【導(dǎo)讀】已經(jīng)無法滿足用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率方面的要求，為此必須大力發(fā)展建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，以便吸引用戶留在網(wǎng)絡(luò)中，為運(yùn)營商創(chuàng)造持續(xù)的利潤。了較詳細(xì)的闡述，希望讀者可以通過本書的學(xué)習(xí)建立對(duì)于TD-LTE的整體認(rèn)識(shí)。架構(gòu)與接口、應(yīng)用頻段以及標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)路線；介紹了OFDM、MIMO、ICIC三大核心技術(shù)的。介紹了TD-LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)、以及上下。行的物理信道與信號(hào)、傳輸信道和邏輯信道；通過小區(qū)搜索和隨機(jī)接入過程的內(nèi)容，將之前介紹的。基本原理與信道的內(nèi)容進(jìn)行整理；簡單介紹了LTE-Advanced的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及采用。同時(shí)由于我們水平有限，本書的出版僅僅起到拋磚引玉的作用。新的時(shí)代而共同努力。

　　

【正文】 其預(yù)編碼矩陣的獲取方式劃分為兩大類：非碼本的預(yù)編碼和基于碼本的預(yù)編碼。 對(duì)于非碼本的預(yù)編碼方式，預(yù)編碼矩陣在發(fā)射端獲得，發(fā)射端利用預(yù)測的信道狀態(tài)信息，進(jìn)行預(yù)編碼矩陣計(jì)算，常見的預(yù)編碼矩陣計(jì)算方法有奇異值分解（ SVD）、均勻信道分集（ UCD）等，其中 SVD 的方案最為常 用。對(duì)于非碼本的預(yù)編碼方式，發(fā)射端有多種方式可以獲得空間信道狀態(tài)信息，如直接反饋信息、差分反饋、利用 TDD 信道對(duì)稱性等。 對(duì)于基于碼本的預(yù)編碼方式，預(yù)編碼矩陣在接收端獲得，接收端利用預(yù)測的信道狀態(tài)信息，在預(yù)定的預(yù)編碼矩陣碼本中進(jìn)行預(yù)編碼矩陣的選擇，并將選定的預(yù)編碼矩陣的序列號(hào)反饋至發(fā)射端。 c) 下行多用戶 MIMO 若基站占用相同時(shí) /頻資源的多個(gè)數(shù)據(jù)流發(fā)送給同一個(gè)用戶，則為單用戶MIMO（ SUMIMO），或稱為空分復(fù)用（ SDM）。若基站將占用相同時(shí) /頻資源的多個(gè)數(shù)據(jù)流發(fā)送給不同的用戶，則為多用戶 MIMO（ SUMIMO），或稱為空分多址（ SDMA）。 3) 波束賦形 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 30 波束賦形技術(shù)是指通過相鄰幾個(gè)天線發(fā)送相關(guān)性很強(qiáng)的信號(hào)，將這些信號(hào)經(jīng)過疊加后形成一個(gè)更強(qiáng)的波束，從而增加信號(hào)的強(qiáng)度。波束賦形技術(shù)主要用于提高小區(qū)邊界處用戶的速率，能夠極大增加扇區(qū)容量。因?yàn)檫@些區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度通常較弱、速率較低，通過波束賦形技術(shù)的使用，可以使得合成后的波束強(qiáng)度變大，從而支持更高的數(shù)據(jù)速率。 波束賦形與線性預(yù)編碼在操作上有很多相似之處，但是其工作原理與預(yù)編碼不同。預(yù)編碼要求基站側(cè)使用大間距的多根天線陣列，預(yù)編碼矩陣需要匹配瞬時(shí)的衰落變化；而波束賦形 是一種應(yīng)用于小間距的天線陣列技術(shù)，波束賦形的權(quán)值需要匹配信道的慢變化，例如來波方向和平均路損等。因此，在進(jìn)行波束賦形時(shí)，可以不利于終端來反饋所需信息，來波方向和路損信息可以在基站側(cè)通過測量上行接收信號(hào)獲得，并且不要求上行使用多根天線進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。 目前的 3GPP R8 版本主要分了 7 類 MIMO，具體現(xiàn)網(wǎng)中使用哪種需要網(wǎng)優(yōu)人員結(jié)合實(shí)際情況去設(shè)置相關(guān)的門限和條件。