LTE基本原理及关键技术

LTE基本原理内容LTE起源LTE技术原理与系统架构LTE关键技术分析□LTE项目的启动主要有三方面的考虑：基于CDMA技术的3G标准在通过HSDPA以及EnhancedUplink等技术增强之后，可以保证非来几年内的竞争力。但是，需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力应对来自于WiMAX的市场压力■为应对ITU的4G标准征集做准备The

justification

of

the

Study

Item

was

that

withenhancements

such

as

HSDPA

and

Enhanced

Uplink,

the

3GPP

radio-access

technology

will

be

highly

competitivefor

several

years.

However,

to

ensure

competitiveness

inan

even

longer

time

frame,

i.e.

for

the

next

10

years

andbeyond,

a

long-term

evolution

of

the

3GPP

radio-accesstechnology

needs

to

be

considered.

---3GPP

TR

25.913LTE起源产品与业务发展媒体为主导业务，呈现宽带移动化、移动宽带化技术趋势：接入多元化、网络一体化、应用综合无线技术演进路径2001-20052006-2007CDMA2000无线技术演进路线

WCDMA无线技术演进路线HSDPA

(P1)1.8M/3.6MbpsHSDPA(P2)7.2/14.4Mb/sHSUPA6-8MbpsWCDMA

R99/R4384kb/sEDGEHSPA+HSDPA单载波2.8MbpsMC-HSDPA8.4Mb/sHSUPAR4384kb/sEDGEsTD-SCDMA无线技术演进路线LTEDL:100MbpsUL:50MbpsLTEDL:100MbpsUL:50MbpsHSPA+>40MbpsD

:

40Mbps

U

>

0Mbps802.16d75Mbps802.16e20-30Mbps802.16m2008-20101xEV-DO

Rev.

0DL:

2.4MbpsUL:153.6kbps1xEV-D0

Rev.

ADL:

3.1MbpsUL:

1.8Mbps1xEV-DV3.1MbpsDO

Rev.

B（多载波DO）

DL：46.5MbpsUL:27MbpsSBCDL:

100Mbps-1GbpsUL:

50-100MbpsUMBLBCDL:

100Mbps-1GbpsUL:

50-100MbpsB33GPP标准与技术演进标准化R99/4R5R6IMSHSDPARelease

99/4产业化LTE

V12007.12Release

5/6/7LTE/SAEWLAN

I/WPoCMBMSEDCHR9(?)IMT-Advanced?LTE+

(?)20002004UTRAN

Long-TermEvolution

(LTE)(2004.11)HSPA+

LTE/SAER7

R820072010LTE的进一步演进将会满足IMT-Advanced的技术要求内容LTE起源·

LTE技术原理与系统架构LTE关键技术分析定位：■集高质量话音和宽带数据为一体；支持全移动、综合多业务；网络可控、可管理；具有低成本、低时延、后向兼容的“先进的综合移动宽带无线系统”技术路线:OFDM+SA/MIMO+IP技术■+TD-SCDMA成熟技术3G是移动通信标准，BWA(802.16e等)是宽带无线接入标准3G演进是移动通信宽带化；BWA是宽带接入无线化3G定位是语音为主、兼顾数据；BWA是数据为主、兼顾语音电信运营商竞争的需求：既能承载高质量实时话音，又能提供无线宽带数据接入的全移动系统TDD

LTE的定位–更小的TTI满足用户面和控制面的时延；共享信道支持在多个用户间同时传输数据；用户面延迟小于5ms，控制面延迟小于100ms；–采用OFDM，MIMO等先进技术支持更高的用户传输速率；下行最大速率可达100Mbits/s，上行最大速率可达50Mbits/s–1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz可变带宽；在5MHz以下带宽中，采用现有的1.4MHz带宽，实现系统的平滑演进。12345–下行频谱效率可达HSDPA的3～4倍；上行频谱效率可达HSUPA的2～3倍；–与LTE

FDD系统帧结构兼容，系统设计保证了站点的重用TDD

LTE系统目标E-UTRAN舍弃了UTRAN的RNC-NodeB结构，完全由ENodeB组成。每个ENB通过S1接口，和接入网关Access

Gateway连接。在E-UTRAN中，eNB之间采用IP传输，在逻辑上通过X2接口互联-Mesh型网络。支持UE在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。名名词词解解释释：：MME:移动性管理实体A

