LTE基本原理講解

1、LTE基本原理TD網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)部梁晉仲內(nèi)容 LTE起源 LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)架構(gòu) LTE關(guān)鍵技術(shù)分析LTE項(xiàng)目的啟動(dòng)主要有三方面的考慮： 基于CDMA技術(shù)的3G標(biāo)準(zhǔn)在通過(guò)HSDPA以及Enhanced Uplink 等技術(shù)增強(qiáng)之后，可以保證非來(lái)幾年內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。但是，需要考慮如何保證在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力 應(yīng)對(duì)來(lái)自于WiMAX的市場(chǎng)壓力為應(yīng)對(duì)ITU的4G標(biāo)準(zhǔn)征集做準(zhǔn)備The justification of the Study Item was that with enhancements such as HSDPA and Enhanced Uplink, the 3GPP radio-access

2、 technology will be highly competitive for several years. However, to ensure competitiveness in an even longer time frame, i.e. for the next 10 years and beyond, a long-term evolution of the 3GPP radio-access technology needs to be considered. -3GPP TR 25.913LTE起源產(chǎn)品與業(yè)務(wù)發(fā)展技術(shù)趨勢(shì)：無(wú)線寬帶廣域，IP多媒體為主導(dǎo)業(yè)務(wù)，呈現(xiàn)寬帶移動(dòng)

3、化、移動(dòng)寬帶化技術(shù)趨勢(shì)：接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合無(wú)線技術(shù)演進(jìn)路徑2001-2005 2006-2007 WCDMA無(wú)線技術(shù)演進(jìn)路線 CDMA2000無(wú)線技術(shù)演進(jìn)路線 HSDPA (P1) 1.8M/3.6MbpsHSDPA(P2) 7.2/14.4Mb/sHSUPA6-8MbpsWCDMA R99/R4 384kb/sGSM/GPRS/EDGE171kbps/384kb/sHSPA+LTEHSDPA 單載波2.8MbpsMC-HSDPA 8.4Mb/s HSUPAR4 384kb/sGSM/GPRS/EDGE171kb/s/384kbpsHSPA+LTETD-SCDMA無(wú)線技術(shù)演進(jìn)路線

4、 DL:100MbpsUL:50Mbps DL:100MbpsUL:50Mbps40Mbps DL:40MbpsUL10Mbps802.16d75Mbps802.16e20-30Mbps802.16m移動(dòng)WiMAX演進(jìn)路線 2008-2010 1xEV-DO Rev. 0DL: 2.4MbpsUL:153.6kbpscdma2000 1x (Rev. 0)153.6kbps1xEV-D0 Rev. ADL: 3.1MbpsUL: 1.8Mbps1xEV-DV3.1MbpsDO Rev. B（ 多載波 DO）DL：46.5MbpsUL: 27MbpsLBC DL: 100Mbps-1GbpsUL

5、: 50-100MbpsSBCDL: 100Mbps-1GbpsUL: 50-100MbpsUMBB3G3GPP 標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)演進(jìn)UTRAN Long-Term Evolution (LTE) (2004.11) 標(biāo)準(zhǔn)化R99/4R5R6R7HSDPAEDCHMBMSIMSRelease 99/4 Release 5/6/7 產(chǎn)業(yè)化LTE V12007.12LTE/SAEPoCWLAN I/WR8R9(?)IMT-Advanced?HSPA+LTE/SAELTE+ (?)2000200420072010 LTE的進(jìn)一步演進(jìn)將會(huì)滿足 IMT-Advanced的技術(shù)要求內(nèi)容 LTE起源 LTE技術(shù)原

6、理與系統(tǒng)架構(gòu) LTE關(guān)鍵技術(shù)分析 定位：集高質(zhì)量話音和寬帶數(shù)據(jù)為一體；支持全移動(dòng)、綜合多業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)可控、可管理；具有低成本、低時(shí)延、后向兼容的“先進(jìn)的綜合移動(dòng)寬帶無(wú)線系統(tǒng)” 技術(shù)路線:OFDM+SA/MIMO+IP技術(shù)+TD-SCDMA成熟技術(shù) 3G是移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，BWA(802.16e等)是寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn) 3G演進(jìn)是移動(dòng)通信寬帶化；BWA是寬帶接入無(wú)線化 3G定位是語(yǔ)音為主、兼顧數(shù)據(jù)；BWA是數(shù)據(jù)為主、兼顧語(yǔ)音電信運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)的需求：既能承載高質(zhì)量實(shí)時(shí)話音， 又能提供無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)接入的全移動(dòng)系統(tǒng)TDD LTE的定位更小的TTI滿足用戶面和控制面的時(shí)延；共享信道支持在多個(gè)用戶間同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；用

