《LTETDD技术介绍》PPT课件.ppt

LTE TDD 技术介绍,2,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,3,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,4,LTE的历史背景,GSM的巨大成功。人们体验到移动通信的便利 “得陇望蜀”。 3G 的无线性能得到了较大的提高，但在知识产权的制肘、应对市场挑战（WiMax）和满足用户需求等领域，还是有很多局限。 用户的需求、市场的挑战和IPR的制肘共同推动了3GPP组织在4G出现之前加速制定新的空中接口和无线接入网络标准。 LTE (3.9G)应运而生。,5,目前世界主要运营商Vodafone、NTT、AT&T、Verizon都已经决定采用LTE技术；WiMAX正逐步扩大影响；CDMA2000/UME的阵营进一步缩小。,商用,LTE标准化进展,测试,Work Item,LTE,2008年2月中国移动宣布测试LTE,3GPP LTE项目启动,3GPP LTE第一版本完成,6,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,7,LTE的主要技术指标 (1),支持1.25MHz-20MHz带宽 峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps。频谱效率达到3GPP R6的2-4倍 提高小区边缘的传输速率 移动性 015km/h(最佳性能) 0120km/h(较好性能) 120km/h350km/h(保持连接，确保不掉线) 覆盖范围 05km(较高频谱利用率) 530km(稍差的频谱利用率),8,LTE的主要技术指标 (2),用户面延迟（单向）小于5ms，控制面延迟小于100ms 支持增强型的广播多播业务 支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网 取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现，如采用VoIP 支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作,9,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,10,LTE的关键技术,物理层关键技术 多载波技术 (OFDM) 多天线技术 (MIMO) SC-FDMA (相对OFDM多了DFT预编码部分) 系统级关键技术 干扰抑制技术,11,多载波技术 OFDM,高的传输速率要求较大的带宽，面临无线信道的频率选择性问题。 传统解决方案：GSM中的均衡技术，CDMA系统中的RAKE接收。随着带宽增大以上方案的复杂度将变得难以接受。 OFDM将高速的符号流分解为多路并行的低速符号流，在多个子载波上并行传输。支持大带宽，带宽配置灵活，实现简单，频域均衡算法简单。,12,多天线技术-MIMO,MIMO: 在发送和接收端同时使用多天线。 MIMO系统可利用丰富的散射径，在不增加系统带宽的前提下，大幅度改善系统性能（提高速率或可靠性）。 MIMO系统信道容量的增长与天线数目大致成线性关系。,13,MIMO+OFDM,MIMO技术能提高传输的可靠性或提高系统容量。 OFDM技术实现简单，频谱利用率高，均衡简单。 MIMO-OFDM技术，可利用资源丰富：空域，频域，时域，功率。实现相对简单 (可对每个载波分别频域均衡，简化了频率选择性MIMO的均衡算法),14,OFDM信号的生成,OFDM符号通带信号可以表示为 OFDM信号的基带形式为 可用IFFT实现基带的多载波调制。 现阶段的IC技术可轻松的应对此复杂 度，系统实现简单。,15,OFDM信号的时域特点,子载波数目 时，承载的数据为 ，四个载波独立的波形和迭加后的信号,16,OFDM信号的频谱结构,17,OFDM的关键问题,峰均比（PAPR） 原因：OFDM信号在时域是多个子载波信号的时域叠加 LTE上行采用 SC-FDMA传输方案 符号间干扰（ISI） 原因1：无线信道多径 原因2：符号同步偏差 子载波间干扰（ICI） 原因1：无线信道的时变性（多普勒频移） 原因2：载波频率偏差 原因3：采样频率偏差,18,SC-FDMA (DFTS-OFDM)的PAPR,16QAM,占用512子载波中间的300个子载波,19,ISI的克星 CP (1),GP（空等的方式）用于OFDM系统的效果 消除了OFDM的符号间干扰 导致了每OFDM符号内部的子载波间干扰！,20,ISI的克星 CP (2),OFDM符号的循环前缀结构,21,ISI的克星 CP (3),CP的引入解决了GP的缺陷,两径信道中OFDM符号的传输,22,OFDM中的同步技术,时间同步（影响ISI） OFDM符号同步 固定的载波相位偏差对性能无丝毫影响 固定采样定时偏差的影响可归入OFDM符号同步偏差的影响 OFDM系统对符号定时偏差不敏感。 