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TD-LTE的原理及其发展 作者： 日期：19 个人收集整理 勿做商业用途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 姓 名 学 号 学 院 专业班级 TD-LTE的原理及其发展专业： 姓名：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：TDLTE，技术,前景 ABSTRACTTD-LTE as a future 4 G storage technology， it is of high performance and distinct characteristics， in the rate, time delay and spectrum and many advantages, based on the network can deploy technology TDD polymerization scattered spectrum resources， and improve the utilization of the resources， and can provide users with rich and colorful mobile Internet business， in many countries have started to business trial, has the bright future。 Key Words: TD-LTE Technology Prospect 一、 TDLTE概述LTE f Long Term 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。TDLTE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TD SCDMA的后续演进技术在继承7TDD优点的同时R引了多云线MMO与频丹复用OFDM技术。相比于3G，TDLTE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（Long Term Evolution）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“Always Online”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TDLTE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TDSCDMA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（8PSK 16QAM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CDMA 2000 1中的某时陬使用16QAM传输高速数据在1 25MHz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TDSCDMA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，3GPP RAN37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（TDSCDMA LCR/HCR）模式。在RAN 38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 f nte r S ymboInterference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、TDLTE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LTE TDD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、TDD LTE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SCFDMA(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 1.6M W一个载频 10M2) 对功控要求低 TD 0200MZ W 1500MZ3) 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 TD 120KM/H W 500KM/H六、LTE 的目标有以下几点 实现比现有技术更高的数据率。在 20 MHz 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 50 Mbit/s ， 下行峰值速率达到100 Mbit/s ， 频谱利用率比 R6 版本提高 24 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。 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。 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 10 ms , 控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间应低于 100 ms ， 从驻留状态到激活状态的迁移时间应小于 100 ms。 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、 TDLTE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l JJEPC，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 NL2VPN+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LSP Tunnel，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（704576),每个监控点上行带宽占用恒定在2Mbp;在网络质量佳的地方采用HD分辨宰格式f 1280720)每个监控点上行带宽占用4Mbps，在试验同阶段根据LTE试验网的带宽利用率来分析业务速率如表I所示：本文为互联网收集,请勿用作商业用途个人收集整理，勿做商业用途在试商用阶段根据LTE试验网的实践结果，对LTE业务采取PTN的OoS肇略为业务提供AF【确保转发l和加速转发I EF)的队列调度机制.LTE业务用VLAND进行分类：同真会议业务VLAN ID设置为51业务配置CIR=3MPIR=3M;视频监控业务，VLAN ID设置为52+业务配置CIR=3M，PIR3M;即摄即传业务VLAN ID设置为53，业务配置CIR;4M，P LR=6M。NNI带宽10M。根据这样的配置，三条业务流同时发送，分别收!lJ3M、3M和4M总共10M。单独发送每条业务也都能满足符台ClR设置。