LTE培训-LTE背景介绍和关键技术

LTE培训-LTE背景介绍和关键技术第一页，共43页。主要内容LTE背景介绍LTE关键技术OFDMMIMOHARQAMCSON2第二页，共43页。What&Why?ThemotivationforLTENeedtoensurethecontinuityofcompetitivenessofthe3GsystemforthefutureUserdemandforhigherdataratesandqualityofservicePacketSwitchoptimisedsystemContinueddemandforcostreduction(CAPEXandOPEX)LowcomplexityAvoidunnecessaryfragmentationoftechnologiesforpairedandunpairedbandoperationLongTermEvolutionhttp://3第三页，共43页。无线技术向LTE演进HSPA+DL>40MBps;UL>10MbpsTD-HSDPA2.8MbpsTD-HSUPA2.2MbpsWCDMA384KbpsHSDPA1.8/3.6MbpsHSDPA7.2MbpsHSUPA1.4~5.8Mbps1GbpsLTE+LTETDD1LTETDD2LTETDDDL:100MbpsUL:50MbpsTD-HSPA+

DL:>25.2MbpsUL:>19.2MbpsEV-DORel.0DL:2.4MbpsUL:153.6kbpscdma20001x153.6kbpsD0Rel.ADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsDoRevB(MultiCarrierDO)DL：46.5MbpsUL:27MbpsLTEFDDDL:100MbpsUL:50MbpsGSMEDGE120KbpsGSMGERAN240K-2MbpsTD-SCDMA384Kbps第四页，共43页。LTEFDD/TDD设计层面的比较FDD/TDD相同的设计:高层信令相同，如NAS和RRC2层用户平面相同:如MAC，RLC和PDCP物理层70%相同eNodeBU-planeC-planeNASRRCPDCPRLCMACPHYFDD/TDD的主要区别在于帧结构、时分设计、同步、多天线等第五页，共43页。LTE/SAE网络总体架构网络架构更趋扁平化和简单化减少网络节点，降低系统复杂度以及传输和无线接入时延减小网络部署和维护成本UTRAN第六页，共43页。E-UTRAN和EPC的分工界面第七页，共43页。常见缩写略语全称中文概念范围EPSEvolvedPacketSystem演进分组系统包括无线接入网和核心网EPCEvolvedPacketCore演进分组核心网仅指核心网E-UTRANEvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork演进通用无线接入网络仅指无线侧SAESystemArchitectureEvolution=EPC系统结构演进仅指核心网LTELongTermEvolution=EUTRAN无线接口长期演进仅指无线侧8第八页，共43页。LTE/SAE网络结构SGSNGPRSUMTSE-UTRANcdma2000MMEHSSPCRFServingGWPDNGWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11SGiS9S10UserplaneControlplaneBTSInternetCorporate

InternetOperatorService

NetworkEPS(EvolvedPacketSystem)

S6dPDSNBSCSAEA10/A11第九页，共43页。控制面协议栈结构第十页，共43页。用户面协议栈结构第十一页，共43页。RRC协议状态及状态变换LTE支持两种RRC状态：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED第十二页，共43页。主要内容LTE背景介绍LTE关键技术OFDM13第十三页，共43页。OFDM技术SingleCarrierOFDM：

OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing

正交频分复用frequencyMulti-carrierfrequencyOFDMfrequency第十四页，共43页。应对符号间干扰-插入CP第十五页，共43页。加CP操作第十六页，共43页。OFDM不足1——峰均比高下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比第十七页，共43页。多址技术下行多址技术：OFDMA上行多址技术主要考虑因素：终端处理能力有限，尤其发射功率受限。OFDM技术由于高的PAPR问题不利于在上行实现。单载波（SC）传输技术PAPR较低LTE采用在频域实现的多址方式：单载波频分多址（SC-FDMA）第十八页，共43页。OFDMAVSSC-FDMA第十九页，共43页。下行调制多址OFDMA第二十页，共43页。E-UTRAN空口技术-上行调制多址SC_FDMA第二十一页，共43页。主要内容LTE背景介绍LTE关键技术OFDMMIMO22第二十二页，共43页。MIMO技术MIMO：Multipleinputandmultipleoutput第二十三页，共43页。MIMO技术的分类从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/基站并行发射多个数据流，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：闭环（Close-Loop）MIMO：通过反馈或信道互异性得到信道先验信息开环（Open-Loop）MIMO：没有信道先验信息第二十四页，共43页。LTE传输模式Mode传输模式技术描述应用场景1单天线传输信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站2发射分集同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信道质量不好时，如小区边缘3开环空间复用终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号信道质量高且空间独立性强时4闭环空间复用需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好5多用户MIMO基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。6单层闭环空间复用终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道7单流Beamforming发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发射信号具有波束赋形效果信道质量不好时，如小区边缘8双流Beamforming结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率信道质量较高且具有一定空间独立性时（信道质量介于单流beamforming与空间复用之间）第二十五页，共43页。主要内容LTE背景介绍LTE关键技术OFDMMIMOHARQ26第二十六页，共43页。HARQwithSoftCombiningeNodeBUETransmitterReceiverLTE关键技术