7、戶面延遲小于5ms，控制面延遲小于100ms；采用OFDM，MIMO等先進(jìn)技術(shù)支持更高的用戶傳輸速率；下行最大速率可達(dá)100Mbits/s，上行最大速率可達(dá)50Mbits/s下行頻譜效率可達(dá)HSDPA的34倍；上行頻譜效率可達(dá) HSUPA 的23倍；1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz可變帶寬；在5MHz以下帶寬中，采用現(xiàn)有的1.4MHz帶寬，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。12345與LTE FDD系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)兼容，系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證了站點(diǎn)的重用TDD LTE系統(tǒng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)扁平化,全I(xiàn)P化核心網(wǎng)趨同化,交換功能路由化業(yè)務(wù)平面與控制平面完全分離化網(wǎng)元數(shù)目最小化,協(xié)議層次最優(yōu)化S-

8、GatewayP-GatewayMMEHSSeNodeBUEIMS接入部分接入控制部分網(wǎng)絡(luò)控制部分終端部分LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)扁平化、IP化架構(gòu)LTE之間各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口使用IP傳輸eNB之間的X2接口eNB和MME、S-GW間的S1接口通過(guò)IMS承載綜合業(yè)務(wù)原UTRAN的CS域業(yè)務(wù)均可由LTE網(wǎng)絡(luò)的PS域承載IP化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)MME：NAS信令，NAS信令安全；認(rèn)證；漫游跟蹤區(qū)列表管理；3GPP接入網(wǎng)絡(luò)之間核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)性信令；空閑模式UE的可達(dá)性；選擇PDN GW 和 Serving GW；MME改變時(shí)的MME選擇功能；2G、3G切換時(shí)選擇SGSN；承載管理功能（包括專用承載的建立

9、）；SGW：eNodeB之間切換時(shí)本地移動(dòng)性錨點(diǎn)和3GPP之間移動(dòng)性錨點(diǎn)；在網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)建立初始承載過(guò)程中，緩存下行數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)包的路由SGW可以連接多個(gè)PDN和轉(zhuǎn)發(fā)；切換過(guò)程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的前轉(zhuǎn)；上下行傳輸層數(shù)據(jù)包的分類標(biāo)示；在漫游時(shí)，實(shí)現(xiàn)基于UE，PDN和QCI粒度的上下行計(jì)費(fèi)；合法性監(jiān)聽(tīng) ；PDN GW：基于單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)包過(guò)濾；UE IP地址分配；上下行傳輸層數(shù)據(jù)包的分類標(biāo)示；上下行服務(wù)級(jí)的計(jì)費(fèi)（基于SDF，或者基于本地策略）；上下行服務(wù)級(jí)的門控；上下行服務(wù)級(jí)增強(qiáng)，對(duì)每個(gè)SDF進(jìn)行策略和整形；基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承載的綁定；合法性監(jiān)聽(tīng)；PCRF：基于服務(wù)數(shù)據(jù)

10、流的策略控制（服務(wù)數(shù)據(jù)流模板、QoS控制）基于服務(wù)數(shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)規(guī)則控制。IP化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將最大程度的使用運(yùn)營(yíng)商已有的資源，包括已有的網(wǎng)絡(luò)、頻率、站點(diǎn)、天線，并通過(guò)有效的方式，對(duì)所有的頻率進(jìn)行分配高吞吐量提供高質(zhì)量全I(xiàn)P無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)頻譜效率最高良好兼容性簡(jiǎn)約的天線系統(tǒng)高數(shù)據(jù)接入效率最短切換時(shí)間支持Always -ON增強(qiáng)小區(qū)邊緣性能TD LTE接入網(wǎng)eNBeNB：無(wú)線資源管理（RRM）；用戶數(shù)據(jù)流IP頭壓縮和加密；UE附著時(shí)MME選擇功能；用戶面數(shù)據(jù)向Serving GW的路由功能；尋呼消息的調(diào)度和發(fā)送功能（源自MME和O&M的）廣播消息的調(diào)度和發(fā)送功能；用于移動(dòng)性和調(diào)度的測(cè)量和測(cè)量報(bào)告配置

