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TD-LTE技术基本原理

主要内容

1TD-LTE

1

TD-LTE关键技术

OFDM

MIMO

2

TD-LTE帧结构及物理信道

3

TD-LTE物理层过程

OFDM发展历史

物理信道

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

OFDM应用于802.11a,802.16,LTE

2000s

2000s

OFDM应用于宽带数据通信和广播等

1990s

1990s

1960s1970sOFDM在高速调制器中的应用开始研究OFDM应用在高频军事系统

1960s

1970s

OFDM概述

概念物理信道

概念

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数

据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。

宽频信道

正交子信道

f

频域波形

OFDM优势-对比FDM

与传统FDM的区别？

与传统FDM的区别？

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。

FDM

OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。

从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。

OFDM

OFDM优势-对比CDMA

物理信道

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

OFDM

TD-SCDMA

抗多径干扰能力

可不采用或采用简单时域均衡器

将高速数据流分解为多条低速数据流并使用循环前缀(CP)作为保护，大大减少甚至消除符号间干扰

。

对均衡器的要求较高

高速数据流的符号宽度较短，易产生符号间干扰

。接收机均衡器的复杂度随着带宽的增大而急剧增

加

与MIMO

结合

系统复杂度随天线数量呈线性增加

每个子载波可看作平坦衰落信道，天线增加对系统复杂度影响有限

系统复杂度随天线数量增加呈幂次变化

需在接收端选择可将MIMO接收和信道均衡混合处理的技术，大大增加接收机复杂度。

带宽

扩展性

带宽扩展性强，LTE支持多种载波带宽

在实现上，通过调整IFFT尺寸即可改变载波带宽，系统复杂度增加不明显。

带宽扩展性差

需要通过提高码片速率或多载波CDMA来支持更大带宽，接收机复杂度大幅提升。

频域调度

频域调度灵活

频域调度颗粒度小（180kHz）。随时为用户选择

较优的时频资源进行传输，从而获得频选调度增益

。

频域调度粗放

只能进行载波级调度（1.6MHz)，调度的灵活性较差。

考虑到系统设计的复杂程度及成本，

考虑到系统设计的复杂程度及成本，OFDM更适用于宽带移动通信

OFDM不足

物理信道

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

较高的峰均比（PARP）

OFDM输出信号是多个子载波时域相加的结果，子载波数量从几十个到上千个，如果多个子载波同相位，相加后会出现很大幅值，造成调制信号的动态范围很大。因此对RF功率放大器提出很高的要求

受频率偏差的影响

受频率偏差的影响

高速移动引起的Doppler频移

子载波间干扰(ICI）

系统设计时已通过增大导频密度（大致为每0.25ms发送一次导频，时域密度大于TD-S）来

减弱此问题带来的影响

受时间偏差的影响ISI(符号间干扰）ICI

受时间偏差的影响

折射、反射较多时，多径时延大于CP(CyclicPrefix，循环前缀)，将会引起ISI及ICI

系统设计时已考虑此因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求

（4.68us)，从而维持符号间无干扰

LTE多址方式-下行

下行多址方式—OFDMA物理信道

下行多址方式—OFDMA

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用

集中式：连续RB分给一个用户频率

集中式：连续RB分给一个用户

频率

用户A

用户B

用户C

时间

子载

波 在这个调度周

期中，用户A是分布式，用户B是集中式

优点：调度开销小

分布式：分配给用户的RB

分布式：分配给用户的RB不连续

优点：频选调度增益较大

下行多址方式特点同相位的子载波的波形在时域

下行多址方式特点

上直接叠加。因子载波数量多

，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。

power

时域波形

t

峰均比示意图

LTE多址方式-上行

上行多址方式—SC-FDMA物理信道

上行多址方式—SC-FDMA

物理信道物理层过程

帧结构

关键技术

和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资

源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续

频率用户

频率

用户A

用户B

用户C

时间

在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的

上行多址方