lte个人学习笔记整理

TDLTE学习笔记LTE接入网络组成主要由EUTRAN基站（ENODEB）和接入网关AGW组成ENODEB在NODEB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和相邻小区无线资源管理等功能，提供相当于原来的RLC/MAC/PHY以及RRC层的功能。MME移动性管理实体（MOBILITYMANAGEMENTENTITY，MME）物理层技术传输技术LTE物理层采用带有循环前缀（CYCLICPREFIX，CP）的正交频分多址技术（OFDMA）作为下行多址方式，上行采用基于正交频分复用（OFDMA）传输技术的单载波频分多址（SINGLECARRIERFDMA，SCFDMA）峰均比低，子载波间隔为15KHZ。OFDM技术将少数宽带信道分成多数相互正交的窄带信道传输数据，子载波之间可以相互重叠。这种技术不仅可以提高频谱利用率，还可以将宽带的频率选择性信道转化为多个并行的平坦衰落性窄带信道，从而达到抗多径干扰的目的LTE的核心网EPCEVOLVEDPACKETCORE由MME，SGW和PGW组成无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈控制平面协议栈主要包括非接入层（NONACCESSSTRATUM，NAS）、无线资源控制子层（RADIORESOURCECONTROL，RRC）、分组数据汇聚子层（PACKETDATECONVERGENCEPROTOCOL，PDCP）、无线链路控制子层（RADIOLINKCONTROL，RLC）及媒体接入控制子层（MEDIAACCESSCONTROL，MAC）。控制平面的主要功能由上层的RRC层和非接入子层（NAS）实现NAS控制协议实体位于终端UE和移动管理实体MME内，主要负责非接入层的管理和控制。实现的功能包括EPC承载管理，鉴权，产生LTEIDLE状态下的寻呼消息，移动性管理，安全控制等。RRC协议实体位于UE和ENODEB网络实体内，主要负责接入层的管理和控制，实现的功能包括系统消息广播，寻呼建立、管理、释放，RRC连接管理，无线承载（RADIOBEARER，RB）管理，移动性功能，终端的测量和测量上报控制TDLTE系统主要技术特点Z实现灵活的频谱带宽配置，支持12520MHZ的可变带宽；Z在数据率和频谱利用率方面，实现下行峰值速率100MBPS,上行峰值速率50MBPS；频谱利用率为HSPA的24倍，用户平均吞吐量为HSPA的24倍；Z提高小区边缘传输速率，改善用户在小区边缘的业务体验，增强3GPPLTE系统的覆盖性能；Z用户面内部（单向）延迟小于5MS，控制平面从睡眠状态到激活状态的迁移时间低于50MS，UE从待机状态到开始传输数据，时延不超过100MS不包括下行寻呼时延；Z支持增强型的多媒体广播和组播业务（MULTIMEDIABROADCASTMULTICASTSERVICE，MBMS）；Z降低建网成本，实现低成本演进；Z取消电路交换（CS）域，采用基于全分组的包交换，CS域业务在PS域实现，语音部分由VOIP实现；Z实现合理的终端复杂度，降低终端成本并延长待机时间；Z实现与3G和其他通信系统的共存TDLTE与FDDLTE系统的对比FDD是指在对称的频率信道上接收和发送数据，通过保护频段分离发送和接收信道的方式。TDD是指通过时间分离发送和接收信道，发送和接收使用同一载波频率的不同时隙的方式。时间资源在两个方向上进行分配，因此基站和移动台必须协同一致进行工作。TDD方式和FDD方式相比有一些独特的技术特点能灵活配置频率，利用FDD系统不易使用的零散频段；TDD方式不需要对称使用频率，频谱利用率高；具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预RAKE技术、联合传输JT技术、智能天线技术等，能有效地降低移动终端的处理复杂性。但是，TDD双工方式相较于FDD，也存在明显的不足TDD方式的时间资源在两个方向上进行分配，因此基站和移动台必须协同一致进行工作，对于同步要求高，系统较FDD复杂；TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；TDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；另外，TDD对高速运动物体的支持性不够TYPE2类型作为唯一的TDD物理层帧结构当前使用主频段使用38和40的较多，频段从14至20MHZ331900MHZ1920MHZ342010MHZ2025MHZ（通常所说的A频段，供TD使用351850MHZ1910MHZ361930MHZ1990MHZ371910MHZ1930MHZ382570MHZ2620MHZ（通常所说的D频段，给室外LTE使用）391880MHZ1920MHZ（通常所说的F频段，19001920目前主要是由小灵通使用）402300MHZ2400MHZ（通常所说的E频段，给TD和LTE室内使用，与TD共用，23202370，LTE使用23502370M）组网频点使用19G进行室外连续覆盖，同时使用26G的部分频段进行热点补充。