11、功能?；贏MBR和MBR的上行承載級(jí)速率整型。上行傳輸層數(shù)據(jù)包的分類標(biāo)示。TD LTE接入網(wǎng)eNBS1-MMEeNodeB與MME之間的控制面接口，提供S1-AP信令的可靠傳輸，基于IP和SCTP協(xié)議。S1-UeNodeB與S-GW之間的用戶面接口，提供eNodeB與S-GW之間用戶面PDU非保證傳輸?；赨DP/IP和GTP-U協(xié)議。S3在UE活動(dòng)狀態(tài)和空閑狀態(tài)下，為支持不同的3G接入網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性，以及用戶和承載信息交換而定義的接口點(diǎn)，基于SGSN之間的Gn接口定義。S4核心網(wǎng)和作為3GPP錨點(diǎn)功能的Serving GW之間的接口，為兩者提供相關(guān)的控制功能和移動(dòng)性功能支持。 該接口基于

12、定義于SGSN和GGSN之間的Gn接口。另外，如果沒(méi)有建立Direct Tunnel，該接口提供用戶平面的隧道功能。S5負(fù)責(zé)Serving GW和PDN GW之間的用戶平面數(shù)據(jù)傳輸和隧道管理功能的接口。用于支持UE的移動(dòng)性而進(jìn)行的Serving GW重定位過(guò)程以及連接PDN網(wǎng)絡(luò)所需要的與non-collocated PDN GW之間的連接功能?；贕TP協(xié)議或者基于PMIPv6協(xié)議。S6aMME和HSS之間用以傳輸簽約和鑒權(quán)數(shù)據(jù)的接口。S7基于Gx接口的演進(jìn)，傳輸服務(wù)數(shù)據(jù)流級(jí)的PCC信息、接入網(wǎng)絡(luò)和位置信息。S7c基于Gx接口演進(jìn)，支持傳輸QoS參數(shù)和相關(guān)分組過(guò)濾器參數(shù)、控制信息。在S5/S8

13、接口基于PMIPv6協(xié)議情形下支持。S8a定義于不同PLMN間，VPLMN中Serving GW和HPLMN中PDN GW之間為用戶提供控制平面和用戶平面功能的接口，該接口基于SGSN和GGSN間的Gp接口。 S8a相當(dāng)于是S5接口的跨PLMN版本。S8b支持跨PLMN網(wǎng)關(guān)漫游情況用戶平面和控制平面功能的接口，支持 PMIPv6協(xié)議。S10MME之間的接口，用來(lái)處理MME重定位和MME之間的信息傳輸。S11MME和Serving GW之間的接口S12有Direct Tunnel建立時(shí)， UTRAN和Serving GW之間的接口，用于二者之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸。該接口基于Iu-u/Gn-u使用SG

14、SN和UTRAN之間或SGSN和GGSN間所定義的GTP-U協(xié)議TD LTE網(wǎng)絡(luò)接口S1接口控制面的功能：SAE承載管理功能（包括SAE承載建立、修改和釋放）；連接狀態(tài)下UE的移動(dòng)性管理功能（包括LTE系統(tǒng)內(nèi)切換和系統(tǒng)間切換）；S1尋呼功能；NAS信令傳輸功能；S1 UE上下文釋放功能；S1接口管理功能（包括復(fù)位、錯(cuò)誤指示以及過(guò)載指示等）；網(wǎng)絡(luò)共享功能；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇功能；初始上下文建立功能；漫游和接入限制支持功能 業(yè)務(wù)面控制面S1接口概述SAE承載管理SAE承載建立SAE承載修改 SAE承載釋放 初始上下文建立 UE上下文釋放 切換管理切換準(zhǔn)備 切換資源分配 切換通知 路徑切換請(qǐng)求 切換取消

15、尋呼 初始UE消息 下行NAS傳輸 上行NAS傳輸 復(fù)位 錯(cuò)誤指示 S1建立S1接口流程概述業(yè)務(wù)面控制面X2接口控制面的功能：連接狀態(tài)下UE的移動(dòng)性管理功能（針對(duì)LTE系統(tǒng)內(nèi)切換）；上行負(fù)荷管理功能；X2接口管理功能（包括復(fù)位和錯(cuò)誤指示）。X2接口概述切換準(zhǔn)備切換取消釋放資源序列號(hào)狀態(tài)傳輸 負(fù)荷指示復(fù)位X2建立X2接口流程概述多模多功能TD LTE終端PDAGSMTD-SCDMAALL IN ONE低成本低功耗業(yè)務(wù)豐富通用性強(qiáng)設(shè)置靈活接入性強(qiáng)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單系統(tǒng)穩(wěn)定商用終端與HSPA等商用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行IWT和IOT測(cè)試，保證漫游等功能的實(shí)現(xiàn)TD LTE終端Class Power(dBm)Toleran

