LTE关键技术PPT课件.pptx

LTE关键技术 Createdbygaochao 2020 3 18 1 高阶调制技术HARQ技术快速MAC调度技术频域多址技术 OFDM SC FDMAMIMO技术链路自适应技术 AMC 目录 2020 3 18 2 LTE的调制方式 TD LTE制定了多种调制方案 其下行主要采用QPSK 16QAM和64QAM三种调制方式 上行主要采用位移BPSK QPSK 16QAM和64QAM四种调制方式 2020 3 18 3 HARQ混合自动重传请求 HARQ的关键词是存储 请求重传 合并解调 接收方在解码失败的情况下 保存接收到的数据 并要求发送方重传数据 接收方将重传的数据和先前接收到的数据进行合并后再解码 这里面就有一定的分集增益 减少了重传次数 进而减少了时延 而传统的ARQ技术简单地抛弃错误的数据 不做存储 也就不存在合并的过程 自然没有分集增益 往往需要过多地重传 过长时间地等待 混合自动重传请求 HybridAutomaticRepeatreQuest HARQ 是一种将前向纠错编码 FEC 和自动重传请求 ARQ 相结合而形成的技术 2020 3 18 4 HARQ混合自动重传 2020 3 18 5 H ARQ不同类型 2020 3 18 6 重传机制 多进程 停 等 2020 3 18 7 MAC快速调度 在LTE中 资源的分配是以资源块RB给谁用来决定的 那么就牵扯到一个谁先用谁后用 谁用的多和谁用的少的问题 这就需要ENB中的MAC调度算法来决定 快速调度算法是在动态复杂的无线环境下 确定应该给哪些用户 以多大速率发送数据 使多用户更有效地使用无线资源 提高整个扇区的吞吐量 调度算法功能实现于基站 需要考虑两个重要因素 吞吐量和公平性 调度基本原则 在短期内 以信道条件为主 在长期内 应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性常用的动态调度算法轮寻算法RoundRobin RR 大锅饭 最大载干比算法 MaxC I 强者更强 正比公平算法ProportionalFair PF 和谐社会 2020 3 18 8 调度分类 持续调度半持续调度动态调度 常用的三种调度方法都是动态调度的细分 调度根据时间分配上还分为持续调度和半持续调度 其中持续调度是电路域的思想 将资源一直给一个用户 在LTE里是不用的 而半持续调度在LTE里是使用的 就是将一段很长时间的RB都分给一个用户 比较典型的业务就是VOIP 至少要保证通话这段时间我的RB分配 2020 3 18 9 轮询算法RR 小区内的用户按照某种确定的顺序 循环占用无线资源来进行通信优点 不仅可以保证用户间的长期公平性 还可以保证用户的短期公平性 而且算法实现简单缺点 由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况 因此系统吞吐量很低 RR算法具有公平性的上界和算法性能的下界 2020 3 18 10 对所有待服务移动台依据其接收信号C I预测值进行排序 并按照从大到小的顺序进行发送优点 整体小区吞吐量最大 效率最高 特别适用于服务用户集中在NodeB附近的场景缺点 处于小区边缘的用户的由于C I较低 将得不到服务机会 甚至出现所谓 饿死现象 最大C I算法所得到的系统吞吐量可以作为其它调度算法的上界 最大C I算法 2020 3 18 11 吞吐量 公平性 根据用户的信道条件和其平均吞吐量进行优先权设置 兼顾系统 效率 与用户 公平 从统计意义上来看 每个用户分配的资源是相同的 而系统容量高于RR 接近MaxC I 适合于大部分应用场景 正比公平法PF 2020 3 18 12 比例公平算法的初衷是既要考虑到用户所处的C I 保证一些优质用户的网速 同时又要兼顾分配的公平 保证人人都有RB分 U代表这个用户的权重 T代表这个用户的吞吐量 是我自己添加的 代表了用户的Qos等级 也就是说这个用户的权重和C I成正比 和一定时期内的历史吞吐量成反比 正比公平法PF 2020 3 18 13 OFDM 正交频分复用 它把系统带宽分成多个的相互正交的子载波 在多个子载波上并行数据传输 2020 3 18 14 OFDM 2020 3 18 15 OFDM技术带来挑战 1 较高的峰均比 PAPR 对RF功率放大器要求高2 受频率偏差的影响 子载波间干扰 ICI 3 受时间偏差的影响 ISI 符号间干扰 从理论上思考 精确正交无干扰 但由于电子工艺 复杂无线环境还是不可避免地有各种类型干扰 2020 