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LTE基础培训_图文

LTE技术基础知识培训
主讲人:练成栋 中国移动通信集团上海有限公司 计划部研发中心 2010年5月

About us
中国移动通信集团 上海公司 计划发展部 研究发展中心

R & D Center CMCC, Shanghai

主要内容

1
2 3 4

TD-LTE概述

TD-LTE物理层关键技术
TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

移动技术发展趋势
GPRS/EDGE ~200kbps GREAN ~600kbps HSPA+
DL>40MBps; UL>10Mbps

B3G

ITU IMT-Advanced(4G)

WCDMA 384Kbps

HSDPA 1.8/3.6Mbps

HSDPA 7.2Mbps HSUPA 1.4~5.8Mbps

LTE FDD
DL:100Mbps UL:50Mbps

LTE+
100Mbps~ 1Gbps

TD-HSPA+

TD-HSDPA 2.8~8.4Mbps

TD-HSUPA 2.2~6.6Mbps

DL:>25.2Mbps UL:>19.2Mbps

LTE-TDD
DL:100Mbps UL:50Mbps

LTE TDD+

Mobile WiMAX Wave1

Mobile WiMAX Wave2

15Mbps

30Mbps Do Rev B ( 多载波 DO) DL:46.5Mbps UL: 27Mbps 2009年 UMB DL: 100Mbps UL: 50Mbps 2010年

16m 100Mbps ~1Gbps

cdma2000 1x 153.6kbps

EV-DO Rel. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps

D0 Rel. A DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps

UMB+ 100Mbps1Gbps

2001-2006年

2007年

2008年

LTE概述
LTE (Long Term Evolution) 长期演进技术 ? 是3GPP 在R8中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 ? TD-LTE是我国具有自主知识产权的第 三代移动通信技术TD-SCDMA标准的 后续演进技术 ? LTE能够支持大于100公里半径的小区 覆盖,在20MHz频谱带宽下提供DL 100Mbps / UL 50Mbps 的峰值速率, 并明显改善小区边缘用户性能

LTE背景和发展

LTE — Long Term Evolution
2004年12月,研究项目(SI)立项,3GPP需要开发 一套系统与WiMAX抗衡 2006年6~9月,SI阶段结束,进入工作项目(WI) 阶段 2008年12月,标准化已经进入尾声,标准基本冻结 2009年1月~至今,R8的完善和进一步优化(R9) 2008年4月~至今,LTE-A的Study Item

LTE帧结构
空口上支持FDD和TDD两种帧结构,无线帧长度均为10ms
Radio Frame = 10 ms
Subframe = 1ms Slot =0.5ms

用于FDD Type1 FDD

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Half Frame = 5 ms

用于TDD
Type2 TDD

1ms

1ms

0
DwPTS GP UpPTS

2

3

4

5
DwPTS GP UpPTS

7

8

9

– 在TDD中,5ms半帧由有4个普通的子帧和1个特殊子帧组成 – 特殊子帧包括3个特殊时隙:UpPTS、GP和DwPTS

LTE系统架构
在LTE系统架构中,RAN将演进成E-UTRAN 且只有一个结点:eNodeB

MME/S-GW

MME/S-GW

EPC EPS

S1

X2
eNodeB

E-UTRAN
eNodeB

X2
eNodeB

X2

LTE系统需求
20-MHz bandwidth SCH 10-MHz bandwidth

5-MHz bandwidth

2.5-MHz bandwidth

1.25-MHz bandwidth

? 1.25MHz-20MHz ? 可变带宽

带 宽 需 求

传 输 时 延

? 降低传输时延 ? 用户面延迟(单 向)小于5ms ? 控制面延迟小于 100ms

覆 盖 范 围

基站A

基站B

更高的带宽,更大的容量 更高的数据传输速率 更低的传输时延 更低的运营成本

? 5km内的小区半径优化 ? 5km到30km:可接受的 性能下降 ? 支持100km范围的小区

? 对0到15km/h的低 速环境优化 ? 对15到120km/h保 持高性能 ? 对120到350甚至 500km/h保持连接

移 动 性 支 持

建 网 成 本

数 据 速 率

? 上行峰值速率50Mbps ? 下行峰值速率100Mbps ? 频谱效率达到3GPP R6 的2-4倍 ? 提高小区边缘用户的数据 传输速率

3G/TD-LTE关键技术比较汇总

优化
CDMA/TDMA 16QAM 单载波1.6MHz 实际组网5MHz 电路域 垂直网络结构,有RNC SIMO/智能天线 FDD/TDD独立帧结构 更高的频谱利用率 更加简单的接收机 更高的调制,更精细的AMC 更大的传输带宽 更高的峰值速率 更加高效的资源利用 更小的传输时延 优化网络结构 提高传输速率 保证共存,提高效率 简化FDD/TDD双模设备实现 OFDMA/SC-FDMA 64QAM 支持20MHz 基于分组域,全IP 扁平的网络结构,无RNC MIMO 优化的帧结构