16、ce(dB)1+302+273+23 +/-2 dB4+21UE功率等級(jí)：TD LTE終端完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流在空中接口的收發(fā)處理，協(xié)議棧包括PDCP、RLC、MAC和PHY四個(gè)協(xié)議子層 業(yè)務(wù)面 控制面 E-UTRAN控制面主要包括NAS、RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的協(xié)議終止點(diǎn)除NAS在MME中外，其他的協(xié)議層都終止于eNB 空中接口廣播：MIB等需要頻繁發(fā)送的系統(tǒng)信息使用固定無(wú)線資源在PBCH上發(fā)送，而其它廣播信息與數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)共享無(wú)線資源，由PDSCH承載。尋呼：采用與數(shù)據(jù)共享無(wú)線資源的方式采用PDSCH承載。業(yè)務(wù)鏈接建立和釋放：在E-UTRAN中對(duì)RRC消息進(jìn)行了較大的簡(jiǎn)化，

17、僅使用一個(gè)單一的配置消息（RRC CONNECTION RECONFIGURATION）來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)鏈接的建立和釋放。動(dòng)態(tài)調(diào)度測(cè)量：測(cè)量對(duì)E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)性能影響非常大，與切換、調(diào)度密切相關(guān)。E-UTRAN中測(cè)量由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起和配置，具體的測(cè)量量仍在定義中。切換空中接口的主要工作過(guò)程PHY位于UU口協(xié)議規(guī)范的最底層與MAC子層以及RRC層之間有信息交互PHY通過(guò)傳輸信道向高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 空中接口分層固定下行固定上行5ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)：10ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)：物理層幀結(jié)構(gòu) 上下行配置上下行配置DLUL切換點(diǎn)周期子幀序號(hào)012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 m

18、sDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD物理層幀結(jié)構(gòu) 特殊子幀配置特殊子幀配置常規(guī)CP擴(kuò)展CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS031013811948321039231121014121372539282693917102-8111-物理層幀結(jié)構(gòu) 基本時(shí)間單位 天線端口 LTE使用天線端口來(lái)區(qū)分空間上的資源。天線端口的定義是從接收機(jī)的角度來(lái)定義的，即如果接收機(jī)需要區(qū)分資源在空間上的差別，就需要定義多個(gè)天線端口。天線端口與實(shí)際的物理天線端口沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 由于目前LT

19、E上行僅支持單射頻鏈路的傳輸，不需要區(qū)分空間上的資源，所以上行還沒(méi)有引入天線端口的概念。 目前LTE下行定義了三類天線端口，分別對(duì)應(yīng)于天線端口序號(hào)05。小區(qū)專用參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口03MBSFN參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口4終端專用參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口5物理資源概念 資源單元 (RE) 對(duì)于每一個(gè)天線端口，一個(gè)OFDM或者SC-FDMA符號(hào)上的一個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的一個(gè)單元叫做資源單元 資源塊 (RB) 一個(gè)時(shí)隙中，頻域上連續(xù)的寬度為180kHz的物理資源稱為一個(gè)資源塊物理資源概念 RB參數(shù)（常規(guī)子幀）物理資源概念 資源單元組 (REG) 控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信

20、道 每個(gè)REG中包含4個(gè)數(shù)據(jù)RE物理資源概念 常規(guī)子幀：常規(guī)子幀由兩個(gè)時(shí)隙組成，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度0.5ms 下行Unicast/MBSFN子幀 下行MBSFN專用載波子幀 上行常規(guī)子幀 特殊子幀：特殊子幀由三個(gè)特殊域組成，分別為DwPTS、GP和UpPTS，特殊子幀只存在幀結(jié)構(gòu)類型2中 子幀結(jié)構(gòu) 控制區(qū)域與數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行時(shí)分 控制區(qū)域OFDM符號(hào)數(shù)目可配置 子幀控制區(qū)域OFDM符號(hào)數(shù)目幀結(jié)構(gòu)類型2中的子幀1和子幀61, 2存在MBSFN傳輸?shù)淖訋?, 2不存在MBSFN傳輸?shù)淖訋?, 2, 3下行Unicast/MBSFN子幀 數(shù)據(jù)傳輸方式 localized distributed下行Unicas

