LTE同WiMAX技术对比-结题报告PPT课件.ppt

-1-20112011年年8 8月月中国移动设计院无线所中国移动设计院无线所TD-LTETD-LTE同同WiMAXWiMAX技术对比技术对比-2-目目 录录TD-LTE同同WiMAX技术比较技术比较TD-LTE同同WiMAX覆盖能力比较覆盖能力比较TD-LTE同同WiMAX网络容量对比网络容量对比TD-LTE同同WiMAX网络频率规划方法比较网络频率规划方法比较-3-WiMAX和和LTE的标准进展的标准进展比较WiMAXTD-LTER1.0（802.16e-2005）R1.5R2.0(16m)Rel.8 Rel.9Rel.10 标准版本20052010.32010.112009.32009.32011.3p WiMAX标准的发布时间为2005年，较TD-LTE的2009年早，WiMAX在标准上的领先也是3GPP组织制定LTE标准的主要推动力之一。p WiMAX标准的下一代演进标准为R2.0，即802.16mp TD-LTE的下一代演进标准为Rel.10，即LTE-Ap802.16m和LTE-A均为IMT-A的候选技术WiMAX标准发布与商用时间均早于LTE，两个系统的演进版本均为候选4G技术！-4-主要技术对比主要技术对比WiMAX Rel 1.5TD-LTE R8/R9标准IEEE WiMAX 论坛3GPP 网络结构SS,ASN(BS,GW)UE,eNodeB,MME/S-GW双工方式TDDTDD无线帧长5ms10ms接入技术DL:OFDMA/UL:OFDMADL:OFDMA/UL：SC-FDMAMIMO技术DL:MIMOA/MIMOB/MIMO+BF UL：CSMDL：SFBC/MCW/BF UL:MU-MIMO频段2.3G/2.5G/3.5GHz1.8G/1.9G/2.0G/2.3G/2.6GHz信道带宽5/7/8.75/10MHz1.4/3/5 /10/15/20MHz调制方式 QPSK/16QAM/64QAMQPSK/16QAM/64QAM频率规划FFR 131 or PUSC with all SC 133SFR(ICIC)131 or 133DL/UL 无线结构35:12/31:15/29:18/26:211:3/2:2/3:1/2:1/7:2/8:1/3:5 物理控制信道 FCH/MAP/Ranging/ACKCH/CQICHPCFICH/PDCCH/PRACH/PUCCH移动性目标速度：120km/H目标速度：350km/HLTE与WiMAX均为基于OFDMA的系统，基本特性相似！-5-网络结构对比网络结构对比WiMAX 16eTD-LTE SS:用户站BS:基站GW:网关ASN:接入服务网(ASN=BS+GW)UE:用户设备eNodeB:演进的Node BS-GW:服务网关MME:移动管理实体E-UTRANEPC:Evolved Packet CoreLTE与WiMAX均为扁平网络架构，均适合蜂窝组网，但TD-SCDMA和GSM系统更易于向LTE演进！-6-无线帧结构对比无线帧结构对比 Special sub-frameSpecial sub-frameTD-LTE FrameTD-LTE FrameWiMAX FrameWiMAX Frame1个无线帧长5msWiMAXTD-LTE帧长5ms10 ms可用子载波840(10M PUSC)600(10M)子载波间隔10.94KHz15KHz符号数4870 (5ms)可用符号时间91.43us66.67 usCP长度2.8/5.7/11.4/22.8us,共4种4.76/16.67 us共2种帧结构对比LTE与WiMAX下行均为OFDMA方式，LTE上行为DFT-S-OFDM，WiMAX上行为OFDMA,OFDMA比DFT-S-OFDM在资源分配上更具灵活性,但峰均比较高！-7-上行峰均比问题对比上行峰均比问题对比nWiMAX上行峰均比问题上行峰均比问题WiMAX上行使用OFDMA，终端存在峰均比高的问题影响了终端功放的使用效率，发射功率低目前WiMAX终端也没有解决峰均比高的问题nTD-LTE上行峰均比问题对比上行峰均比问题对比TD-LTE上行使用SC-FDMATD-LTE上行占用的子载波是连续的相对于WiMAX的上行子载波打散的分布，其峰均比低2dB左右从子载波分配可以看出LTE上行采用的SC-FDMA 比WiMAX采用的OFDMA有更低的峰均比，说明LTE终端功放的效率更高！更适合手持终端的应用！-8-MIMO技术对比技术对比开环模式下，两者都支持单流模式，WiMAX支持2x2 MatrixA和4x2 MatrixA+CDD，LTE支持2x2 SFBC和4x2 SFBC+FSTD。