LTE TDD系统降低时延方案

在TDD中，时延不仅依赖于处理时延，而且高度依赖于TDD配置。时延减少可限于不同的UL/DL配置。与FDD不同，TDD在适当的时候可能没有可用的UL或DL传输，因此，TDD的时延会比FDD大，因此有必要对TDD进行专门的研究和增强，以降低时延，从而满足时延敏感业务的要求。

为了在DL/UL业务到达时允许在任何给定时间进行DL/UL传输，从而避免等待DL/UL传输机会所花费的时延，可以考虑基于CA的解决方案。图1给出了这样一个例子。在该示例中，配置#0和配置#1中的两个聚合TDD载波分别不是帧对齐的，而是具有3ms的偏移量，因此在来自这两个载波的任何给定子帧处都存在DL和UL传输。这提供了一个条件来帮助TDD实现与FDD相同的时延性能。DL HARQ timing也可以跟随FDD的timing，即HARQ-ACK时延为4个TTI，但是HARQ-ACK不再仅限于PCell。此解决方案仅对能够CA和全双工的UE有利。它还要求UE能够在任何TDD服务小区上发送HARQ-ACK。

在现有的七种TDD UL/DL配置中，只有配置#0和配置#1可以完全满足上述要求（在任何给定时间都有UL和DL传输）。

对于其他TDD UL/DL配置，可能需要两个以上的载波。如果对DL/UL的任何时间可用性的要求放宽，则可以使用更多的组合。图2给出了配置#1和配置#6的另一个示例，其中除了用红圈标记的子帧外，DL和UL资源在任何子帧中都可用。几乎可以实现与FDD中相同的时延性能。

在只有一个TDD载波可用并且TTI长度被缩短到0.5ms甚至1个OFDM符号的情况下，HARQ timing中的时延可以相应地减小。在FDD中，可以假设时延时长与TTI的减少成比例。然而，同样的假设在TDD中并不成立。由于特定UL/DL配置中的特定UL和DL分配的限制，TDD中的HARQ重传时延没有以与减小的TTI长度成比例的方式减小。HARQ重传时延是影响用户面时延因素之一。对于TDD UL/DL配置#2，表1给出了7个符号和2个符号的TTI缩短用户面时延。计算中假设特殊子帧的配置#8，UpPTS中的2个符号不用于TTI=0.5ms的sPUCCH/sPUSCH传输，而是用于TTI=2个OS的sPUCCH/sPUSCH传输。还提供了FDD的用户面时延以进行比较。

从表1可以发现，即使TDD的时延没有以TTI长度减少成比例的方式减少，与TTI=1ms的基线相比，TTI缩短的用户面总时延也可以显著减少，下行的相对时延减少与FDD相当。因此，TTI缩短也是减少TDD延迟的有效方法。

新的子帧类型

除了上述解决方案外，引入新的子帧类型也是降低时延的一种有效方法。对于新的子帧类型，可以考虑新子帧类型的详细设计以及哪些子帧可以配置为新的子帧类型。

在LTE中，最多可以为Rel-8/9/10/11/12中的上行传输的UpPTS配置2个符号，并且只能用于SRS和PRACH传输。在新的Rel-13中，UpPTS中的X个额外的SC-FDMA符号可以通过高层参数srs-UpPtsAdd 配置用于SRS传输。如果新的子帧类型基于特殊子帧设计，则可以重用特殊子帧的配置。对于不同长度的sTTI，可采用不同的特殊配置。图3给出了分别基于特殊子帧的配置#8和#9的sTTI=7/2 OS的两个示例。UpPTS中的SC-FDMA符号可用于新子帧类型中的sPUCCH/sPUSCH传输。

对于TDD，帧对齐和HARQ重传的时延在不同的UL/DL配置中是不同的。并且对于新的子帧类型，新的子帧类型的位置也可以影响上述的时延。在下面，以TDD UL/DL配置#2为例，考虑新子帧类型的不同位置。图4给出了sTTI长度为7个符号的一些示例，考虑到以下选项，表2中计算并给出了用户面时延。

• Option 1-1：在配置为#9的传统特殊子帧中插入新的子帧类型，即DwPTS:UpPTS=6:7，sPUCCH/sPUSCH可以在UpPTS中传输

• Option 1-2：将新的子帧类型插入到具有特殊子帧配置#9的子帧#3和#8中，并假定具有特色子帧配置#8的传统特殊子帧。sPUCCH/sPUSCH可以在子帧#3和#8中传输，但不能在传统的特殊子帧中传输。

• Option 1-3：将新的子帧类型插入到具有特殊子帧配置#9的子帧#4和#9中，并假定具有特殊子帧配置#8的传统特殊子帧。sPUCCH/sPUSCH可以在子帧#3和#8中传输，但不能在传统的特殊子帧中传输。

从表2中，可以发现：

• 在所有选项中，UL 用户面时延可以与基线相比减少。

• DL 用户面时延只能在Option 1-2中减少。只有1.82%的降幅可以实现。

• UL和DL 用户面时延的减少随新子帧不同位置而变化。

对于sTTI长度为2个符号，UpPTS中的2个符号也可用于sPUCCH/sPUSCH传输。图5给出了一些示例，其中考虑到新的子帧作为以下选项插入，并计算用户面时延，并在表3中给出。

• Option 2-1：新的子帧类型插入子帧#3/#8中，具有特殊子帧配置#8，即DwPTS:UpPTS=11:2，sPUCCH/sPUSCH可在UpPTS中传输

• Option 2-2：新的子帧类型插入子帧#4/#9中，具有特殊子帧配置#8，即DwPTS:UpPTS=11:2，sPUCCH/sPUSCH可在UpPTS中传输

• Option 2-3：新的子帧类型插入子帧#3/#4/#8/#9，具有特殊子帧配置#8，即DwPTS:UpPTS=11:2，sPUCCH/sPUSCH可以在UpPTS中传输

从表3可以看出：

• 与所有选项中的基线相比，UL 用户面时延可以显著降低。Option2-3的时延减少了近50%。

• 与所有选项中的基线相比，DL用户面时延都可以减少。Option2-2和Option2-3可减少9%以上。

• UL和DL 用户面时延减少都随新子帧的不同位置而变化。

注意，在正常子帧（特殊子帧除外）中引入新的子帧类型等同于引入更多的切换点。更多的交换点意味着更多的开销。