td-LTE报告

1、1有关有关 TD-LTE 技术的相关介绍技术的相关介绍摘要摘要：TD-LTE 是一种新一代宽带移动通信技术，是我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA 的后续演进技术。D-LTE 的成功才真正标志着中国通信产业正式跻身 世界前列。LTE 是中国移动推动 TD 产业发展的一个重要战略举措,通过对 TD- SCDMA 后续演进技术 TD-LTE 研究，加快中国后 3G 技术演进和商用进程、促进 中国移动通信技术的蓬勃发展。本报告主要介绍了 TD-LTE 技术的一些相关主要 关键的技术，如 TD-LTE 的技术原理、TD-LTE 的帧结构、TDD 双工技术、基于 OFDM 的多址接入技术、基于 MIMOSA 的多天线技术等。关键词：宽带移动通信、帧结构、关键词：宽带移动通信、帧结构、TD-SCDMA、TD-LTE、OFDM、MIMO/SAAbstract：TD - LTE is a kind of new generation broadband mobile technology, is our country with independent intellectual property r

2、ights td-scdma follow-up evolution technology. TD - LTE success truly marks Chinas telecom industry official ranks among the worlds top. LTE is China mobile drive TD industry development, one of the important strategy of td-scdma by subsequent evolution technology TD - LTE research, accelerate after China 3G technology evolution and commercial process, promote the China mobile communication technology of booming development. In this research,it is referred some related key technologies of TD-LTE

3、 ,including TD - LTE technology principle, TD - the frame structure, TD LTE full-duplex technology, based on the OFDM based on multiple access technology, more multiple-input multiple-output (MIMO) / SA antenna technology, etc.Keyeords: Broadband mobile communication、Frame structure 、TD- LTE、OFDM、MIMO/SA 1. 引言引言2TD-LTE 即 TD-SCDMA Long Term Evolution，宣传是是指 TD-SCDMA 的长期演进。实际上没有关系。TD-LTE 是 TDD 版本的 LTE 的技术，FDDLTE 的技术是FDD 版本的 LTE 技术。TDD 和 FDD 的差别就是 TD 采用的是不对称频率是用时间进行双工的，而 FDD 是采用一对频率来进行双工。 TD-SCDMA 是

4、 CDMA 技术，TD-LTE 是 OFDM 技术，不能对接。3GPP 于 2004 年 11 月在加拿大的多伦多举行了 RAN 未来演进研讨会，决定开始 LTE 工作。标准制订过程分 SI（Study Item，研究项目）和WI（Work Item，工作项目）两个阶段。SI 主要完成目标需求的定义、明确 LTE 的概念等，然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求，对有可能融合的提案进行讨论，对各候选技术的优越性进行辩论，最终选择出适合未来LTE 的技术方案。经过长达数月的激烈讨论， LTE 需求技术报告在 2005 年 5 月底 RAN 全会上获得通过。随后各组的主要工作集中在LTE 各层的技术报告，其中物理层的技术报告是各参与方工作的重点。由于3GPP 组织成员在核心技术标准的选择以及网络演进思路上存在争议使得LTE 核心技术规范标准的制订阶段延期了 3 个月。在 2006 年 9 月 RAN #33 次全会上，经过激烈的讨论和艰苦的融合， 3GPP 最终选择了大多数公司支持的方案，下行采用OFDM，上行采用 SC-FDMA。至此，3GPP LTE 的 S

5、I 阶段正式结束。WI 阶段的主要任务是制订 LTE 的各核心规范。2007 年，LTE 物理层规范基本完成，高层、接口和射频规范接近完成，实现了3GPP 内 TDD 技术的融合，TD-LTE 成为 LTE 中唯一的 TDD 技术。在 2007 年 11 月举行的 3GPP RAN #38 次会议上，3GPP 就 TDD 两种物理帧结构 Type1 和 Type2 进行讨论，最终明确了 TD-LTE 的帧结构为 Type2，融合的帧结构基于我国提出的 TD-SCDMA 的帧结构。12. 主主要要技技术术介介绍绍2.1 智能天线智能天线2.1.1 智能天线概念智能天线概念3智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信技术。它结合了自适应天线技术的优点，利用天线阵列对波束的汇成和指向的控制，产生多个独立的波束，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化。接收时，每个阵元的输入被自适应地加权调整，并与其他的信号相加，以达到从混合的接收信号中解调出期望得到的信号并抑制干扰信号的目的，它对干扰方向调零，以减少甚至抵消干扰信号。发射时，根据从接收信号中获知的 UE 信号方位图，通过自适应地调整每个辐射