GatewayAGW是以前的定义现在已经改了改为：Serving

Gateway或者S-GW

译为服务网关和PDN

GAteway=P-GW，PDN分组数据网络eNB的主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立，管理和释放；以及部分无线资源管理rrm方面的功能。MME的主要功能包括：向eNB分配寻呼信息，安全控制，空闲状态移动控制，SAE无线承载控制。接入网关aGW主要包括移动性管理实体MME和用户面实体UPE，其承担的功能主要包括寻呼的发起；UE空闲状态下的移动性管理；用户面的加密；分组数据的包头压缩；接入承载控制；非接入层信令和用户数据的加密。网络扁平化,全IP化业务平面与控制平面完全分离化

➢

核心网趋同化,交换功能路由化S-GatewayP-GatewayMMEHSSeNodeBUEIMS接入控制部分网络控制部分终端部分

接入部分网元数目最小化,协议层次最优化LTE网络结构简化网络扁平化、IP化架构

LTE之间各网络节点之间的接口使用IP传输eNB之间的X2接口–

eNB和MME、S-GW间的S1接口通过IMS承载综合业务原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域IP化的网络架构MME：SGW：eNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发；在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费；合法性监听；PDN

GW：NAS信令，N基AS于信单令个安用全户；的数据包过滤；上下空行闲服模务式级U的E的计可费达（性基；于SDF，或者基于本地策略）；选择PDN

GW和S上er下vi行ng服G务W；级；的门控；MM上E改下变行时服的务M级ME增选强择，功对能每；个SDF进行策略和整形；基于AM2BGR、的3下G切行换速时率选整择形S基GS于N；MBR的下行速率整上下行承载的绑承载管理功能（包括专用定承；载合的法建性立监）听；认证；漫游跟踪区列UE表I管P地理址；P分CR配F：；3GPP接入网络基之于间服核上务心下网数行节据传点流输之的层间策数移略据动控包控包性的制信分（令类服；标务示数；据流模板、QoS切换过程中，进行数据的控前制转）；上下行传输基层于数服据务包数的据分流类的标计示费；规则控制。IP化的网络架构网络将最大程度的使用运营商已有的资源，包括已有的网络、频率、站点、天线，并通过有效的方式，对所有的频率进行分配–全频

效良简天高接最

切换增区TD

LTE接入网eNBeNB：无线资源管理（RRM）；用户数据流IP头压缩和加密；UE附着时MME选择功能；

用户面数据向ServingGW的路由功能；寻呼消息的调度和发送功能

（源自MME和O&M的）广播消息的调度和发送功能

用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能。

基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型。上行传输层数据包的分类标示。TD

LTE接入网eNBS1-MMEeNodeB与MME之间的控制面接口，提供S1-AP信令的可靠传输，基于I协议。S1-UeNodeB与S-GW之间的用户面接口，提供eNodeB与S-GW之间用户面PDU传输。基于UDP/IP和GTP-U协议。S3在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动和承载信息交换而定义的接口点，基于SGSN之间的Gn接口定义。S4核心网和作为3GPP锚点功能的Serving

GW之间的接口，为两者提供相功能和移动性功能支持。该接口基于定义于SGSN和GGSN之间的Gn接如果没有建立Direct

Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。S5负责Serving

GW和PDN

GW之间的用户平面数据传输和隧道管理功能的于支持UE的移动性而进行的Serving

GW重定位过程以及连接PDN网络

non-collocated

PDN

GW之间的连接功能。基于GTP协议或者基于PMIPvS6aMME和HSS之间用以传输签约和鉴权数据的接口。S7基于Gx接口的演进，传输服务数据流级的PCC信息、接入网络和位置S7c基于Gx接口演进，支持传输QoS参数和相关分组过滤器参数、控制信