下面列出這 7 類分別講解原理和使用場景。 ? 模式 1（ TM1）：單天線模式，也是集成模式，兼容單天線 UE； ? 模式 2（ TM2）：不同模式在不同天線上傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)，適用于覆蓋邊緣； ? 模式 3（ TM3）：開環(huán)空分復(fù)用，無需用戶反饋，不同天線傳輸不同的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于速率增加一倍，適用于覆蓋較好趨于； ? 模式 4（ TM4）：同上，只不過增加了用戶反饋，對(duì)無線環(huán)境的變化更敏感； ? 模式 5（ TM5）：多個(gè)天線傳輸給多個(gè)用戶，如果用戶較多且每個(gè)用戶數(shù)據(jù)量不大的話可以采用，增加小區(qū)吞吐量； ? 模式 6（ TM6）：閉環(huán)波束賦形一種，基于碼本（預(yù)先設(shè)置好），預(yù)編碼矩陣是在接收端終端獲得，并反饋 PMI，由于有反饋所以可以形成閉環(huán)。 ? 模式 7（ TM7）：無需碼本的波 束賦形，適用于 TDD，由于 TDD 上下行是在同一頻點(diǎn)，所以可以根據(jù)上行推斷出下行，無需碼本和反饋， FDD由于上下行不同頻點(diǎn)所以不能使用。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 31 圖 20 MIMO的 7種傳輸模式 ICIC LTE 系統(tǒng)下行 OFDMA 多址方式使本小區(qū)內(nèi)的用戶信息均承載在相互正交的不同載波上，因此，大部分干擾都來自于其他小區(qū)。 對(duì)于小區(qū)中心的用戶來說，其本身離基站就比較近，而外小區(qū)的干擾信號(hào)距離又比較遠(yuǎn)，則其信干比（ SIR）相對(duì)較大；但是對(duì)于小區(qū)邊緣的用戶，由于相鄰小區(qū)占用同樣載波資源的用戶對(duì)其 干擾比較大，加之本身距離基站較遠(yuǎn)，其信干比相對(duì)就較小。這就導(dǎo)致了雖然小區(qū)整體的吞吐量較高，但是小區(qū)邊緣的用戶服務(wù)質(zhì)量卻較差，吞吐量較低。因此，在 LTE 系統(tǒng)中，十分重視小區(qū)間干擾問題的解決。 MIMO 技術(shù)可以提高小區(qū)中心的數(shù)據(jù)率，卻很難提高小區(qū)邊緣的性能。小區(qū)邊緣由于信干比較低，難以支持多流傳輸，因此隨著系統(tǒng)采用的天線數(shù)量增多，小區(qū)中心的性能可能不斷提高，但小區(qū)邊緣的性能卻很難提高，在小區(qū)中心可以使用的高階調(diào)制方式也很難在小區(qū)邊緣使用，造成小區(qū)中心和小區(qū)邊緣的性能差距越來越大，因此在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， 抑制小區(qū)間干擾技術(shù)對(duì)系統(tǒng)整體性能的提升將起到更關(guān)鍵的作用，也將面臨更大的挑戰(zhàn)。 LTE 系統(tǒng)小區(qū)間干擾抑制技術(shù)主要采用三種方式：小區(qū)間干擾隨機(jī)化、小區(qū)間干擾消除以及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)與避免。 1) 小區(qū)間干擾隨機(jī)化 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 32 小區(qū)間干擾隨機(jī)化就是要將干擾信號(hào)隨機(jī)化，這種隨機(jī)化不能降低干擾的能量，但是能夠通過加擾的方式將干擾信號(hào)隨機(jī)化為“白噪聲”，從而抑制小區(qū)間干擾，因此又稱為“干擾白化” ，或者加擾 。 加擾這個(gè)技術(shù)在 2G 時(shí)代就有了，主要的作用就是隨機(jī)化，例如用手機(jī)的 ESN 去異或信號(hào)，使其避免全 0 或者全1，增加解調(diào)的可靠性。在 LTE 中也是一樣，不同的小區(qū)用不同的加擾，如 UEID和小區(qū) ID 和時(shí)隙的起始位置。而且不同的信道加擾的擾碼因素也不一樣，例如PDSCH/PUCCH/PUSCH 用的是小區(qū) ID、 ueid 和起始時(shí)隙位置， PMCH 用的是MBSFNSID 和起始時(shí)隙位置， PBCH/PDCCH/PCFICH/PHICH 用的是小區(qū) ID 和起始時(shí)隙位置來做擾碼因素。 還有一種隨機(jī)化解決干擾的方式就是跳頻，這個(gè)也是 2G時(shí)代就有的技術(shù)了，通過跳頻避免了同一頻率上的干擾。