lte包-库3g培训3gpplte研究

第三代移动通信TD-SCDMA、WCDMA技术培训暨第二届“TD-SCDMA组网与规划”技术培训3GPP长期演进（LTE）项目研究信息电信 通信标准无线与移动研究室she

.cn移动通信

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内容LTE标准化现状

LTE需求LTE物理层LTE物理层系统设计

L2层结构和信道E-UTRAN结构移动通信

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LTE?Long

Term

Evolution，又称E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2

AIE合称E3G（Evolved3G）LTE是以OFDM为 的技术，为了降低用户面延迟，取消了无线网络控制器（RNC）。与其说是3G技术的“演进”（evolution），不如说是“

”（revolution）。这场“”是系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性，也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。因此很多公司实际上将LTE看作B3G技术范畴。按照原定的演进安排，IMT-Advanced标准化在2008年2月开始。在HSD(U)PA和IMT-Advanced之间，原本并没有E3G的位置在2004年WiMAX对UMTS技术产生 （尤其是HSDPA技术）时，3GPP急于开发和WiMAX抗衡的、以OFDM/FDMA为

技术、支持20MHz系统带宽的、具有相似甚至更高性能的技术。长期可以再IMT-Advanced标准化上先发制人。移动通信

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LTE标准化现状LTE研究阶段（SI）于2004年底开始，于2006年9月结束。

LTE的可行性研究得出了正面的结论。2005年6月完成了LTE需求的研究，形成了需求报告TR25.913。2006年9月3GPP正式批准了LTE工作阶段（WI），LTE标准的起草已正式开始。按照目前的工作计划，3GPP将于2007年3月完成第2阶段（Stage

2）的协议，于2007年9月最终完成第3阶段（Stage 3）协议。在SI阶段，各工作组形成了TR

25.814、TR25.813、。各工作组的SI结论被收集在SI总技术36的标准号分给LTE，目前正在起草的技R3.018等报告TR25.9123GPP决定将

术规范包括：通信人才网移动通信

LTE规范列表移动通信

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LTE需求支持1.25MHz（或1.6MHz）-20MHz带宽

峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps频谱效率达到3GPP

Release

6的2-4倍提高小区边缘的比特率用户面延迟（单向）小于5

ms，制面延迟小于100ms支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作支持增强型的广播多播业务。在单独的下行载波部署移动电视（Mobile

TV）系统降低建网成本，实现从Release6的低成本演进实现合理的终端复杂度、成本和耗电移动通信

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LTE需求（续）支持增强的IMS（IP多子系统）和

网追求后向兼容,

但应该仔细

能改进和向后兼容之间的平衡取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现，如采用VoIP对低速移动优化系统，同时支持高速移动以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段尽可能支持简单的临频共存移动通信

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宏分集的取舍宏分集的基础是软切换。是否采用宏分集技术，是LTE讨论的焦点，影响到网络架构的选择，对LTE/SAE系统的发展方向有深选的影响下行宏分集由于存在难以解决的“同步问题”，很早就明

确，对单播（unicast）业务不采用下行宏分集。只是在多小区广播（broadcast）时，由于放松了对频谱效率的要求，可以通过采用较大的CP，使下行宏分集成为可能。对于宽带系统，上行宏分集频谱资源消耗太大。另外，软切换需要一个“中心节点”（如RNC）来进行控制，这和大多数公司推崇的“扁平化”、“分散化”网络结构背道而驰。经过仿真结果的比较、激烈的争论、和“示意性”的表决，3GPP最终决定LTE不考虑宏分集技术。移动通信

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LTE帧结构——基本帧结构#0#1#2#3#19#18一个10ms帧，分为10个子帧，每个1ms。每个子帧包含2个子帧，长0.5ms。One

radio

frame,

Tf

=

307200TsOne

subframe,

Tsf

=

15360Ts移动通信

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LTE帧结构——LCR-TDD兼容帧结构#0#1#2#3#4#5#6DwPTS