S5/S8接口基于PMIPv6协议情形下支持。S8a定义于不同PLMN间，VPLMN中Serving

GW和HPLMN中PDN

GW之间为用户供控制平面和用户平面功能的接口，该接口基于SGSN和GGSN间的Gp接S8a相当于是S5接口的跨PLMN版本。S8b支持跨PLMN网关漫游情况用户平面和控制平面功能的接口，支持PMS10MME之间的接口，用来处理MME重定位和MME之间的信息传输。S11MME和Serving

GW之间的接口S12有Direct

Tunnel建立时，UTRAN和Serving

GW之间的接口，用于二者TD

LTE网络接口S1接口控制面的功能：SAE承载管理功能（包括SAE承载建立、修改和释放）；连接状态下UE的移动性管理功能（包括LTE系统内切换和系统间切换）；S1寻呼功能；NAS信令传输功能；S1

UE上下文释放功能；S1接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）；网络共享功能；网络节点选择功能；初始上下文建立功能；漫游和接入限制支持功能S1接口概述SAE承载管理–SAE承载建立–SAE承载修改–SAE承载释放初始上下文建立UE上下文释放切换管理–切换准备–切换资源分配–切换通知–路径切换请求–切换取消寻呼初始UE消息下行NAS传输上行NAS传输复位错误指示S1建立S1接口流程概述X2接口控制面的功能：

连接状态下UE的移动性管理功能（针对

LTE系统内切换）；上行负荷管理功能；X2接口管理功能（包括复位和错误指示）。X2接口概述X2接口流程概述多模多功能TD

LTE终端PDAGSMTD-SCDMAALL

IN

ONE低成本低功耗业务丰富通用性强设置灵活接入性强操作系统简单系统稳定商用终端与HSPA等商用网络进行IWT和IOT测试，保证漫游等功能的实现TD

LTE终端ClassPower(dBm)Tolerance(dTD

BL)TE终1UE功[+30]率等级：2[+27]3[+23]+/-2

dB]4[+21]端

完成业务数据流在空中接口的收发处理，协议栈包括PDCP、RLC、MAC和PHY四个协议子层

E-UTRAN控制面主要包括

NAS、RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY，网络侧的协议终止点除NAS在MME中外，其他的协议层都终止于eNB空中接口

广播：MIB等需要频繁发送的系统信息使用固定无线资源在PBCH上发送，而其它广播信息与数据动态共享无线资源，由PDSCH承载。寻呼：采用与数据共享无线资源的方式采用PDSCH承载。

业务链接建立和释放：在E-UTRAN中对RRC消息进行了较大的简化，仅使用一个单一的配置消息（RRC

CONNECTIONRECONFIGURATION）来进行业务链接的建立和释放。动态调度

测量：测量对E-UTRAN网络性能影响非常大，与切换、调度密切相关。E-UTRAN中测量由网络侧发起和配置，具体的测量量仍在定义中。切换空中接口的主要工作过程PHY位于UU口协议规范的最底层

与MAC子层以及RRC层之间有信息交互

PHY通过传输信道向高层提供数据传输服务空中接口分层5ms转换点结构相对10ms转换点结构，具有实现简单、系统时延较小的优点，但总的下行吞吐率也较低5ms转换点：10ms转换点：物理层帧结构上下行配置上下行配置DL UL切换点周期子帧序号012345678905

msDSUUUDSUUU15

msDSUUDDSUUD25

msDSUDDDSUDD310

msDSUUUDDDDD410

msDSUUDDDDDD510

msDSUDDDDDDD65

msDSUUUDSUUD物理层帧结构特殊子帧配置常规CP扩展CPDwPT物S理GP层U帧pPTS结D构wPTSGPUpPTS03101381特殊1

子帧配置948321039231121014121372539282693917102---8111---LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义基本时间单元：Ts=1/Fs=1/(15000x2048)秒Fs采样频率Fs=△f

*NfftOFDM关键参数：△f,Tcp以及Nc采样频率以及FFT点数与实现相关基本时间单位天线端口LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。由于目前LTE上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，所以上行还没有引入天线端口的概念。目前LTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号0~5。小区专用参考信号传输天线端口：天线端口0~3MBSFN参考信号传输天线端口：天线端口4终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5物理资源概念1个时隙——7个OFDM符号6个资源单元(RE)对于每一个天线端口，一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元资源块(RB)一个时隙中，频域上连续的宽度为

