第一章-TD-LTE系统概述PPT课件

第一章TD LTE系统概述 目录 2 LTE起源 LTE起源及里程碑LTE项目的启动主要有三方面的考虑 基于CDMA技术的3G标准在通过HSDPA以及EnhancedUplink等技术增强之后 可以保证未来几年内的竞争力 但是 需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力LTE需求应对来自于WiMAX的市场压力为应对ITU的4G标准征集做准备 3 LTE需求 LTE需求包括能力相关的需求性能相关的需求部署相关的需求网络架构的需求无线资源管理需求复杂度需求一般性需求 4 LTE需求 复杂度减少可选项降低测试用例数目 速率峰值速率吞吐量频谱效率目 网络部署独立部署协同部署目 网络架构灵活的QoS全IP降低接口数目 5 未来的无线通信将是各种接入手段的并存 6 LTE将是未来最主流的广域宽带无线通信系统 7 什么是TD LTE LTE LongTermEvolution 长期演进 是3GPP指定的下一代无线通信标准 TD LTE LTE的TDD模式 在2004年WiMAX对UMTS技术产生挑战 尤其是HSDPA技术 时 3GPP急于开发和WiMAX抗衡的 以OFDM FDMA为核心技术 支持20MHz系统带宽的 具有相似甚至更高性能的技术 长期可以在IMT Advanced标准化上先发制人 LTE是以OFDM为核心的技术 为了降低用户面延迟 取消了无线网络控制器 RNC 采用了扁平网络架构 与其说是3G技术的 演进 evolution 不如说是 革命 revolution 这场 革命 使系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性 也就是说 从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代 因此很多公司实际上将LTE看作4G技术范畴 8 LTE和EPS的关系 9 为什么会出现LTE 背景一 移动互联网业务发展的需要从话音优化到数据优化除了窄带业务的效果 更要提高宽带业务效率从覆盖优化到容量优化除了保证基本业务连续覆盖 更要提高 热区 内的容量从用户容量优化到数据率容量优化运营商收入除了依赖用户数量 更依赖业务流量从均匀容量分布到不均匀容量分布 未来80 90 的数据容量集中在室内和热区内业务分布不均匀 系统能力是否有必要均匀分布 背景二 宽带无线接入和宽带移动通信的融合背景三 技术储备成熟到20世纪末 学术界在实现OFDM MIMO的理论 算法 软硬件基础方面已经积累了丰富的技术储备 10 宽带移动通信和宽带无线接入的融合 11 降低每比特成本是产业的必然发展方向 12 LTE的设计目标 支持1 4MHz 20MHz带宽峰值数据率 上行 50Mbps 下行 100Mbps频谱效率达到HSDPA HSUPA的2 4倍提高小区边缘的比特率用户面延迟 单向 小于5ms 控制面延迟小于100ms降低建网成本 实现从3G的低成本演进追求后向兼容 但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡取消CS 电路交换 域 CS域业务在PS 包交换 域实现 如采用VoIP对低速移动优化系统 同时支持高速移动 13 LTE的标准化进程 14 LTE的性能评估 仿真结果 15 LTE的技术创新 LTE名为演进 Evolution 实为 革命 Revolution 创新一 频分多址系统下行OFDM 用户在一定时间内独享一段 干净 的带宽上行SC FDMA 具有单载波特性的改进OFDM系统 低峰平比 创新二 MIMO 多天线技术 下行MIMO 发射分集 改善覆盖 大间距天线阵 空间复用 提高峰值速率和系统容量波束赋形 改善覆盖 小间距天线阵 空间多址 提高用户容量和系统容量上行MIMO 空间多址 提高用户容量和系统容量创新三 扁平网络取消RNC 中央控制节点 只保留一层RAN节点 eNodeBeNodeB和核心网采用基于IP路由的灵活多重连接 S1 flex接口相邻eNodeB采用Mesh连接 X2接口 16 目录 17 网络结构 整体结构E UTRAN 由eNB构成EPC EvolvedPacketCore 由MME MobilityManagementEntity S GW ServingGateway 以及P GW PDNGateway 构成 X2 eNB eNBS1 eNB EPCS1 MME eNB MMES1 U eNB S GW 18 网络结构 19 网络结构 无线协议结构用户平面协议栈 Layer1 PHYLayer2 MAC RLC PDCP PHY PhysiclayerMAC MediumAccessControlRLC RadioLinkControlPDCP