數字蜂窩移動通信系統進入第四代(4G),與第三代(3G)相比,人們最為關心的是上行/下行的數據傳輸速率的提高。應該說,4G的LTE系統是在3G系統基礎上的演進,其數據傳輸速率明顯的得到了進一步的提升。對于時分雙工的TD-LTE 系統基站(eNB)設備,其上/下行的數據峰值吞吐量,在不同的技術階段是不相同的,TD-LTE系統隨著引入不同的LTE-A增強技術,其數據峰值吞吐量也在不斷的提高。目前,TD-LTE技術階段已有四個階段(各階段與3GPP規范版本的對應關系詳見下表0),下述依據我國相關通信行業標準,分階段介紹TD-LTE系統基站(eNB)設備的數據峰值吞吐量性能要求。
表 0:TD-LTE系統不同技術階段與3GPP規范版本的對應關系
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一、第一階段(Phase 1)
我們知道,對于TD-LTE系統基站(eNB)設備第一階段的相關技術要求,是其最基本的技術要求,后續階段是在第一階段的基礎上,分別引入了不同的增強功能或其演進技術,致使系統的數據峰值吞吐量得到了進一步的提高。因此第一階段基站設備上/下行的數據峰值吞吐量相對較低,具體詳見下表1。由表可知,上/下行數據峰值吞吐量性能與TD-LTE幀結構上下行比例配置及調制方式(上行)等因素相關。
表 1:TD-LTE系統基站設備第一階段的數據峰值吞吐量
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二、第二階段(Phase 2)
在第二階段,此時由于TD-LTE系統基站設備引入了包括載波聚合(CA)、多天線技術增強、增強小區間干擾協調技術等增強技術與新功能,其上/下行理論數據峰值吞吐量性能得到了很大的提高。
1、載波聚合(CA)的性能
當采用不同的TD-LTE幀結構上下行比例配置、系統帶寬為20MHz+20MHz的2載波聚合(CA)技術時,其數據峰值吞吐量性能詳見下表2-1(注意:它與終端傳輸能力等級及調制方式(上行)相關)。
表 2-1:TD-LTE 系統基站設備載波聚合(CA)的理論數據峰值吞吐量性能
2、MIMO增強的性能
下表2-2給出了TD-LTE系統基站設備的基于MIMO增強技術的上/下行理論數據峰值吞吐量性能要求,注意,它與TD-LTE幀結構上下行比例配置、空間復用形式及終端傳輸能力等級等相關。
表 2-2:TD-LTE 系統基站設備上/下行MIMO增強的數據峰值吞吐量性能(R10版本)
三、第三階段(Phase 3)
在第三階段,此時由于TD-LTE系統基站設備引入了包括載波聚合增強、雙連接(DC)、小小區增強、多天線技術增強、ePDCCH等增強技術,使得TD-LTE系統基站(eNB)設備上/下行理論數據峰值吞吐量性能得到了進一步的提高。
1、TD-LTE載波聚合增強的性能
當TD-LTE系統下行鏈路采用系統帶寬為20MHz+20MHz+20MHz的3載波聚合技術(下行64QAM調制、雙流)、上行鏈路采用系統帶寬為20MHz+20MHz的2載波聚合技術時,其上/下行理論數據峰值吞吐量性能詳見下表3-1的要要求(注意,它主要與TD-LTE幀結構上下行比例配置相關)。
表 3-1:TD-LTE系統基站設備載波聚合增強的理論數據峰值吞吐量性能
1、TDF+FDD載波聚合增強的性能
另外,TD-LTE系統可以采用TDD+FDD載波聚合,此時:TDD、FDD載波下行數據峰值吞吐量均能達到單載波的峰值。TD-LTE、LTE FDD聚合帶寬為20MHz+20MHz,TD-LTE幀結構為上下行比例配置2、特殊時隙配置7(10:2:2)時,終端層1的下行數據峰值吞吐量約為260Mbit/s(下行64QAM調制、雙流)。
3、高階調制的性能