简化
软切换 多用户检测 简化切换过程 OFDM系统小区内不存在干扰 硬切换 多小区干扰抑制

主要内容
1 2
TD-LTE概述 TD-LTE物理层关键技术

? OFDM ? MIMO ? 其它

3 4

TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

为什么OFDM?
? CDMA
? 自干扰系统,但多用户检测可以消除部分小区内干扰
? 更好的抗多普勒频移效果 ? 支持更高带宽时检测和均衡复杂度高

? MIMO CDMA的检测复杂度高

? OFDMA/SC-FDMA
? 小区内正交 ? 频选调度/AMC ? 多用户频域分集 ? MIMO OFDM的检测简单、灵活

OFDM技术的发展历史

OFDM应用于 802.11a, WiMAX, LTE
2000s

OFDM应用于宽带数据通信和广播等
1990s

OFDM在高速调制器中的应用开始研究
1980s

OFDM 应用在高频军事系统
1960s

OFDM技术原理
exp( ? j?M (t ? t s ) / Ts )

d0(n)
exp( ? j? ( M ? 2)(t ? t s ) / Ts )

BPSK data

Serial to Parallel

d1(n)
exp( j? ( M ? 2)(t ? ts ) / Ts )

OFDM signal

dM-1(n)

OFDM的频谱
? OFDM调制的 效率很高
? 不同子载波的 频谱互相交叠 ? 但不同子载波 之间正交

OFDM系统中的保护间隔
OFDM 符号1

OFDM 符号2

为了完全消除 ISI, 每 个OFDM符号需要引入 一个循环前缀作为保护 时间.
? 保护时间间隔的应尽可能 地小,但需要大于信道的 时延扩展 ? 通常可以采用循环前缀的 方式来实现每个OFDM符 号的保护时间间隔,同时 可以避免ICI

保护时间

FFT积分周期

? 无保护间隔时,多径会造成ISI和ICI ? 有保护间隔,但保护间隔不传输任何信号
? 可以消除多径的ISI,但仍然存在ICI

保护间隔的选择
为了完全消除 ISI和 ICI, 引入CP作为保护. 但是CP的引入会降低传 输的效率: ? CP应尽可能地小, 但需要大于信道 的时延扩展. ? 通常可以采用循 环前缀的方式来实 现每个OFDM符号 ? 保护时间间隔, 同时可以避免ICI
OFDM symbol time

Guard Time

FFT integration time

宽带信道的频域信道冲击响应

OFDM中的自适应调制
功率控制向速率控制的转变!
Threshold Levels 32QAM, 5 bit/s/Hz Excess SNR SNR dB 16QAM 8QAM 16QAM, 4 bit/s/Hz 8QAM, 3 bit/s/Hz QPSK, 2 bit/s/Hz QPSK

BPSK

BPSK, 1 bit/s/Hz

time

频域多用户调度和分集增益
10

Relativ e subcarrier power at receiv ing UE in dB

8

A lloca ted to U E 2 Allocate d to UE 1

6

4

2

0

-2

-4

0

50

100

150 Subc arrier index

200

250

300

基于OFDM 的灵活多址方式
? 码字/时间/频率域的3维多址方式:OFDMA/CDMA/TDMA
Time Time

Frequency

Frequency

Frequency

User 1 User 2

OFDM-TDMA

Time Time

OFDM-FDMA MC-CDMA/OFCDM
User 1 User 2 Not used

Frequency

OFDMA/TDMA 广义称为OFDMA

OFDM的优势与不足
缺 点
? ?
对频偏的敏感。频偏会导致 期望符号的幅度的降低,引 入ICI. 由于每个符号的时间周期扩 大,OFDM受时间选择性衰 落的影响(多普勒扩展和频 移)较大. 峰均比(PAPR/CM)较大,其 对功放的非线性特性比较敏 感,会降低功率的利用效率, 且提高终端的功放成本

优 点
?可以有效的抗多径时延扩展 (频率选择性衰落)
?更大的符号周期:M个子载波并 行传输,符号周期扩大M倍; ?增加保护间隔CP:有效地抗多径 效应

?高频谱效率
?子载波频谱相互重叠; ?多用户频域调度;

?