PacketDataConvergenceProtocol 20 网络结构 无线协议结构控制平面协议栈 Layer1 PHYLayer2 MAC RLC PDCPLayer3 RRC NAS PHY PhysiclayerMAC MediumAccessControlRLC RadioLinkControlPDCP PacketDataConvergenceProtocolRRC RadioResourceControlNAS Non AccessStratum 21 目录 22 物理层功能 物理层通过使用MAC子层的传输信道 向高层提供数据传输服务 主要功能包括传输信道的错误检测 并向高层提供指示传输信道的纠错编码 译码HARQ软合并编码的传输信道向屋里信道映射物理信道功率加权物理信道调制与解调频率与时间同步无线特征测量 并向高层提供指示MIMO天线处理传输分集波束赋形射频处理 射频相关规范 23 多址方式 下行OFDM上行SC FDMA DFTS OFDM 24 FDD帧结构 FDD帧结构FrameStructureType1支持全双工FDD与半双工FDD一个子帧由两个长度为0 5ms的时隙构成 长度为1ms 25 TDD帧结构 TDD帧结构FrameStructureType2常规子帧由两个长度为0 5ms的时隙构成 长度为1ms特殊子帧由DwPTS GP以及UpPTS构成 总长度为1ms可以通过配置不同的时隙比例以及DwPTS GP UpPTS的长度 保证与TD SCDMA的共存 26 基本参数 系统带宽1 4MHz 3MHz 5MHz 15MHz以及20MHz子载波间隔15kHz 用于单播 unicast 和多播 MBSFN 传输7 5kHz 仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输子载波数目CP长度一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同 27 物理信道和物理信号 下行物理信道PDSCH PhysicalDownlinkSharedChannelPBCH PhysicalBroadcastChannelPMCH PhysicalMulticastChannelPCFICH PhysicalControlFormatIndicatorChannelPDCCH PhysicalDownlinkControlChannelPHICH PhysicalHybridARQIndicatorChannel下行物理信号参考信号 ReferenceSignal同步信号 SynchronizationSignal 28 物理信道和物理信号 上行物理信道PUSCH PhysicalUplinkSharedChannelPUCCH PhysicalUplinkControlChannelPRACH PhysicalRandomAccessChannel上行物理信号参考信号 ReferenceSignal 29 物理信道和物理信号 下行物理信道与传输信道的映射BCH BroadcastChannelMCH MulticastChannelPCH PagingChannelDL SCH DownlinkSharedChannelDCI DownlinkControlInformationHI HARQIndicatorCFI ControlFormatIndicator 30 物理信道和物理信号 上行物理信道与传输信道的映射UL SCH UplinkSharedChannelRACH RandomAccessChannelUCI UplinkControlInformation 31 信道编码与调制方式 传输信道的信道编码控制信道的信道编码 32 信道编码与调制方式 下行物理信道的调制方式上行物理信道的调制方式 33 参考信号 下行参考信号小区专用参考信号MBSFN参考信号 传输MBSFN业务时使用用户专用参考信号 使用波束赋形技术时使用上行参考信号解调用参考信号 用于上行物理信道数据解调探测用参考信号 由于探测上行信道进行上行信道调度以及利用信道对称性获得下行信道特征 34 多天线技术 天线配置基站侧 1x 2x 4x通过使用用户专用参考信号可以支持更多天线数目终端侧 2天线接收1天线接收 35 多天线技术 下行多天线技术传输分集 SFBC SFBC FSTD 闭环Rank1预编码空间复用 开环空间复用 闭环空间复用以及MU MIMO波束赋形上行多天线技术天线选择MU MIMO 36 多天线技术 下行多天线传输模式单天线传输 Port0 传输分集开环空间复用闭环空间复用MU MIMO闭环Rank1预编码单天线传输 Port5 波束赋形 37 物理层过程 链路自适应LTE支持自适应调制编码技术 