180kHz的物理资源称为一个资源块物理资源概念RB参数（常规子帧）物理资源概念资源单元组(REG)控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道每个REG中包含4个数据RE物理资源概念常规子帧：常规子帧由两个时隙组成，每个时隙长度0.5ms下行Unicast/MBSFN子帧下行MBSFN专用载波子帧上行常规子帧特殊子帧：特殊子帧由三个特殊域组成，分别为DwPTS、GP和UpPTS，特殊子帧只存在帧结构类型2中子帧结构OFDM符符号号数数目目：：1~~3控制区域OFDM符号数目可配置子帧控制区域OFDM符号数目帧结构类型2中的子下帧1和子行帧6

Unica1,

s2

t/存在MBSFN传输的子帧控制区域与数据区域进行时分

1,

2不存在MBSFN传输的子帧1,

2,

3MBSFN子帧数据传输方式localizeddistributed下行Unicast/MBSFN子帧下行MBSFN专用载波子帧中不存在控制区域即控制区域OFDM符号数目为0下行MBSFN专用载波子帧上下行控制区域与数据区域划分的区别：下行时分，上行频分控制区域与数据区域进行频分数据传输方式LocalizedLocalized

+

FH上行常规子帧信道类型功能PUSCH

(Physical

Uplink

Shared

Channel)承载上行业务数据PUCCH

(Physical

Uplink

Control

Channel)承载HARQ信息PRACH

(Physical

Random

Access

Channel)用于UE随机接入时发送preamble信息信道类型功能PDSCH(Physical

Downlink

Shared

Channel

)承载下行业务数据PBCH

(Physical

Broadcast

Channel)承载广播信息PMCH

(

Physical

Multicast

Channel)在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息PCFICH

(Physical

Control

Format

IndicatorChannel)用于指示同一子帧中PDCCH占用的符号数信息PDCCH

(Physical

Downlink

Control

Channel)承载下行调度信息PHICH

(Physical

Hybrid

ARQ

Indicator

Channel)承载HARQ信息物理信道类型和功能上行物理信道下行物理信道控制信息物理信道承载的信息UCIPUCCH对下行传输的ACK/NACK的反馈、调度请求以及CQI的测量结果CFIPCFICHPDCCH占用几个OFDM符号，CFI取值为1或2或3HIPHICH对上行传输的ACK/NACK的反馈，HI取值为0或者1DCIPDCCH资源分配信息、HARQ信息、上行调度确认以及其他控制信息。根据承载信息不同，PDCCH分为以下几种格式：DCI格式0承载UL-SCH资源分配信息；DCI格式1承载SIMO方式的DL-SCH资源分配信息；DCI格式1A承载简单的SIMO方式的DL-SCH资源分配信息；

DCI格式2承载MIMO方式的DL-SCH资源分配信息；DCI格式3承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（2比特的功率调整）；DCI格式3A承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（1比特的功率调整）物理层信令主要用于携带与资源分配相关的信息以及HARQ相关信息：物理层信令Tail

biting

convolutional

coding：咬尾卷积码截尾卷积码传输信道的信道编码■控制信息的信道编码Turbo

coding1/3BCHRACHN/AN/A传控输制信道息编码方案编码速率ULD-CSICHTail

biting

convolutional

coding1/3DLC-FSICHBlock

code1/16PHCIHRepetition

code1/3MCHUCIBlock

codevariableTail

biting

convolutional

coding1/3LTE信道编码与调制方式物理信道调制方式PUDSCHQPSK,

16QAM,

64QAMPUMCHCHBQPSK,，1Q6PQSAKM,

64QAMPDRCACH下行物理信NQ/PASK道的调制方式PBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK上行物理信道的调制方式LTE信道编码与调制方式上行初始同步：UE在随机接入信道上发送preamble码eNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反馈给UEUE根据该信息进行后续的发送时间调整上行同步保持：eNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字UE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送

时间提前量进行调整(X还未确定！)下行初始同步：初始下行同步是小区搜索过程。

UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步下行同步保持：小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与eNB之间的时间同步物理层主要过程—同步小区搜索是UE接入网络，为用户提供各种业务的基础根据同步信号获得下行时间同步读取小区广播信息根据同步信号获得CELL

