LTE介绍

系统集成测试部 2 目录 总结 3 目录 总结 4 “得陇望蜀”。人们希望享受到更加方便快捷的移动通信服务。 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（ 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 运而生 。 5 无线通信标准的演进 6 7 8 3时延和基于全分组的移动通信系统，具体目标包括： 频谱带宽可配置 提高小区边缘传输速率 高的频谱利用率 低传输迟延 支持多媒体广播及多播业务 全分组的包交换 与现有移动通信系统共存 9 目前世界主要运营商 T&T、 商用 测试 008年 2月中国移动宣布测试32007年 10月G 2007年 12月32006年2003 2004 2005 2006 2009 2010 2007 2008 20112014 10 目录 总结 11 需 求 指 标 条 件 下行峰值速率 100Mb/s，频谱利用率 5z 20行峰值速率 50Mb/s， 频谱利用率 z 20户面延迟（单向） 小于 5载状态（单用户数据流），小 控制面延迟 小于 100驻留状态到激活状态的转换时间 小于 50睡眠状态到激活状态的迁移时间 控制面容量 至少支持 200个激活用户 5用户吞吐量 下行链路平均用户吞吐量 /6 4倍 上行链路平均用户吞吐量 /6 3倍 频谱利用率 下行链路频谱效率是 4倍 加载网络 下行链路频谱效率是 3倍 加载网络 需求及技术指标 12 需 求 指 标 移动性 低移动速率 015Km/支持更高移动速度 15120Km/跨蜂窝网络的移动性支持 120350Km/h 覆盖和容量 在 5足上述吞吐量，频谱利用率和移动性目标 在 30微降低 支持最大小区范围 100维持目前的站点配置不变情况下，增加小区边缘速率，改善小区边缘用户性能，提高小区容量。 进一步增加的 降低终端复杂性， 码，多用户接入方法及 同时提供专用语音和 单独下行载波部署移动电视。 13 需 求 指 标 与 3与相邻信道的 相同地理区域共存和共站址 具备 支持与现有 3 互操作。 业务中断时间小于 300络架构和变迁 取消 路交换）域， S（包交换）域实现。 支持增强的 14 e E E e 15 整个 基站（ 用户设备（ 部分组成。其中， 责核心网部分，据处理部分称为 称 如上图， 1接口连接； 2接口连接； 于 合为网元 所以 有较大简化。 呼信息的调度传输；广播信息的调度传输；以及设置和提供 呼消息发送；安全控制； 及 据的路由和传输，以及用户面数据的加密。 16 P k la y P h y s la y R ad w o r k L a y T r an s p o r tN et w o r kL a y C R ad w o r k L a y k la y P h y s la y T r an s p o r tN et w o r kL a y - U U se r Pl a 7 18 T r a n s p o r t N e t w o r k L a y e r U s e r T r a n s p o r t N e t w o r k P l a n e C o n t r o l P l a n e U s e r P l a n e T r a n s p o r t U s e r N e t w o r k P l a n e R a d i o N e t w o r k L a y e r G T P - U D a t a l i n k l a y e r P h y s i c a l l a y e r U s e r P l a n e P D U s S C T P D a t a l i n k l a y e r P h y s i c a l l a y e r 19 20 AS E 1 HY E 22 目录 移动传播环境 总结 23 无线通信核心问题 无线通信成为富有挑战性又能引起研究人员兴趣的课题。 衰落现象： 大尺度衰落、小尺度衰落 干扰： 上行链路干扰、下行链路干扰、小区间干扰 核心问题： 在无线环境恶劣、频谱资源有限的条件下，如何设计通信系统实现多用户、高速度、高质量的数据传输 。 24 电磁波的传播特性 反射： 电磁波在不同性质介质的交界处，会有一部分发生反射 。 绕射： 接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。 散射： 电磁波照射到粗糙的物体表面会发生散射。 反射 绕射 散射 25 无线信道的衰落 26 大尺度衰落 当移动台运动的距离与小区尺寸相当时，会出现通常与频率无关的大尺度衰落。 由随距离而变化的信号路径损耗和由建筑物、山脉等大型障碍物的阴影造成的。 大尺度衰落通常与基站规划之类的问题关系密切。 27 小尺度衰落 小尺度衰落 频率选择性衰落 :设备接收端采用时域均衡技术，其复杂度和传输速率有关，成指数递增。 时间选择性衰落 空间选择性衰落 28 多径传播 用功率时延谱（ 征无线信道的多径特性。 1 02 1 / 29 多径衰落 30 频率选择性衰落 31 多普勒频移（时变性） t 1 时 刻t 2 时 刻t 3 时 刻t 时 刻t 时 刻t 时 刻t 1 时 刻t 2 时 刻t 3 时 刻止 运动 14c mT f多普勒频移 相干时间 多普勒功率谱表征无线信道的时变特征 32 多普勒频移 33 空间选择性（ 极化方向，角度扩展（功率角度谱），到达或离开角，相干距离 表征空间相关性。 