LTE移动通信技术

LTE移动通信技术课程目标：了解u移动通信开发过程和LTE的位置和网络结构了解U E-UTRAN的协议结构和基本技术了解U LTE应用程序的关键技术列表第一章概述11.1背景简介11.1.1移动通信进化过程概述11.1.2比较WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000标准21.1.3 WCDMA技术进化过程21.1.4 TD-SCDMA技术进化过程31.1.5 CDMA2000技术进化过程41.2 LTE简介和标准进展4第二章LTE主要指标和要求62.1频谱分割72.2峰值数据速率82.3控制平面延迟82.4用户面延迟82.5用户吞吐量82.6频谱效率92.7移动性92.8服务范围102.9频谱灵活性102.10与现有3GPP系统共存和互操作102.11减少CAPEX和OPEX11第三章LTE总体体系结构123.1系统结构123.2无线协议结构163.2.1控制曲面协议结构163.2.2用户曲面协议结构173.3 S1和X2接口173.3.1 S1接口173.3.2 X2接口22第四章物理层244.1框架结构244.2物理资源254.3物理通道274.4传输通道294.5传输通道和物理通道之间的映射304.6物理信号314.7物理层模型324.8物理层进程354.8.1同步过程354.8.2电源控制354.8.3随机访问过程35第5章第237层5.1 MAC子层385.1.1 MAC功能385.1.2逻辑通道395.1.3逻辑通道和传输通道之间的映射405.2 RLC子层415.2.1 RLC功能415.2.2 PDU结构415.3 PDCP子层425.3.1 PDCP功能425.3.2 PDU结构43第6章RRC446.1 RRC功能446.2 RRC状态456.3 NAS状态和RRC状态的关系466.4 RRC进程476.4.1系统信息476.4.2连接控制48第七章LTE核心技术507.1双模507.2多连接507.3多天线技术517.4链路自适应527.5 HARQ和ARQ527.5.1 HARQ527.5.2 ARQ537.5.3 HARQ/ARQ交互54第八章缩写55第九章参考资料56第1章概述知识点u移动通信系统开发过程U WCDMA技术演化过程U TD-SCDMA技术演化过程Cdma 2000技术演化过程1.1背景简介1.1.1移动通信进化过程概述2G、3G到3.9G移动通信是从低速语音业务到高速多媒体业务开发的过程。3GPP逐渐补充了R8的LTE标准。2008年12月R8 LTE RAN1冻结，2008年12月R8 LTE RAN2、RAN3和RAN4完成功能冻结，2009年3月R8 LTE标准完成，满足LTE系统的第一个商用基本功能。无线通信技术的发展和演变如下图所示图1.11无线通信技术的开发和演化图1.1.2比较WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000系统表1.11 3标准比较标准WDMACDMA2000TD-SCDMA继承基础GSM窄带CDMAGSM同步方法异步同步同步芯片速度3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps系统带宽5MHz1.25MHz1.6MHz核心网络Gsm映射ANSI-41Gsm映射语音编码方法AMRQCELP、EVRC、VMR-WBAMR1.1.3 WCDMA技术演化过程WCDMA技术开发路标如下图所示。图1.12 WCDMA技术开发路标1.1.4 TD-SCDMA技术演化过程Zte无线网络设备支持TD最近进化的软件平滑升级。TD演化可分为两个阶段：CDMA技术标准阶段和OFDMA技术标准阶段。CDMA技术标准阶段可以平稳演化为HSPA。光谱效率接近LTE。图1.13 TD-SCDMA技术演化过程1.1.5 CDMA2000技术进化过程CDMA one是基于IS-95标准的各种CDMA产品的通用术语。换句话说，所有基于CDMA one技术的产品的核心技术都使用IS-95作为标准。CDMA2000 1x在1.25MHz频谱带宽内，单载波风扇提供307.2K高速数据包数据速率，1xEV-DO Rev.0提供2.4M下行峰值速度，而Rev.A提供3.1M下行峰值速度。1 Mbps100 kbps1 Mbps10 Mbps100 Mbps3 Mbps2 Mbps100 MbpsEliminatingDeployingDevelopingCDMA20001xEV-DO Rev. 0CDMA20001xEV-DO Rev. A上行链路Down LinkCDMA20001xEV-DO Rev. BCdma元CDMA2000 1x图1.14 CDMA2000技术演进1.2 LTE简介和标准进展3GPP于2004年12月开始了有关UTRAN和UTRA改进项目的LTE相关标准工作。3GPP标准的开发分为四个阶段：提出要求、结构开发、详细实施和测试验证。3GPP以工作组方式工作，与LTE直接相关的是RAN1/2/3/4/5工作组。图1.21 3GPP标准组织和开发阶段第二章LTE主要指标和要求u知识点u光谱分割U LTE系统要求u和其他u物理层通道和映射关系3GPP要求LTE支持的关键指标和要求如下图所示。图1.21 LTE主要指标和要求摘要2.1频谱分割E-UTRA的光谱如下表所示。