TD-LTE网络系统性能分析
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10
5
干扰余量的取定（1/2）
干扰干扰余量计算过程：
仿真得到不同ISD条件下的单小区（无小区间干扰）、多小区边 缘吞吐率；
得到给定边缘吞吐率对应的单小区半径、多小区半径；
通过空口路损模型，得到单小区半径、多小区半径分别对应的路 损，两者的路损差即为干扰余量；
空载 路损需求 50%负载 路损需求 干扰余量
RX antenna gain
dBi 0.00
RX diversity gain
dB 3.00
Interference Margin
dB 2.00
Body Loss
dB 0.00
Required SINR
dB -0.50
Wanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)
18
9
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
19
TD-L容量基本特征
TD-LTE容量受限因素
系统带宽； 上下行子帧配比； 特殊子帧配比； 控制信道开销； 具体的业务类型； 组网方式； eNodeB硬件处理能力。
dBm
-106.17
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 4.00
-109.45
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 -2.30
-115.75
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 0.70
调制编码方式的多样性
与TD-SCDMA HSPA相比，增加了高阶调制64QAM，且编码率更丰富
OFDM、MIMO等新技术带来的影响 呼吸效应
7
链路预算基本流程
8
4
链路预算关键参数分析
所要承载的业务速率
对应为小区边缘用户的流量要求
带宽参数
系统带宽、边缘用户占用的RB个数
TD-LTE标准背景
在政府的决策下，07年12月中国移动、电信研究院、大唐等国内国际二十余家公司推动LTE TDD标准 的融合，形成了以我为主、拥有自主知识产权、具有广泛国际支持TD-LTE标准
HCR TDD
LCR TDD
小规模试验
中国 TD-SCDMA
产业
LTE TDD1
两种TDD标准不利于规模化发展，且LTE TDD2处 于附属地位，TD-S发展存在很大风险
非激活用户需要在eNB保存UE上下文，并不占用空口资源；因此 决定最大非激活用户数的主要因素是eNB的内存大小。
-84.69
dB
19
19
dB
11.6
7.7
dB 115.60 119.50
13
下行开销信道链路预算示例
Overhead Channel DL Channel Bandwidth DL RB Total Num Assumption Num. of Tx antenna Num. of Rx antenna Assign Num of RB RB Spacing
40.50
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
40.50
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
40.50
Thermal noise density
dBm/Hz -174
RX noise figure
dB 9.00
RX noise power
dB -104.67
Extra Losses Penetration Loss Shadow Fading margin
Link Budget
dBm/Hz dB dB dBi dB dB dB dB
dBm
-174 9
-99.437 0 3 13 0
4.75
-84.69
-174 9
-99.437 0 3 13 0
4.75
LTE TDD2
TD-LTE
TDD的融合保存了 TD-SCDMA的特色， 对LTE产业的规模发 展起到了重要作用
TD-LTE促进了产业融合，得到了国际产业广泛支持，为推动以我为主的TDD技术广泛应用于全球市 场、将实现我国移动通信产业“2G跟随、3G突破、LTE引领”的跨越式发展
•条件四：得到了国际产业的广泛 支持，产业链有望更加完善、健 壮。 4
TD-LTE网络系统性能分析
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
2
1
移动通信系统技术演进路线
2G TDMA
3G CDMA
3.9G
4G
OFDM
GPRS/EDGE
•峰值速率 0.47/0.47Mbps
20.0
20.0
100
100
PHICH 20.0 100
8 2 6 KHz 180.00
8 2 8 CCE 180.00
8 2 NA 180.00
8 2 NA 180.00
dBm dBm dBi dB dB dBm
36.97 46.00 15.00 0.5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3.50 60.50
dBm 48.28
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
•条件三：起步较早，基本与FDD 同步发展，且兼顾了与LTE FDD的 协同发展，能够共享全球产业规
3 模和技术研发成果
2 •条件二：国际电联为新一代 TDD技术划分了全球统一频谱 （如2.3GHz），赢得更多国 际运营商的关注
4
2
LTE产业链相关厂商
