数字蜂窝移动通信系统进入第四代(4G),与第三代(3G)相比,人们最为关心的是上行/下行的数据传输速率的提高。应该说,4G的LTE系统是在3G系统基础上的演进,其数据传输速率明显的得到了进一步的提升。对于时分双工的TD-LTE 系统基站(eNB)设备,其上/下行的数据峰值吞吐量,在不同的技术阶段是不相同的,TD-LTE系统随着引入不同的LTE-A增强技术,其数据峰值吞吐量也在不断的提高。目前,TD-LTE技术阶段已有四个阶段(各阶段与3GPP规范版本的对应关系详见下表0),下述依据我国相关通信行业标准,分阶段介绍TD-LTE系统基站(eNB)设备的数据峰值吞吐量性能要求。
表 0:TD-LTE系统不同技术阶段与3GPP规范版本的对应关系
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一、第一阶段(Phase 1)
我们知道,对于TD-LTE系统基站(eNB)设备第一阶段的相关技术要求,是其最基本的技术要求,后续阶段是在第一阶段的基础上,分别引入了不同的增强功能或其演进技术,致使系统的数据峰值吞吐量得到了进一步的提高。因此第一阶段基站设备上/下行的数据峰值吞吐量相对较低,具体详见下表1。由表可知,上/下行数据峰值吞吐量性能与TD-LTE帧结构上下行比例配置及调制方式(上行)等因素相关。
表 1:TD-LTE系统基站设备第一阶段的数据峰值吞吐量
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二、第二阶段(Phase 2)
在第二阶段,此时由于TD-LTE系统基站设备引入了包括载波聚合(CA)、多天线技术增强、增强小区间干扰协调技术等增强技术与新功能,其上/下行理论数据峰值吞吐量性能得到了很大的提高。
1、载波聚合(CA)的性能
当采用不同的TD-LTE帧结构上下行比例配置、系统带宽为20MHz+20MHz的2载波聚合(CA)技术时,其数据峰值吞吐量性能详见下表2-1(注意:它与终端传输能力等级及调制方式(上行)相关)。
表 2-1:TD-LTE 系统基站设备载波聚合(CA)的理论数据峰值吞吐量性能
2、MIMO增强的性能
下表2-2给出了TD-LTE系统基站设备的基于MIMO增强技术的上/下行理论数据峰值吞吐量性能要求,注意,它与TD-LTE帧结构上下行比例配置、空间复用形式及终端传输能力等级等相关。
表 2-2:TD-LTE 系统基站设备上/下行MIMO增强的数据峰值吞吐量性能(R10版本)
三、第三阶段(Phase 3)
在第三阶段,此时由于TD-LTE系统基站设备引入了包括载波聚合增强、双连接(DC)、小小区增强、多天线技术增强、ePDCCH等增强技术,使得TD-LTE系统基站(eNB)设备上/下行理论数据峰值吞吐量性能得到了进一步的提高。
1、TD-LTE载波聚合增强的性能
当TD-LTE系统下行链路采用系统带宽为20MHz+20MHz+20MHz的3载波聚合技术(下行64QAM调制、双流)、上行链路采用系统带宽为20MHz+20MHz的2载波聚合技术时,其上/下行理论数据峰值吞吐量性能详见下表3-1的要要求(注意,它主要与TD-LTE帧结构上下行比例配置相关)。
表 3-1:TD-LTE系统基站设备载波聚合增强的理论数据峰值吞吐量性能
1、TDF+FDD载波聚合增强的性能
另外,TD-LTE系统可以采用TDD+FDD载波聚合,此时:TDD、FDD载波下行数据峰值吞吐量均能达到单载波的峰值。TD-LTE、LTE FDD聚合带宽为20MHz+20MHz,TD-LTE帧结构为上下行比例配置2、特殊时隙配置7(10:2:2)时,终端层1的下行数据峰值吞吐量约为260Mbit/s(下行64QAM调制、双流)。
3、高阶调制的性能
当TD-LTE系统基站支持上行64QAM调制时和支持下行256QAM调制时,其层1的数据峰值吞吐量性能详见下表3-3的要求(注意,它主要与TD-LTE帧结构上下行比例配置及采用的载波聚合技术相关)。