ID、系统带宽、天线配置等相关信息根据同步信号获得下行频率同步物理层主要过程—小区搜索UE收到高层发送preamble码的请求后，物理层随机接入过程开始，高层的上述请求的内容还包括：preamble码的索引，preamble码的发送功率，相关的RA-RNTI，上行随机接入资源配置；UE从preamble码序列集中，使用preamble码索引选出一个preamble码序列，使用步骤1中得到的preamble码的发送功率，将选出的preamble码序列在指定的上行随机接入资源上进行传输；eNodeB检测到UE发送的preamble码，将时间同步等信息反馈给UE，控制UE上行数据的传输。UE如果检测到含有RA-RNTI的PDCCH，并根据PDCCH中的指示，将相应的DL-SCH中的传输块传送给高层，就退出物理层随机接入过程。如果没有检测到含有RA-RNTI的PDCCH，那么也退出物理层随机过程。上行随机接入的目的是UE获得与基站的上行时间同步，为业务数据传输提供基础UE高层UE物理层eNodeB•preamble码的索引•preamble码的发送功率•相关的RA-RNTI•上行随机接入资源配置检测到含有RA-RNTI的PDCCH•preamble码序列•时间同步等信息•相应的DL-SCH中的传输块物理层主要过程—上行随机接入内容LTE起源及里程碑LTE技术原理与系统架构LTE关键技术分析LTE关键技术LTE（OFDM+MIMO+IP）LTE的主要增强型技术：OFDM、MIMO1G（FDMA）2G（TDMA为主）3G（CDMA）OFDMOFDM下行OFDM上行SC-FDMA频分复用、频分多址(FDM/FDMA)技术其实是一种传统的技术；将较宽的频带分成若干较窄的子带(子载波)进行并行发送是最朴素的实现宽带传输的方法。但是为了各子载波间的干扰，不得不在相邻的子载波间保留较大的间隔，这就大大的降低了频谱效率。因此，频谱效率更高的TDM

TDMA(时分复用、时分多址)和CDMA技术成了无线通信的核心传输技术。但是近几年由于数字信号处理技术FFT（快速傅立叶变换）的发展，使得FDM技术有了革命性的变化；FFT允许将FDM的各个子载波重叠排列，同时保留子载波间的正交性(以避免子载波间的干扰)。部分重叠的子载波排列可以大大提高频谱效率，因为相同的带宽内可以容纳更多的子载波。OFDM即正交频分多路复用（Orthogonal

Frequency

DivisionMultiplexing），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。OFDM原理OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDM符号BandwidthOFDM原理采样频率Fs采样周期TsFFT点数NFFT子载波间隔△f有用符号时间Tu循环前缀时间TcpOFDM符号时间TOFDM可用子载波数目Nc关键参数：△f,Tcp以及Nc采样频率以及FFT点数与实现相关OFDM主要参数160单位为TsCP的长度由所要求的系统容量、信道相关时间、和FFT复杂度共同确定的。使用短的CP，允许有限的ISI，有利于实现更高的系统容量。子载波间隔15kHz，用于单播（unicast）和多播（MBSFN）传输7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输子载波数目循环前缀长度一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义基本时间单元：Ts

