lte入门原理讲解

lte入门原理讲解 TD-LTE入门目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1LTE发展驱动语音收入下降增加收入提升带宽，引入新业务，增加业务量网络成本高降低成本降低数据业务每bit成本，增加收益WiMAX LTEWiMAX的领先应对竞争应对WiMAX阵营的竞争LTE成本现网成本LTE发展介绍移动通信技术标准演进与发展TDMA GPRS/EDGE WCDMAHSPA TD-SCDMA TD-HSPA CDMAOFDM EV-DO Rel.0D0Rel.A WiMAX阵营CDMA20001x?峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps?小区吞吐量(UL:DL)0.23/0.23Mbps?峰值速率5.76/14.4Mbps?小区吞吐量1.5/3Mbps?峰值速率0.55/1.68Mbps?小区吞吐量0.36/1Mbps?峰值速率1.8/3.1Mbps?小区吞吐量0.4/0.8Mbps峰值速率(220MHz)50M/150Mbps(注假设上行最高16QAM）LTE TDD峰值速率(20MHz)10M/110Mbps(注3:1配比下，LTE-Adv(包括FDD和TDD)峰值速率500M1Gbps且假设上行最高16QAM）峰值速率75Mbps MobileWiMAX802.16m峰值速率500M1Gbps MobileWiMAX802.16e LTE FDD3G2G4G3.9G?LTE:Long TermEvolution(长期演进）；?TD-LTE和FDD LTE在3GPP标准中的区别很小，主要区别体现在基本的双工方式上；?运营商出于市场竞争方面的考虑，对“4G”有不同的解读LTE发展介绍TD-LTE标准发展xxxxxxxxRelease8TD-LTE基础版本?多址方式OFDMA/SC-FDMA?支持多流传输，下行4流MIMO，上行MU-MIMO?上下行支持64QAM调制?支持单流波束赋形xxRelease11TD-LTE-Advanced:?上下行MIMO增强?载波聚合增强?移动Relay，支持高铁应用?TDD新频段?小区间干扰消除增强标准化?标准化基站节能，促进节能减排?标准化多种无线技术干扰共存，推进四网融合TD-LTE帧结构融合，TD-LTE发展提速?形成“TypeII”帧结构包括DwPTS/GP/UpPTS特殊子帧?工信部正式将LTE TDD命名为TD-LTE，定位为TD-SCDMA的后续演进Release10TD-LTE-Advanced向IMT-Advanced继续演进?增强的上下行MIMO，支持最高下行8流/上行4流传输，配合载波聚合实现1Gbps峰值速率?载波聚合支持最大100MHz带宽?无线中继Relay?分层网络下的小区干扰消除，满足热点和家庭覆盖需求?研究能与终端内多种无线技术干扰共存?实现最小路测（MDT）功能Release9TD-LTE:增强版本?支持双流波束赋形，增强性能?HomeeNB增强?实现自组织网络（SON）功能?实现混合载波eMBMS功能LTE系统结构eNodeB MME/S-GW MME/S-GW X2X2X2S1S1S1S1E-UTRAN eNodeBeNodeB核心网TDD-LTE频段频段范围带宽目前应用情况A频段（band34）xx-2025MHz15M TD-SCDMA F频段（band39）1880-1900MHz20M TD-SCDMA E频段（band40）2320-2370MHz50M TD-SCDMA/TD-LET规模试验D频段（band38）2575-2615MHz40M TD-LET规模试验F频段低段20M（1880MHz-1900MHz）用于我公司TD-SCDMA网络，高段20M（1900MHz-1920MHz）存在PHS干扰E频段50M由于有雷达业务占用，目前只能用于室分TD-LTE技术优势0204060801001xx0160180200HSPA HSPA+LTEUplinkDownlink峰值速率10+Mbps00.511.522.5HSPA HSPA+LTEUplinkDownlink平均频谱效率bps/Hz44010203040506070HSPA HSPA+LTE延迟ms66?更高的速率?DL:90Mbps SISO;172Mbps2*2MIMO;326Mbps4*4MIMO?UL:58Mbps16QAM;84Mbps64QAM?