課件(第五章)

1、第第5 5章章 第四代移動通信系統(tǒng)第四代移動通信系統(tǒng)5.1 5.1 概述概述第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求頻譜效率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的頻譜效率(bit/s/Hz/ sector)話音業(yè)務(wù)的頻譜效率(信道數(shù)/MHz/sector)環(huán)境下行鏈路上行鏈路室內(nèi)32.25微蜂窩2.61.8城區(qū)2.21.4高速移動1.10.7環(huán)境下行鏈路室內(nèi)50微蜂窩40城區(qū)40高速移動30第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求頻譜效率小區(qū)邊緣用戶的頻譜效率(bit/s/Hz/ sector)環(huán)境下行鏈路上行鏈路室內(nèi)0.10.07微蜂窩0.0750.05城區(qū)0.060.03高速移動0.040.015第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求帶寬

2、： 支持目前和未來分配IMT/IMT-Advanced的各種頻段。 支持對稱和非對稱的頻譜分配。 彈性地支持不同的載波帶寬，包括1.25 MHz、1.4 MHz、2.5 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz和40 MHz帶寬。 鼓勵支持100 MHz帶寬。第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求峰值速率：根據(jù)下行峰值頻譜效率達到15 bit/s/Hz/ sector、上行峰值頻譜效率達到6.75 bit/s/Hz/ sector的要求，可以計算出峰值速率如下： 40 MHz帶寬的下行峰值速率為600 Mbit/s，上行峰值速率為270 Mbit/s。100 MHz帶

3、寬的下行峰值速率為1500 Mbit/s，上行峰值速率為675 Mbit/s。一般認為，在熱點覆蓋和低速移動場景下峰值速率為1 Gbps，在高速移動和廣域覆蓋場景下100 Mbps即可。第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求網(wǎng)絡(luò)延遲： 呼叫建立延遲小于100 ms(在空閑模式)或者50ms(在休眠狀態(tài))。 無線接入網(wǎng)內(nèi)延遲小于10 ms。 同頻切換延遲小于27.5 ms，異頻切換延遲小于40 ms。第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特性要求（5）移動性：室內(nèi)和步行：010 km/h。 微蜂窩：1030 km/h。 城區(qū)(一般車載速度)：30120 km/h。高速移動(高速車載速度)：120350 km/h。第

4、四代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的確定2011年10月，ITU會議研究討論了6個4G標(biāo)準(zhǔn)提案，并最終確定LTE-Advanced（包括FDD-LTE-A和TD-LTE-A）和802.16m為第四代移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)。LTE-advanced包括FDD和TDD兩種制式，其中TD-LTE-Advanced(LTE-Advanced TDD制式)是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代移動通信技術(shù)。802.16m標(biāo)準(zhǔn)是由IEEE（即Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會）制訂的。準(zhǔn)4G網(wǎng)絡(luò)在全球的應(yīng)用情況自從LTE標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來，得到了眾多

5、設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商的支持，LTE網(wǎng)絡(luò)在全球得到了迅速的發(fā)展。截至2012年6月，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)量已達95個，包括86個LTE FDD商用網(wǎng)絡(luò)，7個TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)以及2個FDD/TDD雙模網(wǎng)絡(luò)。全球LTE用戶數(shù)已達2393萬。5.2 5.2 第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) OFDM技術(shù)OFDM是一種多載波傳輸技術(shù)，N個子載波把整個信道分割成N個子信道，N個子信道并行傳輸信息。MIMO技術(shù)MIMO又稱為多入多出（Multiple-Input Multiple-Output）系統(tǒng)，指在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線的通信系統(tǒng)，在不增加帶寬的情況下成倍地提高通

6、信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。5.3 LTE5.3 LTE系統(tǒng)系統(tǒng)LTE的技術(shù)特點LTE的主要技術(shù)特點有：下行鏈路的立即峰值數(shù)據(jù)速率在20MHz下行鏈路頻譜分配的條件下，可以達到100Mbps（5 bps/Hz）（網(wǎng)絡(luò)側(cè)2發(fā)射天線，UE側(cè)2接收天線條件下）；上行鏈路的立即峰值數(shù)據(jù)速率在20MHz上行鏈路頻譜分配的條件下，可以達到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE側(cè)一發(fā)射天線情況下）。從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類似于從Release 6的空閑模式到CELL_DCH狀態(tài)，控制面的傳輸延遲時間小于100ms，這個時間不包括尋呼延遲時間和NAS延遲時間；從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類似于從Rel

7、ease 6的CELL_PCH狀態(tài)到Release 6的CELL_DCH裝態(tài)，控制面?zhèn)鬏斞舆t時間小于50ms。 頻譜分配是5MHz的情況下，每小區(qū)至少支持200個用戶處于激活狀態(tài)。 LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EPC與E-UTRAN功能劃分interneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB MeasurementConfiguration & ProvisionDynamic Resource Allocation (Scheduler)PDCPPHYMMEServing GatewayS1MACInter Cell RRMR

8、adio Admission ControlRLCE-UTRANEPCRRCMobility AnchoringSAE Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityE-UTRAN接口的通用協(xié)議模型LTE的無線信道邏輯信道控制信道：廣播控制信道（BCCH）：用于廣播系統(tǒng)控制信息的下行信道。尋呼控制信道（PCCH）：用于傳輸尋呼信息的下行信道，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不知道用戶設(shè)備所處位置小區(qū)時啟用該信道。公共控制信道（CCCH）：該信道是在用戶設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間傳輸控制信息的上行信道，它一般在用戶設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間沒有RRC鏈接時使用。此外，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，