同时两者也都支持双流模式，WiMAX支持2x2 MatrixB和4x2 MatrixB+CDD，LTE支持2x2 MCW和4x2 MCW。下行WiMAX 16eTD-LTE单流SISOSISO2x2 MatrixA(STBC)2x2 SFBC4x2 MatrixA+CDD4x2 SFBC+FSTD4x2 MatrixA+Half and Half(FSTD)4x4 SFBC+FSTDBFRank1 PrecodingRank1 BF双流 2x2 MatrixB2x2 MCW4x2 MatrixB+CDD4x2 MCW4x2 MatrixBHalf and Half(FSTD)Rank2 PrecodingMatrixB+BFRank2 BF四流 (4x4)-4x4 MCWRank4 PrecodingULWiMAXLTEMIMO2x2 CSM;2x2 SDMA2x2 VMIMO2x4 SDMA;2x4 SDMA2x4 VMIMO由于协议限制，目前WiMAX只支持2x2MIMO，终端也只有双收终端，不支持四流，而LTE支持4x4 MCW的4x4MIMO，现阶段LTE的MIMO性能优于WiMAX!-9-支持最高移动速度的对比支持最高移动速度的对比n影响影响TD-LTE同同WiMAX系统车速的因素系统车速的因素高速下影响网络性能的主要是多普勒频偏导致系统的解调性能降低，WiMAX当时协议确定的最高时速是120km，但实际应用时速为200km也可解调，只不过是随着速度的提高，解调的能力下降。LTE的上行使用的SC-FDMA，所占用的子载波都是连续的，对高速时的频偏纠错时只需要纠错一个，其他子载波也可以频偏也可以调整，因此相对于WiMAX的上行子载波打散的情况，LTE的SC-FDMA在高速下具有一定的优势。3GPP标准规定LTE系统应能支持时速350km的高速移动。LTE系统支持时速350km的高速运动，性能优于WiMAX!-10-物理信道对比物理信道对比DL/ULWiMAX Rel 1.5占用时频资源占用时频资源TD-LTE R8/R9占用时频资源占用时频资源功能功能DLPreamble全部子载波，1个符号P-SCH/S-SCH*/BCH占用频段中心的72个子载波，SCH占2个符号，BCH占4个符号同步信号FCH占2个子载波，2个符号PCFICH占36个子载波，1个符号帧指示信道DL MAP/UL MAP按需分配PDCCH按需分配下行控制信道DL MAP按需分配PHICH按需分配HARQ 指示信道DL Burst按需分配PDSCH按需分配下行业务信道ULRanging占3个子载波，全部上行符号PRACH占72个子载波，1个符号上行随机接入信道ACKCH/CQICH子载波按需分配,占2个上行符号PUCCH占24/48/72个子载波，全部上行符号上行控制信道UL Burst按需分配PUSCH按需分配上行业务信道nTD-LTE同同WiMAX物理信道对比物理信道对比LTE与WiMAX的物理信道，基本特性相似！-11-目目 录录TD-LTE同同WiMAX技术比较技术比较TD-LTE同同WiMAX覆盖能力比较覆盖能力比较TD-LTE同同WiMAX网络容量对比网络容量对比TD-LTE同同WiMAX网络频率规划方法比较网络频率规划方法比较-12-链路预算的前提条件链路预算的前提条件DU/U/SU/RU传播模型COST231-HATA信道模型WiMAX：PB3/VA30 /LTE:ETU3/EVA30载频(GHz)2.5带宽)10上行边缘速率(kbps)128TDD帧结构WiMAX：29:18 /LTE：2:2边缘MCSUplink:QPSK /Downlink:QPSK 1/2小区间阴影相关系数1区域覆盖率要求95%/95%/90%/90%室外阴影衰落余量 (dB)10/8/6/6BS 天线高度(m)25/30/35/40传播损耗(dB)20/16/12/8MS 天线高度(m)1.5馈线损耗(dB)0.5MS 发送功率(dBm)23MS 天线模式1T2RBS 噪声系数(dB)4-13-分配带宽对比分配带宽对比WiMAX 16eTD-LTE DLDLULUL每个自信道包含24个子载波(2簇)每个RB包含12个子载波每个自信道包含24个子载波(6 区块)每个RB包含12个子载波1 RB1 RBPilot Sub-carrierControl channelPilot Sub-carrier上行相同边缘速率128kbps条件下，WiMAX上行使用3个子信道（72个子载波，带宽为787.5KHz,128kbps=48scx3subxchannelx5slotx1bit），同时可支持12（即35/3）个用户;LTE使用3个RB（36个子载波，带宽为540KHz,128kbps=392TBSbitx2UL slot/5ms），同时可支持15(即(50-4PUCCH RB)/3)个用户;WiMAX业务使用的时频资源占用带宽比LTE大，因而WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dB;1 Tile1 Cluster导频图案与分配带宽的对比导频图案与分配带宽的对比假设在上行相同边缘速率128kbps条件下，WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dB!