表2.11 E-UTRA frequency bandsEUTRA Operating BandUplink (UL) operating bandBS receiveUE transmitDownlink (DL) operating bandBS transmitUE receiveDuplex模式ful _ lowful _ highfdl _ lowfdl _ high11920 MHz1980 MHz2110 MHz2170 MHzFDD21850 MHz1910 MHz1930 MHz1990 MHzFDD31710 MHz1785 MHz1805 MHz1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz2110 MHz2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz2170 MHzFDD111427.9 MHz1452.9 MHz1475.9 MHz1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD.17704 MHz716 MHz734 MHz746 MHzFDD.331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2025 MHz2010 MHz2025 MHzTDD351850 MHz1910 MHz1850 MHz1910 MHzTDD361930 MHz1990 MHz1930 MHz1990 MHzTDD371910 MHz1930 MHz1910 MHz1930 MHzTDD382570 MHz2620 MHz2570 MHz2620 MHzTDD391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDD402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDD2.2峰值数据速率下行链路瞬时峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配条件下可达到100Mbps(5 bps/Hz)(网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件)。上行链路的瞬时峰值数据速率可在20MHz上行链路频谱分配条件下达到50 Mbps(2.5 bps/Hz)(对于UE侧1发射天线)。宽带、MIMO和高级调制技术都是提高最高数据速率的关键。2.3控制平面延迟从驻留状态到激活状态(即从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态)，控制面上的传输延迟时间小于100毫秒，此时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间。除DRX间隔外，从节能状态到激活状态(从Release 6中的CELL_PCH状态到CELL_DCH状态)的控制面传输延迟小于50毫秒。此外，如果控制面容量频谱分配为5MHz，则预计每个社区至少支持200个激活状态的用户。在更高频谱分配情况下，预计每个社区至少支持400名激活状态的用户。2.4用户面延迟用户面延迟定义为数据包从UE/RAN边界节点(RAN edge node)的IP层发送到RAN边界节点/UE的IP层的单向传输时间。其中RAN边界节点是RAN和核心网络的接口节点。对于“零负载”(即单用户、单数据流)和“小型IP包”(即只有一个IP标头，不包含任何有效负载)，预计用户面延迟不会超过5毫秒。2.5用户吞吐量下行：5% CDF(累积分布函数)的每MHz用户吞吐量必须是R6 HSDPA的2到3倍。每个MHz的平均用户吞吐量必须是R6 HSDPA的3到4倍。R6 HSDPA 1个1个，LTE 2个2个2个。上行链路：5% CDF的每MHz用户吞吐量必须是R6 HSUPA的2到3倍。每个MHz的平均用户吞吐量必须是R6 HSUPA的2到3倍。R6 HSUPA 1例2例，LTE 1例2例。2.6频谱效率下行链路：LTE频谱效率(以每个站点、每个Hz和每秒比特数衡量)是R6 HSDPA的3-4倍。R6 HSDPA 1个1个，LTE 2个2个2个。上行链路：LTE频谱效率(以每个站点、每个Hz、每秒比特数衡量)的目标是R6 HSUPA的2-3倍。R6 HSUPA 1例2例，LTE 1例2例。2.7移动性低速率移动(0-15km/h)为移动用户提供最佳网络性能的E-UTRAN为15-120km/h移动用户提供高性能服务，即使在某些频带内，以500km/h的速度移动用户也可以保持蜂窝网络的移动性。R6 CS域中提供的语音和其他实时业务通过PS域受E-UTRAN支持，该E-UTRAN需要在不同移动速度下满足或超过UTRAN的服务质量。E-UTRA系统内切换导致的停机时间必须等于或早于GERAN CS域的切换时间。超过250km/h的移动速度是E-UTRAN的物理层参数设计能够在高达350km/h的移动速度(某些频带必须支持高达500km/h)下保持用户与网络的连接的特殊情况(例如高速列车环境)。2.8服务范围E-UTRA系统必须灵活地重复使用当前的UTRAN站点和载波频率，以支持这些用户吞吐量、频谱效果和移动性等性能指标。E-UTRA系统的各种服