2024年5月9日发(作者：)
DOI:10.3969/.1006-6403.2017.07.003
TD-LTE
核心技术介绍
［夏学成］
摘要
TD-LTE
标准在国际上被广泛接受，成为
3GPP
唯一的
TDD
标准，其旨在满足
运营商对高速数据和媒体传送以及高容量语音支持的需求。帮助运营商在下一个十年
赢得大量商机。
TD-LTE
为中国下一代移动通信产业步入国际主流带来了历史性的机
遇。本文首先对
TD
—
LTE
基本概念进行了概述，然后分析了
TD
—
LTE
的关键技术及
技术优势。
关键词：
TD-LTE
核心技术
运
夏学成
营
广东省电信规划设计院有限公司。
与
应
用
1
TD-LTE
概述
段使用情况包括
：
A
频段共
15M,
用于现网
TD-SCDMA
随着移动互联网的飞速发展
，
用户与基站的交互的数
网络
；
F
频段共
40M
，
其中低端
20M
（
1880MHZ-1900MHZ
）
据量也迅速增长
，
从
2G
时代的几
kB
每秒到现在的几
M
用于现网
TD-SCDMA
网络
，
高端
20M
（
1900MHZ-
甚至几十
M
每秒
，
现在的移动数据网络已经难已满足用
1920MHZ
）
被
PHS
占用
；
E
频段共
50M
，
2330MHZ-
户的日常需求
，
移动网络亟待从现有的
2G
和
3G
转为更
2370MHZ
用于
TDD
补充频段
；
D
频段共
50M
用于
TD-
快的
4G
制式
。
4G
移动通信系统可称为广带接入和分布
LTE
实验网
，
如图
1
所示
。
式网络
，
其网络采用全
IP
结构
，
改善了
3G
时代以电路
交换的非纯
IP
方式带来的传输效率不高的缺点
。
目前主流准
4G
技术包括
LTE-FDD
和
LTE-TDD
（
即
TD-LTE
）
两种
，
TD-LTE
采用时分双工方式
，
用时间来分
离接收和发送信道
。
在
TDD
方式的移动通信系统中
,
接
收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载
,
其单方向的资源在时间上是不连续的
，
时间资源在两个方
向上进行了分配
。
中国移动作为使用
TD-LTE
的运营商
，
目前
TDD
频
图
1
11
2017.07·
广东通信技术
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》
运营与应用
1.1 TD-LTE
特有技术包括
：
方式
，
反馈多个子帧
，
节约信令开销等
；
要求全网同步
。
（
1
）
上下行配比可调
：
TDD
仅支持
1:1
上下行配比
，
但
TDD
可以根据不同的业务类型调整上下行时间配比
，
2
TD-LTE
网络架构
以满足上下行非对称业务需求
，
如图
2
所示
。
3G
的网络由基站
（
NB
）、
RNC
、
服务通用分组无
线业务支持节点
（
SGSN
）
和网关通用分组无线业务支持
节点
（
GGSN
）
4
个网络节点组成
，
而
LTE
网络仅由演进
型通用地面无线接入网基站
（
E- UTRAN
基站
，
即
eNB
）
和接入网关
（
AGW
）
组成
，
相比
WCDMA
（
HSDPA
）
网
图
2
络采用了更为扁平化的网络架构
。
这一方面减少了设备的
（
2
）
特殊时隙的应用
：
为了节省网络开销
，
TD-
数量
，
一方面也大大降低了业务时延
LTE
组网结构如图
3
。
LTE
允许利用特殊时隙
DwPTS
和
UpPTS
传输系统
控制信息
。
TDD
系统中
，
上行
sounding RS
和
PRAC
preamble
可以在
UpPTS
上发送
，
DwPTS
可用于传输
PCFICH,PDCCH,PHICH,PDSCH
和
P-SCH
等控制信息
运
和控制信息
。
营
（
3
）
多子帧调度
、
反馈
：
TDD
当下行多于上行时
，
与
存在一个上行子帧反馈多个下行子帧
，
TD-LTE
提出的解
应
决方案有
：
multi-ACK/NAK
