室分培训-基础2(LTE)

1、湖南省邮电规划设计院有限公司2016年 LTE网络架构一一 TD-LTE二二 FDD-LTE三三 TD-LTE与FDD-LTE对比四四LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE背景LTE表示3GPP长期演进 ( Long Term Evolution )2004年11月3GPP TSG RAN workshop启动LTE项目LTE网络架构概述 网络架构 关键技术移动通信技术的演进路线n移动通信正在从2G向3G/B3G/4G演进, 载频带宽由窄带向宽带发展。n移动通信网络将会从以语音为主导的网络向以高速数据为主导的网络转型。LTE网络架构概述 网络架构 关键技术移动通信技术的演进路线LTE网络

2、架构概述 网络架构 关键技术移动通信技术的演进路线n多种标准共存、多种标准共存、汇聚集中汇聚集中n多个频段共存多个频段共存n移动网络宽带化、移动网络宽带化、IP化趋势化趋势LTE的目标更好的覆盖更好的覆盖峰值速率峰值速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps低延迟低延迟CP: 100msUP: 5ms更低的更低的 CAPEX & OPEX频谱频谱灵活性灵活性更高的频更高的频谱效率谱效率LTE概述 网络架构 关键技术LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE网络架构LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE网络架构-E-UTRANn eNB集成了更多的功能块：物理层(PHY)，

3、媒体接入层(MAC)，无线链路控制(RLC)，分组数据汇聚协议(PDCP)， 无线资源控制(RRC)， 无线资源分配和调度,小区间无线资源管理(RRM)n 更短的无线网络时延：单向用户数据延迟 5ms， 控制信令延迟 100msn eNB之间通过X2接口进行通信，实现小区间优化的无线资源管理UuUu概述 网络架构 关键技术SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services(e.g.

4、 IMS, PSS etc.)Rx+ q 网络结构扁平化网络结构扁平化q E-UTRAN只有一种只有一种 网元网元E-Node Bq 全全IPq 媒体面控制面分离媒体面控制面分离q 与传统网络互通与传统网络互通LTE全网架构LTE网络架构LTE网络架构概述 网络架构 关键技术载波聚合（载波聚合（CA）网络架构：全网络架构：全IPIP扁平架构扁平架构MIMOMIMOOFDMOFDM多带宽选择多带宽选择提升宽带能力宽带能力 降低网络时延网络时延S u b - c a r r ie r s S u b - f r a m e F r e q u e n c y T im e T im e fr e

5、q u e n c y r e s o u r c e f o r U s e r 1 T im e fr e q u e n c y r e s o u r c e f o r U s e r 2 T im e fr e q u e n c y r e s o u r c e f o r U s e r 3 S y s t e m B a n d w id t h 1.4M3M5M10M15M20MRefarming 2GBackward UMTSExtension BandsMIMO ChannelDataStreaming概述 网络架构 关键技术OFDM概述LTE网络架构正交频分复用技术

6、，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。概述 网络架构 关键技术LTE多址技术的要求更大的带宽和带宽灵活性 随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响. 在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽. 扁平化架构 当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现

7、. 便于上行功放的实现 SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比, 有利于终端采用更高效率的功放. 简化多天线操作 OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.LTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDM与传统FDM的区别LTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDM优势-对比CDMALTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDM不足LTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDM不足LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE网络架构符号间保护间隔-概述概述 网络架构 关键技术LTE网络架构CDMA符号间保护间隔-空白间隔概述 网络架构 关键技术LTE网络架构CDMA符号间保护间隔-

8、空白间隔概述 网络架构 关键技术LTE网络架构OFDM符号间保护间隔-CP概述 网络架构 关键技术LTE网络架构OFDM参数设计概述 网络架构 关键技术LTE网络架构OFDM系统子载波间隔设计概述 网络架构 关键技术LTE网络架构OFDM系统CP长度设计概述 网络架构 关键技术LTE网络架构OFDM参数选择的例题概述 网络架构 关键技术OFDM调制的各个子载波信号在频域上正交调制的各个子载波信号在频域上正交下行多址技术OFDM系统框图LTE网络架构概述 网络架构 关键技术上行多址技术SC-FDMASC-FDMA 即 DFT-spread OFDMA 峰均比小于OFDMA, 有利于提高功放效率传

9、输信号的瞬时功率变化易于实现频域的低复杂度的高效均衡器易于对FDMA采用灵活的带宽分配LTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDMA示例n最大支持64 QAMn通过CP解决多径干扰n兼容MIMOSub-carriers Sub-frame Frequency Time Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for User 3 System Bandwidth LTE网络架构概述 网络架构 关键技术SC-FDMA示例n最大支持 64QAMn单载

10、波调制降低峰均比（PAPR）nFDMA可通过FFT 实现LTE网络架构概述 网络架构 关键技术OFDMA与SC-FDMA的对比LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE网络架构多天线技术：分集、空间复用和波束赋形概述 网络架构 关键技术多天线技术-MIMOLTE网络架构概述 网络架构 关键技术多天线技术-MIMO多天线技术 MIMO：多入多出 (Multiple Input Multiple Output) SISO：单入单出 (Single Input Single Output) SIMO：单入多出 (Single Input Multiple Output) LTE的基本配置是DL 2

