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TDLTE的原理及其发展
兰州大学课程设计
《移动通信》期中论文
论文题目TD-LTE的原理及其发展
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TD-LTE的原理及其发展
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摘要:
TD-LTE作为一种未来4G储存技术,它具有很高的系统性能和鲜明的特点,在速率、时延和频谱利用等方面有众多的优势,基于TDD技术的网络部署可以聚合零散的频谱资源,提高资源的利用率,并且可以为用户提供丰富多彩的移动互联网业务,在许多国家相继开始开展商务试用,具有光明的前景。
关键词:
TD-LTE,技术,前景
ABSTRACT
TD-LTEasafuture4Gstorage technology,it isofhigh performanceanddistinctcharacteristics, intherate,time delayand spectrumandmanyadvantages, basedonthe networkcandeploytechnologyTDDpolymerizationscatteredspectrumresources,andimprovetheutilizationoftheresources, andcanprovideuserswith rich andcolorfulmobileInternet business, inmanycountrieshavestartedtobusinesstrial,has thebright future.
KeyWords:
TD-LTETechnologyProspect
一、TD—LTE概述
LTE fLongTerm Evolution}是3GPP在R帅提出的一种新的宽带无线空中接口技术.可分为FDD和TDD两种模式。
TD—LTE是一种新一代亮带穆动通信技术+是我国拥有la主知识产权的TDSCDMA的后续演进技术.在继承7TDD优点的同时R引^了多云线M[MO与频丹复用OFDM技术。
相比于3G,TD—LTE在系统性能上有T跨越式提高.能够为用户提供更加丰富多彩的移动互联网业务。
早在2004年11月份3GPP魁北克的会议上,3GPP决定开始3G系统的长期演进(LongTermEvolution)的研究项目。
世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式,开始形成对LTE系统的初步需求:
作为一种先进的技术,LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率,并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进,同时为使用户能够获得“AlwaysOnline”的体验,需要降低控制和用户平面的时延。
该系统必须能够和现有系统(2G/2.5G/3G)共存。
在无线接入网(RAN)侧,将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的OFDM(正交频分调制)技术。
OFDM技术源于20世纪60年代,其后不断完善和发展,90年代后随着信号处理技术的发展,在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。
OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点,是公认的未来4G储备技术。
二.TD—LTE特点
TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇,主要包含三大特点:
1.包含大量中国的专利,由中国主导,同时得到了广泛国际支持,成为了国际标准;
2.上网速度快,能够达到TD-SCDMA技术的几十倍,使无处不在的高速上网成为可能;
3.产业发展速度快,与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展,代表着当今世界移动通信产业的最先进水平。
三、LTE关键技术
为进一步提高频谱效率,MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。
MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性,能同时传输多个数据流,从而有效提高数据速率和频谱效率。
为了降低控制和用户平面的时延,满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于5ms)的要求,目前的NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化,RNC作为物理实体将不复存在,NodeB将具有RNC的部分功能,成为eNodeB,eNodeB间通过X2接口进行网状互联,接入到CN中。
这种系统的变化必将影响到网络架构的改变,SAE(系统架构的演进)也在进行中,3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。
在传输较高速率的业务数据时.通过在一定时隙使用较高调制方式(8PSK16QAM甚至64QAM)来进行恃输是一种受到广泛关注的技术在TD—SCDMA RTT中,已经使用SPSK来侍输2Mbos的业务。
高通公司提出HDR技术,在CDMA20001×中的某时陬使用16QAM传输高速数据.在125MHz的带宽下可传输2Mbps的数据速率.其实质就是将TDD技术应用到FDD系统中。
3GPP也在研究类似的技术.来解决FDD传辕上、下行不对称业务的问题,
作为LTE的需求,TDD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。
在2005年6月在法国召开的3GPP会议上,以大唐移动为龙头,联合国内厂家,提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案,在同年11月,在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。
到2006年6月,LTE的可行性研究阶段基本结束,规范制定阶段开始启动。
