TD-LTE室内分布系统设计原理
TD-LTE技术基本原理与室内组网方案浅析
TD-LTE技术基本原理与室内组网方案浅析【摘要】：本文介绍了TD-LTE关键技术的基本原理,以及TD-LTE系统在室内覆盖中的建设原则和组网方案。
【关键词】：TD-LTE、帧结构、OFDMA、多天线技术、室内覆盖。
1.引言信息通信技术的发展已经成为全球经济增长、社会进步的重要推动力量，也是我国国民经济、社会发展带有战略性、基础性、先导性的支柱产业。
伴随智能终端大量普及，移动互联网大门迅速敞开，运营商面临着前所未有的网络流量压力，未来向LTE演进已经成为业界公认的发展方向。
TD-LTE作为TD-SCDMA 后续长期演进的技术，TD-LTE也迎来了历史性的发展机遇。
2.TD-LTE的关键技术1、TD-LTE帧结构:物理层是基于资源块以带宽不可知的方式进行定义的，从而允许LTE的物理层适用于不同的频谱分配。
一个资源块在频域上或者占用12个宽度为15kHz 的子载波，或者占用24个宽度为7.5kHz的子载波，在时域上保持时间为0.5ms。
LTE协议中规定，除非有特殊说明，时域信号的最小单位为秒。
LTE支持两种类型的无线帧结构，即适用于FDD模式的类型1和适用于TDD模式的类型2。
本文将主要描述TD-LTE，也就是类型2的帧结构及其资源配置等。
每个无线帧长度为，其由两个半帧构成，每一个半帧长度为。
每一个半帧又有4个长为的子帧（每个子帧包含2个常规时隙）和DwPTS、GP和UpPTS三个特殊时隙组成。
1个常规时隙的长度为0.5ms。
DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，并且要求DwPTS、GP和UpPTS的总长度为1ms。
2、OFDMALTE系统的物理层多址方案下行方向均采用基于循环前缀（Cyclic Prefix，CP）的OFDMA；上行方向则采用基于循环前缀的单载波频分多址（Single Carrier - Frequency Division Multiplexing Access，SC-FDMA）。
室内场景TD-LTE信号覆盖分布系统设计浅析
TD-LTE技术原理介绍
LTE传输模式-概述
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
Mode
1 2
传输模式
单天线传输 发射分集
技术描述
信息通过单天线进行发送 同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立 的信道进行发送 终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确 定发射信号 需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处 理以产生空间独立性 基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接 收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。 终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前 的信道 发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号 发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发 射信号具有波束赋形效果 结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提 高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率
逻辑、传输、物理信道
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
下行信道映射关系
PCCH BCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH
上行信道映射关系
CCCH DCCH DTCH
Downlink Logical channels
Uplink Logical channels
PCH
BCH
DL- SCH
UpPTS
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS （Sounding参考信号，详细介绍见后）
• 根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制
