大唐移动索士强：TDD系统优化设计

网易科技讯 5月27日消息，大唐移动系统与标准部索士强今日在2009 TD国际峰会上介绍了TD-LTE所涉及包括网络架构，峰值速率，调度机制、干扰减轻还有真针对TD-LTE的TDD系统优化设计等内容。

以下为索士强演讲实录：

各位来宾，各位专家下午好，简单介绍一下我自己，我是索士强，目前从事的我们公司TD-LTE产品的技术研发工作。今天我演讲的主题是发展与演进TD-LTE技术综述。前面有很多嘉宾已经讲过了LTE的标准进展，我这个演讲更重要在标准备货的技术细节的分析，投入一些分析来看看到底LTE能达到什么样的性能。在进行具体的分析之前，还是回顾一下标准的进程。现阶段从3GPP来看，有三个TD相关的标准并行开发，一个是中国移动部署的TD-SCDMA系统，从R5到R9，目前正在进行技术的演进。同时今年三月份，TD-LTER8版本已经冻结，还有一些在R8开发，去年已经起动的LTEAdvanced标准化工作，对应的是R10。今天讲的内容是TD-LTE的技术，可能对于LTEAdvanced有一些简单的阐述。

首先看一下今天讲的TD-LTE涉及的内容，包括网络架构，峰值速率，调度机制、干扰减轻还有真针对TD-LTE的TDD系统优化设计。

看一下LTE的网络架构。LTE的网络架构相对于目前3G说比较明显的特点取消了LTE的节点，使目前包含了两个网源，一个是E—UTRAN，还有EPC。LTE峰值速率和频谱效率，从LTE最初的设计目标来看，主要是要完成下行支持100兆，下行支持50兆，从目前标准完成之后，反过来看，如果不考虑任何的开销，只考虑空口的传输，理论上的顺时峰值速率达到下行200兆，上行时间可以达到100兆BBS，这是理论上极限的峰值速率，如果针对到TD-LTE系统中，考虑到上下行实际配比，它的平均峰值速率下行如果考虑开销的话，也可以达到100兆BBS，下行到72兆BBS，这里考虑开销主要是导频和广播信道的开销。可见LTE峰值速率相对于目前的3G系统来看有明显的提升。为什么LTE系统峰值频率和频谱效率达到这么高，总结有如下四点技术来支持，一个是采用了OFDMA技术，一个是采用了MIMO技术，一个是采用可扩展的带宽，同时LTE还支持频率的调度和频率分级技术。从带宽上来看，LTE系统支持灵活的带宽扩展，比如说最小可以支持1.4兆HZ，最大可以支持到20兆HZ，带宽越大，可以支持的峰值速率越大，这是不争的事实。第二OFDMA技术，为什么说OFDMA技术可以获得更高的频谱效率，主要是由于OFDMA技术采用了CP以及长符号的概念，使得没有符号干扰，在接收的时候无需复杂的算法，也便于和MIMO技术结合。相对于CDMA系统可以获得更高的频谱效率。从两张图上可以看到，OFDMA和目前上行采用的主要差别在于OFDMA是通过串行变换变成多个数据流，上行的单载波的调制方式是通过DFT的操作，把串行数据变形的多个数据流。就是因为上行加了DFT的操作，使得上行峰值比比较低，更易于终端实现，正因为加入这样的模块，使得上行的频谱效率略低。

从应用场景来看，空间复用和波束成形以及传输分集对信道的要求不一样，小区在做部署的时候，小区中心和小区边缘的信道传输不一样，为了使网络里每个地方都能够有效提高频谱效率，必须把三种技术混合使用，才能有效包括LTE高峰值速率和高频谱效率。

频率调度和频率分级，从图中可以看出在一个大带宽情况下，不同的子带上信道的质量是不一样的，而且不同用户在信道质量上也是不一样的，不同用户以及不同子带上频率上选择上，使LTE技术通过两种方式获得增益，一种是直接用频率分级，可以让用户占用更离散的频段，通过抗衰落的技术获得频率分级增益。另外一种机制是通过频率上的调度，在每一个子带上选择信道质量最好的用户进行调度，这样的话可以获得一定的调度增益，也有说法叫多用户分级增益。LTE系统和现有的3G系统明显的特征支持更快速的动态调度，LTE系统可以很快速进行数据的掉的和数据的解调，支持实现敏感的业务，动态调度的机制从图中可以看出，LTE将一个下行子针从时间上分两个区域，控制区域和数据区域，时间划分的方式可以有效地保证动态效率的实施，主要原因是因为一个用户可以通过首先接收控制区的控制信息，很快速地进行解调得到相应的信息，根据它的指示，在后面的数据区域进行相关的信息获取，这样可以在一毫秒，目前评估来说基本上是三毫秒时间内把信息获得到，这样能获得很快速的动态调度。