在2007年9月,3GPPRAN37次会议上,几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构,同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案,基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMALCR/HCR)模式。
在RAN38次全会上融合帧结构方案获得通过,被正式写入3GPP标准中。
OFDM技求是将一十较宽的频带分成一些较窄的相互重叠且正交的子载波.并行传送数据.提高频谱效率.抵抗信道衰落其主要思想是将信道丹或许多正变于信谨,在每个子信逋±进行窄带调制和传输,由于每个于信道上的信号带宽小于信道的相关带宽.因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的.大大消除了符号间干扰。
在各类无线通信系统中,ISI fnterSymboInterference.符号问干扰)一直是影响通信质量的重要因素。
目前的移动通信系统罘用自适应均衡器来解决这一问题。
但是用户越多均衡器的抽头就越多.这对硬件的处理速度提出了很高的要求.并将太大提高设备的复杂程度和成本。
因此,当同样能够有效对抗lsl的OFDM技术推出时、就目其频谱利用率高、抗击径衰落性能好、成本偏低而被普遍看好。
四、TD-LTE的帧结构如下
每个无线帧包括两个5ms的半帧,每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3个特殊时隙(DwPTS/GP/UpPTS)组成。
3个特殊时隙总长度为1ms。
每两个时隙组成一个子帧。
目前LTETDD规范方面,物理层完成了95%,高层完成了80%,接口完成了80%,08年应能完成射频、终端一致性方面及核心网方面的规范制定。
五、TDDLTE系统具有如下特点
1.灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽;
2.下行使用OFDMA,最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求;
3.上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s;
4.充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能;
5.系统的高层总体上与FDD系统保持一致;
6.将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在不同应用场景的性能;
7.应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量;
8.进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。
TD-LTE与美、欧切换技术的优缺点
优点:
1)频谱利用率高TD一个载频 1.6MW一个载频10M
2)对功控要求低TD0~200MZW1500MZ
3)采用了智能天线和联合测试引入了所谓的空中分级,但效果如何,还待验证
4)避免了呼吸效应TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划
缺点:
1)同步要求高 TD需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作
2)码资源受限TD 只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量
3)干扰问题上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰
4)移动速度慢TD120KM/HW500KM/H
六、LTE的目标有以下几点
⑴实现比现有技术更高的数据率。
在 20MHz带宽下, UE 下行采用2天线, UE 上行采用 1天线发射的情况下,其上行峰值速率应达到 50Mbit/s ,下行峰值速率达到100Mbit/s,频谱利用率比R6版本提高2~4倍。
全小区范围内,数据速率应保持一致性,在边缘区域, 速率不能有明显下跌。
⑵提供比R6 版本高3到4倍的小区容量,在小区边缘容量比R6版本高2到3 倍。
⑶显著降低用户平面和控制平面的时延,用户平面内部单向传输时延应低于10ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间应低于 100ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间应小于100 ms。
⑷显著降低用户和运营商的成本。
另外 LTE 要求在满足以上目标时尽可能平滑地实现技术进步。
所以要求新的无线接入技术必须与现有的3G无线接入技术并存, 并且能与现有无线网络以及其替代版本兼容。
为了实现以上目标,3GPP计划发展新的无线传输技术和无线网络体系结构。
在 4G移动通信系统的研究中已经提出了许多上述相关技术。
LTE计划将对现有3G技术进行极大的发展和改进,并会实现相当的技术跨越。
为此,我们有必要对LTE 计划及其进展情况投入足够的关注。
出于以上考虑, 本文首先对LTE计划进行介绍,然后将对其中的部分先进技术进行一定讨论,主要包括LTE的系统结构、 链路层和物理层的技术演进,希望能对关注移动通信技术发展和关注LTE 计划的读者有所启发。
七、 TD—LTE的传输承载方案
移动同络向LTE阶段薄进.其承载模式会发生很大的变化.LTE采用了一种革命性的架构.RNC主要功能下穆到eNB.将RNC和Node B台并为eNB,核心网则演进}lJJEPC,eNB直接连接到EPc.网络逐渐向扁平化和网状网演进,其对带宽、接口时延、OoS、安全性等均有新的需求。
如何顺应P化的发展趋势.构建一张嘉效、融台3G和LTE的承载网络.降低网络建设和运维戒本,成为承载网建设中最关注的问题。
LTE业务的带宽需求主要来源于移动数据业务。
数据业务具有流量不确定和实发等特性.因此需要传输相具备业务的收敛茫聚能力,有效利用网络带宽资源,节省网络建设成本。
而MSTP采用刚性管道承载分组业务.汇聚比受限,统计复用效率低.承薮P化业务成本高。
目前中国移动采用的是端到端P T N{L2VPN+L3VPN)懈决方案.接人层采用L2VPN+核心层采用L3VPN。
其传送高教和管理维护窖易.PTN突出可视化、图形化维护和管理.最大程度地降低接八网的TCO;全同部署LSPTunnel,承载高质量高可靠性业务;同时,在台适的地方台适的时机部署L3VPN同关.能最大程度地实现网络的灵活性和可扩展性.根据世博园区LTE试验网.监控流达到有线监控清晰度,采用D1分辨率格式
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