9、必要時該信道也可以用于下行鏈路。多播控制信道（MCCH）：當(dāng)用戶設(shè)備收到MBMS時，啟用該信道從網(wǎng)絡(luò)到用戶設(shè)備傳送MBMS控制信息，該信道是一個點對多點下行信道。專用控制信道（DCCH）：是雙向的點對點上下行信道，當(dāng)用戶設(shè)備建立了RRC鏈接后，用于傳送專用控制信息。LTE的無線信道業(yè)務(wù)信道：專用業(yè)務(wù)信道（DTCH）：是一個點對點的上下行信道，專用于一個用戶設(shè)備以傳送用戶信息。多播業(yè)務(wù)信道(MTCH)：該信道僅用于用戶設(shè)備收到MBMS時，從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到用戶設(shè)備，它是一個下行信道。LTE的無線信道傳輸信道包括：下行傳輸信道：廣播信道（BCH）：已固定的預(yù)先定義好的傳輸格式，并要求覆蓋整個小區(qū)

10、。下行共享信道（DL-SCH）：支持HARQ；通過改變調(diào)制、編碼和傳輸功率來支持動態(tài)鏈路適配；可在整個小區(qū)廣播；可支持動態(tài)或半靜態(tài)資源分配；為節(jié)省UE功耗，可支持UE不連續(xù)接收；支持MBMS傳輸。尋呼信道（PCH）：要求在整個小區(qū)廣播；為節(jié)省UE功耗，可支持UE不連續(xù)接收。多播信道（MCH）：要求在整個小區(qū)廣播；支持在多小區(qū)上的MBMS的混合傳輸；可支持半靜態(tài)資源分配。LTE的無線信道上行傳輸信道： 上行共享信道（UL-SCH）：可以使用聚束方式而對規(guī)范沒有限制；通過改變調(diào)制、編碼和傳輸功率來支持動態(tài)鏈路適配；支持HARQ；可支持動態(tài)或半靜態(tài)資源分配。 隨機接入信道（RACH）：具有有限控制信

11、息和沖突風(fēng)險的特征。LTE的無線信道物理信道下行物理信道：廣播信道（PBCH）： Physical broadcast channel，用于承載系統(tǒng)廣播消息。下行共享數(shù)據(jù)信道（PDSCH）：Physical Downlink Shared Channel，用于承載下行用戶數(shù)據(jù)?？刂聘袷街甘拘诺溃≒CFICH）：Physical control format indicator channel，用于指示下行控制信道使用的資源。下行控制信道（PDCCH）：Physical Downlink Control Channel，用于上下行調(diào)度、功控等控制信令的傳輸。HARQ指示信道（PHICH）：Phy

12、sical Hybrid ARQ Indicator Channel，用于上行數(shù)據(jù)傳輸ACK/NACK信息的反饋；多播信道（PMCH）：Physical multicast channel，用于傳輸廣播多播業(yè)務(wù)；同步信道（SCH）：Synchronization channel，用于時頻同步和小區(qū)搜索。LTE的無線信道上行物理信道：隨機接入信道（PRACH）：Physical Random Access Channel，用于用戶隨機接入請求信息。上行共享數(shù)據(jù)信道（PUSCH）：Physical Uplink Shared Channel，用于承載上行用戶數(shù)據(jù)。上行公共控制信道（PUCCH）：P

13、hysical Uplink Control Channel，用于HARQ反饋、CQI反饋、調(diào)度請求指示等L1/L2控制信令。LTE的無線信道邏輯信道與傳輸信道之間的映射LTE的無線信道邏輯信道與傳輸信道之間的映射LTE的無線信道傳輸信道與物理信道之間的映射LTE的無線信道傳輸信道與物理信道之間的映射無線資源管理LTE中的無線資源管理包括以下7個功能模塊：無線接納控制（RAC）連接移動性管理（CMC）動態(tài)資源分配（DRA）小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）負載均衡（LB）無線承載控制 (RBC）系統(tǒng)間無線資源管理（Inter-RAT RRM）移動性管理空閑模式下的狀態(tài)和狀態(tài)遷移移動性管理小區(qū)重選的過程

14、如下：UE評估基于優(yōu)先級的所有RAT頻率。UE用排序的準(zhǔn)則并基于無線鏈路質(zhì)量來比較所有相關(guān)頻率上的小區(qū)。一旦重選目標(biāo)小區(qū)，UE驗證該小區(qū)的可接入性。無接入受限，重選到目標(biāo)小區(qū)。移動性管理MME內(nèi)部切換流程LTE-A的性能增強載波聚合LTE-A的性能增強增強多天線技術(shù)LTE-A的性能增強中繼技術(shù)LTE-A的性能增強多點協(xié)作傳輸技術(shù)TD-LTE與LTE FDD的異同雙工方式不同HARQ技術(shù)的差異同步信號設(shè)計的差異設(shè)備上的差異5.4 W5.4 WI IMAXMAX系統(tǒng)系統(tǒng)WIMAX的產(chǎn)生和發(fā)展1999年，IEEE成立了802.16工作組來專門研究寬帶無線接入技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)是要建立一個全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX論壇成立于2001年4月。為了滿足4G標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced的要求， IEEE 802.16委員會設(shè)立了802.16m項目，并于2006年12月批準(zhǔn)了80216m的立項申請，正式啟動了IEEE 80216m標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。移動WIMAX- IEEE 802.16EIEEE 802.16e協(xié)議作為固定接入技術(shù)的擴展，增加了終端用戶的移動性功能，從而使移動終端能夠在不同基站間進行切換和漫游，因而802.16e又被稱為移動WiMAX。802.16e也能夠向下兼容IEEE 802.16d。4G