传统2G/3G芯片厂商
WiMAX芯片厂商
中国芯片厂商
(包括 TD-LTE Ad)
• 峰值速率 500Mbps~1Gbps
WiMAX阵营
Mobile WiMAX 802.16e
• 峰值速率 33/75Mbps
目前，形成了LTE FDD、TD-LTE、3WiMAX竞争的新格局
802.16m
• 峰值速率 500Mbps~1Gbps
ITU（4G) IMT-Advanced
Tx power per Antenna eNB Tx power Antenna gain RF Filter + Cable Loss TX diversity SFBC gain TX EIRP TX EIRP per occupied allocation
MHz
PBCH 20.0 100
PDCCH PCFICH
EV-DO Rel. 0 D0 Rel. A
•峰值速率 1.8/3.1Mbps
•小区吞吐量 0.4/0.8Mbps
LTE-FDD
•峰值速率 35/75Mbps
•小区吞吐量 8.65/16.31Mbps
TD-LTE
•峰值速率 28/84Mbps
•小区吞吐量 9.8/20.4Mbps
LTEAdvanced
6
3
TD-L的覆盖的基本特征
系统帧结构设计支持更大的覆盖极限
TD-S为11.25Km，TD-L可达100Km
覆盖目标的定义的多样性
TD-S速率目标固定，TD-L则依赖于边缘用户速率
灵活的系统带宽配置 TD-SCDMA仅支持固定载波带宽1.6MHz TD-LTE系统规范定义了6种载波带宽。用户占用的子载波带宽由系统分 配，对覆盖有影响
PDSCH 146.96
139.36 7.59
PDCCH 147.58
142.13 5.45
PBCH 150.47
148.48 1.99
PHICH 147.87
143.07 4.80
11
干扰余量的取定（2/2）
12
6
下行业务信道链路预算示例
LTE Link Budget - DL Data Rate DL Channel Bandwidth DL RB Total Num Assumption Num. of Tx antenna Num. of Rx antenna MiMO double-steam enable Beam Forming enable Assign Num of RB RB Spacing DL Total Overhead Percent
即便采用Format2b格式，其覆盖也好于业务信道 上行控制信道是业务信道受限的
15
业务信道覆盖对比
16
8
TD-L覆盖性能小结
上行信道覆盖受限于PUSCH； 下行信道覆盖受限于PDCCH； 上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖优于PUSCH； 对比上下行覆盖范围，LTE系统覆盖受限于PDCCH；
共平台 主主 T T T 控 D D D
控 L- LLL- LL- L
& TS &传 ECD
EETTCDS
EETTCDS
T E
传 M M M
输输 FAANA A
共芯片 2G/3G/LTE的终端
1 •条件一：继承了TD-SCDMA的技术和 产业，可充分利用TD-SCDMA产业化 经验和成果，拥有更多自主知识产权
经过中国移动的全力推动，产业 链各环节厂商在TD-LTE上的投入加大， 进展加速，2010年 系统设备商全部推出商用产品 主流芯片厂商也开始启动IOT测试 终端迅速跟进 世博会期间的TD-LTE演示网证明该技 术已经具备组网能力。
5
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
用户占用的子载波带宽由系统分配对覆盖有影响配对覆盖有影响?调制编码方式的多样性调制编码方式的多样性?与与tdscdmahspa相比增加了高阶调制相比增加了高阶调制64qam且编码率更丰富?ofdmmimo等新技术带来的影响等新技术带来的影响?呼吸效应呼吸效应可达100km?则依赖于边缘用户速率?且编码率更丰富8链路预算基本流程链路预算基本流程59链路预算关键参数分析链路预算关键参数分析?所要承载的业务速率所要承载的业务速率?对应为小区边缘用户的流量要求对应为小区边缘用户的流量要求?带宽参数带宽参数?系统带宽边缘用户占用的系统带宽边缘用户占用的rb个数?天线数及模式天线数及模式?选择不同的发射模式如发射分集或波束赋型选择不同的发射模式如发射分集或波束赋型?天线增益天线增益?发射功率发射功率?接收端的灵敏度接收端的灵敏度?所需所需sinr?干扰余量干扰余量个数10?所要所要sinr?一定的边缘速率所需要的目标一定的边缘速率所需要的目标snr与用户信道模型等有关在确定相关的系统条件也确定了相关系统配置之信道模型等有关在确定相关的系统条件也确定了相关系统配置之后通过链路仿真获得该信道的解调门限后通过链路仿真获得该信道的解调门限sinr与用户rb配置配置mcs等级传输模式等级传输模式所需所需sinr611干扰余量的取定干扰余量的取定12?干扰干扰余量计算过程
17
TD-L与TD-S上下行业务信道覆盖能力对比
2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统； 2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMA HSDPA业务，上行链路
流量性能稍差于TD-SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下TD-LTE流 量性能均大于TD-SCDMA系统。
Kbps MHz
95%覆盖率90%覆盖率
2000 2000
20
20
