2013/03/DTPT
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收稿日期：2013-01-17
肖清华（华信邮电咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）
Xiao Qinghua（Huaxin Consulting Co.，Ltd.，Hangzhou 310014，China）
TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
关键词：
TD-LTE；系统吞吐量；常规子帧；特殊子帧
中图分类号：
文献标识码：A
文章编号：1007-3043（2013）03-0016-05
摘 要：
明确分析了影响TD-LTE系统吞吐量能力的相关因素，从不同RB带宽配置、常规
子帧配比、特殊子帧配比等方面量化性地给出了TD-LTE系统吞吐量能力的计算方
法和结果。在此基础上，对TD-LTE吞吐量能力与以上三者的关系作了细致入微的
分析，给出在实际组网中涉及远距离覆盖场景中覆盖与吞吐量能力的平衡、与
TD-SCDMA协同组网、如何高效合理配置RB资源等建议。
Abstract：
It analyzes the related factors which effects TD-LTE system throughput, gives the calculation methods and the results on
TD-LTE system throughput from the aspects of different RB bandwidth and sub-frame configuration. Then, it analyzes the
relationship among these factors in detail. Finally it gives suggestions on how to balance TD-LTE’s coverage ability and
throughput, how to build a harmonious mobile network with TD-SCDMA, and how to configure RB resources efficiently.
Keywords：
TD-LTE; System throughput; Ordinary sub-frame; Special sub-frame
0 前言
LTE［1］通过采用 OFDM、SC-FDMA和MIMO等多
种关键技术［2］可以显著降低用户平面和控制平面的时
延，实现比目前2G/3G系统更快的数据速率、提供更高
的小区吞吐量。因此，作为四网协同的重要组成部
分，中国移动主推TD-LTE用来分流和承载现网中高
负荷的数据流量。正如笔者之前的研究［3］所表明，影
响TD-LTE的系统吞吐量的因素很多，包括系统带宽、
上下行子帧配比、特殊子帧配比、控制信道开销、业务
类型等。因此，目前尚未有一个针对TD-LTE容量的
系统研究，即在不同的系统带宽、不同的上下行子帧
配比，以及不同的特殊子帧配比情形下，TD-LTE的系
统吞吐量是如何变化的。大唐移动［4］从理论上提出一
个峰值速率的计算方法，一定程度上可以理解为从系
统结构上研究系统吞吐量的数据模型。但该模型过于
简单，且对特殊子帧传送的数据比特加入人为假设，导
致精确度不高。基于此，本文从系统带宽、上下行子帧
配比和特殊子帧配比入手，深入定量分析TD-LTE的
系统吞吐量能力。
1 结构模型
在系统吞吐量分析前，根据 3GPP TS 提出
TD-LTE的系统结构场景模型。
首先是TD-LTE带宽场景（见表1）。
其次，给出吞吐量分析的 3种特殊子帧配比场景
（见表2）。
第 I种场景是TD-LTE组网应用最典型的场景，第
The Quantitative Analysis of TD-LTE System Throughput
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邮电设计技术/2013/03
带宽场景/MHz
传输带宽
保护带宽
RB数量
子载波
MHz
MHz
%
6
72
23
3
15
180
10
5
25
300
10
10
50
600
9
1
10
15
75
900
10
20
100
1 200
18
2
10
特殊帧场景
I
II
III