UpPTSGuardperiod由于要满足和LCR-TDD系统的临频共站址共存，需要采用和LCR-TDD基本相同的帧结构，以实现上下行转换点对

齐，避免时隙交叉产生的干扰为了满足更严格的延迟需求，可以支持多个转换点One

radio

frame,

Tf

=

307200Ts移动通信

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LTE帧结构——通用TDD帧结构为了采用和FDD帧结构相同的子帧长度，又和LCR-TDD系统实现临频共站址共存，需要

空闲子帧或空闲OFDM符号，从而造成频谱效率损失移动通信

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LTE基本传输和多址技术（1）主要观点一：多数公司认为OFDM/FDMA技术与CDMA技术相比，可以取得更高的频谱效率；主要观点二：少数公司认为OFDM系统和CDMA系统性能相当，出于后向兼容的考虑，应该沿用CDMA技术。持前一种看法的公司全部支持在下行采用OFDM技术，但在。比PAPR（将影响手）有顾虑，主张采用具上行多址技术的选择上又分为大部分厂商因为对OFDM的上行持终端的功放成本和电池有较低PAPR的单载波技术另一些公司（主要是积极参与WiMAX标准化的公司）建议在上行也采用OFDM技术，并用一些增强技术解决

PAPR的问题经过激烈的 和艰苦的融合，3GPP最终选择了大多数公司支持的方案，即下行OFDM；上行SC（单载波）-FDMA移动通信

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OFDM技术在新一代宽带无线通信系统中，OFDM（正交频分复用）技术已经取代单载波扩频技术（如CDMA），成为主流采用OFDM技术的标准：DAB（数字广播）和DVB（数字电视），宽带无线接入系统IEEE

802.11g/a/n、802.16d/e、802.20、3GPP2

AIE、MBOA

UWB传统的FDM/FDMA，将较宽频带分成较窄的子带（子载波）。为了避免各子载波之间干扰，需在子载波间保留较大间隔FFT（快速 变换）的发展，允许将子载波

排同

保 子载

间

提

频

率移动通信

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OFDM技术（续）经过串并变换后，发射信号可视作频域信号，IFFT将并行子载波上的频域信号转换到时域，也即M个子载波上时域信号的合并波形。在每个OFDM符号之前 一个循环前缀（CP），以在多径和失步环境下保持子载波间正交性。OFDM

的结构大致为发射机的逆过程，其部分是

FFT处理。经过FFT处理，时域的OFDM符号被还原到频域，即每个子载波上的发送信号。移动通信

通信人才网OFDM参数设计子载波间隔15kHz：子载波宽度越小，符号周期越大，频谱效率越高（CP是固定系统开销）。但如果子载波宽度过小，则对 频偏过于敏感，难以支持高速移动的终端。移动通信

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OFDM资源分配Localized方式：1个用户占用的子载波可以集中在一起，取得多用户分集增益Distributed方式：也可以分散在整个带宽，取得频率分集增益1个基本时/频资源块包含12个子载波（以适应

VoIP的需要）和1个子帧移动通信

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OFDM参考信号复用参考信号（导频）用于信道状态信息（CSI）和信道质量信息（CQI）的测量，以进行信号解调、频域调度和链路自适应分散式（Scattered）导频结构是FDM和TDM结构的融合参考信号的频域间隔应小于相关带宽（由多径扩展决定），时域间隔小于相关时间（由移动速度决定）。基本间隔6个子载波，2列/子帧。2天线参考信号交错放置（FDM）4天线情况：1列/子帧（只考虑低速移动）移动通信

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DFT-S-OFDM上行SC-FDMA信号可以用“频域”和“时域”两种方法生成频域生成方法又称为DFT扩展OFDM（DFT-S-OFDM）时域生成方法又称为交织FDMA（IFDMA）最终确定采用DFT-S-OFDM技术DFT-S-OFDM是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩

展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。DFT子载波CPSize-NTXSize-NFFTNTX