，
ACK/NAK
捆绑等
。
当上行
用
子帧多于下行子帧时
，
存在一个下行子帧调度多个上行子
帧
（
多子帧调度
）
的情况
。
1.2
优势
：
图
3
（
1
）
支持非对称业务
2.1 eNB
功能
：
（
2
）
智能天线的使用
。
TD-LTE
系统能有效的降低
无线资源管理相关的功能包括无线承载控制
，
接纳控
终端的处理复杂性
；
具有上下行信道互易性
，
能够更好的
制
，
连接移动性管理
，
上
/
下行动态资源分配
/
调度等
；
采用发射端预处理技术
，
如预
PAKE
技术
，
联合传输技术
、
（
1
）
IP
头压缩与用户数据流加密
；
智能天线技术等
，
能有效地降低终端接收机的处理复杂性
。
（
2
）
UE
附着时的
MME
选择
；
1.3
不足
：
（
3
）
提供到
S-GW
的用户面数据的路由
；
（
1
）
使用
HARQ
技术时
，
TD-LTE
使用的控制信
（
4
）
寻呼消息的调度与传输
；
令比
LTD FDD
更复杂
，
且平均
RTT
稍长与
LTD FDD
的
（
5
）
系统广播信息的调度与传输
；
8ms
。
（
6
）
测量与测量报告的配置
；
（
2
）
由于上下行信道占用同一频段的不同时隙
，
为
2.2 MME
功能
：
了保证上下行帧的准确接收
，
系统对终端和基站的同步要
（
1
）
寻呼消息分发
，
MME
负责蒋寻呼消息按照一
求很好
。
定的原则分发到相关的
eNB
；
（
3
）
为了补偿
TD-LTE
系统的不足
，
TD-LTE
系统
（
2
）
安全控制
；
采用了一些新技术
，
如
：
TDD
支持在微小区使用更短的
（
3
）
空闲状态的移动性管理
；
PRACH
，
以提高频谱利用率
，
采用
multi-ACK/NACK
的
（
4
）
EPC
承载控制
；
12
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TD-LTE
核心技术介绍
（
5
）
非接入层信令的加密与完整性保护
。
3.2
特点
：
2.3 SWG
功能
：
OFDM
系统是一种特殊的多载波传输技术
，
其特点
（
1
）
终止由于寻呼原因产生的用户平面数据
；
是各子载波相互正交
，
扩频调制后的频谱可相互重叠
，
不
（
2
）
支持由
UE
移动性产生的用户平面切换
。
但减少了子载波间的相互干扰
，
还大大提高了频谱利用率
，
2.4 PGW
功能
：
OFDM
的主要技术特点如下
：
（
1
）
逐用户数据包的过滤和检查
；
（
1
）
可有效对抗信号波形间的干扰
，
适用于多径环
（
2
）
用户
IP
分配
。
境和衰落信道中的高速数据传输
；
（
2
）
通过各子载波的联合编码
，
具有很强的抗衰落
3
TD-LTE
关键技术
能力
；
3.1 OFDM
（
3
）
各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶
简介
：
OFDM
（
Orthogonal Frequency Division
反变换
IDFT
和离散傅利叶变换
DFT
实现
；
Multiplexing
）
即正交频分复用技术
，
实际上
OFDM
（
4
）
OFDM
较易与其它多种接入方式结合
，
构成
是
MCM
（
Multi-Carrier Modulation
，
多载波调制
）
的一
MC-CDMA
和
OFDM-TDMA
等
。
种
。
其主要想是
：
将信道分成若干正交子信道
，
将高速数
3.3 OFDM
相比于
CDMA
优势
（
如表
1
所示
）
据信号转换成并行的低速子数据流
，
调制到在每个子信道
表
1
运
上进行传输
。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来
OFDMCDMA
抗多干扰可不采用或采用简单时域均衡对均衡器的要求较高
营
分开
，
这样可以减少子信道之间的相互干扰
ICI
。
每个子
能力器高速数据流的符号宽度较
与