-14-链路预算对比链路预算对比BS:4T4R（华为设备参数）DUUSURUWiMAX最大路径损耗122.40 128.66 137.42 141.36 LTE最大路径损耗124.21 131.48 140.77 145.60 差异（LTE-WiMAX)1.82 2.82 3.35 4.25 差异分析（LTE-WiMAX)占用带宽差异1.64 SINR 需求差异1.782.01干扰余量差异-1.60-0.60-0.30 0.60 差异总和1.82 2.82 3.35 4.25 LTE和WiMAX覆盖的差别，其原因主要来自于以下几个方面：1、上行相同边缘速率128kbps条件下，WiMAX使用的时频资源占用带宽比LTE大，因而WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dB2、WiMAX与LTE在解调门限上的差异，相同的调制编码方式，LTE的所需的解调门限（SINR需求）稍低3、干扰余量的取值不同，目前WiMAX采用PUSC with all SC 1*3*3组网，即异频组网，LTE采用SFR同频组网，LTE的干扰余量会稍大干扰余量DUUSURULTE TDD2.61.61.30.4WiMAX1111LTE和WiMAX链路预算的差别：LTE的小区边缘区域子信道化增益略高于WiMAXLTE的所需的解调门限（SINR需求）稍好于WiMAXLTE采用SFR同频组网，而WiMAX采用异频组网时，LTE的干扰余量会稍大-15-调制和编码方式对比调制和编码方式对比相比LTE，WiMAX的编码块较小，不能充分利用Turbo编码增益。而且，当一个大的数据块需分割成几个小的编码块时，每个编码块没有校验机制，损失性能较LTE严重！。WiMAXLTE备注MCSQPSK1/2,QPSK3/4,16QAM1/2,16QAM3/4,64QAM1/2,64QAM2/3,64QAM3/4,64QAM5/6支持29阶MCSWiMAX AMC粒度较大，只有8个MCS；TDD-LTE阶数多，调度更灵活编码方式Tail-biting CC/Turbo without trellis terminationTail-biting CC/Turbo都支持Turbo码，WiMAX少了几个中止bit。编码块大小=480 bit（当支持IR HARQ时，=4800 bit；但目前不支持IR HARQ）=6144 bitWiMAX的编码块太小了，不能充分利用Turbo编码的增益编码块CRC无传输数据块长度大于6144 bit时，分割后的FEC块加CRCWiMAX每个编码块没有加任何校验机制，其中一个编码块错了，整个数据块都必须扔掉，严重损失性能交织方案block interleaver，交织深度浅block interleaver，交织深度深LTE交织深度深，信息更离散化更易于纠错，但处理时间长调制和编码方式对比调制和编码方式对比-16-链路预算结果对比链路预算结果对比链路预算参数WiMAX Rel 1.5TD-LTE R8/R9载频2.5G2.5G小区边缘速率DL 512Kbps/UL 128Kbps DL 512Kbps/UL 128KbpsDL：UL29:182:2MIMODL MIMOA/B switch 4*2 UL CSM 1*4DL MIMO adaptive switch /UL VMIMO 1*4终端 USB(23dBm+0dBi)UE(23dBm+0dBi)建筑物损耗DU 20dB/U 16dB/RU 12dB/RU 8dBDU 20dB/U 16dB/RU 12dB/RU 8dB标准差DU 10dB/U 8dB/RU 6dB/RU 6dBDU 10dB/U 8dB/RU 6dB/RU 6dB覆盖半径(km)WiMAXTD-LTE4T4R4T4R密集市区0.28 0.32 市区0.54 0.65 郊区1.42 1.78 农村3.13 4.16 现网LTE的覆盖范围稍优于WiMAX！