?容易实现,在基带可以全数 字FFT实现

LTE系统上行和下行多址方案
下行使用OFDMA
高PAPR,功放成本高 性能方面有优势,2dB左右 载波分配非常灵活,可以适应 非连续的频带分配
OFDMA

上行使用SC-FDMA
低PAPR,对功放要求低 由于载波间正交性被破坏有一 定的性能损失 载波分配不够灵活
SC-FDMA

多址技术:上行SC-FDMA
? 时域产生信号,M点DFT变换到频域
每个子载波上的信号为M个符号的迭加
Spreading

Coded symbol rate= R

x ? WM d
Sub-carrier Mapping

d
DFT
M symbols

IFFT

CP insertion

W Size-M
Low PAPR High PAPR
Size-N

Low PAPR

SC-FDMA发射机结构

OFDMA与SC-FDMA性能比较
假设:指数衰减信道
性能: 在达到目标
PER时(0.1或0.01), OFDMA比 SC-FDMA好3dB
0

16 QAM 1/2, Red: OFDMA, Blue:IFDMA, FFT size:1024, M=128

10

SC-FDMA
PER
10
-1

3 dB loss
OFDMA

原因: 频选衰落,
使SC-FDMA的正交 性被破坏

结论: OFDMA有更
好的链路性能
10
-2

4

6

8

10

12 14 16 18 av. SNR per subcarrier(dB)

20

22

24

OFDMA与SC-FDMA的PAPR比较
N = 512

12

10

16subcarriers 32subcarriers 64subcarriers 128subcarriers 256subcarriers 512subcarriers

假设:IFFT的尺寸为
512,研究占用的子载波 数/DFT的大小。

9 9 .9 % PAPR [dB]

OFDMA:不同的调制
方式以及sub-carriers的 分配对PAPR/CM的影响 很小,随着sub-carriers的 增加PAPR趋近于同一个 值; SC-OFDM:SC-FDMA的 PAPR要比OFDMA低 1.5~2dB。

8

6

4

2

0

1
OFDMA_16QAM

DFT-S-OFDM_16QAM

2

OFDM基本特征总结

含CP的OFDMA符号时域结构

含CP的OFDMA符号频域子载波结构

? 时域循环前缀,抑制多径引起的ISI ? 频域分成多个子载波,与信道编码 结合对抗多径衰落 ? 子载波相互正交,提高频谱利用率 ? 时-频二维调度,提高系统性能 ? 可扩展OFDMA,使系统在移动环境 中灵活适应信道带宽变化

主要内容
1 2
TD-LTE概述 TD-LTE物理层关键技术

? OFDM ? MIMO ? 其它

3 4

TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

信道容量分析(1/2)
容量公式:
系统带宽 信噪比SNR

信道数

系统容量的提高?

信道容量分析(2/2)
容量公式:
增加带宽 提高信噪比

增加信道数

系统容量的提高?

MIMO技术的发展历史
利用有限的频谱资源,在空间上开 发,提高频谱利用率

Marconi利用多 天线来抑制信 道衰落,从而 实现无线电波 大容量的传输

贝尔实验室的 Foschini提出 分层空时结构 BLAST,完成 MIMO信道容量 的理论分析

S. M. Alamouti 提出了一种简 单的发送分集 技术——STBC。

1908

1996

1998

MIMO系统收发端结构
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)

发 送 端

?

?

接 收 端

利用信道 空间特性

? 实现多路数据流并行发送,获得空间复用增益, 提高传输的有效性 ? 实现多个子信道信号的有效合并,获得空间分集 增益,提高传输的可靠性

MIMO信道容量分析
信息论已经证明: ? 当不同的接收天 线和不同的发射 天线之间互不相 关时 ? MIMO系统能够 很好的提高系统 的抗衰落和抗噪 声性能,从而获 得巨大的容量
不同天线数目下,Shannon容量与SNR曲线
M:发射天线数 N:接收天线数

MIMO的理论容量上限:CSIT vs.CSIR

CSIT: Channel State Information known at the Transmitter; CSIR: Channel State Information known at the Receiver;

MIMO技术的分类
复用增益

MIMO
阵列增益
? 智能天线-Beamforming

? ? ? ? ?

开环MIMO-SM 闭环MIMO-SM 提高数据传输速率 提高系统有效性 要求天线间相关性小

? ? ? ?