34 目录 总结 35 多址接入方案 下行 上行 下行 小区搜索技术 & 同步技术 上行 随机接入 & 上行同步控制 链路自适应技术 功率控制 36 多载波技术 高传输速率要求大带宽 ， 面临无线信道的频率选择性问题 。 传统解决方案： 着带宽增大以上方案的复杂度将变得难以接受。 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。 37 基本原理： 把高速的数据流串 /并转换为多个低速的数据流，在多个子载波上进行传输，并行子载波上的符号周期变长，从而降低多径时延的影响，减少码间干扰 加子载波数目就能提高数据的传送速率。 频调制后的频谱可以相互重叠，从而减少了子载波间的相互干扰，同时也提高了频谱利用率。 通过采用循环前缀作为保护间隔，无线的 于 38 多天线技术 在发送和接收端同时使用多天线。 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）。 39 基本原理： 且不额外增加频谱和功率资源。 而真正实现潜在的 要相应的信号处理技术，这些信号处理技术统称为 空间复用技术可以大大的提高系统的吞吐量， 空间分集技术则是提高信道的可靠性，降低 时编码 40 现简单，频谱利用率高，均衡简单。 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 41 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 4N ( 1 , 1 , 1 , 1 ) . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 143 4 峰均比（ 原因： 符号间干扰（ 原因 1：无线信道多径（通过 原因 2：符号同步偏差 （通过帧定时同步解决） 子载波间干扰（ 原因 1：无线信道的时变性 设计合理的子载波间隔 ，多普勒分集技术 原因 2：设备的频率偏差：载波频率偏差 & 采样频率偏差 载波同步，采样同步（晶振同源时，联合同步） 45 P 等的方式）用于 消除了 导致了每 保护时间 分时间子载波 1延迟的子载波 2O F D M 符号周期子载波 2 对子载波 1 的干扰部分46 产生 保护时间 分时间子载波 1O F D M 符号周期子载波 2子载波347 空间分集（提高可靠性） 空时块码（ 空频块码（ 空时格码（ 基于 空间复用（提高速率） 8 目录 总结 49 理层接口 R a d i o R e s o u r c e C o n t r o l ( R R C )M e d i u m A c c e s s C o n t r o l( M A C )T r a n s p o r t c h a n n e l sP h y s i c a l l a y e a y e r 3L o g i c a l c h a n n e l sL a y e r 2L a y e r 150 理层协议架构 36. 2 11 Ph y s i c a l C h a n n e l s a n d M o d u l a t i o n 36. 2 12 M u l t i p l e x i n g a n d c h a n n e l c o d i n g 36. 2 13 Ph y s i c a l l a y e r p r o c e d u r e s 36. 2 14 Ph y s i c a l l a y e r M e a s u r e m e n t s T o /Fr o m Hi g h e r L a y e r s 51 目录 物理信道和调制 总结 52 帧结构 O n e s l o t , Ts l o t= 1 5 3 6 0 U p P T SD w P T SO n e r a d i o f r a m e , 3 0 7 2 0 0 1 0 m sO n e h a l f - f r a m e , 1 5 3 6 0 0 5 m 7 2 0 n e s u b f r a m e , 3 0 7 2 0 U p P T SD w P T SS u b f r a m e # 2 S u b f r a m e # 3 S u b f r a m e # 4S u b f r a m e # 0 S u b f r a m e # 5 S u b f r a m e # 7 S u b f r a m e # 8 S u b f r a m e # 953 特殊子帧配置 54 上、下行子帧配置 55 资源块定义 D M s y m b o l sO n e d o w n l i n k s l o l 1m b N R e s o u r c e b l o c kr e s o u r c e e l e m e n t sR e s o u r c e e l e m e n t),( - F D M A s y m b o l sO n e u p l i n k s l o l 1m b N R e s o u r c e b l o c kr e s o u r c e e l e m e n t sR e s o u r c e e l e m e n t),( 56 下行的时隙参数 57 物理信道分类 上行 物理层上行共享信道（ 物理层上行控制信道（ 物理层随机接入信道（ 下行 物理层下行共享信道（ 物理层广播信道（ 物理层多播信道（ 物理层控制格式指示信道（ 物理层下行控制信道（ 物理层 58 下行物理信道简介 无线帧，子帧 0，时隙 1的前 4个 邻载频两边的 72子载波。