6、阵元输出的幅度和相位，使得它们的输出在空间叠加，产生指向目标 UE 的赋形波束。智能天线良好的抗多用户干扰性能使其成为 TD-SCDMA 系统关键技术之一，它对网络性能有着重要影响。空间波束赋形的结果使得在保持小区覆盖不变的情况下，极大地降低总的辐射发射功率。一方面改善了空间电磁环境，另一方面也降低了无线基站的成本。在接收端，智能天线通过空间选择分集，可大大提高接收灵敏度，减少不同位置同信道用户的干扰，有效合并多径分量，抵消多径衰落，提高上行容量。智能天线使得空间角度成为可利用的资源，所以在对系统资源进行分配和管理时，既要考虑最大限度地利用系统容量，又要协调好各种资源之间的相互关系，以便最大限度地降低用户之间的干扰，只有这样才能保证系统的整体性能达到最优状态。智能天线能使能量集中，而非智能天线使能量分散，这相当于手电筒和电灯的关系。智能天线对网络规划的影响，主要体现在覆盖及资源分配。在 TD-SCDMA系统的宏基站中一般都用到了智能天线这一技术，而在微基站中没有利用这一技术。2.1.22.1.2 智能天线优势智能天线优势智能天线与普通天线比较后可以看到其许多优势，简要地概括为如下几点：

7、1）.提高了基站接收机的灵敏度。基站所接收到的信号来自各天线单元和收信机所接收到的信号之和。如果采用最大功率合成算法，在不计多径传播条件下，则总的接收信号将增加 101gNdB。其中，N 为天线单元的数量。存在多径时，此接受灵敏度的改善将随多径传播条件及上行波束赋形算法而改变，其结果也在 101gNdB 左右。42). 提高了基站的 EIRP。由于天线波束赋形的结果等效于增大了天线增益，发射天线阵在进行波束赋形后，该用户终端所接收到的等效发射功率可能增加201gNdB。其中 101gNdB 是 N 个发射机的效果，与波束成形算法无关，另外部分将和接受灵敏度的改善类似，随传播条件和下行波束赋形算法而变。3). 增加了 CDMA 系统的容量。在未使用智能天线的系统中，能量分布在整个小区中，移动终端的工作状态对其所处区域的干扰影响并不明显。即使某一地区的所有移动终端都处于非激活状态，干扰却并没有减少。而在使用了智能天线的系统中，基站的接受方向图是有方向性的，移动终端在整个小区中始终处于受跟踪状态，并且能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端，对接受方向以外的干扰有强的抑制。这对于 CDMA 系

8、统来说，就提供了将所有扩频码所提供的资源全部利用的可能性，导致至少将 CDMA 系统容量增加一倍以上的可能性。2.22.2 基本的传输技术和多址技术基本的传输技术和多址技术OFDM是公认的宽带无线通信的首选技术，虽然有个别公司仍试图坚持用CDMA技术，但绝大部分公司为了提高LTE在新兴的宽带无线接入市场的竞争力，为摆脱Qualcom的CDMA专利制约，很早就在采用OFDM作为下行核心技术这一点上达成了共识。3GPP在选择OFDM作为物理层基本传输技术的同时，在对OFDM的具体实现上还存在分歧：一部分公司认为上行的峰均比较大，对终端的寿命和耗电量的需求很高，由此建议上行采用低峰均比的单载波技术；另一部分公司则认为在上行也可采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。LTE上行的要求与下行不同，上行终端功率消耗是关键因素。高PAPR（功率峰均比，Peakto-Average Power Ratio）和相对低效率的OFDMA技术难以满足需求。SC-FDMA（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，单载波频分多址）相对于OFDMA

9、，发送和接收机简单，能提供同样的多径保护，最重要的是它的波形本质上是单载波，PAPR低。最后，3GPP选用SC-FDMA技术作为LTE上行传输技术，选用OFDMA技术作为LTE下行传输技术。52.32.3物理层技术物理层技术2.3.1 OFDM 技技术术OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点。与传统的多载波调制相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且能够保持各个子载波之间的正交性。OFDM技术有效地提高了频谱效率，同时通过添加循环前缀，能够克服多径时延带来的符号间干扰。OFDM技术通过将宽带信道划分为多个窄带的子载波（子载波宽度小于信道相干带宽），可以较为有效地对抗信道的频率选择性衰落，有利于简化信道估计，并且不需要复杂的信道均衡，特别适合5MHz以上的宽带移动通信系统。OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数。3GPP经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，即25个子载波宽度。循环前缀（CP，Cyclic Prefix）的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降为了达到小区半径100km的覆盖要求，LTE系统采用长短两套CP方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。2.3.2 SC-FDMA 技术技术SC-FDMA技术是一种单载波多用户接入技术，它的实现比OFDM/OFDMA.简单，性能也逊于OFDM/OFDMA相对于OFDM/OFDMA，SC-FDMA具有较低的PAPR，发射机效率较高，能提高小区边缘的网络性能。SC-FDMA有两种子载波映射方式：集中式和离散式。集中式每用户在频域集中传输，传输带宽是可变的；离散式每用户分配在频域，采用IFDMA方式，根据IFDMA的循环因数，子载波数量是可变的。2.3.32.3.3 MIMO 技术技术MIMO作为提高系统输率的最主要手段，也受到了广泛关注。由于OFDM的子载波衰落情况相对平坦，十分适合与MIMO技术相结合，提高系统性能。6MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。多天线接收机利用空时编码处理能够分开并解码数据子

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