• 因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信 令或数据 • TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入
TD LTE基本原理
天元(tiān yuán)学院培训部-Lu Yanping
共五十六页
目录(mùlù)
1 LTE背景介绍 2 LTE网络结构 3 LTE关键技术 4 LTE空口技术 5 LTE系统消息及测量
共五十六页
LTE背景(bèijǐng)介绍
什么是LTE？
• 长期演进LTE (Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技 术的演进；
空白保护间隔
为了避免这种状况，就设计了保护间隔出来，在每个信号之前增加一个间隔，只要时延小 于间隔就不会互相影响，加入了保护间隔后，虽然第 2 径第一个信号延迟了，但是刚好
落入第 1 径的第二个符号的保护间隔内，在解调时会随着 CP 一起抛弃，
不会干扰到第二个符号，这样做可以消除ISI；
但是第 2 径的第二个符号的保护间隔落入了第 1 径的第二个符号内，引起符号
分发寻呼信息(xìnxī)给eNB
安全控制
空闲状态的移动性管理 SAE 承载控制 非接入层（NSA）信令的加密及完整性保
护
S-GW 功能: 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包 支持由于UE移动性产生的用户面切换
共五十六页
LTE无线接口(jiē kǒu)-用户面/控制面
(chuán sònɡ) (chuán sònɡ) 在无线通信系统中，负责传送
共五十六页
LTE的多址方式(fāngshì)-上行
SC-FDMA
和OFDMA相同，将传输(chuán shū)带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同
的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续。
在任一调度周期中，一个用户分 得的子载波必须是连续的
TD-LTE室内分布系统建设
第九章 TD-LTE室内分布系统建设9.1 TD-LTE室内覆盖综述随着移动通信建设步伐的不断加快、移动用户的飞速增加，在大中城市的室外地区已经基本可以做到无缝覆盖。
为了提高网络质量、提高用户满意度、增加话务量，室内覆盖分布系统建设已成为解决网络深度覆盖的重点手段。
TD-LTE作为我国第四代移动通信的自有技术，对于室内分布系统的建设应在网络建设初期就给予足够重视，加大投资力度，形成立体化的网络建设模式。
9.1.1 TD-LTE室内分布系统建设基本原则目前TD-LTE网络正处于试验商用阶段，在进行室内分布系统建设时应综合考虑网络性能、改造难度、资源情况、投资成本等选择最佳建设模式，应遵循以下基本原则：z体现TD-LTE的优越网络性能特点并保证网络质量；z不影响现网系统的安全性和稳定性；z需要对现有室分系统进行改造时，应尽量减小改造量，降低对于现网的影响；z在频率资源足够的情况下室内外应尽量采用异频组网的方式；z确保室内分布系统提供良好的室内覆盖，同时要控制好室内信号，避免对室外构成强干扰，同时利于室内外主服务信号的切换及重选；z分布系统建设应综合考虑GSM、TD-SCDMA、WLAN和TD-LTE共用的需求，应保证TD-LTE和其他通信系统间的隔离度要求，避免产生系统间强干扰；z TD-LTE室内覆盖工程应按照“多天线、小功率”的原则进行建设，电磁辐射必须满足国家和通信行业相关标准。
9.1.2 TD-LTE室内分布系统建设指标要求在进行TD-LTE室内分布系统网络建设时，可遵循以下指标要求：z覆盖指标室内RSRP值大于等于-105dBm的概率大于90%。
z可接通率要求在无线覆盖区内的90％位置，99％的时间移动台可接入网络。
z呼叫阻塞要求无线信道呼损率不高于2％。
z边缘速率单小区20MHz、10用户同时接入时，小区边缘用户速率约1Mbps（DL）/250Kbps(UL)。
z服务质量数据业务的块差错率BLER小于10%。
室内场景TD-LTE信号覆盖分布系统设计浅析
室内场景TD-LTE信号覆盖分布系统设计浅析
随着移动通信技术的发展与普及，人们对于网络速度和通信质量的要求也越来越高。
然而，室内场景中的TD-LTE信号覆盖存在着很多的问题，这使得人们无法获得良好的移动通信体验。
因此，为了改善室内场景中的TD-LTE信号覆盖，需要进行系统设计分析。
首先，室内TD-LTE信号覆盖分布系统设计应该考虑室内空间的特殊性。
由于室内空间的复杂性和多变性，人们通常很难确定合适的信号分布模型。
一般而言，TD-LTE信号在室内传播存在着很多问题，如衰减、阻隔和多径效应等。