单发或者发送分集，用发送天线配置模式对 每个下行子帧的第 1域 信道分组，组内用 8个正交序列实现 序 个子帧， 域方向组位置和组内编号与各 频域位置， 于有对应关系。 行功率控制。 59 01116100 1.2 3 4 560 12 3 4 560 下行导频图案 0l 0l 0l 0 元 素 ( k , l )空 符 号对 应 天 线 的 参 考 符 号0l 0l 0l 0l 0l 0l0l 0l 0l 0l 0l 6l 0l 0l 6l 0l 6 时 隙 奇 数 时 隙天 线 端 口 0 天 线 端 口 1 天 线 端 口 2 天 线 端 口 3偶 数 时 隙 奇 数 时 隙 偶 数 时 隙 奇 数 时 隙 偶 数 时 隙 奇 数 时 隙0 块不同的天线在不同的时频资源放置导频符号 61 加 扰 调 制 发 送 预 编 码 资 源 映 射S C - F D M 生 成)( ( ( ( ,( ( 2m o d)()()( 64(行物理信道发送流程 加 扰 调 制层映射预编码资 源 映 射O F D 生 成加 扰 调 制 资 源 映 射O F D 生 成)( ( ( ,( ( ( 异或 64集 ( 0 ) ( 0 )( 1 ) ( 1 )( ) ( )()( ) ( )Py i x i x i )()()()()()()1()0()1()0( )(2()12()2()2()1()0()1()0()1()0()1()0(3 目录 复用和信道编码 总结 64 传输信道到物理信道的映射 P C H D L - S C H B C C H P D S C 传 输 信 道下 行 物 理 信 道P B C H P F C I C H P H I C H P D C C I H I D C 控 制 信 息R A C H U L - S C S C H P U C C A C 传 输 信 道上 行 物 理 信 道U C 控 制 信 息65 信道编码 码方案 码速率 ( o c t a l ) 1 7 1 ( o c t a l ) 1 6 5 ( o c t a l )0(1(k )2(n p u t T u r b o c o d e i n t e r n a l i n t e r l e a v e rO u t p u tO u t p u t1 s t c o n s t i t u e n t e n c o d e r2 n d c o n s t i t u e n t e n c o d e kx尾 卷积编码器 ()212, 0 , 1 , . . . , ( 1 )( ) ( ) m o c i Ki f i f i K 66 上行传输信道处理 T r a n s p o r t b l o c k C R C a t t a c h m e n tC o d e b l o c k s e g m e n t a t i o nC o d e b l o c k C R C a t t a c h m e n tC h a n n e l c o d i n gR a t e m a t c h i n gC o d e b l o c k c o n c a t e n a t i o nD a t a a n d C o n t r o l m u l t i p l e x i n gC h a n n e l c o d i n ., . . . , 110 ,. . , )(1)(1)(0 ,., 110 , . . ., . , . . , ., . . . , h a n n e l i n t e r l e a v e ., h a n n e l c o d i n 10 ,., o r 010 A C K 10 ,., ., h a n n e l c o d in 7 下行传输信道处理 C h a n n e l c o d in gR a t e m a t c h in gC o d e b lo c k c o n c a t e n a t io ., ., 110 ,. . , )(1)(1)(0 ,., 110 , . . ., . , r a n s p o r t b lo c k C R C a t t a c h m e n tC o d e b lo c k s e g m e n t a t io nC o d e b lo c k C R C a t t a c h m e n R C a c h m e n tC h a n n e l c o d in gR a m a tc h in ., ., ., 1)(1)(0 ,.,110 ,., h a n n e l c o d in , h a n n e l c o d in 68 目录 物理层过程 总结 69 小区搜索过程 S u b f r a m e 2 S u b f r a m e 3 S u b f r a m e 4 S u b f r a m e 7 S u b f r a m e 8 S u b f r a m e 91 0 m s r a d i o f r a m eO n e s u b f r a m e , 3 0 7 2 0 u b f r a m e 5S u b f r a m e