扩大系统的覆盖区域 提高频谱利用率 提高接收信噪比 利用天线阵间的相关性

分集增益
? STBC、STTC、CDD

? 提高数据的可靠性 ? 要求天线间相关性小

LTE系统支持的MIMO模式

波束赋型 Beamforming
基于非码本和DRS 主要用于中低速的业务信道

TDD的特有技术, 利用互易性得到信 道信息,准确的波 束赋型

LTE系统中的 复用 MIMO Precoding 方案 基于码本和公共导
频 主要用于中低速的业务信道

分集 SFBC

基于空时编码

用于控制信道和高速业务信道

开环空间复用
MIMO-Spatial Multiplexing
Stream 1 1 Stream 1

Stream 2

Stream 3

发 送 端

2

3

接 收 机

Stream 2

Stream 3

Stream 4

4

Stream 4

? 普通的空间复用,接收端和发送端无信息交互 ? 利用多天线间的独立信道衰落,增加系统容量

闭环空间复用
线性预编码(Precoding)系统
Stream 1 1 Stream 1

Stream 2 Precoding Stream 3

2

接 收 机

Stream 2

3

Stream 3

Stream 4

4

Stream 4

码 书

码书 选择

码书 选择

码 书

? 接收端根据信道估计 得到信道信息; ? 按照某种准则从码本 中选取最优的预编码 码字; ? 然后将该码字的序号 反馈给发射端; ? 发射端根据反馈的序 号从码本中选取相应 的预编码码字进行预 编码操作

反馈码书和码字序号

空间分集的MIMO系统(1/2)

时间分集:即在多个不同的时隙上 传输相同的信息,在时间域内提供 多个信号的副本。 频率分集:通过在不同的载波频率 上发送相同信息,在频率域内提供 多个信号的副本。 空间分集:利用多根天线在不同的 位置上发送和接收相同的信息,在 空间域内提供信号的副本。为了保 证多个发送或多个接收信号副本所 经历的衰落独立,要求各根天线之 间的距离足够大。

分集技术

STBC空间分集
开环MIMO-STC系统

x4 x3 x2 x1

空 时 编 码

* * (? x4 ) x3 (? x2 ) x1

空 时 解 码

x4 x3 x2 x1

* x3 x4

* x1 x2

? SFBC或STBC,通过编码获得空间分集增益 ? 多个天线进行发送,提高传输的可靠性

Beamforming(1/2)
智能天线-Beamforming
?1 x2 ?1 x1
x2 x1
波 束 成 型

? 2 x2 ? 2 x1

?

?
? N x2 ? N x1
?

接 收 机

x2 x1

? 利用数字信号处理技术和信号传输的空间特性 ? 通过调整各天线阵元上发送信号的权值,产生空 间定向波束,使无线信号的波束具有方向性

Beamforming(2/2)
? 智能天线:
? 主波束自适应地跟踪用户主信号到 达方向 ? 旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向
充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号 ? 智能天线在未来移动通信系统的应用:
? ? ? ? 扩大系统的覆盖区域; 提高系统容量; 提高频谱利用效率; LTE热点 降低基站发射功率,节省系统 覆盖 成本,减少信号间干扰与电磁环境污染

LTE中度 覆盖

LTE全覆 盖

LTE系统上行虚拟MIMO复用方案
? 上行:Virtual MIMO (V-MIMO)
? UE侧天线数量受限,多个UE组成虚拟MIMO,实现多用户的复用
eNB侧2天线,UE侧 2天线,传统MIMO eNB和UE侧多 天线,分集、 复用、VMIMO 混合

eNB侧2天线,UE侧1 天线,两个用户组成 V-MIMO,实现复用

? 1×2天线时,传统做法是接收分集 ? V-MIMO方案,使两个移动台可以在相同频率、相同时 间发射信号,提高上行链路容量

主要内容
1 2
TD-LTE概述 TD-LTE物理层关键技术

? OFDM ? MIMO ? 其它

3 4

TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

LTE帧结构
空口上支持FDD和TDD两种帧结构,无线帧长度均为10ms
Radio Frame = 10 ms
Subframe = 1ms Slot =0.5ms

用于FDD Type1 FDD

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Half Frame = 5 ms

用于TDD
Type2 TDD

1ms

1ms

0
DwPTS GP UpPTS

2

3

4

5
DwPTS GP UpPTS

7

8

9

– 在TDD中,5ms半帧由有4个普通的子帧和1个特殊子帧组成 – 特殊子帧包括3个特殊时隙:UpPTS、GP和DwPTS

TD-LTE帧结构的优化
? UpPTS进一步优化设计,从分利用TDD的信道的互易性
? 短 RACH,降低开销 ? Sounding RS获得TDD信道互易性,支持Beamforming