个符号IFFT移动通信

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DFT-S-OFDM参数DFT-S-OFDM的一个子帧包含6个（采用0.675ms子帧时为8个）“长块”和2个“短块”

，长块主要用于传送数据，短块主要用于传送导频信号。自载波间隔15kHz，长短两种CP移动通信

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DFT-S-OFDM资源分配Localized方式：DFT后子载波集中在一起Distributed方式：DFT后子载波分散在整个频带，已决定不采用跳频方式（用于代替Distributed方式）：以子帧为单位跳频，或以TTI（2个子帧）为单位跳频移动通信

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DFT-S-OFDM参考信号复用在两个短块中传输，用于：上行信道估计上行信道探测（channel

sounding），用于上行频域调度参考信号可能采用Localized方式和Distributed方式复用参考信号需支持多用户之间、MIMO天线之间的正交参考信号设计，可能采用如下方法实现：FDMTDMCDM：序列基于CAZAC序列上行信道探测参考信号需要在整个频带内发送移动通信

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上行虚拟MIMO（Virtual

MIMO）上行多用户MIMO（MU-MIMO），又称Virtual

MIMO，是LTE上行的补充多址方式两个用户可以配对进行MIMO发送，利用空间信道的非相关性，可以共享相同的时/频资源，从而对QoS要求较低的情况下容纳的用户配对可以采用2种方式：随机配对：简单，不依赖信道探测，但性能较差，需要复杂的空间相关性配对：通过更好的空间正交性，获得更好的性能，可使用简单的，但依赖信道探测移动通信

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MIMOLTE支持单用户空间复用、单用户空间分集、波束赋形等几种模式，在模式之间的切换速率最快100ms从反馈的类型区分，可采用开环和闭环方法从用户数量区分，可分为单用户MIMO（SU-MIMO）和多用户MIMO（MU-MIMO）目前LTE主要考虑：线性预编码（Linear

Precoding）：闭环方法。是空间复用和波束赋形的结合开环发送分集：主要用于控制信令发送MU-MIMO：又称空分复用（SDMA）移动通信

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MIMO——线性预编码发射机可以根据MIMO信道信息（可通过反馈信道或TDD系统的上下性对称性得到），预先对MIMO发射参数进行配置。以泛义的Beamforming的原理来解释，Precoding就是预先将Beam指向最有利于用户接收的“方向”对SU-MIMO采用归一化Precoding，对MU-MIMO采用非归一化Precoding基本反馈方法采用码本（codebook）方法，对TDD智能天线采用非码本方法（直接对

导频进行预编码）移动通信

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MIMO——开环发射分集可供考虑的技术包括空时编码（STBC）、空频编码（SFBC）和循环位移分集（CDD），目前以CDD作为基本选择CDD：在不同的天线上发送同一数据流的经过不同循环位移的版本，从而人为的制造“多径效应”，不同的天线发送的数据流有不同的相位，从而可以获得“多径分集”。但是天线之间的相对延迟要控制在CP以内主要考虑用于BER要求较高，但又难以采用比环反馈的控制信令传输CDD的主要优点是实现简单移动通信

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MIMO——SDMA除了上行“Virtual

MIMO”外，下行也可以采用MU-MIMO，或称SDMA。典型的如天线分组方法。移动通信

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调制与编码下行QPSK、16QAM和64QAM上行1/2pi

BPSK，带频域成形（spectrum

sharing）的QPSK和16QAM1/2pi和spectrum

sharing主要用于降低PAPR用于数据传输的信道编码方法采用Rel-6

Turbo码（mother

coderateR=1/3）采用无竞争交织器移动通信

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下行控制信令下行控制信令用于告知UE如何处理下行信号，下行带外L1/L2控制信令包括：用于下行数据发送的调度信息——用于UE对下行发送信号进行接收处理用于上行发送的调度赋予信息——用于确定UE上行发送信号格式对上行发送给出的ACK/NACK信息下行控制信令在一个TTI的前n（小于等于3）个符号内发送，TDM还是FDM未定。FDM可以实现更大覆盖，TDM可以实现微睡眠（Micro