100
100
8
2
N
Y
20
KHz
180
0.22
8 2 N Y 20 180 0.22
dBm 36.97 36.97
dBm
46
46
dBi
15
15
dB
0.5
0.5
dB
0
0
dB
8
8
dBm
60.5
60.5
dBm 53.51 53.51
RX Thermal noise density RX noise figure RX noise power RX antenna gain RX diversity gain Interference Margin Body Loss Required SINR Wanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)
TX Tx power per Antenna eNB Tx power Antenna gain RF Filter + Cable Loss TX diversity gain TX Beam Forming gain TX EIRP TX EIRP per occupied allocation
-112.75
Penetration Loss Shadow Fading margin
Link Budget
dB 19.00 dB 11.60
19.00 11.60
19.00 11.60
19.00 11.60
dB 127.35 122.85 129.15 126.15
14
7
上行链路预算对比
上行控制信道PUCCH可以采用多种格式发送，采用Format2b格式 时覆盖是最近的
•小区吞吐量 0.47/0.47Mbps
3GPP阵营(GSM)
WCDMA
HSPA
•峰值速率：5.76/14.4Mbps •小区吞吐量： 1.5/2.5Mbps
TD-SCDMA
TD-HSPA
•峰值速率：0.55/1.68Mbps •小区吞吐量：0.36/1Mbps
cdma2000 1x
3GPP2阵营 (CDMA)
TD-LTE容量衡量指标
单小区VoIP用户数； 小区平均吞吐量； 频谱效率； 边缘吞吐量；
20
10
最大在线用户数
最大在线用户数
在线用户数，我们理解为保持RRC连接的用户，包括激活用户（ 保持上行同步）和非激活用户（不保持上行同步）；
非激活用户，因为处于上行失步状态，如果需要进行数据传输时 ，必须重新发起随机接入过程，以建立上行同步；
天线数及模式
选择不同的发射模式，如发射分集或波束赋型
天线增益 发射功率 接收端的灵敏度 所需SINR 干扰余量
9
所需SINR
所要SINR
一定的边缘速率所需要的目标SNR与用户RB配置、MCS等级、传输模式 、信道模型等有关，在确定相关的系统条件，也确定了相关系统配置之 后，通过链路仿真获得该信道的解调门限SINR
5
干扰余量的取定（1/2）
干扰干扰余量计算过程：
仿真得到不同ISD条件下的单小区（无小区间干扰）、多小区边 缘吞吐率；
得到给定边缘吞吐率对应的单小区半径、多小区半径；
通过空口路损模型，得到单小区半径、多小区半径分别对应的路 损，两者的路损差即为干扰余量；
空载 路损需求 50%负载 路损需求 干扰余量
RX antenna gain
dBi 0.00
RX diversity gain
dB 3.00
Interference Margin
dB 2.00
Body Loss
dB 0.00
Required SINR
dB -0.50
Wanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)
18
9
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
19
TD-L容量基本特征
TD-LTE容量受限因素
系统带宽； 上下行子帧配比； 特殊子帧配比； 控制信道开销； 具体的业务类型； 组网方式； eNodeB硬件处理能力。
dBm
-106.17
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 4.00
-109.45
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 -2.30
-115.75
-174 9.00 -112.45 0.00 3.00 2.00 0.00 0.70
调制编码方式的多样性
与TD-SCDMA HSPA相比，增加了高阶调制64QAM，且编码率更丰富
OFDM、MIMO等新技术带来的影响 呼吸效应
7
链路预算基本流程
8
4
链路预算关键参数分析
所要承载的业务速率
对应为小区边缘用户的流量要求
带宽参数
系统带宽、边缘用户占用的RB个数
TD-LTE标准背景
在政府的决策下，07年12月中国移动、电信研究院、大唐等国内国际二十余家公司推动LTE TDD标准 的融合，形成了以我为主、拥有自主知识产权、具有广泛国际支持TD-LTE标准
HCR TDD
LCR TDD
小规模试验
中国 TD-SCDMA
产业
LTE TDD1
两种TDD标准不利于规模化发展，且LTE TDD2处 于附属地位，TD-S发展存在很大风险
非激活用户需要在eNB保存UE上下文，并不占用空口资源；因此 决定最大非激活用户数的主要因素是eNB的内存大小。
-84.69
dB
19
19
dB
11.6
7.7
dB 115.60 119.50
13
下行开销信道链路预算示例
Overhead Channel DL Channel Bandwidth DL RB Total Num Assumption Num. of Tx antenna Num. of Rx antenna Assign Num of RB RB Spacing