當TD-LTE系統基站支持上行64QAM調制時和支持下行256QAM調制時,其層1的數據峰值吞吐量性能詳見下表3-3的要求(注意,它主要與TD-LTE幀結構上下行比例配置及采用的載波聚合技術相關)。
表 3-3:TD-LTE系統基站支持高階調制的數據峰值吞吐量性性能要求(第三階段)
4、上行MIMO增強的性能
當TD-LTE系統基站支持上行MIMO增強技術,采用上行TM2(2Lyer空間復用)時,其層1的上行數據峰值吞吐量性能要求詳見下表3-4,分為TD-LTE幀結構上下行比例配置1和配置2兩種情況。
表 3-4:TD-LTE系統基站支持上行MIMO增強技術的數據峰值吞吐量性性能要求(第三階段)
四、第四階段(Phase 4)
在第四階段,進一步引入了TD-LTE基站設備的基于3GPP的R13版本、R14版本、R15版本所提出的Massive-MIMO、NR雙連接(NR-DC)、載波聚合增強及其它增強技術,使得TD-LTE基站設備的上/下行理論數據峰值吞吐量性能要求又有所不同。
1、TD-LTE下行載波聚合增強的性能要求
TD-LTE基站設備的基于TD-LTE幀結構上下行比例配置1和配置2,其小區下行理論數據峰值吞吐量性能要求分別詳見下表4-1-1和表4-1-2(注意,其載波聚合技術達到5載波聚合)。
表 4-1-1:TD-LTE基站設備的幀結構配置1的下行理論數據峰值吞吐量性能要求
表 4-1-2:TD-LTE基站設備的幀結構配置2的下行理論數據峰值吞吐量性能要求
2、TD-LTE上行載波聚合增強的性能要求
TD-LTE基站設備的基于TD-LTE幀結構上下行比例配置1和配置2,其小區上行理論數據峰值吞吐量性能分別詳見下表4-2-1和表4-2-2的要求。
表 4-2-1:TD-LTE基站設備的幀結構配置1的上行理論數據峰值吞吐量性能要求
表 4-2-2:TD-LTE基站設備的幀結構配置2的上行理論數據峰值吞吐量性能要求
3、TDD + FDD載波聚合增強的性能要求
關于TDD + FDD載波聚合增強的理論據峰值吞吐量性能要求請詳見下表4-3中。
表 4-3:TDD + FDD載波聚合增強的理論據峰值吞吐量性能要求(第四階段)
4、MIMO增強性能
當TD-LTE系統支持多用戶MIMO、多流傳輸,并基于TD-LTE幀結構為上下行比例配置2、特殊時隙配置7(10:2:2),CFI=1時,小區上、下行理論據峰值吞吐量性能要求詳見下表4-4。
表 4-4:YD-LTE基站設備支持MIMO增強的理論據峰值吞吐量性能要求(第四階段)
上述是依據我國相關通信行業標準,匯總的TD-LTE系統基站設備峰值吞吐量性能在各技術階段的不同要求。基于其不同的LTE-A增強技術,其要求有所不同,尤其是當采用的載波聚合技術、MIMO技術、高階調制(n-QAM)技術等。
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五、提示
在本文的結尾順便介紹一下相關的TD-LTE幀結構,因為在上述介紹TD-LTE系統基站關于各技術階段的數據峰值吞吐量性能時,都與TD-LTE幀結構上下行比例配置和特殊幀時隙配置相關。我們知道TD-LTE系統的幀結構是:10ms無線幀包括兩個5ms的半幀,每個半幀由4個數據子幀和1個特殊子幀構成,共有10個子幀。特殊子幀包括DwPTS、GP和UpPTS共3個特殊時隙,總長度約為1ms。其上下行比例可在10個子幀中配置的,共分為配置0~配置6。其中配置1和配置2為必選,其上下行配置比例詳見下表5(即上下行的切換點配置)。特殊子幀的配置在常規CP(循環前綴)下配置分為配置0~配置9,其中配置7是指DwPTS:GP:UpPTS = 10:2:2(特殊子幀時長中占比)。
表 5:TD-LTE系統幀結構的上下行的切換點配置1和配置2
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