目前 LTE 上下行都支持跳頻。 2) 小區(qū)間干擾消除 小區(qū)間干擾消除的原理是對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾信號(hào) 進(jìn)行某種程度的解調(diào)甚至解碼，然后利用接收機(jī)的處理增益，從接收機(jī)信號(hào)中消除干擾信號(hào)分量。在 LTE系統(tǒng)中采用了干擾抑制合并（ Interference Rejection Combining， IRC）技術(shù)。 IRC是一種最簡單的干擾消除技術(shù)，它不依賴于任何額外的發(fā)射端配置，只是利用從兩個(gè)相鄰小區(qū)到 UE 的空間信道差異區(qū)分服務(wù)小區(qū)和干擾小區(qū)的信號(hào)。理論上說，配置雙接收天線的 UE 應(yīng)可以分辨兩個(gè)空間信道，該技術(shù)不需要對(duì)發(fā)射端做任何額外的標(biāo)準(zhǔn)工作，僅依靠空分的手段來實(shí)現(xiàn)，因此，該技術(shù)的干擾刪除效果也比較有限。 3) 干擾協(xié)調(diào)與避免 干擾協(xié)調(diào)的基本思想是小區(qū)間按照一定的規(guī)則和方法，協(xié)調(diào)資源的調(diào)度和分配，以降低小區(qū)間干擾。干擾的協(xié)調(diào)可以從頻域、時(shí)域、空域以及功率上進(jìn)行，盡量避免和降低小區(qū)間的同頻干擾。 靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)通常通過預(yù)配置或者網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的方法，限定各個(gè)小區(qū)的資源調(diào)度和分配策略，避免小區(qū)之間的干擾。部分頻率復(fù)用（ FFR， Fractional Frequency Reuse）技術(shù)為 EUTRAN 系統(tǒng)中典型的靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法。 半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)為小區(qū)間慢速的交互小區(qū)內(nèi)用戶功率信息、小區(qū)負(fù)載信息、資源分配信息、干擾信息等，小區(qū)利用這些信息，協(xié) 調(diào)資源分配和功率分配，達(dá)到干擾協(xié)調(diào)的目的。 ICIC 為 EUTRAN 系統(tǒng)中典型的半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，其信息交換和動(dòng)作的周期統(tǒng)稱為幾十毫秒到幾百毫秒。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 33 動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)為小區(qū)間實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，降低小區(qū)間干擾的方法。動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)的周期為毫秒量級(jí)，要求小區(qū)間實(shí)時(shí)的信息交互，資源協(xié)調(diào)的時(shí)間通常以 TTI為單位。由于 EUTRAN系統(tǒng)基站間 X2 接口的典型時(shí)延為 1020ms，因此不同基站間小區(qū)無法實(shí)現(xiàn)完全實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)。動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)更多的用于同一基站的不同扇區(qū)之間。 TDLTE 系統(tǒng)中常用的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)有靜態(tài)的部 分頻率復(fù)用技術(shù)（ FFR）和半靜態(tài)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)（ ICIC）。 a) 靜態(tài)部分頻率復(fù)用 下圖所示為靜態(tài)部分頻率復(fù)用的示意圖，由于 TDLTE 系統(tǒng)同頻干擾主要影響小區(qū)邊緣用戶的質(zhì)量，因此小區(qū)中心用戶可以使用相同的頻率資源，而小區(qū)邊緣用戶、相鄰的小區(qū)通過頻率復(fù)用的方式，使用不同的頻率資源。 