? 灵活的GP 设置,可以最小化GP的开销,同时支持不同的 覆盖半径
? 1~10个 OFDM符号大小的GP, s最大可以支持100Km的覆盖半径

? 灵活的上下行时隙配比,可以支持非对称业务和其它业务 应用等
? 7 个DL/UL配置比例: 3/1, 2/2, 1/3, 6/3, 7/2, 8/1, 4/5

? 更有利于TDD/FDD双模终端的实现

LTE链路自适应(LA)技术

LA — Link Adaptation
HARQ
AMC(自适应调制编码) -OLLA (Outer Loop LA) ATB(自适应传输带宽):可以灵活分配不
同个数的PRB来传输数据

PC(功率控制) 其他。。。

HARQ
上行同步HARQ 进程号: 1 2 1 2

5ms 下行异步HARQ进程号(示例): 1 2 3 4 8

6

7

5

9

10

1

8

3

4

6

2

下行子帧

特殊时隙

上行子帧

? 为充分利用信道,eNode B可以在未收到UE的ACK/NACK之前发送新的数 据块 ? 使用N通道SAW协议 ? 可使用CC、FIR、PIR等软合并方式

HARQ—CC
Chase Combining 重传方案
数据 比特 编码后 比特 第一次 传输 第二次 传输 合并 处理

编码率1/3

码率为2/3

HARQ—IR
Inremental Redundancy 重传方案
数据 比特 编码后 比特 第一次 传输 第二次 传输 合并 处理

码率为2/3

编码率1/3

?

?

Partial IR

Full IR

码率为1/3

AMC-OLLA

? AMC:LTE中UE通过测量下行导频质量,可以上报15种 MCS的一种( CQI report ),而数据传输时,eNB可以 选择使用29种MCS的任意一种; ? OLLA:发送端根据接收端反馈的ACK/NAK信息,在预 测的SINR的基础上加上一定的余量(正负均可),然后 根据修正后的SINR来决定数据传输的MCS,使第一次传 输的误块率保持在合理的水平。
当收到NAK时,预测的SINR加上一个负的余量; 当收到ACK时,预测的SINR加上一个正的余量。

干扰协调技术——软频率复用
LTE支持同频组网
2 7 1 6 5 4 3

? 小区中心用户,同频组网 ? 小区边缘用户,采用3频组 网,避免同频干扰 ? 通过频率的规划,实现用户 间、小区间的干扰协调 ? 实现频率复用因子近似为1

主要内容

1
2 3 4

TD-LTE概述

TD-LTE物理层关键技术
TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

TD-LTE的不同演进版本与3G的性能比较
? 比较
? LTE相对于HSPA,频谱 效率提升2~3倍; ? 基于TDD优化,TD-LTE 的性能可以进一步提高 30%。 ? 基于R9的进一步优化和 SDMA,TD-LTE的性能 可进一步提升70%。

Bps/Hz

LTE vs.WiMAX vs. UMB
Average Cell Throughput (bps/Hz)
1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

DL 63

DL 1.63

DL 1.59

DL 11 UL 0.86 UL 0.81 UL 0.62 UL 0.92

LTE FDD

LTE TDD

WiMAX

UMB

预编码与波束赋形的对比
适用于FDD模式
属性 上下行信道互易性 天线校准 码本量化损失 预编码技术 不依赖 不需要 有码本量化损失

适用于TDD模式
波束赋形技术 依赖 需要 无量化损失

干扰水平
天线间距 信号反馈机制 TDD/FDD 调度周期 天线数

干扰水平较高
一般采用大天线间距 PMI&Rank 同时适用FDD/TDD 5ms 2~4

能够较好抑制干扰
一般采用小天线间距 Sounding 更适用于TDD 1ms 4~8

TD-LTE的性能(频谱效率)

Case
Case1 Case2

频谱效率
1.305 1.415 1.616 1.698 1.852 1.727 1.977

单流 流自适应 预编码技术 多入多出天线技术 波束赋形技术

流自适应

Case3 Case4 Case5 Case6 Case7

仿真结果解析: 1、随着天线数的增加,系统性能逐步上升 2、Case4>Case3说明:在相同天线数4条件下,单流波束赋形的性 能好于单双流自适应的预编码技术。 3、Case5>Case6说明:由于双极化天线的极化损失,使得波束赋形 单流的性能略有下降。 4、Case7>Case5说明:波束赋形的方式也可以实现双流,并且性能 在所比较的Case中最好。

