =2x（2x71280+47520）bit/5ms= 76.032Mbps TD-LTE系统不同配置下的峰值吞吐量表格