表 3-3:TD-LTE系统基站支持高阶调制的数据峰值吞吐量性性能要求(第三阶段)
4、上行MIMO增强的性能
当TD-LTE系统基站支持上行MIMO增强技术,采用上行TM2(2Lyer空间复用)时,其层1的上行数据峰值吞吐量性能要求详见下表3-4,分为TD-LTE帧结构上下行比例配置1和配置2两种情况。
表 3-4:TD-LTE系统基站支持上行MIMO增强技术的数据峰值吞吐量性性能要求(第三阶段)
四、第四阶段(Phase 4)
在第四阶段,进一步引入了TD-LTE基站设备的基于3GPP的R13版本、R14版本、R15版本所提出的Massive-MIMO、NR双连接(NR-DC)、载波聚合增强及其它增强技术,使得TD-LTE基站设备的上/下行理论数据峰值吞吐量性能要求又有所不同。
1、TD-LTE下行载波聚合增强的性能要求
TD-LTE基站设备的基于TD-LTE帧结构上下行比例配置1和配置2,其小区下行理论数据峰值吞吐量性能要求分别详见下表4-1-1和表4-1-2(注意,其载波聚合技术达到5载波聚合)。
表 4-1-1:TD-LTE基站设备的帧结构配置1的下行理论数据峰值吞吐量性能要求
表 4-1-2:TD-LTE基站设备的帧结构配置2的下行理论数据峰值吞吐量性能要求
2、TD-LTE上行载波聚合增强的性能要求
TD-LTE基站设备的基于TD-LTE帧结构上下行比例配置1和配置2,其小区上行理论数据峰值吞吐量性能分别详见下表4-2-1和表4-2-2的要求。
表 4-2-1:TD-LTE基站设备的帧结构配置1的上行理论数据峰值吞吐量性能要求
表 4-2-2:TD-LTE基站设备的帧结构配置2的上行理论数据峰值吞吐量性能要求
3、TDD + FDD载波聚合增强的性能要求
关于TDD + FDD载波聚合增强的理论据峰值吞吐量性能要求请详见下表4-3中。
表 4-3:TDD + FDD载波聚合增强的理论据峰值吞吐量性能要求(第四阶段)
4、MIMO增强性能
当TD-LTE系统支持多用户MIMO、多流传输,并基于TD-LTE帧结构为上下行比例配置2、特殊时隙配置7(10:2:2),CFI=1时,小区上、下行理论据峰值吞吐量性能要求详见下表4-4。
表 4-4:YD-LTE基站设备支持MIMO增强的理论据峰值吞吐量性能要求(第四阶段)
上述是依据我国相关通信行业标准,汇总的TD-LTE系统基站设备峰值吞吐量性能在各技术阶段的不同要求。基于其不同的LTE-A增强技术,其要求有所不同,尤其是当采用的载波聚合技术、MIMO技术、高阶调制(n-QAM)技术等。
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五、提示
在本文的结尾顺便介绍一下相关的TD-LTE帧结构,因为在上述介绍TD-LTE系统基站关于各技术阶段的数据峰值吞吐量性能时,都与TD-LTE帧结构上下行比例配置和特殊帧时隙配置相关。我们知道TD-LTE系统的帧结构是:10ms无线帧包括两个5ms的半帧,每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧构成,共有10个子帧。特殊子帧包括DwPTS、GP和UpPTS共3个特殊时隙,总长度约为1ms。其上下行比例可在10个子帧中配置的,共分为配置0~配置6。其中配置1和配置2为必选,其上下行配置比例详见下表5(即上下行的切换点配置)。特殊子帧的配置在常规CP(循环前缀)下配置分为配置0~配置9,其中配置7是指DwPTS:GP:UpPTS = 10:2:2(特殊子帧时长中占比)。
表 5:TD-LTE系统帧结构的上下行的切换点配置1和配置2
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