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1、-1-20192019年年8 8月月中國移動設計院無線所中國移動設計院無線所TD-LTETD-LTE同同WiMAXWiMAX技術對比技術對比-2-目目 錄錄TD-LTE同同WiMAX技術比較技術比較TD-LTE同同WiMAX覆蓋能力比較覆蓋能力比較TD-LTE同同WiMAX網絡容量對比網絡容量對比TD-LTE同同WiMAX網絡頻率規(guī)劃方法比較網絡頻率規(guī)劃方法比較-3-WiMAX和和LTE的標準進展的標準進展比較WiMAXTD-LTER1.0（802.16e-2019）R1.5R2.0(16m)Rel.8 Rel.9Rel.10 標準版本20192019.32019.112009.32009.3

2、2019.3p WiMAX標準的發(fā)布時間為2019年，較TD-LTE的2009年早，WiMAX在標準上的領先也是3GPP組織制定LTE標準的主要推動力之一。p WiMAX標準的下一代演進標準為R2.0，即802.16mp TD-LTE的下一代演進標準為Rel.10，即LTE-Ap802.16m和LTE-A均為IMT-A的候選技術WiMAX標準發(fā)布與商用時間均早于LTE，兩個系統(tǒng)的演進版本均為候選4G技術！-4-主要技術對比主要技術對比WiMAX Rel 1.5TD-LTE R8/R9標準IEEE WiMAX 論壇3GPP 網絡結構SS,ASN(BS,GW)UE,eNodeB,MME/S-GW雙

3、工方式TDDTDD無線幀長5ms10ms接入技術DL:OFDMA/UL:OFDMADL:OFDMA/UL：SC-FDMAMIMO技術DL:MIMOA/MIMOB/MIMO+BF UL：CSMDL：SFBC/MCW/BF UL:MU-MIMO頻段2.3G/2.5G/3.5GHz1.8G/1.9G/2.0G/2.3G/2.6GHz信道帶寬5/7/8.75/10MHz1.4/3/5 /10/15/20MHz調制方式 QPSK/16QAM/64QAMQPSK/16QAM/64QAM頻率規(guī)劃FFR 131 or PUSC with all SC 133SFR(ICIC)131 or 133DL/UL 無

4、線結構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移動性目標速度：120km/H目標速度：350km/HLTE與WiMAX均為基于OFDMA的系統(tǒng)，基本特性相似！-5-網絡結構對比網絡結構對比WiMAX 16eTD-LTE SS:用用戶戶站站BS:基站基站GW:網關網關ASN:接入服接入服務務網網(ASN=BS+GW)UE:用用戶設備戶設備eNodeB:演演進進的的Node BS-GW:服服務務網關網關MME:移移動動管理

5、管理實實體體E-UTRANEPC:Evolved Packet CoreLTE與WiMAX均為扁平網絡架構，均適合蜂窩組網，但TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)更易于向LTE演進！-6-無線幀結構對比無線幀結構對比 Special sub-frameSpecial sub-frameTD-LTE FrameTD-LTE FrameWiMAX FrameWiMAX Frame1個無線幀長5msWiMAXTD-LTE幀長5ms10 ms可用子載波840(10M PUSC)600(10M)子載波間隔10.94KHz15KHz符號數4870 (5ms)可用符號時間91.43us66.67 usCP長度2.8

6、/5.7/11.4/22.8us,共4種4.76/16.67 us共2種幀結構對比LTE與WiMAX下行均為OFDMA方式，LTE上行為DFT-S-OFDM，WiMAX上行為OFDMA,OFDMA比DFT-S-OFDM在資源分配上更具靈活性,但峰均比較高！-7-上行峰均比問題對比上行峰均比問題對比n WiMAX上行峰均比問題上行峰均比問題n WiMAX上行使用上行使用OFDMA，終端存在峰均比高的問題，終端存在峰均比高的問題n 影響了終端功放的使用效率，發(fā)射功率低影響了終端功放的使用效率，發(fā)射功率低n 目前目前WiMAX終端也沒有解決峰均比高的問題終端也沒有解決峰均比高的問題n TD-LTE上