=1/Fs

=1/(15000x2048)秒信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目L72TE180OF300DM6主00要900参1200数由于FFT处理使得子载波可以重叠理论上可以接近乃奎斯特极限；OFDMA可以实现小区内用户之间的正交性从而避免干扰，所以OFDM系统可以实现很高的小区容量——采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性的一种方式，防讳于未然的一种方式。另一种方式就是等干扰出现后用信号处理技术将期消除，例如信道均衡、多用户检测等；这些技术也可以消除单载波系统中的用户间干扰(MUI),以恢复系统的正交性。更准确的说法是：相对单载波系统CDMA来说，多载波技术(OFDM)是更直接的实现正交传输的方法。频谱效率高OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性的一种方式，“防讳于未然”的一种方式CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除，例如信道均衡、多用户检测等；以恢复系统的正交性相对单载波系统(CDMA)来说，多载波技术(OFDM)是更直接的实现正交传输的方法带宽扩展性强-----决定性优势OFDM信道带宽取决于子载波的数量CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机复杂度大幅度上抗多径衰落相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式OFDM技术的优势LTE最后选择了OFDMA作为下行多指技术方案，但是并没有证明OFDM比CDMA频谱效率高。5M带宽内，两者性能相当；这也是HSPA+的原因。OFDM替代了CDMA，主要是OFDM可以更好，更简单的实现5M以上的系统带宽。这个也是值得商榷的，因为20M对于CDMA来说并非复杂的不可以实现，如果100M那CDMA确实搞不定。频域调度及自适应OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好的适应频率选择行衰落实现MIMO技术较简单MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多个数据流水平衰落信道中实现MIMO更容易、频率选择性信道中，IAI和ISI混合在一起，很难将MIMO接受和信道均衡区分开OFDM技术的优势CP的长度由所要求的系统容量、信道相关时间、和FFT复杂度共同确定的。使用短的CP，允许有限的ISI，有利于实现更高的系统容量。研究表明：低阶调制下，频率误差要控制在2%以内才能避免SNR性能极距下降，高阶调制更不用说。PAPR问题高PAPR给系统很多不利：增加模数/数模转换的复杂度、降低RF功放的效率、增加发射机功放的成本等降低PAPR的方法：信号预失真技术：如消峰(Clipping)、峰加窗编码技术、加扰技术时间和频率同步时间偏移会导致OFDM子载波的相位偏移，所以引入CP载波频率偏移带来两个影响：降低信号幅度、造成ICI多小区多址和干扰抑制OFDM技术的缺点上行和下行的技术选址不一样，因为终端能力有限，特别是功率受限。降低PAPR有两种，一种就是消波等，另外一种是在IFFT处理前进行预扩展处理，最典型的就是用离散傅立叶变换进行扩展，这就是DFT-S-OFDM。先把串行信号变成并行~~时域转换到频域；然后输入IFFT模块，这样统一变成时域，并发送。还有一个优点是可以灵活支持Distribute

FDMA

和Localized

FDMA，灵活性接近OFDMA。

PAPR远低于OFDMA，然而DFT-S-OFDM的频谱效率低于OFDMA。单载波特性：信号具有低的峰均比传输带宽取决于MDFT-S-OFDM原理160单位为Ts子载波间隔15kHz子载波数目循环前缀长度一个时隙中不同DFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目

LTE72DF180TS3-00

OF60D0M9关00键1200参数多天线技术天线选择技术，也就是天线切换分集。可以获得空间分集需要注意这儿的天线数目都是虚拟的天线数目！下行利用公共天线端口，LTE系统可以支持单天线发送（1x），双天线发送（2x）以及4天线发送（4x），从而提供不同级别的传输分集和空间复用增益利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，LTE系统可以支持更多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时，提供波束赋形增益上行目前，LTE系统上行仅支持单天线发送可以采用天线选择技术提供空间分集增益LTE系统的天线配置传输分集：利用空间信道的弱相关性，结合时间、频率上的选择性，为信号传递提供更多的副本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。空间复用：利用空间信道的弱相关性，在多个互相独立的空间信道上传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。

波束赋行：应用于小间距天线阵列的多天线传输技术，主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向的辐射方向图，对准用户方向，从而提高信噪比，提高覆盖和容量。三种技术对应空间信道的要求不同，低信噪比区域斜率较大，传输分集和波束赋形可以有效提高信噪比，从而提高容量和覆盖范围；高信噪比区域，容量曲线比较平坦，提高信燥比意义不大，应用空间复用技术来提高传输速率。为了满足E-UTRA的要求，LTE系统支持上行应用MIMO技术，包括空间复用和传输分集。由于担心终端实现时复杂度过高，目前LTE中上行为2收1发，所以上行仅仅支持上行传输天线选择和多用户MIMO下行多天线技术传输分集SFBC,SFBC+FSTD，闭环Rank1预编码空间复用开环空间复用，闭环空间复用以及MU-MIMO波束赋形上行多天线技术上行传输天线选择(TSTD)MU-MIMO多天线技术空时/频编码STBC