更高频谱效率?DL:5bit/s/Hz?UL:2.5bit/s/Hz?更低时延?信令时延100ms，业务环回延迟10ms目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1OFDM正交频分复用1234MIMO多发多收ICIC小区间干扰协调高阶调制AMC LTE关键技术多址技术区分不同用户功率FDMA功率TDMA功率CDMA LTEOFDMA5OFDM概述 (1)减少子载波间的保护频带，提高频谱利用率F1F2F3F4F5F6F7F1F2F3F4F5F6F7普通FDM子载波间隔OFDM子载波间隔（部分重合）OFDM概述 (2)?宽频信道分成正交子信道?高速数据信号转换成并行的低速子数据流?每个子信道上传输低速子数据流频域波形f宽频信道正交子信道频域调度颗粒度小（180kHz）子载波颗粒度小（15kHz）正交频分复用技术多天线之MIMO两只喇叭+两只耳朵双发双收MIMO，让上网速率翻番两副接收天线+两副发射天线线MIMO的工作模式?复用模式不同天线发射不同的数据，可以直接增加容量222MIMO方式容量提高11倍?分集模式不同天线发射相同的数据，在弱信号条件下提高用户的速率UE A B C D EF G H IJ KL MN OP AB CD EF GH ABCDEFGHABCDEFGHUE LTE中MIMO的使用MIMO模式?空间分集（提高可靠性）?空间复用（提高速率）?将M个比特流编码，映射和交织后通过互相独立的天线发射出去，充分发掘了分集增益，而且每一个信息流可以独立检测?波束成形?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，集中能量于某个方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果LTE小区间干扰协调?小区内干扰?LTE特有的OFDMA接入方式，使本小区内的用户信息承载在相互正交的不同载波上?小区间干扰（Inter CellInterferenceICI）?所有的干扰于其他小区?LTE同频组网时，小区间干扰比较严重，导致位于小区边缘的用户数据吞吐量急剧下降。 用户感受差。 LTE同频组网时小区间干扰比较严重小区边界干扰严重LTE小区间干扰协调?小区间干扰协调（ICIC）的实现方式很多，主要有一下两类ICIC部分频率复用软频率复用全频率复用按资源调度方式分类ICIC静态分配半静态分配动态分配协调调度按资源调度周期分类?只有当负荷度较低时，ICIC的增益才能够比较明显。 ?ICIC对于边缘的改善增益明显空口速率提升技术高阶调制高阶调制的优点TD-LTE可以采用64QAM调制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50高阶调制的缺点越是高性能（速率高）的调制方式，其对信号质量（信噪比）的要求也越高AMC的基本原理基于信道质量的信息反馈，选择最合适的调制方式，数据块大小和数据速率好的信道条件减少冗余编码，甚至不需要冗余编码坏的信道条件增加更多冗余编码目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1LTE帧结构FDD-LTE帧结构TDD-LTE帧结构无线帧=10ms子帧=1ms时隙=0.5ms无线帧=10ms半帧=5ms子帧=1ms#0#2#3#4DwPTS GP UpPTS#5#7#8#9DwPTS GP UpPTS#0#01ms Onehalf frame=5ms Onehalf frame=10ms#0#1#2#18#19slot Sub-frame Oneradio frame=10ms LTE帧结构特殊时隙肯定是在一共7种配置。 对于五毫秒的周期，子帧1和6是特殊子帧，子帧0和5一定是下行子帧。 LTE帧结构?TD-TLE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 ?TD-LTE特殊子帧可有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。 DwPTS+GP+UpPTS等于1ms。 ?目前移劢TD-LTE网络最常用的是配置5和配置7。 1ms DwPTSGPUpPTS1ms DwPTSGPUpPTSLTE帧结构PRB（物理时隙块）是LTE系统中的最小资源块，在时域上包含7个连续的OFDM符号，在频域上包含12个连续的子载波。 