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LTE系统原理,2009-05,Page2,了解移动通信的发展历程了解3G演进的背景了解OFDM基本原理了解LTE的主要技术特点了解LTE的系统基本架构,培训目标,3GPPTS36.4013GPPTS36.1013GPPTS32.5003GPPTS36.211,Page3,参考资料,1.概述2.OFMA原理3.LTE主要特点4.LTE系统结构,目录,Page4,1.概述2.OFDM原理3.LTE主要特点4.LTE系统结构,目录,Page5,移动通信发展演进,AMPS,TACS,ETACS,AdvancedMobileTelephoneSystem,TotalAccessCommunicationsSystem,ExtendedTotalAccessCommunicationSystem,GSM,CDMAOne(IS-95),DAMPS（IS-136),GlobalSystemforMobilecommunications,CodeDivisionMultipleAccessBasedonIS-95,Digital-AdvancedMobilePhoneSystemBasedonIS-136,Other,UMTSWCDMA,TD-SCDMA,CDMA2000,WiMAX,LTEAdvanced,UMBEV-DORevC,WiMAX802.16m,3GPP一直致力于3G演进的两种方式：LTE和HSPA演进HSPA演进主要目的是为了后向兼容，而LTE不必考虑与WCDMA和HSPA的后向兼容性2007年底，3GPPR8发布了LTE的最初标准,Page7,3GPPRelease,更小的时延，包括控制面连接建立时间（100ms)和用户面数传的时间(10ms)支持更高的用户速率，在20M的频谱带宽分配内，下行和上行的峰值速率分别能达到100Mbit/s和50Mbit/s的要求更高的频谱效率支持inter-rat移动性，例如GSM和WCDMA/HSPA支持灵活的频谱分配来满足各种复杂频谱情况的需求支持更简单、扁平的网络结构手机终端的耗电控制在合理的范围内,Page8,LTE主要设计目标,LTE下行传送体系是基于OFDM，下行OFDM和上行SC-FDMA技术LTE采用共享信道传输，在共享信道中time-frequency资源在各用户间实现动态分配，这点有些类似HSDPA软合并的快速混合ARQ技术应用于LTELTE支持MIMO这种空间分集多路技术，显著的提高了传送速率LTE支持灵活的频谱分配，双工技术既支持FDD，又支持TDD，带宽分配范围：1.4，3，5，10，15和20MHz支持SON技术,Page9,LTE技术特点,LTE应用频带如下：2.1GHz，1.9GHz，1.7GHz，2.6GHz，900MHz，800MHz，450MHz等等，详细请参考36.101协议传输带宽：,Page10,LTE频带,LTERelease8,Page11,LTE载波频点号计算,FDL_low，NDL，NOffs-DL等参数请参考36.101协议定义的频段值，如下图所示：,LTE载波频点号计算（举例）,华为3GPP标准镜像站点：http:/szxmir01-,Page14,LTE标准和规范,1.概述2.OFDM原理3.LTE主要特点4.LTE系统结构,目录,Page15,双工技术,TDD方式上下行频率相同可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务FDD方式上下行频率配对需要成对频段适合于上下行对称业务；LTE包括TDD-LTE和FDD-LTE,多址技术对比,OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)：基于FDM技术发展而来OFDM与传统的FDM技术不同：采用多载波（称为子载波）来传送信息流，所以可以看作是一种多载波传送技术,Page18,基本原理,FDM,OFDM,OFDM与传统的FDM技术不同：各子载波之间彼此正交，所以在相同的无线链路中，多路信号可以并行传送，整体速率可以增加至M倍,Page19,基本原理,OFDM用矩形方波脉冲整形来产生每个子载波的正弦平方频谱OFDM系统载波为正弦曲线，都是基频的倍数所有子载波的间隔为f=1/Tu，其中Tu为每个子载波的符号调制时间,Page20,基本原理,OFDM调制可以通过IFFT（InverseFastFourierTransform）来实现N是符号的采样周期，如：采样速率fs=1/Ts=Nf在LTE20MHz带宽下，N=2048,f15khz，采样速率30720000hz,Page21,OFDM的IFFT/FFT实现,类似OFDM调制，高效FFT处理也应用于OFDM的解调过程,Page22,OFDM的IFFT/FFT实现,无线信道的时间色散（timedispersion）会导致码间干扰ISI长度为N的IFFT输出块的最后采样Ncp，被拷贝和插入到信息块的开始部分，从而增加了信息块的长度（从N到N+Ncp）。接收端，相应的采样信息在OFDM解调前被丢弃只要timedispersion长度比cyclic-prefix短，在time-dispersive信道，子载波的正交性就会保留,Page23,Cyclic-prefix插入,Cyclic-prefix插入,高频谱利用率-每个子载波的带宽可以接近相邻载波，减少频谱浪费多个子载波的并行传送加上较长的符号周期，使得OFDMA对于多径环境的容忍度更大，更容易消除ISI（intersymbolinterference）有了cyclicprefix循环前缀，符号间的干扰能够有效减少OFDM在各窄带子载波之间可以灵活进行功率分配和速率适配频谱宽，可以使用频率分集,Page25,OFDM优点,OFDM符号映射,OFDMA的缺点,OFDM的缺点是传送信号峰均比高，降低了线路放大器的功效由于手机终端的低功耗和成本的重要性，这点对于上行链路极其重要上行链路采用SC-FDMA(Single-carrierFDMA)，极大提高了功放的使用效率,Page28,上行链路的DFT-S-OFDM,OFDMA在LTE中的应用,Page29,OFDMA在LTE中的应用,1.