室内分布19G和23G共同覆盖。语音解决方案过渡方案一、基于双待机终端的语音解决方案。二、基于CSFB的语音解决方案。三、基于VOLTE的语音解决方案IP多媒体子系统LTETDD的帧结构如下图所示，帧长10MS，分为两个长为5MS的半帧，每个半帧包含8个长为05MS的时隙和3个特殊时隙（域）DWPTSDOWNLINKPILOTTIMESLOT、GPGUARDPERIOD和UPPTSUPLINKPILOTTIMESLOT。DWPTS和UPPTS的长度是可配置的，但是DWPTS、UPPTS和GP的总长度为1MS。子帧1和6包含DWPTS，GP和UPPTS；子帧0和子帧5只能用于下行传输。支持灵活的上下行配置，支持5MS和10MS的切换点周期一个长度为10MS的无线帧由2个长度为5MS的半帧构成每个半帧由5个长度为1MS的子帧构成常规子帧由两个长度为05MS的时隙构成特殊子帧由DWPTS、GP以及UPPTS构成支持5MS和10MSDLUL切换点周期TS1/150002048是基本时间单元OFDM技术OFDM也是一种频分复用的多载波传输方式，只是复用的各路信号各路载波是正交的。OFDM技术也是通过串/并转换将高速的数据流变成多路并行的低速数据流，再将它们分配到若干个不同频率的子载波上的子信道中传输。不同的是OFDM技术利用了相互正交的子载波，从而子载波的频谱是重叠的，而传统的FDM多载波调制系统中子载波间需要保护间隔，从而OFDM技术大大的提高了频谱利用率。优点OFDM技术可用有效的抑制无线多径信道的频率选择性衰落OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源可以有效消除ISI（符号间干扰）和（多径衰落）频域调度和自适应实现MIMO技术较为简单带宽扩展性强缺点多小区多址和干扰抑制易受频率偏差的影响存在较高的峰值平均功率比带宽14，3，5101520MHZFDD上行和下行都需要10MTDLTE上行下行10M配置为22，频率利用上行1X2下行2X2TDLTE双工的优缺点频谱利用率高频率灵活配置根据不同业务，上下行链路间转换点的位置可任意调制基站的接收和发送可以共用部分射频单元，无收发隔离的要求，减低了设备要求，对称的电波传播特性便于利用智能天线、功控等技术、同时减少了信道测量帧结构基于TD的帧结构，能够实现TDLTE系统与TDSCDMA系统的区存和融合缺点上下行时隙对称分配，需要在频域占用更多的带宽上下行需要转换时间，增加了时间上的开销，降低了频谱效率。MIMO的效果分类传输分集TRANSMITDIVERSITY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。波束赋形BEAMFORMING利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发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。空间复用SPATIALMULTIPLEXING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/基站半行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）。空分多址SDMA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，向多个终端并向发射数据流，或从多个终端并行接收数据流，以提高用户容量。从是否在发射端有信道先验信息分开环和闭环LTE的下行传输模式主要包括以下几种1TM1，单天线端口传输主要应用于单天线传输的场合，属于开环。2TM2，发送分集模式适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益。3TM3，大延迟分集合适于终端（UE）高速移动的情况。4TM4，闭环空间复用适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。5TM5，MUMIMO传输模式主要用来提高小区的容量。6TM6，RANK1的传输主要适合于小区边缘的情况，属于开环，是单独的MIMO流。7TM7，PORT5的单流BEAMFORMING模式主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。8TM8，双流BEAMFORMING模式可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。