7、行峰均比問題對比上行峰均比問題對比n TD-LTE上行使用上行使用SC-FDMAn TD-LTE上行占用的子載波是連續(xù)的相對于上行占用的子載波是連續(xù)的相對于WiMAX的上行子載波打散的上行子載波打散的分布，其峰均比低的分布，其峰均比低2dB左右左右從子載波分配可以看出LTE上行采用的SC-FDMA 比WiMAX采用的OFDMA有更低的峰均比，說明LTE終端功放的效率更高！更適合手持終端的應用！-8-MIMO技術對比技術對比開環(huán)模式下，兩者都支持單流模式，WiMAX支持2x2 MatrixA和4x2 MatrixA+CDD，LTE支持2x2 SFBC和4x2 SFBC+FSTD。同時兩者也都支持

8、雙流模式，WiMAX支持2x2 MatrixB和4x2 MatrixB+CDD，LTE支持2x2 MCW和4x2 MCW。下行WiMAX 16eTD-LTE單流SISOSISO2x2 MatrixA(STBC)2x2 SFBC4x2 MatrixA+CDD4x2 SFBC+FSTD4x2 MatrixA+Half and Half(FSTD)4x4 SFBC+FSTDBFRank1 PrecodingRank1 BF雙流 2x2 MatrixB2x2 MCW4x2 MatrixB+CDD4x2 MCW4x2 MatrixBHalf and Half(FSTD)Rank2 PrecodingMa

9、trixB+BFRank2 BF四流 (4x4)-4x4 MCWRank4 PrecodingULWiMAXLTEMIMO2x2 CSM;2x2 SDMA2x2 VMIMO2x4 SDMA;2x4 SDMA2x4 VMIMO由于協(xié)議限制，目前WiMAX只支持2x2MIMO，終端也只有雙收終端，不支持四流，而LTE支持4x4 MCW的4x4MIMO，現(xiàn)階段LTE的MIMO性能優(yōu)于WiMAX!-9-支持最高移動速度的對比支持最高移動速度的對比n 影響影響TD-LTE同同WiMAX系統(tǒng)車速的因素系統(tǒng)車速的因素n 高速下影響網絡性能的主要是多普勒頻偏導致系統(tǒng)的解調性能降低，高速下影響網絡性能的主要是多

10、普勒頻偏導致系統(tǒng)的解調性能降低，WiMAX當時協(xié)議確定的最高時速是當時協(xié)議確定的最高時速是120km，但實際應用時速為，但實際應用時速為200km也可解調，只不過是隨著速度的提高，解調的能力下降。也可解調，只不過是隨著速度的提高，解調的能力下降。n LTE的上行使用的的上行使用的SC-FDMA，所占用的子載波都是連續(xù)的，對高速，所占用的子載波都是連續(xù)的，對高速時的頻偏糾錯時只需要糾錯一個，其他子載波也可以頻偏也可以調整時的頻偏糾錯時只需要糾錯一個，其他子載波也可以頻偏也可以調整，因此相對于，因此相對于WiMAX的上行子載波打散的情況，的上行子載波打散的情況，LTE的的SC-FDMA在高速下具有

11、一定的優(yōu)勢。在高速下具有一定的優(yōu)勢。3GPP標準規(guī)定標準規(guī)定LTE系統(tǒng)應能支持時速系統(tǒng)應能支持時速350km的高速移動。的高速移動。LTE系統(tǒng)支持時速350km的高速運動，性能優(yōu)于WiMAX!-10-物理信道對比物理信道對比DL/ULWiMAX Rel 1.5占用時頻資源占用時頻資源 TD-LTE R8/R9占用時頻資源占用時頻資源功能功能DLPreamble全部子載波，1個符號P-SCH/S-SCH*/BCH占用頻段中心的72個子載波，SCH占2個符號，BCH占4個符號同步信號FCH占2個子載波，2個符號PCFICH占36個子載波，1個符號幀指示信道DL MAP/UL MAP按需分配PDCC

