网络概述及原理

LTE技术与应用,主讲：周赟通信教研室,2,课程概要,这是一门专业主干课本课程介绍的是4G移动通信技术。32学时、2学分实验20学时课内考试,3,课程提醒,1、本课程有补充内容，所以要做笔记。2、每节课严格考勤，包括趴桌睡觉者。3、无考试资格者：缺课1/3或缺作业1/3。,4,课程成绩,课程综合成绩满分为100分，包括：平时成绩占20作业、提问、实验、考勤实验成绩占30在学期中进行实验考核课程考试成绩占50闭卷考试、卷面满分为100分,课程目录,项目1LTE概述项目2LTE关键技术项目3IUV-4G实验,项目1LTE概述,1.移动通讯技术演进2.LTE系统主要性能和目标3.LTE频段划分4.LTE总体架构,1.移动通讯技术演进,什么是LTE？,LongTermEvolution，长期演进,LTE是3GPP指定的下一代无线通信标准。,TD-LTE是LTE的TDD模式。,LTE是以OFDMA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）。,LTE需求导入,10,2.LTE系统主要性能和目标,与3G相比，LTE主要性能特征：,通信速率大幅提高，20MHz系统带宽的条件下：下行链路的瞬时峰值数据速率在，可以达到100Mbps（5bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的瞬时峰值数据速率，可以达到50Mbps（2.5bps/Hz）（UE侧单发射天线情况）。,频谱效率的提高：下行链路5(bit/s)/Hz，是R6版本的HSDPA的34倍，此时R6HSDPA是1发1收，而LTE是2发2收;上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的23倍，此时R6HSUPA是1发2收，LTE也是1发2收。,带宽灵活配置，能够支持1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHz等不同系统带宽，并支持成对(paired)和非成对(unpaired)的频谱分配，系统部署更灵活。,更低网络时延：控制面的传输时延100ms；用户面时延5ms。,11,2.LTE系统主要性能和目标,控制承载分离：承载与控制分离的结构是指控制面的信令和用户面的承载分别由独立的网元负责，优化了用户面的性能，同时节约网络节点和承载网的投资。,移动性：能为低速移动（015km/h）的移动用户提供最优的网络性能；能为15120km/h的移动用户提供高性能的服务；对120350km/h（甚至在某些频段下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户能够保持蜂窝网络的移动性。,支持多种接入：支持3GPP（如GSM、WCDMA等）与非3GPP（如Wi-Fi、WiMAX等）的多种接入方式，同时支持多模终端的无缝移动。,取消CS（电路交换）域:取消原有CS域，EPC成为移动通信业务的基本承载网络。原有短信、语音等传统的电路域业务将借助VoLTE模式承载，也可以采用CSFB（CSFallBack）等方案依旧使用电路域来承载。,12,3.LTE频段划分,当前频谱分配,4.LTE总体架构,取消RNC（中央控制节点），只保留一层RAN节点eNodeB,eNodeB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,扁平网络架构，减少设备投入减少接口数量，IP的网络接口增强的端到端QoS,15,LTE系统网络架构,LTE全网架构,LTE网络架构,E-UTRAN和EPC的功能划分,思考题,为什么要发展LTE？2.LTE的网络架构是怎样的？,课程目录,项目1LTE概述项目2LTE关键技术项目3IUV-4G实验,项目2LTE关键技术,1.正交频分多址技术2.多天线技术3.干扰抑制技术,TD-LTE核心技术,1.正交频分多址技术,TD-LTE频分多址技术,下行OFDMA：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（低峰均比）,什么是OFDM？,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用,OFDM的本质就是一个频分系统，而频分是无线通信最朴素的实现方式。与传统的多载波调制（MCM）相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且能够保持各个子载波之间的正交性。,OFDMA基本原理,将信道分成若干正交子信道，将串行高速数据信号转换成并行低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开。由于每个子信道的带宽很小，因此每个子信道上的衰落可以看成是平坦性衰落，能够有效的消除符号间干扰；而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡也变得相对容易。,OFDMA的优点,时域上抵抗多径衰落,频域上抵抗频率选择性衰落，简化接收机的信道均衡操作,OFDM与CDMA的技术比较,OFDM技术缺点,什么是SC-FDMA？,SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccess单载波频分多址接入,SC-FDMA类似于OFDMA，但SC-FDMA可以降低PAPR。有效提高RF功率放大器的效率，降低终端成本和耗电量。,图中分别是采用OFDMA和SC-FDMA两种多址技术传输同一串字符串数据流的对比示意图。,2.多天线技术,什么是MIMO？,MultipleInputMultipleOutput多输入多输出,在多个天线上分别发送多个数据流；,利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道容量及频谱利用率，或提高数据的传输质量。,MIMO的优点,MIMO多种模式带来多种增益。,分集增益,波束赋形增益,空间复用增益,提高频谱效率,要求TD-LTE的下行频谱效率达到5bps/Hz（Rel-10为30bps/Hz），上行频谱效率达到2.5bps/Hz（Rel-10为15bps/Hz）。,TD-LTE中MIMO的应用（PDSCH传输