21、t/MBSFN子幀 下行MBSFN專用載波子幀中不存在控制區(qū)域 即控制區(qū)域OFDM符號(hào)數(shù)目為0下行MBSFN專用載波子幀 控制區(qū)域與數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行頻分 數(shù)據(jù)傳輸方式 Localized Localized + FH 上行常規(guī)子幀信道類型功能PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)承載上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) PUCCH (Physical Uplink Control Channel)承載HARQ信息 PRACH (Physical Random Access Channel)用于UE隨機(jī)接入時(shí)發(fā)送preamble信息 信道類型功能PDSCH(Physical Downl

22、ink Shared Channel )承載下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) PBCH (Physical Broadcast Channel)承載廣播信息 PMCH ( Physical Multicast Channel)在支持MBMS業(yè)務(wù)時(shí)，用于承載多小區(qū)的廣播信息 PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel)用于指示同一子幀中PDCCH占用的符號(hào)數(shù)信息 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 承載下行調(diào)度信息 PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 承載H

23、ARQ信息 上行物理信道下行物理信道物理信道類型和功能控制信息物理信道承載的信息UCIPUCCH對(duì)下行傳輸?shù)腁CK/NACK的反饋、調(diào)度請(qǐng)求以及CQI的測(cè)量結(jié)果 CFIPCFICHPDCCH占用幾個(gè)OFDM符號(hào)，CFI取值為1或2或3 HIPHICH對(duì)上行傳輸?shù)腁CK/NACK的反饋，HI取值為0或者1 DCIPDCCH資源分配信息、HARQ信息、上行調(diào)度確認(rèn)以及其他控制信息。根據(jù)承載信息不同，PDCCH分為以下幾種格式：DCI 格式0承載UL-SCH資源分配信息；DCI 格式1 承載SIMO方式的DL-SCH資源分配信息；DCI 格式1A承載簡(jiǎn)單的 SIMO方式的DL-SCH資源分配信息；D

24、CI 格式2承載 MIMO方式的DL-SCH資源分配信息；DCI格式3承載對(duì)于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（2比特的功率調(diào)整）；DCI格式3A承載對(duì)于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（1比特的功率調(diào)整） 物理層信令主要用于攜帶與資源分配相關(guān)的信息以及HARQ相關(guān)信息： 物理層信令 傳輸信道的信道編碼控制信息的信道編碼傳輸信道編碼方案編碼速率UL-SCHTurbo coding1/3DL-SCHPCHMCHBCHTail biting convolutional coding1/3RACHN/AN/A控制信息編碼方案編碼速率DCITail biting convolutional c

25、oding1/3CFIBlock code1/16HIRepetition code1/3UCIBlock codevariableTail biting convolutional coding1/3LTE信道編碼與調(diào)制方式 下行物理信道的調(diào)制方式 上行物理信道的調(diào)制方式物理信道調(diào)制方式PDSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPMCHQPSK, 16QAM, 64QAMPDCCHQPSKPBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK物理信道調(diào)制方式PUSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPUCCHBPSK，QPSKPRACHN/ALTE信道編碼與調(diào)制方式上行同步下行同步上

26、行初始同步： UE在隨機(jī)接入信道上發(fā)送preamble碼 eNodeB根據(jù)preamble碼的到達(dá)位置，將調(diào)整信息反饋給UE UE根據(jù)該信息進(jìn)行后續(xù)的發(fā)送時(shí)間調(diào)整 上行同步保持： eNodeB可以根據(jù)上行信號(hào)估計(jì)接收時(shí)間生成上行時(shí)間控制命令字 UE在子幀n接收到的時(shí)間控制命令字，UE在n+x子幀按照該值對(duì)發(fā)送時(shí)間提前量進(jìn)行調(diào)整(X還未確定！)下行初始同步： 初始下行同步是小區(qū)搜索過(guò)程。 UE通過(guò)檢測(cè)小區(qū)的主要同步信號(hào)，以及輔助同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與小區(qū)的時(shí)間同步 下行同步保持： 小區(qū)搜索成功后，UE周期性測(cè)量下行信號(hào)的到達(dá)時(shí)間點(diǎn)，并根據(jù)測(cè)量值調(diào)整下行同步，以保持與eNB之間的時(shí)間同步 物理層主要過(guò)程