11、*2 和UL 1*2 , 最大支持 4*4LTE网络架构概述 网络架构 关键技术MIMO概念MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性（Spatial Signature），利用解调技术，最终恢复出原数据流。 LTE网络架构概述 网络架构 关键技术MIMO的优点阵列增益：可以提高发射功率和进行波束形成；系统的分集特性：可以改善信道衰落造成的干扰；系统的空间复用增益：可以构造空间正交的信道，从而成倍地增加数据率；因此，充分地利用MIMO 系统的这些优秀品质能够大幅度地提高

12、系统容量、获得相当高的频谱利用率，从而可以获得更高的数据率、更好的传输品质或更大的系统覆盖范围。LTE网络架构概述 网络架构 关键技术MIMO的优点MU-MIMO：也称虚拟MIMO，用户端是两个UE实体，不增加每个用户的吞吐量，但是可以提供相对于SU-MIMO来说相当，甚至更多的小区容量UE不需要做成高成本的多天线，但是仍然能够增加小区的容量LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE下行MIMO模式1单天线端口，端口单天线端口，端口 0 2发射分集发射分集 3开环空分复用开环空分复用457闭环空分复用闭环空分复用多用户多用户 MIMO单天线端口，端口单天线端口，端口 5 6闭环闭环 Rank

13、 =1 预编码预编码 LTE 定义了定义了7种下行种下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知传输模式（由高层通过传输模式通知UE） 提高用户峰值速率提高用户峰值速率提高小区吞吐量提高小区吞吐量增强小区覆盖增强小区覆盖兼容单发射天线兼容单发射天线LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE下行的SU-MIMOSU-MIMO: 空分复用两个数据流在一个TTI中传送给UESU-MIMO: 发射分集只传给UE一个数据流LTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE下行的MU-MIMOMU-MIMO 结合SDM.给每个UE传送两个数据流.MU-MIMO 结合发射分集.给每个UE传送一个数据流.LTE网

14、络架构概述 网络架构 关键技术LTE网络架构LTE系统的帧结构概述 网络架构 关键技术-2-1.5-1-0.500.511.52-2-1.5-1-0.500.511.5201LTE BPSK Constellation Map-2-1.5-1-0.500.511.52-2-1.5-1-0.500.511.5200011011LTE QPSK Constellation Map-1.5-1-0.500.511.5-1.5-1-0.500.511.50000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111LTE 16QAM C

15、onstellation Map-1.5-1-0.500.511.5-1.5-1-0.500.511.500000000000100001000001100010000010100011000011100100000100100101000101100110000110100111000111101000001000101001001001101010001010101011001011101100001100101101001101101110001110101111001111110000010000110001010001110010010010110011010011110100010

16、1001101010101011101100101101101110101111110000110001110010110011110100110101110110110111111000111001111010111011111100111101111110111111LTE 64QAM Constellation Mapn高阶调制可提高峰值速率.nLTE 支持BPSK, QPSK, 16QAM 和64QAM.高阶调制LTE网络架构概述 网络架构 关键技术混合自动重传请求（ HARQ）FEC：前向纠错编码 (Forward Error Correction)ARQ：自动重传请求(Automa

17、tic Repeat reQuest)HARQ=FEC+ARQLTE网络架构概述 网络架构 关键技术链路自适应 AMC原理QPSK, 16QAM 和64QAM.“连续”的编码速率（0.07 0.93）.LTE网络架构概述 网络架构 关键技术快速MAC调度技术MAC 调度只在 eNodeB内MAC 调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ, 也控制资源分配、天线映射和MCS in PHY. 调度原理 DL: to dynamically determine which UEs are supposed to receive DL-SCH transmission and on what resou

18、rces UL:to dynamically determine which UEs are to transmit data on UL-SCH and on which uplink resourcesMAC 调度调度LTE网络架构 LTE网络一一 TD-LTE二二 FDD-LTE三三 TD-LTE与FDD-LTE对比四四概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统网络规划研究概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统网络规划研究概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲覆盖研究方法概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE覆盖性能

19、小结概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统容量规划概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统容量规划指标概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲峰值速率概念概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统需要考虑的系统开销概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲LTE系统设计指标(R8)概述 覆盖 容量关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统频谱效率概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统容量策略概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE系统容量策略概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-L

20、TE-提纲TD-LTE系统与其他系统共存干扰分析概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多系统间隔离度要求小区ID规划约束条件概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TA/TAList概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TA-list跟踪区列表概念概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲主要内容概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：LTE系统多天线技术应用概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：多天线分集作用概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：传输分集： TSTD概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提

21、纲多天线技术： MIMO技术概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术： MIMO技术特点概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：空间复用概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：空间复用概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术： MIMO与智能天线的区别概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲多天线技术：波束赋形概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲链路自适应：AMC概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲动态调度：信道调度概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲动态调度：信道调度概述 覆盖 容量干扰关