12、H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按需分配下行業(yè)務信道ULRanging占3個子載波，全部上行符號PRACH占72個子載波，1個符號上行隨機接入信道ACKCH/CQICH子載波按需分配,占2個上行符號PUCCH占24/48/72個子載波，全部上行符號上行控制信道UL Burst按需分配PUSCH按需分配上行業(yè)務信道n TD-LTE同同WiMAX物理信道對比物理信道對比LTE與WiMAX的物理信道，基本特性相似！-11-目目 錄錄TD-LTE同同WiMAX技術比較技術比較TD-LTE同同WiMAX覆蓋能力比較覆蓋能力比

13、較TD-LTE同同WiMAX網絡容量對比網絡容量對比TD-LTE同同WiMAX網絡頻率規(guī)劃方法比較網絡頻率規(guī)劃方法比較-12-鏈路預算的前提條件鏈路預算的前提條件DU/U/SU/RU傳播模型COST231-HATA信道模型WiMAX：PB3/VA30 /LTE:ETU3/EVA30載頻(GHz)2.5帶寬)10上行邊緣速率(kbps)128TDD幀結構WiMAX：29:18 /LTE：2:2邊緣MCSUplink:QPSK /Downlink:QPSK 1/2小區(qū)間陰影相關系數1區(qū)域覆蓋率要求95%/95%/90%/90%室外陰影衰落余量 (dB)10/8/6/6BS 天線高度(m)25/30

14、/35/40傳播損耗(dB)20/16/12/8MS 天線高度(m)1.5饋線損耗(dB)0.5MS 發(fā)送功率(dBm)23MS 天線模式1T2RBS 噪聲系數(dB)4-13-分配帶寬對比分配帶寬對比WiMAX 16eTD-LTE DLDLULUL每個自信道包含24個子載波(2簇)每個RB包含12個子載波每個自信道包含24個子載波(6 區(qū)塊)每個RB包含12個子載波1 RB1 RBPilot Sub-carrierControl channelPilot Sub-carrier上行相同邊緣速率128kbps條件下，WiMAX上行使用3個子信道72個子載波，帶寬為787.5KHz,128kbp

15、s=48scx3subxchannelx5slotx1bit），同時可支持12即35/3個用戶;LTE使用3個RB36個子載波，帶寬為540KHz,128kbps=392TBSbitx2UL slot/5ms），同時可支持15(即(50-4PUCCH RB)/3)個用戶;WiMAX業(yè)務使用的時頻資源占用帶寬比LTE大，因而WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dB;1 Tile1 Cluster導頻圖案與分配帶寬的對比導頻圖案與分配帶寬的對比假設在上行相同邊緣速率128kbps條件下，WiMAX的子信道化增益比LTE少1.64dB!-14-鏈路預算對比鏈路預算對比BS:4T4R（華為設備參

16、數）DUUSURUWiMAX最大路徑損耗122.40 128.66 137.42 141.36 LTE最大路徑損耗124.21 131.48 140.77 145.60 差異（LTE-WiMAX)1.82 2.82 3.35 4.25 差異分析（LTE-WiMAX)占用帶寬差異1.64 SINR 需求差異1.782.01干擾余量差異-1.60-0.60-0.30 0.60 差異總和1.82 2.82 3.35 4.25 LTE和WiMAX覆蓋的差別，其原因主要來自于以下幾個方面：1、上行相同邊緣速率128kbps條件下，WiMAX使用的時頻資源占用帶寬比LTE大，因而WiMAX的子信道化增益比

17、LTE少1.64dB2、WiMAX與LTE在解調門限上的差異，相同的調制編碼方式，LTE的所需的解調門限SINR需求稍低3、干擾余量的取值不同，目前WiMAX采用PUSC with all SC 1*3*3組網，即異頻組網，LTE采用SFR同頻組網，LTE的干擾余量會稍大干擾余量DUUSURULTE TDD2.61.61.30.4WiMAX1111LTE和WiMAX鏈路預算的差別：LTE的小區(qū)邊緣區(qū)域子信道化增益略高于WiMAXLTE的所需的解調門限SINR需求稍好于WiMAXLTE采用SFR同頻組網，而WiMAX采用異頻組網時，LTE的干擾余量會稍大-15-調制和編碼方式對比調制和編碼方式對