TD-LTE的性能(边缘频谱效率)

Case
Case1 Case2 Case3 Case4

频谱效率
0.047 0.044 0.054 0.074 0.096 0.071 0.059

波束赋形技术 预编码技术 多入多出天线技术

Case5 Case6 Case7

仿真结果解析: 1、伴随天线数的增加,小区边缘的性能也逐步提高。 2、Case4~5>Case2~3说明,单流波束赋形能够明显提高扇区覆盖能 力,提高小区边缘的用户速率。 3、Case6<Case5说明,采用双极化天线后,边缘性能会有下降。 4、Case7<Case6说明,采用动态的单双流自适应波束赋形,由于单双流 自适应算法的不精确性,边缘性能会有下降。

Beamforming的覆盖增益
? Beamforming has much gain on cell edge coverage 0.10
edge cell spectrum efficiency(b/s/Hz)

EBB 8*2 Precoding 2*2

Data channel

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

ISD(m)

Sounding时延对BF性能的影响
? 下行信道信息通过上行SRS获得,天线切换可用于获得完全的信道状态信息. ? 每5ms 2 个OFDM符号可以支持256个用户的5MHz带宽的Sounding(周期 为20ms) ? 3kmh的环境中, 50 ms SRS 周期也可获得较好的性能
SRS symbols 1 2 UL Ants 1 1 User Number 64 256 5MHz Period 10ms 20ms 10MHz Period 20ms 40ms
UL CQI UL Demodulation

He UL CHE

He UL CHE He

He H selection PRBs ID DL Scheduler

Most Effective H UL UL DATA DRS UL SRS DL S GP DwPTS UpPTS UL UL DL Beamforming BF Weight DL DL

2
2 4

2
2 2 SRS period

64
128 256

10ms
20ms 20ms

20ms
40ms 40ms

Cell Throughput Loss

10ms SRS
20ms SRS 50ms SRS

0%
2.6% 10%

Beamforming Based on Channel Reciprocity

主要内容

1
2 3 4

TD-LTE概述

TD-LTE物理层关键技术
TD-LTE系统性能仿真和评估

TD-LTE在上海世博会中的应用

2010世博会全面展示TD-LTE技术
TD-LTE技术 在2010年上海世博会首航

移动高清视频 数据卡和CPE

TD-LTE世博会示范网络得到了全球产业 最广泛的支持 系统 芯片

Altair

世博园区概述
? 规划场址:卢浦大桥-中山南二路-南浦大桥-浦东南路 ? 规划面积5.28平方公里,其中围栏区域(收取门票)范围约为3.28平方公里
? 园区内共规划220个各类场馆,包 括“一轴四馆”、91个国家馆、 17个企业馆等 ? 园区共规划8个人行出入口,其中 浦西3个、浦东5个 ? 园区与周边共有5条轨道交通线, 24处公交枢纽站与停车场,6个轮 渡渡口

? 世博期间总参观人数将达7000万 人次,平均日参观人数为40万, 高峰日为60-80万。主要分布在园 区出入口、热门场馆、餐饮娱乐 设施、主题活动广场和公交运输 等热点区域

世博园功能片区划分

E片区 D片区 世博村

A片区
B片区 C片区

TD-LTE网络规模——室外宏站

宏站

? LTE室外站规模为 13+1+3
? 13个世博2/3G/LTE 共建站 ? 1个藏南,为现网站 ? 3个补盲用街道站

街道站 现网站

藏南

浦西水门 浦东水门 世博轴

TD-LTE网络规模——室内覆盖

? LTE室内覆盖 9处
? 浦东7个场馆
? 浦西2个场馆
文化中心 世博中心 中国馆 非洲馆 主题馆 美国馆 企业联合馆 信息通信馆 行政中心二期

LTE演示网核心网建设
? 核心网部署机房:金桥66幢二干二机房 ? 设备厂商:
? 共5家国际主流厂商 ? 室外覆盖建设:华为 ? 室内覆盖建设:摩托、上海贝尔、中兴、大唐、华为