概述2.OFDM原理3.LTE主要特点4.LTE系统结构,目录,Page30,类似HSDPA，LTE使用共享传输信道，时间频率资源可以在用户间共享LTE不仅如HSDPA在时间上，而且在频率上都把信道变化考虑在内了LTE的调度每1ms一次，频率颗粒度为180kHz,Page31,Channel-dependent调度,小区间干扰协调(ICIC),小区间干扰原因由于OFDMA/SC-FDMA本身固有的特点，即一个小区内所有UE使用的RB（ResourceBlock）彼此正交，所以小区内干扰很小。但由于频率复用因子为1，即所有小区都可以使用整个系统频带，导致小区间的干扰不可忽视。ICIC分类根据ICIC是否动态调整边缘频带资源，ICIC分为静态ICIC和动态ICIC。根据ICIC的作用范围，分为下行ICIC和上行ICIC相关概念中心频带与边缘频带CCU和CEU同站邻区与异站邻区基于RSRP测量的ICICA3事件,小区间干扰协调(ICIC),下行ICIC关键技术下行频带划分负载评估用户类型判定下行ICIC私有消息处理干扰协调邻区选择边缘频带调整中心频带RB阻塞Reuse3模式,小区间干扰协调(ICIC),上行ICIC关键技术上行频带划分用户类型判定邻区列表管理OI（OverloadIndication）消息处理HII（HighInterferenceIndication）消息处理,多天线支持,MIMO是LTE系统的重要技术，它是指在发送端和接收端同时采用多根天线。理论计算表明，信道容量随发送端和接收端最小天线数目线性增长，故MIMO模式下信道容量大于单天线模式下的信道容量。MIMO能够更好地利用空间维度的资源、提高频谱效率。使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消增益等，从而获得更大的系统容量、更广的覆盖和更高的用户速率,多天线支持,根据要达到的目的不同，可以采用不同的多天线技术：多天线可以用来提供分集，抵抗无线信道的衰落。这种情况下，不同天线上的衰落应该具有低的相关性；多天线也可以进行波束成型，如最大化目标指定方向上的天线增益或者抑制特定的主要干扰信号。根据天线之间相关性的不同，可以采用不同的波束成型方式；发射和接收端同时使用多天线时，可以进行空间复用。在没有降低功率利用率前提下提高带宽利用率，或不降低覆盖的前提下在有限的带宽上提供更高的输出传输速率。有时空间复用也称为MIMO。,MIMO基本概念,闭环：需要UE进行反馈编码选择信息，用于低速情况；开环：不需UE反馈，由eNB来决定编码，用于高速情况。目前支持的MIMO模式类型多天线接收接收分集（UL2天线接收、UL4天线接收）。多用户虚拟MIMO（UL2x2MU-MIMO）。以上两种模式间的自适应选择和自适应切换。多天线发射（DL2x2MIMO、DL4x2MIMO）开环发送分集闭环发送分集开环空间复用闭环空间复用以上四种模式间的自适应选择和自适应切换。,OFDM信号产生过程,Page38,SON（Self-OrganisingNetworks）支持,随着无线网络中网元与厂商的增加，网络维护的复杂度、技术要求和成本等也在大幅上升。为了降低网络维护的复杂度与成本，LTE系统要求无线网络支持自组织行为，即E-UTRAN支持SON,主要特性包括ANR，MRO，MLB，RF自优化，自开站等,SON（Self-OrganisingNetworks）支持,ANR(AutomaticNeighborRelation)能自动发现漏配邻区，自动维护邻区列表的完整性和有效性，减少非正常邻区切换，从而提高网络性能；另外还可以避免人工操作，减少网规网优运维成本。eNodeB通过UE切换测量发现同频小区,SON（Self-OrganisingNetworks）支持,ANR(AutomaticNeighborRelation)-eNodeB通过UE历史信息发现同频、异频小区,SON（Self-OrganisingNetworks）支持,MRO（MobilityRobustnessOptimization）通过对不同切换情况的识别，并对它们进行统计，根据统计结果对切换的相关参数进行优化，使得网路中的切换失败、掉话和不必要的切换降到最少。MLB（Mobilityloadbalance）,该特性主要从小区间负载转移达到小区负载均衡来达到网络性能优化的目的。RF自优化是射频天馈自动监测完整性的一种方式，可以自动监测到天线的状态，完成天线模式的转换，比如不定期监测天线是否坏掉，坏掉后改变小区的发送接收模式，不至于网络不可用。自开站是一种自动部署网络，自动升级并完成链路自动建立的过程，一定程度上实现网络建设的自动化，主要功能由OSS来完成。PCI冲突检测功能是ENB+OSS网元共同完成的一个功能，主要算法在OSS侧，PCI冲突的优化及配置也在OSS侧，ENB只是负责PCI状态的报告，OSS负责整个网络PCI冲突的检测及算法的优化。,1.概述2.OFDM原理3.LTE主要特点4.LTE系统结构,目录,Page43,LTE采用扁平化网络结构设备少，开局容易传输时延少，O&M操作简单,LTE系统结构,E-