UpPTS
2
1
2
GP
2
10
9
DwPTS
10
3
3
备注
开销比例2
开销比例1
开销比例1
时隙配比场景
①
②
③
下行∶上行
1∶3
2∶2
3∶1
备注
比较少见
典型场景
追求数据流量
II种则是系统覆盖能力最强的场景，第 III种是备选场
景。开销比例表示DwPTS中传输控制信号的OFDM
数。
最后，考虑到TD-LTE是TDD系统，需要给出其时
隙配比场景（见表3）。
为简化分析难度，全文假设TD-LTE采用 64QAM
调制，即调制阶次为 6，编码率 8，下行采用 2×2，
上行采用1×2流数。
上、下行系统吞吐量的计算原理类似，本文如不加
说明，将以下行吞吐量为计算样例。
2 常规子帧传输流量
作为评估吞吐量的典型方式，TD-LTE也不例外，
无论是上行还是下行，均可以采用单位时间传送的比
特流量来作为系统容量的衡定。
M = RT =
Nc +N t
T （1）
式中：
M——TD-LTE吞吐量
R——传输比特（Mbit）
T——单位时间（s）
Nc——常规子帧数据量
Nt——特殊子帧数据量
结合TD-LTE的无线帧结构（见图1），可以从1个
子帧吞吐的数据能力入手分析。
在单位子帧吞吐的数据流量中，包括纯数据流（总
OFDM符号）、控制符号、RS参考信号等，结合调制模
式及编码率可以得到：
Bsubf=NDBMdRb （2）
式中：
Bsubf——每子帧传输比特数
NDB——总符号数
Md——调制阶次
Rb——编码率
显然，
NDB=NRB［NSC（NOFDM-NCR_OFDM）-NRS］ （3）
式中：
NRB——带宽内的RB数
NSC——每RB的子载波数
NOFDM——总的符号数
NCR_OFDM——控制符号数
NRS——参考信号数
综合式（2）和式（3），即得：
Bsubf=NRB［NSC（NOFDM-NCR_OFDM）-NRS］MdRb （4）
表1 TD-LTE系统带宽和保护带宽
表2 TD-LTE特殊子帧配比场景
表3 TD-LTE时隙配比场景
图1 TD-LTE帧结构
One subframe30 720 Ts
subframe #0 subframe #2 subframe #3 subframe #4 subframe #5 subframe #7 subframe #8 subframe #9
One halt-frame153 600 Ts=5 ms
One radio frame，Ts=307 200 Ts=10 ms
One slot
Tslot=15 360 Ts 30 720 Ts
Dw PTS GP Up PTS Dw PTS GP Up PTS
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TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
17
2013/03/DTPT
在单位常规子帧情形下，NOFDM=14，控制符号只存
在于 PBCH，占据前 4个OFDM符号。表 4示出的是，
结合表1提及的6种带宽场景计算出的常规子帧传输
数据流。
3 特殊子帧传输流量
特殊子帧包括DwPTS、GP、UpPTS。涉及传输流
量的为DwPTS和UpPTS，由于两者承载方式也类似，
本节仅以DwPTS为例进行说明。
特殊子帧传输流量的计算方式类同于常规子帧。
唯一区别的是，在常规子帧中NOFDM表示子帧总的符号
数是固定的，而在特殊子帧中，代之以NS_OFDM表示下行
承载符号数，与特殊子帧的开销比例息息相关（见表
2）。在10∶2∶2的特殊帧场景下，其值为8，其余2个场
景均为2。
由此，可根据式（4）仿造出特殊子帧的传输流量公
式。
BDwpts=NRB［NSC（NS_OFDM-NCR_OFDM）-NRS］MdRb （5）
由于特殊子帧在不同的特殊帧场景配置不同，其
计算结果也有所不同，但场景 II、III由于开销比例相
同，其结果是一样的（见表5和表6）。
4 上下行吞吐量分析
由式（1）、（4）和（5）可知，TD-LTE的下行系统吞
吐量为
Mdl = Ndl_c +Ndl_tT =
Ndl_s tr eamNdl_subf -iBsubf +Ndl_s tr eamBDwpts
Lsubf_i
（6）
式中：
Mdl——TD-LTE下行吞吐量
Ndl_c——常规子帧数据量
Ndl_t——特殊子帧数据量
Ndl_stream——下行流数
Ndl_subf_i——下行配置 i时的子帧数（见表7）