将高速数据流分解为多条低速短
，
易产生符号间干扰
。
信道上的信号带宽小于信道的相关带宽
，
因此每个子信道
数据流并使用循环前缀
（
CP
）
接收机均衡器的复杂度随
应
作为保护
，
大大减少甚至消除着带宽的增大而急剧增加
用
上的可以看成平坦性衰落
，
从而可以消除符号间干扰
。
而
符号间干扰
。
与
MIMO
系统复杂度随天线数量呈线性系统复杂度随天线数量增
且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分
，
结合增加加呈幂次变化
每个子载波可看做平坦衰落信需在接收端选择可将
信道均衡变得相对容易
。
在向
B3G/4G
演进的过程中
，
道
，
天线增加对系统复杂度影
MIMO
接收和信道均衡混
响有限
。
合处理的技术
，
大大增加
OFDM
是关键的技术之一
，
可以结合分集
、
时空编码
、
干
几首机复杂度
。
扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术
，
最大限度地提高
带宽扩展带宽扩展性强
，
LTE
支持多种带宽扩展性差
性载波带宽需要通过提高码片速率或
了系统性能
。
OFDM
包括以下类型
：
V-OFDM
，
W-OFDM
，
在实现上
，
通过调整
IFFT
尺寸多载波
CDMA
来支持更大
即可改变载波带宽
，
系统复杂宽带
，
接收机复杂度大幅
F-OFDM
，
MIMO-OFDM
，
多带
-OFDM
，
如图
4
所示
。
度增加明显
。
提高
。
频域调度频域调度灵活频域调度粗放
频域跳读颗粒度消
。
随时为用只能进行载波级调度
，
调
户选择较优的时频资源进行传度的灵活性较差
。
输
，
从而获得频选调度增益
。
（
1
）
MIMO
简介
：
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)
技术指
在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线
，
使
信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收
，
从而改
善通信质量
。
它能充分利用空间资源
，
通过多个天线实现
多发多收
，
在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下
，
可以成倍的提高系统信道容量
，
显示出明显的优势
、
被视
为下一代移动通信的核心技术
。
图
4
（
2
）
MIMO
技术原理
13
2017.07·
广东通信技术
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》
运营与应用
MIMO
，
就是在通信系统的发送端和接收端分
③
系统的空间复用增益
：
可以构成空间正交的信道
，
别安置多个天线
，
构成多天线系统
（
Multiple Input
从而成倍地增加数据率
MultipleOutput
）。
每个发射天线的信号经过信道后在每
④
充分地利用
MIMO
系统的这些优秀品质
，
能够大
个接收天线上都可以收到
，
因此在接收端如何把发射信号
幅度提高系统容量
、
获得相当高的频率利用率
，
从而可
分裂出来是关键
。
以获得更高的数据率
、
更好的传输品质或更大的系统覆
（
3
）
MIMO
技术分类
盖范围
。
MIMO
技术能够利用阵列增益
、
分集增益
、
空间复用
LTE
定义的
8
中传输模式
（
由高层通过传输模式通
增益
、
干扰抑制增益来提升系统的容量或者覆盖从而提升
知
UE
），
如图
5
所示
。
频谱利用率
。
（
4
）
分集技术
①
SFBC
SFBC
（
空频分组码
）
在相邻的频率上使用
2
个天线
发射
x1
和
x2
的不同副本
，
最终获得
2
个天线到接收天线
的全分集增益
。
②
CDD
运
营
CDD
（
Cyclic delay diversity
）
技术通过对相同信号
与
的不同流采用不同的延迟量