RE1个符号X1个子载波PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配。 PRB的时域大小为一个时隙，即0.5ms LTE物理信道PBCH物理广播信道调制方式QPSK PDSCH物理下行共享信道调制方式QPSK,16QAM,64QAM PCFICH物理控制格式指示信道调制方式QPSK下行物理信道PHICH物理HARQ指指示信道调制方式BPSK PMCH物理多播信道调制方式QPSK,16QAM,64QAM PDCCH物理下行控制信道调制方式QPSK LTE物理信道?物理下行控制信道(PDCCH）用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等?物理下行共享信道(PDSCH H)传输数据块?物理广播信道(PB CH)传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等?物理控制格式指示信道(PCFI CH)一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目?物理HARQ指示信道(PH HICH)用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息?物理多播信道(PM CH)传递MBMS相关的数据LTE物理信道PUSCH物理上行共享信道调制方式QPSK,16QAM,64QAM PRACH:物理随机接入信道调制方式QPSK PUCCH物理上行控制信道调制方式QPSK上行物理信道LTE物理信道?物理上行控制信道(PUCCH)当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI)信息。 当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息?物理上行共享信道(PUSCH)承载数据?物理随机接入信道(PRACH)用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等LTE物理层过程基本参数用户带宽=10MHz,小区带宽=20MHz,SCH带宽=1.08MHz,BCH带宽=1.08MHz小区20MHz总传输带宽中央子载波SCH、BCH1.08MHz带宽SCH接接收BCH接接收第一步利用同步信道进行小区搜索，检测20MHz带宽的中央1.08MHz频谱第二步BCH接收第三步根据系统设定，用户移动中央载波频率，并开始数据传输在分配的10MHz频谱上开始数据传输小区搜索LTE物理层过程高层发起preamble传输请求解析传输请求中携带的信息（preamble index、preamble发射功率、RA-RNTI、PRACH资源）盲检到用RA-RNTI加扰的PDCCH将对应的DL-SCH传输块传递给高层是退出物理层随机接入过程根据index选择preamble序列以指定功率发射preamble序列退出物理层随机接入过程否物理层随机接入过程?解析传输请求，获得随机接入配置信息；?选择preamble序列1)基于竞争的随机接入随机选择preamble2)无竞争的随机接入由高层指定preamble?按照指定功率发送preamble?盲检用RA-RNTI标识的PDCCH-检测到，接收对应的PDSCH并将信息上传；-否则直接退出物理层随机接入过程，由高层逻辑决定后续操作；随机接入目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述13GPP标准化方案3GPP标准化方案TD-LTE多模单待话音业务通过LTE提供话音业务丌通过LTE提供（LTE纯数据）SRVCC在LTE覆盖范围内通过LTE网络提供基于IMS的话音业务。 在呼叫过程中移劢出LTE覆盖范围时，支持LTE话音不2G/3G的互操作来保证连续性CS Fallback开机优选LTE，需要话音业务时，由LTE重选至2G/3G TD-LTE多模双待多模双待终端同时驻留2G/3G和LTE网络，话音业务通过2G/3G提供，数据业务通过LTE或2G/3G提供。 终端实现方案根据终端形态丌同，TD-LTE语音终端包括多模单待和多模双待两种形态?多模单待终端分话音由LTE提供和丌通过LTE提供两种解决方案?多模双待终端话音由2G/TD电路域提供TD-LTE语音解决方案TD-LTE语音解决方案三类方案优劣势总结如下a)双待机方案在业务体验，网络改造和实施方面优势明显，可部署时间相对较早。 