27、同步小區(qū)搜索是UE接入網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供各種業(yè)務(wù)的基礎(chǔ) 根據(jù)同步信號(hào)獲得下行時(shí)間同步 根據(jù)同步信號(hào)獲得下行頻率同步 根據(jù)同步信號(hào)獲得CELL ID、系統(tǒng)帶寬、天線配置等相關(guān)信息 讀取小區(qū)廣播信息 物理層主要過(guò)程小區(qū)搜索上行隨機(jī)接入的目的是UE獲得與基站的上行時(shí)間同步，為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸提供基礎(chǔ) UE高層UE物理層eNodeB發(fā)送preamble碼的請(qǐng)求 preamble碼的索引 preamble碼的發(fā)送功率 相關(guān)的RA-RNTI 上行隨機(jī)接入資源配置 檢測(cè)到含有RA-RNTI的PDCCH 隨機(jī)接入請(qǐng)求preamble碼序列隨機(jī)接入請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間同步等信息發(fā)送preamble碼的請(qǐng)求響應(yīng) 相應(yīng)的DL-S

28、CH中的傳輸塊物理層主要過(guò)程上行隨機(jī)接入內(nèi)容 LTE起源及里程碑 LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)架構(gòu) LTE關(guān)鍵技術(shù)分析LTE關(guān)鍵技術(shù)LTE（OFDM+MIMO+IP）LTE的主要增強(qiáng)型技術(shù)：OFDM、MIMO1G（FDMA）2G（TDMA為主）3G（CDMA）OFDMOFDM 下行OFDM 上行SC-FDMA OFDM即正交頻分多路復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），與傳統(tǒng)的多載波調(diào)制（MCM）相比，OFDM調(diào)制的各個(gè)子載波間可相互重疊，并且能夠保持各個(gè)子載波之間的正交性。OFDM原理 OFDM的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解為N個(gè)并行的低速數(shù)據(jù)

29、流，在N個(gè)子載波上同時(shí)進(jìn)行傳輸。這些在N子載波上同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)，構(gòu)成一個(gè)OFDM符號(hào)BandwidthOFDM原理 采樣頻率Fs 采樣周期Ts FFT點(diǎn)數(shù)NFFT 子載波間隔f 有用符號(hào)時(shí)間Tu 循環(huán)前綴時(shí)間Tcp OFDM符號(hào)時(shí)間TOFDM 可用子載波數(shù)目Nc關(guān)鍵參數(shù)： f , Tcp以及Nc采樣頻率以及FFT點(diǎn)數(shù)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)OFDM主要參數(shù) 子載波間隔 15kHz，用于單播（unicast）和多播（MBSFN）傳輸 7.5kHz，僅僅可以應(yīng)用于獨(dú)立載波的MBSFN傳輸 子載波數(shù)目 循環(huán)前綴長(zhǎng)度 一個(gè)時(shí)隙中不同OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴長(zhǎng)度不同 信道帶寬（MHz）1.435101520子載波數(shù)

30、目721803006009001200LTE系統(tǒng)中，利用NFFT=2048的采樣周期定義基本時(shí)間單元：Ts = 1/Fs = 1/(15000 x2048) 秒LTE OFDM主要參數(shù) 頻譜效率高 OFDM采用多載波方式避免用戶的干擾，只是取得用戶間正交性的一種方式，“防諱于未然”的一種方式未然式 CDMA采用等干擾出現(xiàn)后用信號(hào)處理技術(shù)將其消除，例如信道均衡、多用戶檢測(cè)等；以恢復(fù)系統(tǒng)的正交性 相對(duì)單載波系統(tǒng)(CDMA)來(lái)說(shuō)，多載波技術(shù)(OFDM)是更直接的實(shí)現(xiàn)正交傳輸?shù)姆椒?帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)-決定性優(yōu)勢(shì) OFDM信道帶寬取決于子載波的數(shù)量 CDMA只能通過(guò)提高碼片速率或者多載波方式支持更大帶寬，使

31、得接收機(jī)復(fù)雜度大幅度上 抗多徑衰落 相對(duì)于CDMA系統(tǒng)，OFDMA系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單均衡接收機(jī)的最直接方式OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 頻域調(diào)度及自適應(yīng) OFDM可以實(shí)現(xiàn)頻域調(diào)度，相對(duì)CDMA來(lái)說(shuō)靈活性更高 可以在不同的頻帶采用不同的調(diào)制編碼方式，更好的適應(yīng)頻率選擇行衰落 實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)較簡(jiǎn)單 MIMO技術(shù)的關(guān)鍵：有效避免天線之間的干擾以區(qū)分多個(gè)數(shù)據(jù)流 水平衰落信道中實(shí)現(xiàn)MIMO更容易、頻率選擇性信道中，IAI和ISI混合在一起，很難將MIMO接受和信道均衡區(qū)分開(kāi) OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì) PAPR問(wèn)題 高PAPR給系統(tǒng)很多不利：增加模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換的復(fù)雜度、降低RF功放的效率、增加發(fā)射機(jī)功放的成本等未然式 降低