? 核心网建设周期:2009.9—2009.12

LTE演示网核心网建设
? 室外宏站网络结构
室 外
HSS MME CG SAE GW 网管系统 业务平台

华为
NTP-Server CE1-2 防火墙1-2

二干二机房 监控室

CE1-1 防火墙1-1

金桥 二干二机房

ODF架

MSTP 传送网2
eNodeB 防火墙

WDM
1626+1850 4507

世博信息专网

世博园区网

CMNET

CM-IMS

LTE演示网核心网建设
? 室内覆盖网络结构
室 内
HSS MME CG SAE GW 网管系统 摩托 CE1-1 NTP-Server CE1-2 HSS MME CG SAE GW 网管系统 CE1-1 HSS MME CG SAE GW 网管系统 中兴 CE1-1 NTP-Server CE1-2 HSS MME CG SAE GW 网管系统 CE1-1

上海 贝尔 NTP-Server
CE1-2

大唐
NTP-Server CE1-2

ODF架

MSTP

eNodeB
摩托

eNodeB eNodeB eNodeB
上海贝 尔 中兴 大唐

MSTP传输设备出两个GE接口(光)至核心网 机房ODF架,ODF架出8个GE(光)

LTE演示网核心网建设
室 内

HSS MME CG SAE GW
网管系统 摩托 CE1-1 NTP-Server CE1-2

HSS MME CG SAE GW
网管系统 CE1-1

HSS MME CG SAE GW
网管系统 中兴 CE1-1 NTP-Server CE1-2

HSS MME CG SAE GW
网管系统 CE1-1

上海 贝尔 NTP-Server
CE1-2

大唐
NTP-Server CE1-2

公用防火墙1 ODF架

公用防火墙2

WDM
1626+1850

4507

WDM传输设备出两个GE接口(光)至核心网机房 ODF架,ODF架出2个GE(光)到2个公用防火墙

CMNET

CM-IMS

TD-LTE演示业务
业务类型
移动高清 视频监控 移动 高清会议 演示车 综合业务 移动高清 实况转播 移动高清 视频点播

业务描述
向世博局以及参观者提供世博园区内陆上和水上移动状态下高清及D1的监控视频流 使用高清屏幕,为参观者提供无线环境下1080P高清制式的视频对话 提供LTE移动视频监控的观看,高清远程呈现、高清视频点播和高速上传/下载等综合业务 演示无线环境下720P高清制式的重要场馆及地区LTE视频监控流 在移动情况下提供高清视频点播业务,TD-LTE网络高带宽保证了图像的高清晰度和流畅性。 通过安放于渡轮的高清信息屏,为乘客提供1080P高清分辨率格式的实景导航体验,展望LTE 终端成熟后的手机高清实景导航新生活,呼应“城市,让生活更美好”的主题。 乘客能在显示屏上观看到与船外类似的景观,但视角更为开阔,并且包含更丰富的信息,包 括场馆介绍、经纬度、风向、水深等。 采用单人携带方式携带视频监控设备和小型LTE CPE,提供移动状态下的D1格式(2Mbps) 监控视频流。 在世博主要场馆内为世博支撑人员、新闻媒体记者和友好用户等提供高速上网体验。 向媒体记者提供即摄即传服务,拍摄内容能通过TD-LTE网络实时传送到电视台以及新闻媒体 基于海宝造型的机器人载体,通过TD-LTE无线承载提供双向视频等与参观者互动业务展示, 体现TD-LTE强大承载能力

高清实景导航

便携视传
高速上网卡 即摄即传 天线海宝

业务介绍1——移动高清视频监控业务
前端采集 LTE-SAE回传 移动性、实时性
轮渡 公交车 测试车 世博监控中心

业务展示

基站定点

监控前端
LTE UE

LTE/SAE

视频监控平台

渡船

单人手持 ?

金桥机房
? 视频采集点
? ? ? ? ? ?

LTE演示车
基站定点(4个点)(固定:拍摄重要场馆出入口) 金桥机房内部(1个点)(固定) 公交车内部(4个点)(移动) 轮渡内部(1个点)(移动) 测试车外部(1个点)(移动) 单人便携设备(2个点)(便携)

移动高清视频监控业务分类
? ? ? 固定前端采集的视频 移动前端采集的视频 单人手持便携前端采集的视频(便携视传)

?

演示对象
? ? ? 世博局 政府领导、媒体、专家等VIP 公众 ?

演示观看点
? ? ? 世博局指挥中心监控室 2辆TD-LTE演示车 轮渡内部屏幕上

业务介绍2——移动高清会议业务

网真平台
演示车网真系统 误码、丢包、延时、带宽不稳定、瞬断 主题馆/长寿大楼网真系统

? ? ?