Use rs in inner pa rt of the c e ll ma y be a ssi g ne d the f ull spec trum. Use rs a t t he oute r pa rt of the c e ll ma y onl y be a ssi g n e d pa r t of the full spec trum. 1 2 3 4 5 6 7 圖 21 部分頻率復(fù)用技術(shù) 部分頻率復(fù)用技術(shù)不需要在 X2 接口交互資源利用信息，但不能根據(jù)小區(qū)中心和邊緣用戶的比例以及系統(tǒng)負(fù)荷情況對(duì)資 源集合進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)的頻譜利用率較低。 b) 半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào) EUTRAN 系統(tǒng)基站間通過 X2 接口，其典型時(shí)延為 1020ms，使得半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)應(yīng)用成為可能。 EUTRAN 系統(tǒng)的 ICIC 技術(shù)在基站間交互小區(qū)負(fù)載信息，通過調(diào)整中心和邊緣用戶的頻率資源分配，以及功率大小來協(xié)調(diào)干擾，提高邊緣用戶性能。 ICIC 主要的功能模塊包括中心、邊緣用戶判斷，上行和下行負(fù)載信息的指示，負(fù)載信息的收發(fā)管理，以及負(fù)載信息處理及其對(duì)資源調(diào)度，功率控制的影響。其重點(diǎn)為負(fù)載信息交互，主要包括如下內(nèi)容： TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 34 ? 上行負(fù)載信息，包括 HII（ High Interference Indicator）和 OI（ Overload Indicator）兩個(gè)參數(shù)。 HII 參數(shù)指示了本小區(qū)未來一段時(shí)間將分配哪些PRB 給邊緣用戶，鄰小區(qū)在調(diào)度邊緣用戶的時(shí)候盡量避免使用這些 PRB。OI 參數(shù)用來指示本小區(qū)每個(gè) PRB 上的干擾情況，分為高、中、低三個(gè)等級(jí)，鄰小區(qū)收到 OI 指示后需要在相應(yīng)的 PRB 上進(jìn)行干擾功率調(diào)整和用戶調(diào)度調(diào)整。 ? 下行負(fù)載信息。下行 ICIC 中需要傳輸 RNTP 參數(shù)，該參數(shù)用來指示本小區(qū) PRB上的下行發(fā)送功率等級(jí)，通知鄰小區(qū)哪些 PRB以高功率發(fā)送，鄰小區(qū)在調(diào)度邊緣 UE 時(shí)盡量避開這些 PRB。 其他關(guān)鍵技術(shù) . 鏈路自適應(yīng)技術(shù) 在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一個(gè)非常重要的特征是無線信道的時(shí)變特性，其中無線信道的時(shí)變特性包括傳播損耗、快衰落、慢衰落以及干擾的變化等因素帶來的影響。由于無線信道的變化性，接收端接收到的信號(hào)質(zhì)量也是一個(gè)隨著無線信道變化的變量，如何有效利用信道的變化性，如何在有限的帶寬上最大限度的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，從而最大限度的提高頻帶利用效率，逐漸成為移動(dòng)通信的研究熱點(diǎn)。而鏈路自適應(yīng)技術(shù)正是因?yàn)樵谔岣邤?shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢，從而成為目前和未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān) 鍵技術(shù)之一。 所謂鏈路自適應(yīng)技術(shù)，就是指系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前獲取的信道信息，自適應(yīng)的調(diào)整系統(tǒng)傳輸參數(shù)的行為，用以克服或者適應(yīng)當(dāng)前信道變化帶來的影響。鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要包含兩方面的內(nèi)容，一方面是信道信息的獲取，準(zhǔn)確和有效的獲得當(dāng)前信道環(huán)境參數(shù)，以及采用什么樣的信道指示參數(shù)能夠更為有效和準(zhǔn)確的反映信道的狀況；另一方面是傳輸參數(shù)的調(diào)整，其中包含調(diào)制方式、編碼方式、冗余信息、發(fā)射功率以及時(shí)頻資源等參數(shù)的調(diào)整。 通常情況下，鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要包含以下幾個(gè)方面： 1) 自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)，根據(jù)無線信道的變化調(diào)整系統(tǒng)傳輸?shù)恼{(diào)制方式和 編碼速率，在信道條件比較好時(shí)，提高調(diào)制等級(jí)以及編碼速率，在信道條件比較差時(shí)，降低調(diào)制等級(jí)以及信道編碼速率。 2) 功率控制技術(shù)，根據(jù)無線信道的變化調(diào)整系統(tǒng)發(fā)射功率，在信道條件比較好時(shí)，降低發(fā)射功率，在信道條件比較差時(shí)，提高發(fā)射功率。 3) 混合自動(dòng)重傳請求，通過調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂嘈畔ⅲ瑥亩诮邮斩双@得重傳 /合并增益，實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的小動(dòng)態(tài)范圍的、精確的、快速的自適應(yīng)。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 35 4) 信道選擇性調(diào)度技術(shù)，根據(jù)無線信道測量的結(jié)果，選擇信道條件比較好的時(shí)頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 鏈路自適應(yīng)技術(shù)作為一種有效的提高無線通信傳輸速率、支持多種業(yè)務(wù)不同QoS 需求以及提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率的手段，在各種移動(dòng)通信系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要是針對(duì)時(shí)域而言的。隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的寬帶化、 OFDM 技術(shù)以及多天線技術(shù)的應(yīng)用，鏈路自適應(yīng)技術(shù)也從一維擴(kuò)展到二維甚至多維，即動(dòng)態(tài)調(diào)整包括時(shí)域、頻域和空間域在內(nèi)的各種傳輸參數(shù)以適應(yīng)信道的變化。 自適應(yīng)調(diào)制編碼（ AMC） AMC 是根據(jù)信道條件的瞬時(shí)變化，自適應(yīng)的調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)制與編碼格式（傳輸格式）。例如，對(duì)于靠近小區(qū)基站的用戶將分配較高碼率、較高階的調(diào)制（例如 64QAM， R=3/4 Turbo 碼）；對(duì)于靠近小區(qū)邊界的用戶則分配具有較低碼率的較低階調(diào)制（例如 QPSK， R=1/2 Turbo 碼）。 AMC 擴(kuò)展了系統(tǒng)自適應(yīng)信道條件的能力，在 FDD 系統(tǒng)中，信道條件應(yīng)給予從接收機(jī)反饋信息來估計(jì)；而在 TDD系統(tǒng)，可根據(jù)信道的互易性，直接將上行估計(jì)結(jié)果用于下行鏈路。 在 AMC 的實(shí)現(xiàn)過程中，系統(tǒng)需要定義不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制編碼方案（ MCS，Modulation and Coding Scheme）格式， MCS 格式對(duì)應(yīng)于各種調(diào)制階數(shù)和編碼速率，當(dāng)信道條件變化時(shí)，系統(tǒng)需要根據(jù)信道條件選擇不同的 MCS 方案，以適 應(yīng)信道變化帶來的影響。 TDLTE 系統(tǒng)在進(jìn)行 AMC 控制過程時(shí)，對(duì)上行和下行有著不同的實(shí)現(xiàn)方式。