但终端实现较为复杂，需借鉴业界已有成熟的双待机研发经验b)CSFB在终端实现、产业支持和国际化程度方面占有较大优势，但其对网络改造要求较高，业务体验较差，在商用时还需较长时间深入优化网络参数配置以保证业务质量c)SRVCC是业界公认的目标方案，目前产业正在加速。 SRVCC对LTE网络覆盖要求高，且对网络存在一定改造要求TD-LTE分组域融合融合分组域（TD/2G/EPC）EPC2G分组域TD分组域HSS CG/DNS SAE-GW MMEEPC HLRGGSN SGSNCG/DNS3G GGSNHLR CGDNS2G如何实现业务在2G/3G/LTE间的连续性TD-LTE分组域融合2G SGSNGGSN3G HLR TD/2G分组域Gr业务平台Inter DNS CG EPC分组域TD-LTE MMESAE GWDNS CG DRA S6a HSS业务平台Inter2G SGSNGGSN3G融合分组域(TD/2G/EPC)TD-LTE MME/SGSN SAEGW/GGSN TD/2G分组域DNSCGDRA GrS6a HSS/HLR融合业务平台Inter2G3G融合分组域(TD/2G/EPC)HSS/HLRTD-LTE MME/SGSN SAEGW/GGSN DNSCGDRAS6a用户面+控制面纯控制面1规模试验阶段单厂家LTE独立组网，验证LTE基本功能。 2扩大规模试验阶段（试商用初期）采用新建EPC融合核心网和现网设备改造相结合方式，实现互通，最大限度减少对现网的影响。 3试商用后期和大规模商用时现网GPRS设备演进升级为核心网全融合设备，有效保护已有投资。 TD-LTE频率选择频段范围带宽目前应用情况备注A频段（band34）xx-2025MHz15M TD-SCDMAF频段（band39）1880-1900MHz20M TD-SCDMA TDL升级E频段（band40）2320-2370MHz50M TD-SCDMA/TD-LTE规模试验室内D频段（band38）2575-2615MHz40M TD-LTE规模试验TDL新建目前中国移动频率资源情况TD-LTE的F/E频段使用建议? 1、现网F频段升级，F频段用于室内时，将造成室内室外较强同频干扰。 建议F频段只应用于室内无法进行E频段改造区域；? 2、E频段升级或新建用于室内覆盖，室外已被军队占用。 TE-LTE的D D频段使用建议? 1、室内无源器件只支持到E频段，D频段建设投资成本大，不建议将D频段用于室内。 ? 2、D频段频点较高，覆盖能力相对较弱，建设时应做到精确部署、连续覆盖，简易安装，严格控制站点建设偏移，保证规划实施的准确性。 跟踪区域（TA）基本概念TD-LTE的TA规划?LTE中TA（Tracking Area）和2G/3G中得RA（Routing Area）类似。 LTE只有PS域（Packet Switch），所以没有LA（Location Area）的概念。 小区所属的TA在SIB1（System InformationBlock1）中广播。 ?LTE中允许UE在多个TA注册，即TA列表（Tracking AreaList）。 当UE离开当前TA或TA列表，或者当周期性TA更新定时器超时时，UE发起TA更新操作。 ?TAI（Tracking AreaIdentity）用来标识TA。 TAI由MCC、MNC和TAC（Tracking AreaCode）三部分组成。 TAC用于标识PLMN内的TA，固定长度16比特。 跟踪区域（TA）规划原则与约束条件?鉴于LTE网络在现有GSM/TDS网络基础上部署，最直接的TA规划方案是将TA边界规划成与GSM/TDS RA或LA边界重叠。 TA应尽量规划的大一些，从而降低TAU开销。 但如果寻呼负载过高，应缩小TA。 在LTE网络部署后，应通过counter来监控寻呼负载，防止寻呼过载偏高。 ?对于多模终端，TA规划与GSM/TDS/LTE互操作策略相关。 比如为方便数据业务，UE IDLE态可以倾向驻留在LTE小区，并重选或切换到GSM/TDS小区。 在此种互操作策略下，TA规划和常规的仅有LTE终端情况相同。 TD-LTE的TA规划UE依照特定的DRX周期在预定时刻监听PDCCH UE如果在PDCCH上检测到自己的寻呼组标识UE将解读PDSCH并将解码的数据通过寻呼传输信道（PCH）传到MAC层。 ?TD-LTE中跟踪区（TA）设计原则和方法与系统的寻呼能力密切相关规划建议TA规划，在LTE建网的初期阶段，为了避免实施和规范的复杂度，建议TA区的大小和2G/3G