32、PAPR的方法： 信號(hào)預(yù)失真技術(shù)：如消峰(Clipping)、峰加窗 編碼技術(shù)、加擾技術(shù) 時(shí)間和頻率同步 時(shí)間偏移會(huì)導(dǎo)致OFDM子載波的相位偏移，所以引入CP 載波頻率偏移帶來(lái)兩個(gè)影響：降低信號(hào)幅度、造成ICI 多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM技術(shù)的缺點(diǎn)單載波特性：a) 信號(hào)具有低的峰均比b) 傳輸帶寬取決于M DFT-S-OFDM原理 子載波間隔 15kHz 子載波數(shù)目 循環(huán)前綴長(zhǎng)度 一個(gè)時(shí)隙中不同DFTS-OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴長(zhǎng)度不同 信道帶寬（MHz）1.435101520子載波數(shù)目721803006009001200LTE DFTS-OFDM關(guān)鍵參數(shù)多天線技術(shù) 下行 利用公共天線端口，L

33、TE系統(tǒng)可以支持單天線發(fā)送（1x），雙天線發(fā)送（2x）以及4天線發(fā)送（4x），從而提供不同級(jí)別的傳輸分集和空間復(fù)用增益 利用專用天線端口以及靈活的天線端口映射技術(shù)，LTE系統(tǒng)可以支持更多發(fā)送天線，比如8天線發(fā)送，從而提供傳輸分集、空間復(fù)用增益同時(shí)，提供波束賦形增益 上行 目前，LTE系統(tǒng)上行僅支持單天線發(fā)送 可以采用天線選擇技術(shù)提供空間分集增益LTE系統(tǒng)的天線配置 下行多天線技術(shù) 傳輸分集 SFBC, SFBC+FSTD，閉環(huán)Rank1預(yù)編碼 空間復(fù)用 開(kāi)環(huán)空間復(fù)用，閉環(huán)空間復(fù)用以及MU-MIMO 波束賦形 上行多天線技術(shù) 上行傳輸天線選擇(TSTD) MU-MIMO多天線技術(shù) ST/FBCS

34、TBCSFBCLTE系統(tǒng)中在2天線端口發(fā)送情況下的傳輸分集技術(shù)確定為SFBC傳輸分集 TSTDLTE系統(tǒng)上行天線選擇技術(shù)可以看作是TSTD的一個(gè)特例傳輸分集 FSTDLTE系統(tǒng)并沒(méi)有直接采用FSTD技術(shù)，而且與其他傳輸分集技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用傳輸分集 SFBC+FSTD LTE系統(tǒng)中在4天線端口發(fā)送情況下的傳輸分集技術(shù)采用SFBC與FSTD結(jié)合的方式 傳輸分集MU-MIMOSU-MIMOSISOMISOSIMOMIMO空間復(fù)用 多碼字傳輸 多碼字傳輸即復(fù)用到多根天線上的數(shù)據(jù)流可以獨(dú)立進(jìn)行信道編碼和調(diào)制 單碼字傳輸是一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行信道編碼和調(diào)制之后再?gòu)?fù)用到多根天線上 LTE支持最大的碼字?jǐn)?shù)目為2。

35、為了降低反饋的量 單碼字 多碼字空間復(fù)用 在空間復(fù)用傳輸之前，多個(gè)數(shù)據(jù)流使用一個(gè)線性的預(yù)編碼矩陣或者向量進(jìn)行預(yù)編碼操作 在發(fā)送天線與接收天線相等(NL=NL )的情況下，預(yù)編碼操作可以正交化多個(gè)并行的傳輸，增加不同數(shù)據(jù)流之間的隔離度 進(jìn)一步，在發(fā)送天線數(shù)目大于接收天線數(shù)目(NL3。 TDD UL/DLConfigurationDL subframe index n0123456789046-46-176-476-4276-4876-483411-7665541211-87765451211-98765413677-77-5TDD UL/DLConfigurationUL subframe in