18、比相比LTE，WiMAX的編碼塊較小，不能充分利用Turbo編碼增益。而且，當一個大的數據塊需分割成幾個小的編碼塊時，每個編碼塊沒有校驗機制，損失性能較LTE嚴重！。WiMAXLTE備注MCSQPSK1/2,QPSK3/4,16QAM1/2,16QAM3/4,64QAM1/2,64QAM2/3,64QAM3/4,64QAM5/6支持29階MCSWiMAX AMC粒度較大，只有8個MCS；TDD-LTE階數多，調度更靈活編碼方式Tail-biting CC/Turbo without trellis terminationTail-biting CC/Turbo都支持Turbo碼，WiMAX少了

19、幾個中止bit。編碼塊大小=480 bit（當支持IR HARQ時，=4800 bit；但目前不支持IR HARQ）=6144 bitWiMAX的編碼塊太小了，不能充分利用Turbo編碼的增益編碼塊CRC無傳輸數據塊長度大于6144 bit時，分割后的FEC塊加CRCWiMAX每個編碼塊沒有加任何校驗機制，其中一個編碼塊錯了，整個數據塊都必須扔掉，嚴重損失性能交織方案block interleaver，交織深度淺block interleaver，交織深度深LTE交織深度深，信息更離散化更易于糾錯，但處理時間長調制和編碼方式對比調制和編碼方式對比-16-鏈路預算結果對比鏈路預算結果對比鏈路預算

20、參數WiMAX Rel 1.5TD-LTE R8/R9載頻2.5G2.5G小區(qū)邊緣速率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終端 USB(23dBm+0dBi)UE(23dBm+0dBi)建筑物損耗DU 20dB/U 16dB/RU 12dB/RU 8dBDU 20dB/U 16dB/RU 12dB/RU 8dB標準差DU 10dB/U 8dB/RU 6dB/RU 6dBDU

21、10dB/U 8dB/RU 6dB/RU 6dB覆蓋半徑(km)WiMAXTD-LTE4T4R4T4R密集市區(qū)0.28 0.32 市區(qū)0.54 0.65 郊區(qū)1.42 1.78 農村3.13 4.16 現(xiàn)網LTE的覆蓋范圍稍優(yōu)于WiMAX！覆蓋范圍結果對比覆蓋范圍結果對比-17-目目 錄錄TD-LTE同同WiMAX技術比較技術比較TD-LTE同同WiMAX覆蓋能力比較覆蓋能力比較TD-LTE同同WiMAX網絡容量對比網絡容量對比TD-LTE同同WiMAX網絡頻率規(guī)劃方法比較網絡頻率規(guī)劃方法比較-18-Page 18WiMAX 16eTD-LTE下行峰值速率對比下行峰值速率對比場場景景:帶寬帶寬

22、 10MHz,TDD=29:18場場景景:帶寬帶寬 10MHz,DL:UL=2:2,特殊子特殊子幀幀-10:2:2PUSC下行峰下行峰值值速率速率=2*(840*(1-1/7)*(29-3)*6*(5/6)/5/1000=37.4Mbps2:The gain of MCW600:10M帶寬使用的子載波1/7:導頻所占子載波比率38:5ms半幀的下行符號數3:最小控制信道符號數6:64QAM0.925:編碼率5:半幀長為5ms2:MIMO-B 增益840:10M PUSC 使用的子載波 1/7:導頻載波占用率35:DL符號數3:用于控制信道的最小載荷符號6:64QAM 5/6:編碼率5:幀長5m

23、sPilot Sub-carrierControl channelDLDL下行峰下行峰值值速率速率=2*(600*(1-1/10)*(38-3)*6*0.925)/5/1000=41MbpsTD-LTE的下行峰值速率稍優(yōu)于WiMAX！-19-Page 19WiMAX 16eTD-LTE上行峰值速率對比上行峰值速率對比上行峰上行峰值值速率速率=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帶

24、寬的總RB數，出去PUCCH的4個RB 12:每RB含12個子載波1/7:導頻所占子載波比率16:5ms半幀的總符號數2:UpPTS 占用符號數6:64QAM0.855:編碼率5:半幀長為 5ms2:上行 CSM增益840:10M PUSC 使用的子載波 1/3:導頻載波占用12:UL符號數3:用于控制信道的最小載荷符號6:64QAM5/6:編碼率5:幀長5msPilot Sub-carrierControl channelScenario:帶寬帶寬 10MHz,TDD=35:12Scenario:帶寬帶寬 10MHz,DL:UL=3：1,特殊子特殊子幀幀-10:2:2ULULTD-LTE的上