3 18 16 LTE多址方式 下行 2020 3 18 17 LTE多址方式 上行 2020 3 18 18 MIMO 广义定义 MIMO Multiple InputMultiple Output 多进多出 即俗称的 多天线技术 多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流 也可以来自于一个数据流的多个版本 按照这个定义 各种多天线技术都可以算作MIMO技术狭义定义 多流MIMO 提高峰值速率 多流MIMO 多个信号流在空中并行传输 按照这个定义 只有空间复用和空分多址可以算作MIMO特例 SIMO 单进多出 和MISO 多进单出 2020 3 18 19 空间分集 发射分集 传输分集 利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性 发射或接收一个数据流 避免单个信道衰落对整个链路的影响 空间复用 利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性 向一个终端 基站并行发射多个数据流 以提高链路容量 峰值速率 波束赋形 利用较小间距的天线阵元之间的相关性 通过阵元发射的波之间形成干涉 集中能量于某个 或某些 特定方向上 形成波束 从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果 单流波束赋形 波束赋形多址 多流波束赋形 MIMO的效果分类 2020 3 18 20 2020 3 18 21 2020 3 18 22 链路自适应AMC原理 LTE支持BPSK QPSK 16QAM和64QAM4种调制方式和卷积 turbo等编码方式 自适应编码就是可以根据无线环境和数据本身的要求来自动选择调制和编码方式 4G摒弃了之前通过功率控制方式来改善无线信道的做法 而采用了速率控制 也就是说既然功率无法改变 那么无线信道衰落了我怎么补偿呢 就是通过不同的调制和解码方式来适应信道环境 改主动改变信道环境为去适应信道环境 2020 3 18 23 链路自适应AMC原理 信道质量的信息反馈 即ChannelQualityIndicator CQI UE测量信道质量 并报告 每1ms或者是更长的周期 给eNodeB eNodeB基于CQI来选择调制方式 数据块的大小和数据速率 2020 3 18 24 AMC原理 UE会周期性的测量无线信道 并上报CQI 信道质量的信息反馈 PCI和RANK 步骤1 其中CQI就是UE对无线环境的一个判断 ENB会根据上报的CQI选择相应的调制和编码方式 同时兼顾缓存中的数据量 步骤2和3 最后决定调制方式 HARQ 资源块大小等发射给终端 步骤4和5 2020 3 18 25 CQI CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10 因此 UE上报的CQI不仅与下行参考信号的SINR有关 还与UE接收机的灵敏度有关 2020 3 18 26 频谱效率 2020 3 18 27 sinr 信号与干扰加噪声比 SignaltoInterferenceplusNoiseRatio 是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号 噪声和干扰 的强度的比值 可以简单的理解为 信噪比 SINR Signal Interference Noise S 测量到的有用信号的功率 主要关注的信号和信道包括 RS PDSCH I 测量到的信号或信道干扰信号的功率 包括本系统其他小区的干扰 以及异系统的干扰 N 低噪 与具体测量带宽和接收机噪声系数有关 2020 3 18 28 SINR与调制方式和速率的对应关系 协议没有规定SINR与CQI之间的关系 由芯片厂家自有算法决定 仿真结果 2020 3 18 29 MCS 调制与编码策略 LTE中速率的配置通过MCS ModulationandCodingScheme 调制与编码策略 索引值实现 也就是说 实际上 是通过MCS来选择调制方式 CQI通过芯片厂家自定义的映射关系获得MCS BLER大于10 MCS需要降低保障传输可靠性 2020 3 18 30 CQI对MCS仿真结果 2020 3 18 31 TBS TransportBlockSet传输块大小 表示1个子帧的传输速率 Howmuchbitsaretransferredinthis1mstransportblocksize 2020 3