36、dex n0123456789047647614646266366646656646647ACK/NACK PDSCH ACK/NACK PUSCH HARQ定時(shí)關(guān)系 重傳與初傳之間的定時(shí)關(guān)系：同步HARQ協(xié)議；異步HARQ協(xié)議 LTE上行為同步HARQ協(xié)議：如果重傳在預(yù)先定義好的時(shí)間進(jìn)行，接收機(jī)不需要顯示告知進(jìn)程號(hào)，則稱為同步HARQ協(xié)議 根據(jù)PHICH傳輸?shù)淖訋恢茫_定PUSCH的傳輸子幀位置 與PDCCHPUSCH的定時(shí)關(guān)系相同 LTE下行為異步HARQ協(xié)議：如果重傳在上一次傳輸之后的任何可用時(shí)間上進(jìn)行，接收機(jī)需要顯示告知具體的進(jìn)程號(hào)，則稱為異步HARQ協(xié)議HARQ定時(shí)關(guān)系 自適應(yīng)HA

37、RQ：自適應(yīng)HARQ是指重傳時(shí)可以改變初傳的一部分或者全部屬性，比如調(diào)制方式，資源分配等，這些屬性的改變需要信令額外通知。 非自適應(yīng)HARQ：非自適應(yīng)的HARQ是指重傳時(shí)改變的屬性是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)實(shí)現(xiàn)協(xié)商好的，不需要額外的信令通知 LTE下行采用自適應(yīng)的HARQ LTE上行同時(shí)支持自適應(yīng)HARQ和非自適應(yīng)的HARQ 非自適應(yīng)的HARQ僅僅由PHICH信道中承載的NACK應(yīng)答信息來(lái)觸發(fā) 自適應(yīng)的HARQ通過(guò)PDCCH調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，即基站發(fā)現(xiàn)接收輸出錯(cuò)誤之后，不反饋NACK，而是通過(guò)調(diào)度器調(diào)度其重傳所使用的參數(shù) 自適應(yīng)/非自適應(yīng)HARQ 單純HARQ機(jī)制中，接收到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包都是直接被丟掉的 HAR

38、Q與軟合并結(jié)合：將接收到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包保存在存儲(chǔ)器中，與重傳的數(shù)據(jù)包合并在一起進(jìn)行譯碼，提高傳輸效率CC合并HARQ與軟合并IR合并LTE支持使用IR合并的HARQ，其中CC合并可以看作IR合并的一個(gè)特例 HARQ與軟合并信道調(diào)度 基本思想 對(duì)于某一塊資源，選擇信道傳輸條件最好的用戶進(jìn)行調(diào)度，從而最大化系統(tǒng)吞吐量多用戶分集信道調(diào)度 LTE系統(tǒng)支持基于頻域的信道調(diào)度 相對(duì)于單載波CDMA系統(tǒng)，LTE系統(tǒng)的一個(gè)典型特征是可以在頻域進(jìn)行信道調(diào)度和速率控制下行：基于公共參考信號(hào)上行：基于探測(cè)參考信號(hào)信道調(diào)度鏈路自適應(yīng) 速率控制 功率控制鏈路自適應(yīng)技術(shù)一般指速率控制技術(shù)，即自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)鏈路自適應(yīng) 通

39、過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，維持接收端一定的信噪比，從而保證鏈路的傳輸質(zhì)量 當(dāng)信道條件較差時(shí)需要增加發(fā)射功率，當(dāng)信道條件較好時(shí)需要降低發(fā)射功率，從而保證了恒定的傳輸速率 功率控制可以很好的避免小區(qū)內(nèi)用戶間的干擾 功率控制 保證發(fā)送功率恒定的情況下，通過(guò)調(diào)整無(wú)線鏈路傳輸?shù)恼{(diào)制方式與編碼速率，確保鏈路的傳輸質(zhì)量 當(dāng)信道條件較差時(shí)選擇較小的調(diào)制方式與編碼速率，當(dāng)信道條件較好是選擇較大的調(diào)制方式，從而最大化了傳輸速率 速率控制可以充分利用所有的功率速率控制(即AMC) LTE下行方向的鏈路自適應(yīng)技術(shù)基于UE反饋的CQI，從預(yù)定義的CQI表格中具體的調(diào)制與編碼方式CQI indexmodulationcodin

40、g rate x 1024efficiency0out of range1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547下行方向鏈路自適應(yīng) LTE 上行方向的鏈路自適應(yīng)技術(shù)基于基站測(cè)量的上行信道質(zhì)量，直接確定具體的調(diào)制與編碼方式上行方向的鏈路自適應(yīng)