Lsubf_i——配置 i时的无线帧长
进行同类项合并后，得到
Mdl = Ndl_s tr eam(Ndl_subf -iBsubf +BDwpts)Lsubf_i （7）
类似地，根据公式（7），结合式（4）和（5），可得
TD-LTE上行的系统吞吐量。
Mul = Nul_s tr eamNul_subf -i[ ]NRBNSC( )NOFDM -NRS MdRbLsubf_i （8）
如此，在不同的系统带宽场景下，结合不同的特殊
帧场景（I、II、III），以及系统时隙配比①、②、③，即可得
出不同场景下的系统吞吐量。
以NRB=100（RB）配置场景为例，对①、②、③ 3种
时隙配比场景进行吞吐量说明（见表8和表9）。
在此基础上，给出不同带宽场景，不同特殊帧场
NRB
6
15
25
50
75
100
NSC
12
12
12
12
12
12
NCR_OFDM
NRS
8
8
8
8
8
8
Md
6
6
6
6
6
6
Rb
Bsubf
5
13
21
44
66
88
表4 TD-LTE的常规子帧传输数据流
参考信号数与上下行的天线流数相关，下行2×2，上行1×2所对应
的参考信号数分别为8和4。
表5 场景 I（10∶2∶2）的特殊子帧传输数据流
表6 场景 II/III（3∶10∶1和3∶9∶2）的特殊子帧传输数据流
NRB
6
15
25
50
75
100
NSC
12
12
12
12
12
12
NS_FDM
8
8
8
8
8
8
NCR_OFDM
NRS
8
8
8
8
8
8
Md
6
6
6
6
6
6
Rb
BDwpts
2
7
11
24
36
48
NRB
6
15
25
50
75
100
NSC
12
12
12
12
12
12
NS_FDM
2
2
2
2
2
2
NCR_OFDM
0
0
0
0
0
3
NRS
8
8
8
8
8
8
Md
6
6
6
6
6
6
Rb
BDwpts
1
1
4
6
8
表7 TD-LTE子帧配置
TDD
配置
0
1
2
3
4
5
6
上下行转换
时长/ms
5
5
5
10
10
10
5
子帧号
0
D
D
D
D
D
D
D
1
S
S
S
S
S
S
S
2
U
U
U
U
U
U
U
3
U
U
D
U
U
D
U
4
U
D
D
U
D
D
U
5
D
D
D
D
D
D
D
6
S
S
S
D
D
D
S
7
U
U
U
D
D
D
U
8
U
U
D
D
D
D
U
9
U
D
D
D
D
D
D
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TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
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邮电设计技术/2013/03
NRB=100
Ndl_stream/Nul_stream
Ndl_subf_i/Nul_subf_i
Bsubf
BDwpts
Lsubf_i
系统吞吐量/（Mbit/s)
1∶3
下行
2
2
88
48
上行
1
6
88
48
2∶2
下行
2
4
88
48
上行
1
4
88
48
3∶1
下行
2
6
88
48
上行
1
2
88
48
NRB=100
Ndl_stream/Nul_stream
Ndl_subf_i/Nul_subf_i
Bsubf
BDwpts
Lsubf_i
系统吞吐量/（Mbit/s)
1∶3
下行
2
2
88
8
上行
1
6
88
8
2∶2
下行
2
4
88
8
上行
1
4
88
8
3∶1
下行
2
6
88
8
上行
1
2
88
8
NRB
6
15
25
50
75
100
1∶3
下行吞吐量
上行吞吐量
2∶2
下行吞吐量
上行吞吐量
3∶1
下行吞吐量
上行吞吐量
景，以及不同时隙配比场景下的TD-LTE系统吞吐量。
在10∶2∶2的常见特殊帧配置时，其吞吐量如表10
所示。
由图2可知：
a）TD-LTE系统的上下行吞吐量能力均与RB配
置成正比，且随着RB配置越高，其影响因子越大。
b）TD-LTE系统的总体吞吐量能力与下行时隙配
置成正比，下行配置越高，总体吞吐量能力越大。
c）在各种时隙配置中，TD-LTE系统吞吐量能力
以RB=25配置为分水岭。若存在高吞吐量业务需求
如FTP、流媒体等，可以考虑高RB配置。
在3∶10∶1和3∶9∶2的特殊帧配置（相同开销比例）