40.50
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
40.50
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
40.50
Thermal noise density
dBm/Hz -174
RX noise figure
dB 9.00
RX noise power
dB -104.67
Extra Losses Penetration Loss Shadow Fading margin
Link Budget
dBm/Hz dB dB dBi dB dB dB dB
dBm
-174 9
-99.437 0 3 13 0
4.75
-84.69
-174 9
-99.437 0 3 13 0
4.75
LTE TDD2
TD-LTE
TDD的融合保存了 TD-SCDMA的特色， 对LTE产业的规模发 展起到了重要作用
TD-LTE促进了产业融合，得到了国际产业广泛支持，为推动以我为主的TDD技术广泛应用于全球市 场、将实现我国移动通信产业“2G跟随、3G突破、LTE引领”的跨越式发展
•条件四：得到了国际产业的广泛 支持，产业链有望更加完善、健 壮。 4
TD-LTE网络系统性能分析
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
2
1
移动通信系统技术演进路线
2G TDMA
3G CDMA
3.9G
4G
OFDM
GPRS/EDGE
•峰值速率 0.47/0.47Mbps
20.0
20.0
100
100
PHICH 20.0 100
8 2 6 KHz 180.00
8 2 8 CCE 180.00
8 2 NA 180.00
8 2 NA 180.00
dBm dBm dBi dB dB dBm
36.97 46.00 15.00 0.5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3.50 60.50
dBm 48.28
36.97 46.00 15.00 0.50 3.50 60.50
•条件三：起步较早，基本与FDD 同步发展，且兼顾了与LTE FDD的 协同发展，能够共享全球产业规
3 模和技术研发成果
2 •条件二：国际电联为新一代 TDD技术划分了全球统一频谱 （如2.3GHz），赢得更多国 际运营商的关注
4
2
LTE产业链相关厂商
传统2G/3G芯片厂商
WiMAX芯片厂商
中国芯片厂商
(包括 TD-LTE Ad)
• 峰值速率 500Mbps~1Gbps
WiMAX阵营
Mobile WiMAX 802.16e
• 峰值速率 33/75Mbps
目前，形成了LTE FDD、TD-LTE、3WiMAX竞争的新格局
802.16m
• 峰值速率 500Mbps~1Gbps
ITU（4G) IMT-Advanced
Tx power per Antenna eNB Tx power Antenna gain RF Filter + Cable Loss TX diversity SFBC gain TX EIRP TX EIRP per occupied allocation
MHz
PBCH 20.0 100
PDCCH PCFICH
EV-DO Rel. 0 D0 Rel. A
•峰值速率 1.8/3.1Mbps
•小区吞吐量 0.4/0.8Mbps
LTE-FDD
•峰值速率 35/75Mbps
•小区吞吐量 8.65/16.31Mbps
TD-LTE
•峰值速率 28/84Mbps
•小区吞吐量 9.8/20.4Mbps
LTEAdvanced
6
3
TD-L的覆盖的基本特征
系统帧结构设计支持更大的覆盖极限
TD-S为11.25Km，TD-L可达100Km
覆盖目标的定义的多样性
TD-S速率目标固定，TD-L则依赖于边缘用户速率
灵活的系统带宽配置 TD-SCDMA仅支持固定载波带宽1.6MHz TD-LTE系统规范定义了6种载波带宽。用户占用的子载波带宽由系统分 配，对覆盖有影响
PDSCH 146.96
139.36 7.59
PDCCH 147.58
142.13 5.45
PBCH 150.47
148.48 1.99
PHICH 147.87
143.07 4.80
11
干扰余量的取定（2/2）
12
6
下行业务信道链路预算示例
LTE Link Budget - DL Data Rate DL Channel Bandwidth DL RB Total Num Assumption Num. of Tx antenna Num. of Rx antenna MiMO double-steam enable Beam Forming enable Assign Num of RB RB Spacing DL Total Overhead Percent
即便采用Format2b格式，其覆盖也好于业务信道 上行控制信道是业务信道受限的
15
业务信道覆盖对比
16
8
TD-L覆盖性能小结
上行信道覆盖受限于PUSCH； 下行信道覆盖受限于PDCCH； 上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖优于PUSCH； 对比上下行覆盖范围，LTE系统覆盖受限于PDCCH；
共平台 主主 T T T 控 D D D
控 L- LLL- LL- L
& TS &传 ECD
EETTCDS
EETTCDS
T E
传 M M M
输输 FAANA A
共芯片 2G/3G/LTE的终端