频率同步 (影响ICI) LTE规定 eNB:0.05ppm, UE:0.1ppm 载波频率同步 采样频率同步 OFDM系统对频率偏差非常敏感！,23,符号同步偏差的影响,24,载波频率偏差的影响,整数倍频偏（相对于子载波间隔）：无ICI，但检测出的符号“张冠李戴”导致严重的误码率。 根据LTE对晶振稳定度的规定，此情况不会发生。 小数倍频偏：本子载波的信号能量减小，同时引入了相邻子载波的干扰。,25,采样频率偏差的影响,导致ICI，且随时间的累积时间会多出或漏掉样值,26,MIMO,空间分集（提高传输可靠性） 空时块码（STBC） 空频块码（SFBC） 对应LTE的发送分集 空时格码（STTC） 基于MIMO-OFDM的CDD 空间复用（提高传输速率） V-BLAST 对应LTE中的分层后预编码矩阵为单位阵,27,在这种编码方案中，每组m比特信息首先调制为M=2m进制符号。然后编码器选取连续的两个符号，根据下述变换将其映射为发送信号矩阵。 天线1发送信号矩阵的第一行，而天线2发送信号矩阵的第二行。,Alamouti STBC编码 STBC编码最先是由Alamouti引入的，采用两个发射天线。这种STBC编码最大的优势在于，检测简单，并可获得满分集的增益。Tarokh进将2天线STBC编码推广到多天线形式，提出了通用的正交设计准则。,STBC鼻祖Alamouti方案 (1),28,衰落信道,最大似然检测,Alamouti方案 (2),29,空间复用技术 V-BLAST,STBC编码最大的优势在于，采用简单的最大似然译码准则，可以获得满分集增益，但是不能提供编码增益 分层空时码能极大的提高系统的频谱效率,30,V-BLAST的检测MMSE算法,常用的V-BLAST检测算法是MMSE算法，即最小均方误差算法。该算法的目标函数是最小化发送信号向量xt与接收信号向量线性组合wHrt之间的均方误差，即： 其中w是nRnT的线性组合系数矩阵,由于上述目标函数是凸函数，因此可以求其梯度得到最优解。 令 ,得MMSE检测的系数矩阵为：,31,多小区干扰抑制,干扰随机化 随机化邻小区干扰，改善译码器性能 干扰协调 协调邻小区资源，降低被干扰概率 干扰消除 改进物理层算法，消除邻小区干扰,32,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,33,LTE传输方案,基本传输方案 物理信道定义及过程 LTE物理层过程,34,基本传输方案,35,下行传输方案参数,36,LTE TDD无线帧结构 (1),每个时隙0.5ms,上行包含7个或6个SC-FDMA符号。 最小时频分配单位 RB：时间方向0.5ms的时隙长度，频率方向12个子载波。物理层以子帧(1ms)为单位接收，是偶数个RB的。,5ms转换周期,37,LTE TDD无线帧结构 (2),radio frame 10ms; half-frame 5ms; subframe 1ms; slot 0.5ms; SC-FDMA 1/15k(=66.67e-6) s.,10ms转换周期,38,时隙的时间方向参数,39,资源块定义,40,LTE TDD上、下行子帧分配方式,可根据上下行业务需求灵活进行时隙配置,41,上行共享信道导频图案,42,下行导频图案,不同的天线分配不同的时频资源放置导频符号,43,LTE传输方案,基本传输方案 物理信道的定义及过程 LTE物理层过程,44,上行物理信道分类,物理层上行共享信道（PUSCH） 物理层上行控制信道（PUCCH) 物理层随机接入信道（PRACH）,45,下行物理信道分类,物理层下行共享信道（PDSCH） 物理层广播信道（PBCH） 物理层多播信道（PMCH） 物理层控制格式指示信道（PCFICH） 物理层下行控制信道（PDCCH） 物理层HARQ指示信道（PHICH）,46,传输信道到物理信道的映射,47,信道编码,卷积编码器,Turbo编码器,结构与TD-SCDMA相同,仅仅内交织器与TD-SCDMA不同,48,卷积码的速率匹配,49,Turbo的速率匹配,50,上行传输信道处理,UL-SCH,UCI,51,下行传输信道处理,BCH；DCI,DL-SCH; PCH; MCH,52,物理层上行共享信道过程,QPSK 16QAM 64QAM,DFT,IFFT,53,物理层下行共享信道过程,54,LTE传输方案,基本传输方案 物理信道的定义及过程 LTE的物理层过程 小区搜索过程 随机接入过程,55,小区搜索过程,56,随机接入过程,上行同步符号位置,符号构成,57,目录,LTE的历史背景 LTE的主要技术指标 LTE的关键技术 LTE的传输方案 LTE的网络架构 总结,58,E-UTRAN网络拓扑结构,EPC分为控制面实体MME和用户面实体SAE Gateway,59,网络架构,红色部分为e-UTRAN新增部分,充分考虑空中接口演进引入的全网架构改革，包括接入网和核心网功能重新分配，提供更低时延的全网控制信令，支持各种基于IP的业务。 继承全IP网络AIPN的需求