时，其吞吐量如表11所示。
由图3可知：
a）在改变特殊时隙中 DwPTS 的配置后，对
TD-LTE系统的下行吞吐量能力有一定影响，上行吞
表8 场景 I（10∶2∶2）100RB配置的TD-LTE系统吞吐量
表9 场景 II/III（3∶10∶1和3∶9∶2）100RB配置的TD-LTE系统吞吐量
表10 场景 I（10∶2∶2）的TD-LTE系统吞吐量
NRB
6
15
25
50
75
100
1∶3
下行吞吐量
上行吞吐量
2∶2
下行吞吐量
上行吞吐量
3∶1
下行吞吐量
上行吞吐量
表11 场景 II/III（3∶10∶1和3∶9∶2）的TD-LTE系统吞吐量
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TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
19
2013/03/DTPT
时隙配比
10∶2∶2
3∶10∶1
差异/%
1∶3
下行吞吐量
上行吞吐量
2∶2
下行吞吐量
上行吞吐量
3∶1
下行吞吐量
上行吞吐量
吐量能力影响不大。
b）TD-LTE系统的总体吞吐量能力与RB配置的
关系变化仍然成正比关系，并且仍以RB=25配置为分
水岭。
c）在3∶10∶1时，TD-LTE将达到最大系统覆盖能
力，与 10∶2∶2相比，在相同RB配置情况下，容量缩减
在5%~20%。
基于以上数据，我们再研究在固定RB配置场景
下，不同时隙配比对TD-LTE系统吞吐量能力的影响。
仍然以常见的NRB=100（RB）配置场景为例，参考
表8和表9数据，综合如表12所示。
由此可见：
a）在采用相同开销比例，相同天线流数的情况
下，不同特殊帧配比对上行的吞吐量影响可以忽略不
计。但TD-LTE上行吞吐量随着下行时隙配比的升高
将逐渐降低。
b）在下行时隙配比越高时，TD-LTE下行吞吐量
受不同特殊帧配比的影响越来越小。这就决定了，在
可以不大规模影响系统吞吐能力的前提下，通过调整
特殊帧配比来达到远距离覆盖，但要注意控制随之引
图3 场景 II/III（3∶10∶1和3∶9∶2）的TD-LTE系统吞吐量曲线图2 场景 I（10∶2∶2）的TD-LTE系统吞吐量曲线
表12 RB=100时不同时隙时TD-LTE系统吞吐量
1∶3上行吞吐量
1∶3下行吞吐量
755025156 100
2∶2上行吞吐量
2∶2下行吞吐量
755025156 100
3∶1上行吞吐量
3∶1下行吞吐量
755025156 100
1∶3上行吞吐量
1∶3下行吞吐量
755025156 100
2∶2上行吞吐量
2∶2下行吞吐量
755025156 100
3∶1上行吞吐量
3∶1下行吞吐量
755025156 100
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TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
20
邮电设计技术/2013/03
入的同频干扰。
c）在TD-LTE与TD-SCDMA协同组网时，调整时
隙的配比，应注意与TD-SCDMA匹配。
5 结束语
TD-LTE的吞吐量能力是对系统进行评估的重要
指标，可以带给用户稳定、可靠的业务感知。本文结合
影响TD-LTE系统容量的多种因素，首次量化性地深
入分析了TD-LTE系统吞吐量与常规子帧配比、特殊
子帧配比，以及不同RB带宽配置的交互影响。对理
解如何平衡TD-LTE覆盖能力、吞吐能力、与TD-SCD⁃
MA协调组网方面有很重要的指导意义。
参考文献：
［1］ 3GPP TS 3rd Generation Partnership Project；Technical Speci⁃
fication Group Radio Access Network；Evolved Universal Terrestrial
Radio Access（E-UTRA）；Physical channels and modulation［S/OL］.
［2012-12-21］.
［2］王竞，王启星，韩璐，等. LTE无线链路关键技术探讨［J］. 电信科
学，2009（1）：17-21.
［3］肖清华. TD-LTE系统能力分析［J］.移动通信，2011，35（22）.
［4］ TD-LTE理论峰值速率计算［EB/OL］.［2012-11-20］. http://www.