，
来减少
OFDM
系统的子信
应
道之间衰落的相关性
，
从而获得频率分集的增益
。
用
③
FSTD
FSTD
（
频率切换发射分集
）
在时间上改变发射天线
，
从而获得天线间的分集增益
。
避免一直采用相同的发射天线
。
3.4
优点
：
图
5
①
阵列增益
：
可以提高发射功率和进行波约束形成
；
②
系统的分集特性
：
可以改善信道衰落造成的干扰
；
3.5 MIMO
对天馈系统的要求
（
如图
6
所示
）
14
图
6
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TD-LTE
核心技术介绍
每个室内覆盖点都需要通过一根双极化天线或者两充分调动社会各方资源
，
构建良好的
TDD
产业国际化服
个物理位置不同普通吸顶单极化天线进行发射和接收
，
形务机制
。
产业还要积极引导运营商
、
通信制造企业
、
互联
成
2*2MIMO
组网
。
网公司等产业链各环节协调推进
，
加强核心技术研究
，
突
该方案有完整
MIMO
特性
，
用户峰值速率和系统容破
TDD
产业薄弱环节
，
提升行业综合实力
，
让中国移动
量获得提升
。
通信行业品牌走向世界
。
双通道可更好满足室内对业务速率的需求
，
缺点是工
程复杂度较高
。
参考文献
4
结束语
1
梁晓洪
. TD-LTE
核心技术分析
[EB/OL].
移动通信
2012-05
增刊
在当前全球
4G+
、
5G
快速发展的新时期
，
我国移动
2
杨烨
. TDD
产业发展现状与
2017
年趋势展望
EB/OL]
通信世
通信产业的创新发展
，
一方面要加强
TDD
与其他产业的
界网
2017-02-27
整合
，
做好
5G
整体规划
，
快速推动与垂直行业间的跨界
融合
;
另一方面也需要政府营造
TDD
良好环境
，
加大投入
，
（收稿日期：
2017-06-12
）
运
（上接第
4
页）
营
与
的关键
，
而根据客户需求按时间周期动态调节网络带专线业务对网络安全性
、
时延等的要求较高
，
高价值
应
宽
，
可以提高传送通道的利用效率
，
实现最佳投入产出比
。
专线业务不适合使用分组网络技术来进行承载
，
SDH
的
用
高清视频业务也是高速专线业务的重要发展部分
。
硬管道承载技术是当前的最佳选择
。
产业末期的
SDH
网
4K
视频带给用户的体验大幅提升
，
但所需的带宽也成倍
络在紧守着专线市场的同时
，
不断受到来自需求提高
、
设
数增长
，
并且与时延
、
丢包率等网络指标也密切相关
，
需备老化等内外因素施加的压力
，
这驱使着
SDH
必然向前
要运营商提高网络吞吐量及用户业务体验的管理
。
采用演进
，
找到更合适的传送技术
，
帮助运营商适应日新月异
10G
以上的大管道技术优化流量路径
，
构建极简架构的承
的市场环境和业务需求
。
载网
，
是承载
4K
视频业务的最佳选择
。
综上所述
，
各类专线业务在不断发展和演进之中
，
低
速高价值
TDM
专线将长期存在
，
安全性和时延要求有进
参考文献
一步加强的趋势
；
DC
互联和
4K
视频等大带宽高速专线
持续增长
，
要求
10G
甚至
100G
速率的大管道
，
且带宽
1
Sterling Perrin. SDH Network Modernization With
Multiservice OTN, /
可定制可动态调整
。
面对专线业务市场需求的日益变化
，
2
吴剑锋
;
林冠百
.
政企专线业务承载方案探讨
.
电信快报
,
SDH
网络在带宽和分组能力等方面的局限性
，
导致电信
2016(5)
运营商迫切需要一种既能继
SDH
特性
，
且具备更大带宽
3
肖文平
.
浅谈政企专线业务承载方案和组网策略
.
信息通信
,
和更强分组能力的传送技术
。
2017(1)
5
结束语
（收稿日期：
2017-05-17
）
15
2017.07·
广东通信技术
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