9TM9,传输模式9是LTEA中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。10TM10，传输模式10是LTEA中新增加的一种传输模式，主要是为了用来支持多小区协作通信技术，改善小区边缘用户的通讯质量，提升系统的吞吐量。LTE支持最大层数L4，最大码字数Q2信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播信道带宽1435101520传输带宽配置（RB数目）615255075100实际占用带宽MHZ1082745913518占用带宽子载波宽度X每RB的子载波数目XRB数目子载波宽度15KHZ每RB的子载波数目121个子帧1MS14个ODFM符号1个时隙05MS7个ODFMLTE的下行峰值速率（PEAKDATARATE）可定义为满足以下条件时的最大THROUGHPUT整个带宽均分配给一个UE使用最高阶的MCS使用可支持的最大天线数在实际中，需要考虑典型的无线信道开销，如控制信道、参考信号、保护间隔等。对于FDD而言，峰值速率的计算方法如下1SLOT05MS（一个系统帧SYSTEMFRAME为10MS，每个子帧SUBFRAME为1MS，每个子帧包含2个SLOT）；1SLOT7MODULATIONSYMBOLS（使用正常长度的循环前缀CP）1MODULATIONSYMBOL6BITS（使用64QAM调制）单个子载波下的峰值速率每个SLOT的SYMBOL数每个SYMBOL的BIT数/每个SLOT所占的时间76/05MS84KBPS。（1S1000MS）对于20M带宽而言，100个RB用于数据传输，每个RB包含12个子载波，共有1200个子载波，则单天线下峰值速率为120084KBPS1008MBPS。如果是44MIMO，则峰值速率为单天线时的4倍，即4032MBPS。如果使用3/4的信道编码，则速率降低为3024MBPS。注1）UE看到的实际速率取决于即时的信道条件以及共享无线资源的用户数。例如如果由于信道质量较差，调制从64QAM降低到QPSK，则速率从3024MBPS降到1008MBPS。如果把码率从3/4降到1/3，则速率进一步降低到448MBPS。2）前面介绍的并未把PDCCH、参考信号、PBCH、PSS/SSS以及编码的开销考虑进去。假设这些开销总共为25，非空分复用情况下，真正可用于传输用户数据的最大速率为1008MBPS75756MBPS。3）也可以先计算RE总数，再乘以每个SYMBOL的BIT数6，得到峰值速率。对于TDD而言，由于一个10MS的系统帧内既存在下行子帧，又存在上行子帧，以及特殊帧的存在，因此同等条件下，其峰值速率小于FDD的峰值速率。（根据下行子帧在一个系统帧中所占的比例，乘以相应的系数）RERESOURCEELEMENT最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波,用K,L标记RBRESOURCEBLOCK相当于71284个RE业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12个子载波REGRESOURCEELEMENTGROUP为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成CCECHANNELCONTROLELEMENT为PDCCH资源分配的资源单位，由9个REG组成RBGRESOURCEBLOCKGROUP为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成最大带宽计算方式信道类型逻辑信道主要为CCH传输LTE系统所必需的控制和配置信息TCH信道用于传输用户数据BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务传输信道BCH广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。PCH寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。DLSCH下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DLSCH的TTI是1MS。MCH多播信道，用于支持MBMS。ULSCH上行共享信道，和DLSCH对应的上行信道物理信道一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息物理信号一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息上行物理信道PUSCHPUCCHPRACH上行物理信号参考信号（REFERENCESIGNALRS）下行物理信道PDSCH物理下行共享信道，传输数据块。