-HARQ（HybridAutomaticRepeatRequest）传统的ARQ接收端接收数据块，并解编码根据CRC解校验，得到误块率如果数据块误块率高丢弃错误的数据块接收端要求发送端重发完整的错误的数据块混合HARQ接收端接收数据块，并解编码根据CRC解校验，得到误块率如果误块率较高暂时保存错误的数据块接收端要求发送端重发接收端将暂存的数据块和重发的数据混合后再解编码Packet1?NPacket1Packet1Packet1Packet1?+APacket2第二十七页，共43页。多进程“停-等”HARQ

“停-等”（Stop-and-Wait，SaW）HARQ对于某个HARQ进程，在等到ACK/NACK反馈之前，此进程暂时中止，待接收到ACK/NACK后，在根据是ACK还是NACK决定发送新的数据还是进行旧数据的重传。第二十八页，共43页。同步和异步HARQ-按重传的时序安排分类同步HARQ：每个HARQ进程的时域位置被限制在预定义好的位置，这样可以根据HARQ进程所在的子帧编号得到该HARQ进程的编号。同步HARQ不需要额外的信令指示HARQ进程号。异步HARQ：不限制HARQ进程的时域位置，一个HARQ进程可以在任何子帧。异步HARQ可以灵活的分配HARQ资源，但需要额外的信令指示每个HARQ进程所在的子帧。Page29第二十九页，共43页。自适应和非自适应HARQ-按传输配置分类自适应HARQ：可以根据无线信道条件，自适应的调整每次重传采用的资源块（RB）、调制方式、传输块大小、重传周期等参数。可看作HARQ和自适应调度、自适应调制和编码的结合，可以提高系统在时变信道中的频谱效率，但会大大提高HARQ流程的复杂度，并需要在每次重传时都发送传输格式信令，大大增加了信令开销。非自适应HARQ：对各次重传均用预定义好的传输格式，收发两端都预先知道各次重传的资源数量、位置、调制方式等资源，避免了额外的信令开销第三十页，共43页。下行异步自适应HARQ流程UE通过PUCCH向eNodeB反馈上次传输的ACK/NACK信息。经过一定的延迟到达eNodeB。eNodeB对PUCCH的ACK/NACK信息进行解调和处理，并根据ACK/NACK信息和下行资源分配情况对重传数据进行调度。PDSCH按照下行调度的时域位置发送重传数据，并经过一定的下行传输延迟到达UE端。UE经过一定的处理延迟对下行重传完成处理，并通过PUCCH再次反馈ACK/NACK信息。结束一个下行HARQRTT流程第三十一页，共43页。上行同步非自适应HARQ流程eNodeB通过PHICH(物理HARQ指示信道)向UE反馈上次传输的ACK/NACK信息，经过一定的延迟到达UEUE对PHICH的ACK/NACK信息进行解调和处理，并根据ACK/NACK信息在预定义的时域位置通过PUSCH发送重传数据，并经过一定的上行传输延迟到达eNodeB端eNodeB经过一定的处理延迟对上行重传完成处理，并通过PHICH再次反馈针对此次的重传信息结束一个上行HARQRTT传输。第三十二页，共43页。主要内容LTE背景介绍LTE关键技术OFDMMIMOHARQAMC33第三十三页，共43页。自适应调制和编码（AMC）信道质量的信息反馈，即ChannelQualityIndicator（CQI）UE测量信道质量，并报告（每1ms或者是更长的周期）给eNodeBeNodeB基于CQI来选择调制方式，数据块的大小和数据速率较差的信道环境→较多的信道编码冗余NodeBNodeB较好的信道环境较差的信道环境较好的信道环境→

较少的信道编码冗余→较低阶的调制→

较高阶的调制第三十四页，共43页。LTE的调制方式第三十五页，共43页。CQI索引CQIindexmodulationcoderatex1024efficiency0outofrange1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QA