AMC LTE支持基于频域的信道调度LTE支持上行自适应功率控制HARQLTE支持多路并行停等协议LTE下行采用异步的HARQ协议LTE上行采用同步HARQ协议LTE下行采用自适应的HARQLTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQLTEHARQ采用IR合并 CC合并看作IR合并的一个特例 38 物理层测量 UE测量能力RSRP ReferenceSignalReceivedPower E UTRACarrierRSSI ReceivedSignalStrengthIndicator RSRQ ReferenceSignalReceivedQuality UTRAFDDCPICHRSCPUTRAFDDCarrierRSSIUTRAFDDCPICHEc NoGSMCarrierRSSIUTRATDDCarrierRSSIUTRATDDP CCPCHRSCPCDMA20001xRTTPilotStrengthCDMA2000HRPDPilotStrength 39 物理层测量 E UTRAN测量能力DLRSTXPowerReceivedInterferencePowerThermalNoisePower 40 目录 41 下行Layer2结构 下行Layer2结构 42 上行Layer2结构 上行Layer2结构 43 MAC层功能 MAC子层功能逻辑信道与传输信道之间的映射将来自一个或者多个逻辑信道的MACSDU复用到传输块 TB 并通过传输信道传递给物理信道将由传输信道从物理信道传递过来的传输块 解复用成一个或者多个逻辑信道调度信息上报通过HARQ进行纠错通过动态调度进行不同终端之间的优先权处理一个UE中多个逻辑信道之间的优先权处理逻辑信道优先权分配传输格式选择 44 逻辑信道与传输信道映射 上行 CCCH CommonControlChannelDCCH DedicatedControlChannelDTCH DedicatedTrafficChannel 45 逻辑信道与传输信道映射 下行 PCCH PagingControlChannelBCCH BroadcastControlChannelCCCH CommonControlChannelDCCH DedicatedControlChannelDTCH DedicatedTrafficChannelMCCH MulticastControlChannelMTCH MulticastTrafficChannel 46 RLC结构 47 TMRLC实体 TMRLC实体通过如下逻辑信道传送 接收RLCPDUBCCH DL ULCCCH 以及PCCHTMRLC实体传送 接收如下RLCDataPDUTMDPDU 48 UMRLC实体 UMRLC实体通过如下逻辑信道传送 接收RLCPDUDL ULDCCH DL ULDTCH MCCH或者MTCHUMRLC实体传送 接收如下RLCDataPDUUMDPDU 49 AMRLC实体 AMRLC实体通过如下逻辑信道传送 接收RLCPDUDL ULDCCHDL ULDTCHAMRLC实体传送 接收如下RLCDataPDUAMDPDUAMDPDUSegmentAMRLC实体传送 接收如下RLCControlPDUSTATUSPDU 50 RLC功能 RLC子层功能上层PDU的传送通过ARQ进行纠错 仅仅针对AM数据传送 RLCSDU的级联 分段以及重装 仅仅针对UM和AM数据传送 RLCDataPDU的重分段 仅仅针对AM数据传送 按顺序分发上层PDU 仅仅针对UM和AM数据传送 重复检测 仅仅针对UM和AM数据传送 RLCSDU丢弃 仅仅针对UM和AM数据传送 RLC重建协议错误检测和恢复 51 PDCP层结构 PDCP子层结构 52 PDCP实体 PDCP实体一个UE可以定义多个PDCP实体每个PDCP实体承载一个RB RadioBearer 的数据每个PDCP实体与一个或者两个RLC实体关联 取决于RB特征 单向或者双向 一个PDCP实体或者与控制平面关联 或者与用户平面关联 取决于承载数据的RB特性SRB PDCPControlPDUDRS PDCPDataPDU 53 PDCP子层功能 PDCP子层功能使用ROHC协议 进行IP数据的头压缩和解压缩数据传送 用户平面或者控制平面 对于映射到RLCAM模式的RB 进行PDCP序号维护在切换时 按顺序传递高层PDU对于映射到RLCAM模式的RB 在切换时清除重复的底层SDU用户平面数据与控制平面数据的加密与解密控制平面数据的完整性保护 与完整性鉴定基于定时的PDCPPDU丢弃 54 PDCP子层功能 PDCP子层功能 55 目录 56 SRB SRB SignalingRadioBearers 用于承载RRC消