八、TDLTE技术在国内外的应用1）瑞典启动全球首个LTE商用站点2010年5月25日，爱立信和瑞典运营商TeliaSonera在斯德哥尔摩启动全球首个LTE商用站点，标志着在实现移动数字高速公路方面迈出了重要一步。作为瑞典的主要运营商,TeliaSonera近年来致力于升级网络，为用户提供更高的速率、更丰富的业务，让用户即使在移动状态中也能享受高速流畅的网络连接.为此,TeliaSonera于今年1月同爱立信签署LTE商用网络合同，网络覆盖地区为瑞典首都斯德哥尔摩，商用时间为2010年。根据协议，爱立信向TeliaSonera提供的LTE系统包括全新RBS6000系列的LTE无线基站、演进分组核心网、包含了Redback公司SmartEdge1200路由器和最新EDA多址接入聚集交换机的移动回程链路解决方案。此外，爱立信不仅负责网络实施及运行初期的网络管理工作,还将与TeliaSonera长期合作,以共同推动用户使用LTE移动宽带。就在全球经济尚未走出低谷的时候,TeliaSonera宣布部署全球首个LTE商用站点。作为2010年正式启动的商用网络中的一部分，该站点的启动毫无疑问为全球LTE的发展提供了良好的范本，该站点的揭幕表明LTE不再遥不可及，而是已经成为了现实。2)日本正式发放LTE牌照2009年5月7日日本总务省发放了4个LTE牌照。日本几大移动运营商NTT Docomo、软银移动、KDDI和eMobile公司没有悬念地都获得了LTE牌照。日本在以无线宽带为标志的4G时代将采用业界统一的LTE标准，这将有助于LTE的迅逐普及。正是基于这种考虑，日本总务省发布了4个LTE牌照，日本三大通信运营商NTT Docomo、软库、KDDI和新兴的通信运营商e-Mobile公司都可公平地获得开展LTE的频段。日本最大的移动运营商NTT DoCoMo计划在今后5年投资3000至4000亿日元，建设LTE基站和骨干通信网.其最早于明年开通业务。软银移动将投资1200亿日元于设备，计划于2011年至2012年提供业务。日本e Mobile公司计划至2013年的设备投资总额为3000亿日元，其将于2011年开通业务。KDDI将于2012年提供业务。其投资额为1000多亿日元。有关专家指出,日本政府之所以及早发放LTE牌照，是着眼于在全球领先部署4G。按照日本政府的计划，5年后LTE将覆盖日本50的人口.3）Verizon将率先在美国实现LTE商用由Verizon Communications与沃达丰公司共同组建的Verizon Wireless公司已经在今年选定爱立信与阿尔卡特朗讯作为首要网络供应商，支持其在美国启动LTE网络部署。此前，Verizon已与沃达丰携手在美国及欧洲进行业界领先的LTE网络试验.这两家入选的设备厂商将为Verizon Wireless部署网络基础设施,使其能够自2010年起率先在美国推出商用LTE服务。此外，Verizon还宣布选定诺基亚西门子通信与阿尔卡特朗讯作为其IP多媒体子系统(IMS)网络的核心供应商。无论采用何种接入技术，该系统均可实现丰富的多媒体应用。IMS将在Verizon服务架构的演进过程中扮演核心技术的角色。Verizon计划在其无线和固定宽带网络上提供基于IMS的IP融合应用和服务.LTE将成为采用IMS技术的重要无线接入网之一。Verizon Wireless在进行LTE网络建设并提供商用服务的同时,也将扩展其FiOS光网络。这是持续一致和相互补充的发展战略，着眼于宽带市场的未来发展.4）WIMAX成为运营商发展宽带业务的选择之一在全球1700多家拥有WiMAX频谱资源的授权运营商中，约有470家拥有50MHz或更宽的带宽，考虑使用WiMAX提供长期能盈利的宽带服务，最近美国、日本、韩国、意大利、沙特、俄罗斯、台湾等地区的运营商都已经或者计划推出基于WiMAX的无线宽带服务。预计到09年年底，全球排名靠前的22家WiMAX运营商的用户数量将有望从现在的124万升到250万，到2010年年底，用户数量将接近400万。在这些用户中,有很大一部分将来自可能在2010年转换到WiMAX的一些大型专有网络用户,如Clearwire公司在美国的网络。但是，在Maravedis调查的22家WiMAX运营商中,有42的公司正在考虑部署LTE网络,这对WiMAX的发展很不利。在2009年到2010年期间，WiMAX阵营将面临经济压力，许多新兴移动运营商对WiMAX的资本投资将会放缓,其中包括3。5GHz频段的大多数运营商，他们会将其主要精力放在最有利可图的市场部分-寻找可靠性连接的企业客户。不过,尽管受到投资方面的困扰，新兴市场仍将是驱动WiMAX增长的核心，许多厂商认为拉丁美洲和亚洲是最具吸引力的地区。5）TDLTE在中国地区的应用、深圳TDLTE试验网范围：深圳TDLTE规模试验网拟覆盖37.58平方公里区域。共覆盖以下四个区域区域1-南山中心区：科技园区、高校园区、大运会场馆;区域2南山（沙河以东)：中心商业区；区域3-福田中心区：中心商业区、中心商务区、政务区；区域4龙岗中心城：政务区、大运会场馆深圳TD-LTE规模试验网新建基站240个。上海世博园区TDLTE试验网中国移动在上海世博园区内的TDLTE演示同业务采用和站点汇聚类似的组同方式移动演示车上的视频终端应急指挥中一u视频终端和世博园监控中心都通过MSTP侍辕设备接LTE祝窥监控平台+如图2所示，在世博园区内世博监控中心的特定显示屏，向参观者提供世博园区内陆上和水上移动状态陆上重要区域的视频监控业务LTE视频监控平台的CE上配置VLAN及L3 VLAN用于不同的视频业务移动视频监控业务和高清视频会议业务用不同的VLAN ID来区分业务类别LTE视频监控平台和两个业务终端间通过MSTP传辅设备连接。传输设备则根据CE上配置的不同VLAN在其通道内绑定与之对应的VLAN lD对不同业务进行遗传传输带宽需求都是百兆带宽。十、多种制式理论峰值速率对比无线蜂窝技术:CDMA2000 1x/EVDo；GSM EDGE；TD-SCDMA HSPA;WCDMA HSPA;TD-LTE无线蜂窝制式GSM(EDGE)CDMA 2000(1x）CDMA 2000(EVDO RA)TDSCDMA(HSPA）WCDMA（HSPA)TDLTE下行速率236kbps153kbps3.1Mbps2。8Mbps14.4Mbps100Mbps上行速率118kbps153kbps1.8Mbps384kbps5.76Mbps50Mbps无线连接技术：WLAN/wifiWLAN IEEE 802。11 a/b/g： 峰值数据速率为54MbpsWLAN IEEE 802.11n：峰值数据速率600Mbps十一、结论TDLTE是一十中国主导的具有“国际化特征的标准。TD-LTE的技术优势体现在速率、时延和频谱利用率等多个方面，使得运营商能够在有限的频谱带宽资源上具备更强大的业务提供龌力而遘正是全球移动通信产业孜孜以求的目标所在.上海世博会TDLTE演示网引领移动宽带时代使得最消耗带宽对网络自E力要求最高的移动高清视频娄应用业务得到了完美呈现基于TDD技术的网络部署不需要成对频谱,并且通过日益发展的宽带功放技术可以把零散的频谱聚台起来握供业务更提高了远营商的频谱资源利用效率和网络部署效率。可以预见TDLTE必将成为移动宽带时代的主力军，为运营商捏升AIRPU、提升用户体验、拓宽行业应用前景提供重要的动力。十二、参考文献1 李建东 郭梯云 邬国扬移动通信，西安电子大学出版社 第268-381页。 2 魏红 移动通信技术，人民邮电出版社 第168-259页。3 张云满现代移动通信论文集，北京邮电大学出版社 第221-378页