1 •条件一：继承了TD-SCDMA的技术和 产业，可充分利用TD-SCDMA产业化 经验和成果，拥有更多自主知识产权
经过中国移动的全力推动，产业 链各环节厂商在TD-LTE上的投入加大， 进展加速，2010年 系统设备商全部推出商用产品 主流芯片厂商也开始启动IOT测试 终端迅速跟进 世博会期间的TD-LTE演示网证明该技 术已经具备组网能力。
5
提纲
TD-LTE产业化进展 TD-LTE覆盖性能分析 TD-LTE容量性能分析 TD-LTE设备规范及典型网元 TD-LTE外场测试情况 小结
用户占用的子载波带宽由系统分配对覆盖有影响配对覆盖有影响?调制编码方式的多样性调制编码方式的多样性?与与tdscdmahspa相比增加了高阶调制相比增加了高阶调制64qam且编码率更丰富?ofdmmimo等新技术带来的影响等新技术带来的影响?呼吸效应呼吸效应可达100km?则依赖于边缘用户速率?且编码率更丰富8链路预算基本流程链路预算基本流程59链路预算关键参数分析链路预算关键参数分析?所要承载的业务速率所要承载的业务速率?对应为小区边缘用户的流量要求对应为小区边缘用户的流量要求?带宽参数带宽参数?系统带宽边缘用户占用的系统带宽边缘用户占用的rb个数?天线数及模式天线数及模式?选择不同的发射模式如发射分集或波束赋型选择不同的发射模式如发射分集或波束赋型?天线增益天线增益?发射功率发射功率?接收端的灵敏度接收端的灵敏度?所需所需sinr?干扰余量干扰余量个数10?所要所要sinr?一定的边缘速率所需要的目标一定的边缘速率所需要的目标snr与用户信道模型等有关在确定相关的系统条件也确定了相关系统配置之信道模型等有关在确定相关的系统条件也确定了相关系统配置之后通过链路仿真获得该信道的解调门限后通过链路仿真获得该信道的解调门限sinr与用户rb配置配置mcs等级传输模式等级传输模式所需所需sinr611干扰余量的取定干扰余量的取定12?干扰干扰余量计算过程
17
TD-L与TD-S上下行业务信道覆盖能力对比
2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统； 2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMA HSDPA业务，上行链路
流量性能稍差于TD-SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下TD-LTE流 量性能均大于TD-SCDMA系统。
Kbps MHz
95%覆盖率90%覆盖率
2000 2000
20
20
100
100
8
2
N
Y
20
KHz
180
0.22
8 2 N Y 20 180 0.22
dBm 36.97 36.97
dBm
46
46
dBi
15
15
dB
0.5
0.5
dB
0
0
dB
8
8
dBm
60.5
60.5
dBm 53.51 53.51
RX Thermal noise density RX noise figure RX noise power RX antenna gain RX diversity gain Interference Margin Body Loss Required SINR Wanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)
TX Tx power per Antenna eNB Tx power Antenna gain RF Filter + Cable Loss TX diversity gain TX Beam Forming gain TX EIRP TX EIRP per occupied allocation
-112.75
Penetration Loss Shadow Fading margin
Link Budget
dB 19.00 dB 11.60
19.00 11.60
19.00 11.60
19.00 11.60
dB 127.35 122.85 129.15 126.15
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上行链路预算对比
上行控制信道PUCCH可以采用多种格式发送，采用Format2b格式 时覆盖是最近的
•小区吞吐量 0.47/0.47Mbps
3GPP阵营(GSM)
WCDMA
HSPA
•峰值速率：5.76/14.4Mbps •小区吞吐量： 1.5/2.5Mbps
TD-SCDMA
TD-HSPA
•峰值速率：0.55/1.68Mbps •小区吞吐量：0.36/1Mbps
cdma2000 1x
3GPP2阵营 (CDMA)
TD-LTE容量衡量指标
单小区VoIP用户数； 小区平均吞吐量； 频谱效率； 边缘吞吐量；
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最大在线用户数
最大在线用户数
在线用户数，我们理解为保持RRC连接的用户，包括激活用户（ 保持上行同步）和非激活用户（不保持上行同步）；
非激活用户，因为处于上行失步状态，如果需要进行数据传输时 ，必须重新发起随机接入过程，以建立上行同步；
天线数及模式
选择不同的发射模式，如发射分集或波束赋型
天线增益 发射功率 接收端的灵敏度 所需SINR 干扰余量
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所需SINR
所要SINR
一定的边缘速率所需要的目标SNR与用户RB配置、MCS等级、传输模式 、信道模型等有关，在确定相关的系统条件，也确定了相关系统配置之 后，通过链路仿真获得该信道的解调门限SINR