25、行峰值速率稍優(yōu)于WiMAX！-20-目目 錄錄TD-LTE同同WiMAX技術比較技術比較TD-LTE同同WiMAX覆蓋能力比較覆蓋能力比較TD-LTE同同WiMAX網絡容量對比網絡容量對比TD-LTE同同WiMAX網絡頻率規(guī)劃方法比較網絡頻率規(guī)劃方法比較-21-Page 21頻率規(guī)劃對比頻率規(guī)劃對比WiMAX 16eTD-LTE PUSC 131PUSC 所有子載波異頻 133FFR 131SFR 131133目前現(xiàn)網WiMAX典型的頻率規(guī)劃為PUSC all 133(異頻組網)或 FFR 131同頻組網）;目前現(xiàn)網LTE 是 SFR 131同頻組網）目前各廠家均有各自的TD-LTE同頻頻率規(guī)

26、劃方法，大部分為小區(qū)中心使用更多帶寬、小區(qū)邊緣使用部分如1/3）帶寬的軟頻率復用方式，正在測試中；WiMAX目前采用較多的有異頻復用和FFR同頻復用方式，其中FFR的復用方法與TD-LTE的基本思想一致。-22-TD-LTE同同WiMAX對比總結對比總結p WiMAX標準發(fā)布與商用時間均早于標準發(fā)布與商用時間均早于LTE，兩個系統(tǒng)的演進版本均為候選，兩個系統(tǒng)的演進版本均為候選4G技術技術pTD-LTE同同WiMAX技術比較技術比較p LTE與與WiMAX均為基于均為基于OFDMA的系統(tǒng)，基本特性相似的系統(tǒng)，基本特性相似pLTE與與WiMAX均為扁平網絡架構，均適合蜂窩組網，但均為扁平網絡架構，

27、均適合蜂窩組網，但TD-SCDMA和和GSM系統(tǒng)更易于向系統(tǒng)更易于向LTE演進演進pLTE與與WiMAX下行均為下行均為OFDMA方式，方式，LTE上行為上行為DFT-S-OFDM，WiMAX上行為上行為OFDMA pWiMAX只支持只支持2x2MIMO，終端也只有雙收終端，不支持四流，而，終端也只有雙收終端，不支持四流，而LTE支持支持4x4 MCW的的4x4MIMOpLTE系統(tǒng)支持時速系統(tǒng)支持時速350km的高速運動，性能優(yōu)于的高速運動，性能優(yōu)于WiMAX!pLTE與與WiMAX的物理信道，基本特性相似！的物理信道，基本特性相似！pTD-LTE同同WiMAX覆蓋能力比較覆蓋能力比較p假設在

28、上行相同邊緣速率假設在上行相同邊緣速率128kbps條件下，條件下，WiMAX的子信道化增益比的子信道化增益比LTE少少1.64dBpLTE的小區(qū)邊緣區(qū)域子信道化增益略高于的小區(qū)邊緣區(qū)域子信道化增益略高于WiMAX，所需解調門限，所需解調門限SINR需求稍好于需求稍好于WiMAXpLTE采用采用SFR同頻組網，而同頻組網，而WiMAX采用異頻組網時，采用異頻組網時，LTE的干擾余量會稍大的干擾余量會稍大p現(xiàn)網現(xiàn)網LTE的覆蓋范圍稍優(yōu)于的覆蓋范圍稍優(yōu)于WiMAXpTD-LTE的上下行峰值速率均稍優(yōu)于的上下行峰值速率均稍優(yōu)于WiMAXp頻率規(guī)劃對比頻率規(guī)劃對比p目前現(xiàn)網目前現(xiàn)網WiMAX典型的頻率規(guī)劃為典型的頻率規(guī)劃為PUSC all 133(異頻組網異頻組網)或或 FFR 131同頻組網）同頻組網）;p目前現(xiàn)網目前現(xiàn)網LTE 是是 SFR 131同頻組網）同頻組網）-23-謝謝！謝謝！