为了解决这些问题，可以通过使用
信号覆盖率、容量和均匀性等指标对室内空间进行分析和评估。
其次，室内TD-LTE信号覆盖分布系统设计需要考虑到信号传播特性。
TD-LTE信号传
播特性主要包括多径衰落、反射、绕射和衍射等。
这些特性会在室内空间中产生复杂的信
号传播路径，使得信号质量受到很大影响。
因此，为了在室内场景中获得良好的信号覆盖，需要针对以上问题进行优化，如优化天线布置方案、建设室内信号增强设备、采用功率放
大技术等。
最后，室内TD-LTE信号覆盖分布系统设计还应考虑信号干扰问题。
在室内空间中，会存在着许多无线技术的干扰源，其中包括WIFI、蓝牙等。
这些干扰会影响移动通信的质量和速度，需要对其进行减少和限制。
通过采用数字信号处理技术和自适应信号处理技术来
减少干扰源，可以有效地提高信号质量和通信速度。
总之，室内TD-LTE信号覆盖分布系统设计需要针对室内空间的特点和信号传播特性，采用合适的技术手段和优化方案来提高信号覆盖质量和用户体验。
TD-LTE室内分布系统设计原理
GSM900 DCS1800 POI TD-BBU
TD-RRU
无源器件网络B 无源器件网络A
WLAN
注释：红色器件为新增器件。
对于新建场景，新建两路分布系统，并通过合理的设计确保两路分布系统 的功率平衡。
对于改造场景，若合路存在严重多系统干扰（如多运营商、多系统场景），
可在不改动原分布系统的基础上新建两路天馈线系统。
TD-LTE RRU
功 分 器
小区1
楼层3
光纤 馈线 垂直极 化天线 耦合器 楼层2
TD-LTE RRU
功 分 器
小区2
楼层1
TD-LTE BBU
每个室内覆盖点只需要一条射频传输链路和一根吸顶天线进行发射和接收。 通常一个楼层只使用RRU的一个通道。 本方案适合规模较小且对数据需求不高的场景。
TD-LTE室内分布系统建设方案
分 路 器 GSM干放 DCS干放 TD-RRU1 合 路 器 无 源 分 布 系 统 A 无 源 分 布 系 统 B 无 源 分 布 系 统 A 无 源 分 布 系 统 B
TD-LTE双路中 的一路使用原分布 系统，并新建一路
LTE-BBU TD-BBU GSM900
电 桥 合 路 器 耦合器 TD-RRU2
1、切换区域应综合考虑切换时间要求及小区间干扰水平等因素设定。
2、室内分布系统小区与室外宏基站的切换区域规划在建筑物的出入口处。 3、电梯的小区划分：将电梯与低层划分为同一小区，电梯厅尽量使用与电梯 同小区信号覆盖，确保电梯与平层之间的切换在电梯厅内发生。
TD-LTE室内分布系统设计流程
系统间隔离度设计 共用分布系统的场景，TD-LTE与其他系统的干扰隔离要求如下表所示：
TD-LTE室内分布系统设计流程
TD-LTE室内分布系统规划设计思路和方法解析
TD-L TE室内分布系统规划设计思路和方法解析汪颖程日涛张海涛（中国移动通信集团设计院有限公司北京100080）摘 要 本文系统提出了TD-LTE室内分布系统规划设计思路，并针对TD-LTE室内干扰、覆盖性能和建设模式选择等关键环节进行了具体解析。
其中覆盖性能分析更是分别针对新建和改造场景提出了不同的规划方法，并与TD-SC DMA的覆盖性能和链路预算进行了横向对比，可有效指导不同场景下TD-LTE室内分布系统规划设计，对T D-LTE室内网络建设有较好的指导作用。
关键词 TD-LT E室内分布系统干扰隔离度覆盖链路预算1研究背景和意义目前移动通信行业竞争日趋激烈，为了应对新的业务发展要求和竞争环境，国际运营商加速了网络的升级与演进。
31个国家的64个运营商承诺在2012年以前部署LT E，To p50的运营商中有60%的运营商确定在2012年前部署LT E。
中国政府大力支持T D发展，推动扶持T D发展政策不断得到落实，T D-LT E是T D-SCDMA网络演进的方向，目前中国移动已经开始积极进行试验网的建设部署。
根据NT T DoCoMo的统计数据，手机用户70%以上的话务需求发生在室内，加上T D-L TE高速数据业务的定位对信号质量要求较高，因此加大室内覆盖力度是保证TD-LT E网络建设质量的重要手段。
由此看来，在迎来T D-LT E大规模发展和建设的前夕，透彻研究和分析T D-LT E室内分布系统设计思路及方法是非常有必要的，对指导T D-L TE网络建设意义重大。
2TD-LTE室内分布系统规划设计思路T D-LT E室内分布系统规划设计思路具体见图1。
以下章节将对T D-LT E室内分布系统规划设计中图1TD-L T E室内分布系统规划设计思路的关键环节，包括干扰分析、覆盖性能分析和建设模式选择等方法思路分别进行具体解析。
3TD-L TE 室内分布系统干扰分析3.1TD-LTE 与其他系统工作频段本文主要考虑TD-LTE 与以下无线系统共址共存情况。