还有半持续调度，从图上可以看出动态调度主要靠每个子针里有自己的动态控制信道指示，独立的指示信息资源分配，对半持续调度来说，是通过一个控制子道进行资源分配指示。属于每次都要进行动态调度，控制信道的调度比较大，使用半信道调度可以利用有限调度资源支持更多的用户。

灵活的调度里，目前LTE比较明显的特征支持MIMO的分层调度，从下行来看，有个层次在RAC做调度的，每个用户可以独立支持MIMO的传输模式，高层模式变化周期比较慢。目前LTE支持传统模式包括七种，分别是单端口传输，传输分集，开环空间复用，闭环空间复用，多用户MIMO，RAN1预编码，单编码口传输。端口5主要指在LTE为了波束成形应用的。还有另外一个层次每个传输模式内部也可以进行MIMO方式的动态调度，比如模式四可以支持单流传输，也可以支持双流传输，在模式三里，可以做传输分集，空间复用的切换，这是在调度器进行决策的，主要通过物理层指示来做指示，因为这个是物理层的限令做指示，所以变化周期比较快，属于动态调度。对于上行来说，也是分了两个层次，目前上行是支持终端侧的选择技术，是通过RAC来决策，这也设限终端能力，如果终端不支持天线选择，就无法做，如果终端支持的话，可以通过高层来配制特性。另外一个层次是上行，通过资源的指示来进行MIMO的指示。

为了解决LTE系统的通信主网所进行的多小区干扰减轻技术。可以看到小区干扰减轻技术有三大类，干扰随机化，通过序列加扰达到的。另外是干扰协调，还有通过波束成形技术可以降低小区干扰。

小区干扰协调基本思想是以小区间协调的方式对寺院的使用进行限制，包括限制哪些视频资源可用。小区干扰协调从实现分两大类，一类是静态干扰协调，不需要标准化来支持，是通过事先的频率规划来达到避免小区干扰，把小区边远频率做一些规划，某些小区的边缘使用三分之一的频率，小区周边重新部署做一个协调。第二需要交流换一些信息。基站可以避免强干扰的资源，达到避免小区干扰的目的。波束成形对小区干扰起的作用。波束赋形在TD-SCDMA比较成熟。由于波束的形状可以降低对其他用户的干扰，如果在波束赋形已经知道干扰的方向，通过波束赋形的方法可以降低对干扰用户的辐射能量，达到抑制对小区干扰的作用。对上行来说，波束赋形的效果更好。

说一下TDD系统的优化设计，针结构设计上保证了TDD系统共存。这也是为什么我们LTE的针结构和FDD结构不一样的主要原因，通过两个系统之间的不同的特殊时期里保护间断的配制，可以很有效地共存。TD-LTE可以支持多个等级的覆盖范围。目前TD-LTE系统从标准上至少可以支持最大覆盖范围是107公里，第三点是远程干扰，如果对TDD系统比较清楚的，远端基站对基站的干扰，TD-LTE设计中，这个点在针结构中有所考虑的，比如说目前支持很大的GP配置，这样的话可以有效地保证对远端基站干扰，同时它的配置可以在不同的频段上，也可以避免同步信号对于接入信打的干扰。

TD-LTE系统还有优化导频的设计，可以覆盖整个带宽，这个在FDD做不到，同时还可以避免由于在其他上行子针中数的SRS导致资源浪费和冲突，同时SRS的的优化设计，更有利波束赋形技术的应用，通过可以从它获得信道对称性，做下行的计算。

TDD系统中波束赋形系统，TD-LTE目前可以很好地支持波束赋形技术的应用，这样可以更便于基站实现，方便与TD-SCDMA的兼容和共站址。采用8天线的波束赋形技术，系统可以获得更高的性能增益。基站采用8天线，性能和性价比都是比较高的。

从LTEAdvanced来看，设计的主要目标分为四大类，一个是满足技术正极的需求，继续保持标准的竞争力。目前LTE设计上要求下行支持1Gbps，下行支持500mbps。为了达到这些目的，LTE核心技术分为MIMO技术增强，载波技术。MIMO增强是指支持8×8天线配置，目前标准基本上确定下来，LTEAdvanced对PDSCH的解调采用UE。

载波聚合一个是降低实现复杂度，还有解决离散频谱的问题，可以把更多的分散频谱汇集在一起。协作多点的技术主要在多个地理分开传输点进行动态的传输和接收，主要达到的目的一个是增强高数据速率的覆盖范围。目前从标准范围来看，包括两种机制，一种是协作的调度和波束赋形，主要靠协作来避免干扰，另外是联合的传输，主要是通过调动室的信号能够叠在一起进行协作和处理。Relay技术在标准化，两方面的作用，一个做覆盖区域的扩展，来解决运营商部署的时候盲点的问题，另外可以在红小区范围内，在局部区域做速率的扩展。

业界目前主要的认识就是TD-SCDMA通过演进会支持到TD-LTE，TD-LTE后续演进可能是LTE—A，这个是需要大家仔细考虑的问题。谢谢大家！