作者简介：
肖清华，毕业于浙江大学，高级工程师，博士，主要从事无线
网络规划与设计工作。
爱立信将为Atlantique电信管理其非洲
网络：Etisalat集团旗下的Atlantique电信
近日宣布，已与爱立信签订为期 5年的
多国电信管理服务协议，委托爱立信管
理其整个移动网络。根据协议，爱立信
将为Atlantique电信管理其西非和中非
地区的移动网络，双方此次合作将提升
1 000万用户的网络质量体验。根据协
议，爱立信将为Etisalat包含接入网、核
心网、传输网以及增值服务在内的多厂
商移动网络提供网络运营、现场维护、网
络优化和备件管理等服务。 （艾维）
中移动与爱立信完成TD-LTE上行多小
区协作试验：近日，中国移动携手爱立信
在 TD-LTE试验网中，率先完成了上行
多小区协作试验。不同场景的测试结果
表明，通过采用上行多小区协作功能，在
小区边缘可获得50%~100%的上行吞吐
率增益。上行多小区协作技术作为
LTE-A系统的关键技术之一，通过多个
小区联合接收并合并处理终端发出的信
号，增大上行信号强度、有效抑制邻区干
扰，对提升网络容量和覆盖、改善小区边
缘用户体验具有重要作用。自 2012年
起，爱立信携手中国移动，在TD-LTE网
络中研究并进行外场测试，致力于将该
技术推向市场。目前，中国移动正在评
估上行多小区协作技术可能带来的网络
性能改善，以决定将来在其企业标准中
的优先级。爱立信也将与中国移动继续
合作，进一步研究多小区协作技术在更
多场景下的应用。 （艾维）
爱立信进一步强化第四代IP产品组合：
近日在巴黎举办的多协议标签交换和以
太网全球大会上，爱立信发布了 2个重
大开发成果：一是由爱立信自主开发、功
能强大的专用集成电路——爱立信
SNP 4000网络处理芯片组；二是爱立信
IP操作系统将作为通用平台扩展至其整
个 IP产品组合。这两大成果进一步强
化了爱立信对第四代 IP网络的承诺。
爱立信 SNP 4000解决方案整合了数千
个处理内核，不仅能支持从100 Gbit/s到
1 Tbit/s各种速率的产品，还能支持数百
万订户的应用程序。SNP 4000拥有一
种从运行到完成的超线程创新架构，运
行在 Linux 操作系统上，且完全支持基
于 GNU的 C/C++工具链。爱立信的 IP
操作系统运行于其智能业务路由器旗舰
产品 SSR 8000系列之上，现将扩展至爱
立信的所有 IP产品。 （艾维）
爱立信信息（一）
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TD-LTE系统吞吐量能力定量分析
安捷伦科技公司日前宣布推出最新
产品Agilent 86122C多波长计。安捷伦
在美国光纤通信展览会及研讨会上首次
展示了这款新产品。
该产品具备出色的可靠性和耐用
性，可广泛应用于生产车间和工程师工
作台中，同时还能安装在船舶上。Agi⁃
lent 86122C具有高达± ppm的绝对波
长精度和± ppm的波长分辨精度。
它提供 1 270～1 650 nm的波长范围，覆
盖了所有的光纤到户、城域网和骨干传
输系统。波长计每次扫描可以测量多达
1 000条激光线的频谱，可为满配置的密
集波分多路复用系统提供足够的支持。
已安装的大多数波长计所提供的统计数
据可使安捷伦不断地微调仪器，以降低
拥有成本和延长使用寿命。安捷伦将
86122C的建议重校准周期延长至 2年，
并使内置参考激光器的预期使用寿命翻
倍。新型多波长计具有 5年保修期，覆
盖了参考激光器和所有的光机械和光电
部件。在生产符合临界波长要求的可调
发射机及其他激光源时，制造商需要使
用可 7×24 h连续工作的波长计，86122C
提供 5年标准保修期和 2年建议重校准
周期，从而避免代价昂贵的停机。
（安杰）
安捷伦最新推出参考级多波长计
21