sleep）控制信令编码：多用户联合编码有更大的编码增益，分别编码有多用户增益支持多个控制信道，分别功控多天线：采用发射分集提高控制信令的鲁棒性移动通信

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上行控制信令取得上行时间同步下的上行控制信令：与数据直接相关的控制信令传输格式HARQ信息与数据不直接相关的控制信令CQIACK/NACK同步随机接入（资源请求）未取得上行时间同步下的上行控制信令：异步随机接入移动通信

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频域调度动态的将最适合的时/频资源分配给某个用户，系统根据信道质量信息（CQI）的反馈、有待调度的数据量、UE能力等决定资源的分配，并通过控制信令通知用户。调度实际上和链路自适应、HARQ是密不可分的。LTE的调度最小周期为最小TTI（1ms）音业务 调度相对固定的资源（persistentscheduling）移动通信

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链路自适应自适应调制和编码（AMC）：

采用 mon

AMC（在所有频率资源上采用相同的AMC配置）HARQ：采用增量冗余（Incremental

Redundancy）HARQ。基本确定采用同步非自适应的HARQ，即每次重传的时刻和所采用的发射参数（调制编码方式及资源分配等）都是预先定义好的基本确定不才支持多个并行的HARQ信道移动通信

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小区搜索目的：下行同步和小区识别（获取小区ID（512个））主要由主同步信道（P-SCH）、辅同步信道（S-SCH）、广播信道（BCH）和参考信号实现，需要发送符号/子帧时钟,帧时钟,小区ID,天线数量等信息小区搜索过程（大多数公司意见）：P-SCH和S-SCH位于同一个子帧内，采用TDM复用，在

10ms内发送1-2次5ms时钟: 通过P-SCH取得无线帧时钟,组ID,可能还包括用于BCH的天线数量:通过S-SCH取得取得小区ID:通过下行参考符号读

BCH移动通信

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随机接入分为非同步随机接入和同步随机接入非同步接入是未取得上行同步或丧失上行同步情况下的接入，包括同步和资源请求，需要考虑失步下的用户间干扰，并最大限度避免碰撞同步接入是在保持上行同步时的接入，即资源请求随机接入信道带宽：占据1.08MHz。可采用多个基本带宽实现更高的接入几率。其余带宽可用于UL-SCH随机接入序列：Zadoff-Chu序列，每个小区64个采用与WCDMA相似的，采用power

ram

的接入功控方式。同时 应指示“可用的随机接入信道”、“功率步长”和“最大重传次数”等信息来支持物理层的随机接入过程LCR-TDD帧结构下，随机接入仍基于UpPTS长度为125us，经一定的扩展能达到约150us，远小于LTEFDD采用的1ms长度，造成其随机接入序列的数目（16）要少于FDD移动通信

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同步上行同步：又称时间控制。为了保证上行多用户之间的正交性，要求各用户的信号同时到达NodeB，误差在CP以内需要根据用户距NodeB的位置远近调整它们的发射时间。NodeB之间的同步：保持NodeB之间的正交性可以使基于OFDM/FDMA的LTE系统获得更好的性能，例如MBMS系统3GPP系统不像3GPP2系统可以依靠外部时钟（如GPS）取得同步，可以采用终端辅助方法，即NodeB借助小区内各UE的报告和相邻NodeB作同步校准，以此类推，使全系统逐步和参考 取得同步移动通信

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小区间干扰抑制LTE考虑的小区间干扰（ICI）抑制技术包括：干扰随机化（ICI

randomization）、干扰协调（ICIcoordination）、干扰消除（ICI

cancellation）干扰协调（软频率复用）：在小区中心采用频率复用系数1，在小区边缘采用频率复用系数1/nUsers

in

inner

part

of

the

cell

may

be

assignedthe

full

spectrum.Users

at

the

out