覆盖范围结果对比覆盖范围结果对比-17-目目 录录TD-LTE同同WiMAX技术比较技术比较TD-LTE同同WiMAX覆盖能力比较覆盖能力比较TD-LTE同同WiMAX网络容量对比网络容量对比TD-LTE同同WiMAX网络频率规划方法比较网络频率规划方法比较-18-Page 18WiMAX 16eTD-LTE下行峰值速率对比下行峰值速率对比场景景:带宽10MHz,TDD=29:18场景景:带宽10MHz,DL:UL=2:2,特殊子帧-10:2:2PUSC下行峰下行峰值速率速率=2*(840*(1-1/7)*(29-3)*6*(5/6)/5/1000=37.4Mbps2:The gain of MCW600:10M带宽使用的子载波1/7:导频所占子载波比率38:5ms半帧的下行符号数3:最小控制信道符号数6:64QAM0.925:编码率5:半帧长为5ms2:MIMO-B 增益840:10M PUSC 使用的子载波 1/7:导频载波占用率35:DL符号数3:用于控制信道的最小载荷符号6:64QAM 5/6:编码率5:帧长5msPilot Sub-carrierControl channelDLDL下行峰下行峰值速率速率=2*(600*(1-1/10)*(38-3)*6*0.925)/5/1000=41MbpsTD-LTE的下行峰值速率稍优于WiMAX！-19-Page 19WiMAX 16eTD-LTE上行峰值速率对比上行峰值速率对比上行峰上行峰值速率速率=2*(840*(1-1/3)(12-3)*6*(5/6)/5/1000=10.08Mbps上行峰上行峰值速率速率=2*(46*12*(1-1/7)*(16-2)*6*0.855)/5/1000=13.59Mbps2:MU-MIMO增益 46:10MHz带宽的总RB数，出去PUCCH的4个RB 12:每RB含12个子载波1/7:导频所占子载波比率16:5ms半帧的总符号数2:UpPTS 占用符号数6:64QAM0.855:编码率5:半帧长为5ms2:上行CSM增益840:10M PUSC 使用的子载波 1/3:导频载波占用12:UL符号数3:用于控制信道的最小载荷符号6:64QAM5/6:编码率5:帧长5msPilot Sub-carrierControl channelScenario:带宽10MHz,TDD=35:12Scenario:带宽10MHz,DL:UL=3：1,特殊子帧-10:2:2ULULTD-LTE的上行峰值速率稍优于WiMAX！-20-目目 录录TD-LTE同同WiMAX技术比较技术比较TD-LTE同同WiMAX覆盖能力比较覆盖能力比较TD-LTE同同WiMAX网络容量对比网络容量对比TD-LTE同同WiMAX网络频率规划方法比较网络频率规划方法比较-21-Page 21频率规划对比频率规划对比WiMAX 16eTD-LTE PUSC 131PUSC 所有子载波异频133FFR 131SFR 131133目前现网WiMAX典型的频率规划为PUSC all 133(异频组网)或FFR 131（同频组网）;目前现网LTE 是 SFR 131（同频组网）目前各厂家均有各自的TD-LTE同频频率规划方法，大部分为小区中心使用更多带宽、小区边缘使用部分（如1/3）带宽的软频率复用方式，正在测试中；WiMAX目前采用较多的有异频复用和FFR同频复用方式，其中FFR的复用方法与TD-LTE的基本思想一致。-22-TD-LTE同同WiMAX对比总结对比总结p WiMAX标准发布与商用时间均早于标准发布与商用时间均早于LTE，两个系统的演进版本均为候选，两个系统的演进版本均为候选4G技术技术pTD-LTE同同WiMAX技术比较技术比较 LTE与WiMAX均为基于OFDMA的系统，基本特性相似LTE与WiMAX均为扁平网络架构，均适合蜂窝组网，但TD-SCDMA和GSM系统更易于向LTE演进LTE与WiMAX下行均为OFDMA方式，LTE上行为DFT-S-OFDM，WiMAX上行为OFDMA WiMAX只支持2x2MIMO，终端也只有双收终端，不支持四流，而LTE支持4x4 MCW的4x4MIMOLTE系统支持时速350km的高速运动，性能优于WiMAX!LTE与WiMAX的物理信道，基本特性相似！pTD-LTE同同WiMAX覆盖能力比较覆盖能力比较假设在上行相同边缘速率128kbps条件下，WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dBLTE的小区边缘区域子信道化增益略高于WiMAX，所需解调门限（SINR需求）稍好于WiMAXLTE采用SFR同频组网，而WiMAX采用异频组网时，LTE的干扰余量会稍大现网LTE的覆盖范围稍优于WiMAXpTD-LTE的上下行峰值速率均稍优于的上下行峰值速率均稍优于WiMAXp频率规划对比频率规划对比目前现网WiMAX典型的频率规划为PUSC all 133(异频组网)或 FFR 131（同频组网）;目前现网LTE 是 SFR 131（同频组网）-23-谢谢！谢谢！