PBCH物理广播信道，传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等。PMCH物理多播信道，传递MBMS相关的数据PCFICH物理控制格式指标信道，一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目PDCCH物理下行控制信道，用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等PHICH物理HARQ控制信道，用于NODB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息下行物理信号同步信号（SYNCHRONIZATIONSIGNAL）参考信号（REFERENCESIGNAL）小区搜索的过程STEP1、搜索PSCH，确定5MS定时、获得小区IDSTEP2、解SSCH，取得10MS定时，获得小区ID组；STEP3、检测下行参考信号，获取BCH的天线配置；然后UE就可以读取PBCH的系统消息（PCH配置、RACH配置、邻区列表等）SCH结构基于125MHZ固定带宽。UE必需的小区信息有小区总发射带宽、小区ID、小区天线配置、CP长度配置、BCH带宽傅立叶转换CP，2个功能，抗多径的符号干扰，和抗多径的频率干扰，如果没有保护间隔，多径会产生叠加，解调会很困难LTE载波15K，采样间隔2048，采样速率是15K20483072M，每个BIT的时间是3255NM，测试表明，常规CP（467NM）和扩展CP（1667NM）抗多径的距离是467光速14KM，扩展情况是5KM。天线技术LTE的基本配置是DL22和UL12,最大支持44调制方式16QAM调制的理论速率是QPSK的2倍，64QAM调制的理论速率是16QAM的15倍TDLTE与LTEFDD技术综合对比技术体制TDLTELTEFDD采用的相同的关键技术信道带宽灵活配置14M，3M，5M，10M，15M，20M14M，3M，5M，10M，15M，20M帧长10MS半帧5MS，子帧1MS10MS子帧1MS信道编码卷积码、TURBO码卷积码、TURBO码调制方式QPSK，16QAM，64QAMQPSK，16QAM，64QAM功率控制开环结合闭环开环结合闭环MIMO多天线技术支持支持技术差异双工方式TDDFDD子帧上下行配置无线帧中多种子帧上下行配置方式无线帧全部上行或者下行配置HARQ个数与延时随上下行配置方式不同而不同个数与延时固定调度周期随上下行配置方式不同而不同，最小1MS1MSTDD与FDD同步信号设计差异LTE同步信号的周期是5MS，分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）TDLTE和LTEFDD帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。FDD主同步信号（PSS）是TS0的最后一个OFDM符号，辅同步信号（SSS）是倒数第二个OFDM符号DWPTS、GP、UPPTS长度配置常规CP下特殊时隙的长度（符号）扩展CP下特殊时隙的长度（符号）UPPTSGPDWPTSUPPTSGPDWPTS1103183149138131012912111110111227329322823921922102111常规CP时为7扩展CP为6下行物理信道处理流程加扰调制层映射预编码RE映射OFDM信号产生UE终端的能力从上表可以看出，终端等级1可以接收一个层，等级2、3、4可以接收两个层，等级5可以接收4个层。由此他们的数据接收能力有很大不同，等级5可以接收的层数为等级4的两倍，其接收峰值速率也为等级4的两倍。等级2、3、4的MIMO接收能力相同，他们在接收数据能力方面的差异主要由他们的接收缓存的大小造成的。虽然LTE下行最多支持4个层的空间复用，但支持的码字最多为2（一个码字可以映射到多个层）。终端等级25可以支持两个码字的同时接收，即UE能同时接收两个DLSCH传输块。因此终端在一个TTI中接收的最大DLSCH比特数量可以大于一个DLSCH中接收的最大比特数量，前者最大可以是后者的两倍。一个TTI的长度是1MS，因此终端支持的下行最大速率为所有DLSCH中最大比特数量的1000倍。在缓存尺寸不受限时，终端最大接收数据率和系统的下行峰值速率基本对应的。以等级5为例，终端可以支持最高空间复用阶数为4，其最大MCS的频谱效率为55547BIT/S/HZ，20MHZ系统带宽中包含18MHZ有效带宽（100个RB）。根据4天线的RS结构，并将PDCCH/PCFICH开销设定为最小（即一个OFDM符号），则在一个PRB对的168个RE（短CP情况）中共有32个RE被用于RS和下行控制信令开销（忽略额外PHICHRE），则一个PRB对中用于DLSCH的RE比例为132/16881。