22、键技术TD-LTE-提纲HARQ ：HARQ基本概念概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲HARQ ：自适应/非自适应HARQ概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲HARQ ：HARQ RTT与进程数概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲HARQ ：HARQ RTT与进程数概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：加扰概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：加扰概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：加扰概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：加扰概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LT

23、E-提纲小区间干扰消减：跳频传输概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：发射端波束赋形概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：IRC概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：小区间干扰协调概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：小区间干扰协调概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区间干扰消减：半静态小区间干扰协调概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲功率控制概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲功率控制概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲小区搜索：时频资源概述 覆盖 容量干

24、扰关键技术TD-LTE-提纲小区搜索：同步信号序列概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲随机接入：PRACH 结构概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲随机接入：随机接入过程概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE传输模式-概述传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端信令通知终端 模式模式3到模式到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，中均含有发射分集。

25、当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式可以快速切换到模式内发射分集模式 概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE传输模式-发射分集（Mode2）概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE传输模式-空间复用（Mode3,4,6）概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE传输模式-波束赋形（Mode7,8）概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE传输模式-波束赋形（Mode7,8）概述 覆盖 容量干扰关键技术TD-LTE-提纲TD-LTE上行天线技术：接收分集 LTE网络一一 TD-LTE二二 FDD-LTE

26、三三 TD-LTE与FDD-LTE对比四四LTE网络架构概述 网络架构 关键技术FDD-LTE关键技术 频谱灵活 支持更多的频段 灵活的带宽 灵活的双工方式先进的天线解决方案 分集技术 MIMO技术 Beamforming技术新的无线接入技术 OFDMA SC-FDMA概述 网络架构 关键技术FDD-LTE 网络构架MME / S-GWMME / S-GWX2S1p 移动性管理移动性管理p 服务网关服务网关p MME/SGW 与与 eNode B的接口的接口EPCE-UTRANp eNode B间的接口间的接口Node BRNC+=eNode BEPSeNode BX2X2eNode BeNo

27、de BUup E-UTRAN中只有一种网元中只有一种网元eNode Bp 演进分组核心网演进分组核心网EPCp 演进分组系统演进分组系统EPSLTE网络架构概述 网络架构 关键技术LTE FDD-概述 网络架构 关键技术LTE FDD-概述 网络架构 关键技术LTE FDD-概述 网络架构 关键技术TD-LTE-提纲 LTE网络一一 TD-LTE二二 FDD-LTE三三 TD-LTE与FDD-LTE对比四四TD-LTE与LTE FDD技术综合对比技术体制技术体制TD-LTELTE FDD采用的相同的关键技术采用的相同的关键技术信道带宽灵活配置信道带宽灵活配置1.4M，3M，5M，10M，15

28、M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20M帧长帧长10ms (半帧半帧5ms，子帧，子帧1ms)10ms (子帧子帧1ms)信道编码信道编码卷积码、卷积码、Turbo码码卷积码、卷积码、Turbo码码调制方式调制方式QPSK，16QAM，64QAMQPSK，16QAM，64QAM功率控制功率控制开环结合闭环开环结合闭环开环结合闭环开环结合闭环MIMO多天线技术多天线技术支持支持支持支持技术差异技术差异双工方式双工方式TDDFDD子帧上下行配置子帧上下行配置无线帧中多种子帧上下行配置无线帧中多种子帧上下行配置方式方式无线帧全部上行或者下行配置无线帧全部上行或者下行配置HARQ个数与延

29、时随上下行配置方式个数与延时随上下行配置方式不同而不同不同而不同个数与延时固定个数与延时固定调度周期调度周期随上下行配置方式不同而不同，随上下行配置方式不同而不同，最小最小1ms1ms帧结构对比TD-LTE和FDD LTE对比（1/3）TD-LTE和FDD LTE对比（2/3）TD-LTE和FDD LTE对比（3/3）TD-LTE与LTE FDD技术综合对比上行/下行频率上行/下行时间保护间隔下行上行下行时间频率下行上行双工滤波器保护带n用时间来分离接收和发送信道，时间资源在两个方向上进行分配，基站和移动台之间须协同一致才能顺利工作 n在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业

30、务时，频谱利用率将大大降低TD-LTE与LTE FDD对比-TD-LTE 特有技术FDD仅支持1:1上下行配比TDD可以根据不同的业务类型调整上下行时间配比，以满足上下行非对称业务需求 周期周期上下行配比上下行配比5 ms1DL:3UL，2DL:2UL，3DL:1UL10 ms6DL:3UL，7DL:2UL，8DL:1UL ，3DL:5UL上下行配比可调上下行配比可调多子帧调度多子帧调度/反馈反馈 特殊时隙的应用特殊时隙的应用u 为了节省网络开销，为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙允许利用特殊时隙DwPTS和和UpPTS传输系统控制信息传输系统控制信息uTDD系统中，上行系统中，上

31、行sounding RS和和PRACH preamble可以在可以在UpPTS上发送，上发送，DwPTS可用于传输可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和和P-SCH等控制信道和控制信息等控制信道和控制信息n TDD当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧，当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧，TD-LTE提出的解决方案有：提出的解决方案有：multi-ACK/NAK，ACK/NAK捆绑（捆绑（bundling）等）等n 当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况TD-LTE与