业务简介
? ? ? ? ? ? 无线环境下720P(单屏上下行各4Mbps)高清制式的远程视频会议服务,体验LTE带来的高带宽、实时交互性。 政府官员、通信专家、主流媒体

演示对象 演示地点
1号演示车(无线) 2号测试车(无线) 主题馆VIP室(有线) 长寿5楼移动指挥中心(有线)

业务介绍3——高清实景导航业务

?

业务简介
? ? ? 高清实景导航业务结合了海量360度三维全景图像采集、定位、处理、传输、播放等技术,将真实世界进行 实景还原。 该业务通过安放于渡轮的3块移动信息屏,为参观者提供1080P高清分辨率格式的实景导航业务。 参观者能在显示屏上观看到与船外类似的景观,但视角更为开阔,并且包含更丰富的信息,如场馆介绍、 经纬度、风向、水深等。

? ?

演示对象 ? 政府官员、通信专家、主流媒体、公众 演示地点 ? 渡轮内屏幕上

业务介绍4——移动高清视频点播业务

?

?

业务简介 ? 点播远程服务器上的16路视频片源,以16分屏的形式同时向参观者展示出16路图像。 TD-LTE网络能够在移动情况下提供平均高达8Mbps的下行带宽,保证了图像的高清 晰度和流畅性。 ? 图像内容由上海文广提供 演示对象 ? 政府官员、通信专家、主流媒体

?

演示地点: ? 1号演示车 ? 2号测试车

业务介绍5——高速上网卡业务

?

业务简介 ? 在有室内覆盖的场馆内,向友好媒体发放TD-LTE上网卡,让媒体记者亲身感受TD-LTE 带来的极速网上冲浪的快感。 ? 向普通参观者展示TD-LTE上网卡带来的无线高速上网体验。
― 打开黑豆主页,观看高清视频节目 ― 下载软件,让参观者见证下载速度

? ?

演示对象 ? 友好媒体 ? 公众 演示地点:
? ? ? 主题馆 美国馆(待定) 信息通信馆(待定)

业务介绍6——即摄即传业务

即摄即传业务

即摄即传业务平台 LTE/SAE

新华社采编播中心

即摄即播业务
? ? 即摄即传业务根据演示对象分为即摄即传业务和即摄即播业务 业务简介
? ?

LTE演示车

即摄即传业务:参观者能够实时观看到演示人员利用家用DV在园区内现场拍摄的场景 即摄即播业务:媒体记者使用专业摄像机在世博园区内进行拍摄的同时能方便快捷地将正在拍摄的标清视频图 像通过TD-LTE网络实时传送到位于世博中心的新华社电视导播台 即摄即传业务:供政府官员、通信专家、主流媒体参观 即摄即播业务:供新华社使用 1套即摄即传设备、2套即摄即播设备在规定区域内采集图像(区域待定) 1号演示车观看 2号测试车观看

?

演示对象
? ?

? ?

前端采集区域
? ? ?

演示地点

演示车综合业务
1号屏 移动高清会议

? 2辆综合业务演示车集成了 大部分TD-LTE演示业务
? 视频监控业务
― 高清视频监控 ― 便携视传

? 移动高清会议业务
― 两辆演示车相互间 ― 与长寿5楼指挥中心间 ― 与主题馆VIP室间

2号屏 视频监控 便携视传观看

3号屏 高清视频点播 LTE宣传片

? ? ? ?

高清视频点播业务 即摄即传业务 极速上网 LTE宣传片播放

? 演示地点
? 浦东:1号演示车 ? 浦西:2号测试车

TD-LTE示范网业务体验全景
VOD Gam e

业务展示
轮渡与公交车 移动视频监控业 务 移动实景导航业 务业务 高清视频咨询业务 PC高速体验业务: VOD\Game\Internet

视频监控中心展示

演示车综合业务展示

渡轮业务展示

室内综合业务展示

LTE-SAE 回传

LTE/SAE

视频监控平 台

网真平台
监控前端
LTE UE

12580/10086客服中心

Internet

监控前端

前端采集
园区工作用车 公交车 渡船 单兵携带 游牧方式定点

TD-LTE业务演示区域

公交视频回传路线 演示车路线 轮渡导航路线 即摄即传区域 移动视传区域 高清视频会议点

TD-LTE终端
Sequans+GemTek

数据卡

创毅视讯+联想移动
基于ASIC

海思 + 华为
CPE 创毅视讯 + 伟创力 基于ASIC
(正面)

华为

基于FPGA
(背面)

CHARGE RESET

BATTERY

DC

LAN1

LAN2

DC

基于ASIC

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