此配置下下行峰值速率可估算为1855547481324（MBPS），因此将等级5的最大接收速率设定为300MBPS是比较合适的。终端等级1可以接收一个层，等级2、3、4可以接收两个层，等级5可以接收4个层。由此他们的数据接收能力有很大不同，等级5可以接收的层数为等级4的两倍，其接收峰值速率也为等级4的两倍。等级2、3、4的MIMO接收能力相同，他们在接收数据能力方面的差异主要由他们的接收缓存的大小造成的。虽然LTE下行最多支持4个层的空间复用，但支持的码字最多为2（一个码字可以映射到多个层）。终端等级25可以支持两个码字的同时接收，即UE能同时接收两个DLSCH传输块。因此终端在一个TTI中接收的最大DLSCH比特数量可以大于一个DLSCH中接收的最大比特数量，前者最大可以是后者的两倍。一个TTI的长度是1MS，因此终端支持的下行最大速率为所有DLSCH中最大比特数量的1000倍。在缓存尺寸不受限时，终端最大接收数据率和系统的下行峰值速率基本对应的。以等级5为例，终端可以支持最高空间复用阶数为4，其最大MCS的频谱效率为55547BIT/S/HZ，20MHZ系统带宽中包含18MHZ有效带宽（100个RB）。根据4天线的RS结构，并将PDCCH/PCFICH开销设定为最小（即一个OFDM符号），则在一个PRB对的168个RE（短CP情况）中共有32个RE被用于RS和下行控制信令开销（忽略额外PHICHRE），则一个PRB对中用于DLSCH的RE比例为132/16881。此配置下下行峰值速率可估算为1855547481324（MBPS），因此将等级5的最大接收速率设定为300MBPS是比较合适的。由于R8LTE暂时不采用上行SUMIMO，因此当前R8终端不支持空间复用发送。这样，不同终端等级的上行传输能力取决于对调制方式的支持和发射缓存的尺寸。对于TDDLTE系统，实际可以实现的峰值速率还取决于上下行子帧分配的比例及DWPTS中承载的DLSCH比特数量。只有终端等级5支持64QAM发送，大致可以实现75MBPS的上行峰值速率。小区初搜基本流程1）通过PSS获得5MS定时，并通过序列相关得到小区ID号N_ID22）通过SSS获得10MS定时，并通过序列相关得到小区ID组号N_ID13）按照以上两步的结果经过计算得到CELL_ID4）在固定的时频位置上接收并解码PBCH，得到主信息块MIB5）在下行子帧内接收使用SIRNTI标识的PDCCH信令调度的系统信息块SIB同步信号序列主同步信号使用ZADOFFCHU序列；共有3个PSS序列，每个对应一个小区ID辅同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通过交织级联产生，并且使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰，长度为31的二进制序列以及加扰序列都由M序列产生；随机接入过程UE侧随机接入流程解析传输请求，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RARNTI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；竞争的随机接入流程适用于UE侧随机接入流程UE端通过在特定的时频资源上，发送可以标识其身份的PREAMBLE序列，进行上行同步基站端在对应的时频资源对PREAMBLE序列进行检测，完成序列检测后，发送随机接入响应。UE端在发送PREAMBLE序列后，在后续的一段时间内检测基站发送的随机接入响应UE在检测到属于自己的随机接入响应，该随机接入响应中包含UE进行上行传输的资源调度信息基站发送冲突解决响应，UE判断是否竞争成功无竞争的随机接入流程适用于切换或有下行数据到达且需要重新建立上行同步时基站根据此时的业务需求，给UE分配一个特定的PREAMBLE序列。（该序列不是基站在广播信息中广播的随机接入序列组）UE接收到信令指示后，在特定的时频资源发送指定的PREAMBLE序列基站接收到随机接入PREAMBLE序列后，发送随机接入响应。进行后续的信令交互和数据传输。寻呼TATRACKINGAREA,跟踪区域TALTALISTTAITAIDENTITYTACTACODETAC是TAI的一部分TAIMCCMNCTAC何时寻呼UE被叫（MME发起）系统消息改变时（ENB发起）地震告警（ETWS）寻呼的通知由PDCCH1A/1C格式通知UE（PDCCH1A/1C还用于RACHRESPONSE,BCCH动态调度）PDCCH的通知上携带PRNTI，表示这是个寻呼信息UE根据自己的ID计算自己可能存在寻呼的时间，并进行监听具体的被寻呼的UEID承载在PCH上的PAGINGMESSAGE中为了降低IDLE态下UE的电力