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TD-LTE室内分布系统建设方案
方案一：单路建设 通过合路器使用原单路分布系统（如下图所示）。 TD-LTE与其他系统共 用原分布系统，按照TD-LTE系统性能需求进行规划和建设，必要时应对原系 统进行适当改造。
分 路 器 GSM干放 DCS干放 TD-RRU1 合 路 器 无 源 分 布 系 统
1、切换区域应综合考虑切换时间要求及小区间干扰水平等因素设定。
2、室内分布系统小区与室外宏基站的切换区域规划在建筑物的出入口处。 3、电梯的小区划分：将电梯与低层划分为同一小区，电梯厅尽量使用与电梯 同小区信号覆盖，确保电梯与平层之间的切换在电梯厅内发生。
TD-LTE室内分布系统设计流程
系统间隔离度设计 共用分布系统的场景，TD-LTE与其他系统的干扰隔离要求如下表所示：
应选择地区 内标志性或有影 响力的机场、重 要体育馆、展览 中心、政府机关 等建筑和场所。
交通枢纽 长途汽车站 机场 隧道 地铁
特殊
TD-LTE频率规划
室内覆盖系统与室外系统采用异频组网； 室内覆盖同一水平层面如需设置多个小区时，相邻小区间建议 采用异频组网； 在建筑物内可以利用自然阻隔合理进行频率规划； 对楼层间隔离较好，可以采用带宽20M同频组网方式； 对同层天然隔离较差的区域，建议采用2个10M频点异频组网方 式，同层小区间频率交错复用。
TD-LTE室内分布系统设计流程
天线布放点设计
1、SISO天线布放密度
对采用“单路”合路建设的站点，天线布放密度应满足TD-LTE室内无线链路 预算要求，由于TD-SCDMA室内系统与LTE系统在同一频段，所以天线覆盖半径基 本一致：在半开放环境，单天线情况下，如商场、超市、停车场、机场等，覆 盖半径取10～16米；在较封闭环境，单天线的情况下，如宾馆、居民楼、娱乐 场所等，覆盖半径取6～10米。 2、MIMO天线阵布放密度 对采用“双路”建设的站点，MIMO线阵的布放密度与SISO天线布放密度相同。 组成MIMO线阵的两个单极化天线尽量采用10λ 以上间距（约为1.25米），如实 际安装空间受限双天线间距不应低于4λ (约为0.5米)。
衰减因子取值
环境 自由空间 全开放环境 半开放环境 较封闭环境 衰减因子n 2 2.0～2.5 2.5～3.0 3.0～3.5
PL(d0)：距天线1米处的路径衰减： 2025MHz时的典型值为38.5dB ，2350MHz 时的典型值为39.4dB ； d为传播距离（米）； n为衰减因子，根据环境不同而取值不同。 R：附加衰减因子。指由于楼板、隔板、 墙壁等引起的附加损耗
双通道室内分布系统
功 分 器 馈线 垂直极 化天线 耦合器 楼层4
TD-LTE RRU
功 分 器 楼层3
小区1
光纤 功 分 器 楼层2
TD-LTE RRU
功 分 器 楼层1
小区2
TD-LTE BBU
每个室内覆盖点都需要通过一根双极化天线或者两个物理位置不同的普通单极 化吸顶天线进行发射和接收，形成2*2MIMO组网。
TD-LTE室内分布系统设计流程
天线出口功率设计
一般场景下TD-LTE天线口功率不高于15dBm，对于大型会展中心等场 景，天线口功率还可适当酌情提高，但应满足国家对于电磁辐射防护的
规定。
双路系统中功率平衡设计 对支持MIMO的双路分布系统，组成MIMO天线阵的两个单极化天线口 功率之差要求控制在5dB以内。 切换区域设计 室内分布系统小区切换区域的规划应遵循以下原则：
该方案有完整的MIMO特性，用户峰值速率和系统容量获得提升。
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。
TD-LTE室内分布系统设计流程
在LTE室内分布系统设计中，我 们依据左图的设计流程，逐步进行。
TD-LTE室内分布系统设计流程
信源设计
1、对于使用多个RRU覆盖的物业点需进行RRU的覆盖分区时，设计时应使得各
TD-LTE室分系统链路预算
馈线损耗
自由空间损耗
遮挡损耗
TD-LTE室内分布系统建设方案
TD-LTE室分天馈系统分为“单路”和“双路”两种拓扑结构，按不同场景，建设策 略如下： 在新建场景情况下，原则上应建设“双路”天馈系统，充分体现TD-LTE容量优势； 在改造场景情况下，对具备建设条件、且有较大容量需求的场景应优先建设“双路” 室分系统，其次考虑“单路”合路方式建设。后续若有进一步的容量需求，可通过小区 分裂、增加载波等方式扩容。
系统 干扰隔离(室内) 系统 干扰隔离(室内) CDMA 1x 81 CDMA EV-DO 87 GSM 82/35 TD-SCDMA(A) 58/31 DCS 82/43 TD-SCDMA(F) 87/31 WCDMA 58 WLAN 88
不共用分布系统的场景
当不共用分布系统时，TD-LTE系统与其他运营商的CDMA 1x、CDMA EV-DO、WCDMA等系 统的天线应保持1米以上的隔离距离。 TD-LTE系统与中国移动其他系统：GSM900、DCS1800、TD-SCDMA的天线应保持1米以上 的隔离距离。 TD-LTE与WLAN之间建议采用以下方式进行隔离： 1、建议天线安装位置与AP天线距离至少控制在1.5m以上（单独建网）； 2、在TD-LTE信源端和WLAN AP端各自增加滤波器（共用分布）。
DCS1800
电 桥
L D
无 源 分 布 系 统 A
LTE-RRU2
注释：红色器件为新增器件，蓝色器件为更换器件，其余为利旧器件。
TD-LTE室内分布系统建设方案
TD-LTE室分天馈系统根据所选设备不同，可分为分为“单通道系统”和“双通道系统” 两种拓扑结构。
单通道室内分布系统
馈线 垂直极 化天线 耦合器 楼层4
GSM900 DCS1800 POI TD-BBU
TD-RRU
无源器件网络B 无源器件网络A
WLAN
注释：红色器件为新增器件。
对于新建场景，新建两路分布系统，并通过合理的设计确保两路分布系统 的功率平衡。
对于改造场景，若合路存在严重多系统干扰（如多运营商、多系统场景），
可在不改动原分布系统的基础上新建两路天覆盖指标 1.1 无线覆盖率 要求覆盖区域内满足参考信号接收功率RSRP >-105dBm的概率大于90％。 1.2 室内信号外泄场强 建筑物10米处接收场强应低于室外主服务小区场强10dB以上。 2、业务质量 2.1 无线信道呼损率 要求数据业务呼损不大于5％。 2.2 无线接通率 要求在无线覆盖区内的90％位置，99％的时间移动台可接入网络。 2.3 误块率 要求数据业务的误块率不大于10%。 2.4 无线边缘速率 要求在20MHz带宽、10用户同时接入，小区边缘用户速率约2Mbps/250Kbps(下行/上 行)。（不同地市的要求会有不同） 2.5 掉线率：基本目标<4%； 2.6 系统内切换成功率：基本目标>95% ；
分 路 器 GSM干放 DCS干放 TD-RRU1 合 路 器 无 源 分 布 系 统 A 无 源 分 布 系 统 B 无 源 分 布 系 统 A 无 源 分 布 系 统 B
TD-LTE双路中 的一路使用原分布 系统，并新建一路
LTE-BBU TD-BBU GSM900
电 桥 合 路 器 耦合器 TD-RRU2
TD-LTE室分系统链路预算
其他系统
RRU BBU
合 路 器
分布系统
天线口发射功率、天线增益 空间传播损耗 墙体穿透损耗 接收电平要求
PLDAS PLAir 传播模型：使用较多的衰减因子传播模型，计算路径损耗的公式如下： PathLoss(dB)=PL(d0)+10*n*Log(d/d0)+R
参数说明
个RRU分区间的隔离度尽可能高，以利于后期扩容，降低改造工作量； 2、对于采用双路室分系统的建设场景，应使用双通道RRU，并将RRU的两个通 道对应覆盖相同区域。 3、对于采用单路室分系统的建设场景，可使用双通道RRU，并将RRU的两个不 同通道分别对应覆盖不同区域。设计时保证RRU通道间的隔离度尽可能高，以 利于后续空分复用技术引入，提升单路天馈线系统的容量； 4、根据厂家RRU设备支持能力进行RRU级联级数设置，通常情况下室内覆盖系 统RRU级联级数建议为4级以内； 5、根据室内分布系统的实际情况，应因地制宜选择链型和星形拓扑结构，体 现方案的合理性和经济性。
LTE-RRU1
室分系统。应确保
通过合理的设计使 两路分布系统的功 率平衡。
L D
合 路 器
DCS1800
电 桥
L D
LTE-RRU2
注释：红色器件为新增器件，蓝色器件为更换器件，其余为利旧器件。
TD-LTE室内分布系统建设方案
方案二：双路建设 两路新建，以POI合路为例：
LTE-BBU
LTE-RRU
TD-LTE RRU
功 分 器
小区1
楼层3
光纤 馈线 垂直极 化天线 耦合器 楼层2
TD-LTE RRU
功 分 器
小区2
楼层1
TD-LTE BBU
每个室内覆盖点只需要一条射频传输链路和一根吸顶天线进行发射和接收。 通常一个楼层只使用RRU的一个通道。 本方案适合规模较小且对数据需求不高的场景。
TD-LTE室内分布系统建设方案
TD-LTE室内分布系统建设方案
方案三：双极化天线建设
分 路 器 GSM干放 DCS干放 TD-RRU1 无 源 分 布 系 统 A 合 路 器
LTE-BBU
LTE-RRU1
TD-BBU GSM900
电 桥 合 路 器 耦合器 TD-RRU2 合 路 器
L D
无 源 分 布 系 统 B 无 源 分 布 系 统 B
TD-LTE室内分布系统设计