SFBCSTBC:在第一根天线上传输原始信号，而再第二根天线上，以两个符号为一组变换信号的传输顺序，并进行共轭和/或取反的操作。SFBC:如果上述符号对应的是不同子载波上的符号，而不是时域上的符号，就是空频块码（SFBC，Space

Frequency

BlockCode）。□ST/FBCSTBCSFBCLTE系统中在2天线端口发送情况下的传输分集技术确定为SFBC传输分集天线切换分集技术即当发射端存在多根传输天线时，从时间上或者频率上按照一定的顺序依次选择其中一根天线进行传输的技术。如果在不同的时间上进行天线的切换，即时间切换传输分集（TSTD，Time

Switched

Transmit

Diversity）；如果在不同的子载波上进行天线的切换，即频率切换传输分集（FSTD，Frequency

Switched

Transmit

Diversity）技术。FDD

LTE支持开环和闭环的天线选择方案。共享数据信道在天线间交替传输，可以获得空间分集从而避免共享数据信道的深衰落。开环不需要发送用于天线选择的参考符号，闭环需要开环在下行不需要发送告知天线选择信息的比特，闭环需要开环获得的分集增益小，闭环大□TSTDLTE系统上行天线选择技术可以看作是TSTD的一个特例传输分集FSTDLTE系统并没有直接采用FSTD技术，而且与其他传输分集技术结合起来使用传输分集□SFBC+FSTDLTE系统中在4天线端口发送情况下的传输分集技术采用SFBC与FSTD结合的方式传输分集MU-MIMOSU-MIMOSISOMISOSIMOMIMO空间复用各有优缺点，目前LTE采用多码字传输目前支持开环的空间复用技术，码字数目2，层4，当传输天线数目为4，而且空间信道枝为4的时候。所以层数目和码数目有1，1对应的关系。多码字传输多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上LTE支持最大的码字数目为2。

为了降低反馈的量单码字多码字空间复用闭环的空间复用：作用：将天线域的处理转换为波束域进行处理，在发射端利用已知的空间信道信息进行预处理操作，从而进一步提高用户和系统的吞吐量。两种方式：费码本的预编码操作（预编码矩阵在发送端获得）和基于码本的预编码操作（预编码矩阵在接受端获得）在空间复用传输之前，多个数据流使用一个线性的预编码矩阵或者向量进行预编码操作在发送天线与接收天线相等(NL=NL

)的情况下，预编码操作可以正交化多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度进一步，在发送天线数目大于接收天线数目(NL<NT

)的情况下，预编码操作还可以获得波束赋形增益/传输分集增益基于预编码的空间复用MU-MIMO可以比SU-MIMO获的更多的用户分集增益，即对于SU-MIMO，所有的MIMO信号都来自于同一个终端的天线；而MU-MIMO的信号来自于不同终端的，他比SU-MIMO更容易获的信道之间的独立性。下行MU-MIMO:将多个数据流传输个不同的用户终端，多个用户终端以及eNB构成下行MU-MIMO系统下行MU-MIMO可以在接收端通过消除/零陷的方法，分离传输给不同用户的数据流下行MU-MIMO还可以通过在发送端采用波束赋形的方法，提前分离不同用户的数据流，从而简化接收端的操作LTE下行目前同时支持SU-MIMO和MU-MIMOSU-MIMOMU-MIMOMU-MIMO上行的MU-MIMO是个虚拟的MIMO系统。上行MU-MIMO:不同用户使用相同的时频资源进行上行发送（单天线发

送），从接收端来看，这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线，从而构成了一个虚拟的MIMO系统，即上行MU-MIMOLTE上行仅仅支持MU-MIMO这一种MIMO模式SU-MIMOMU-MIMOMU-MIMO操作上和预编码很像，但是原理不同预编码要求基站侧适用大间距的多根阵列天线，需要匹配瞬时的衰落变化波束赋形应用于小间距天线阵列的多天线传输技术，主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向的辐射方向图，对准用户方向，从而提高信噪比，提高覆盖和容量。只需要匹配信道的慢变化，比如来波方向和平均路损，因此可以不利用终端来反馈所需信息，来波方向和平均路损可以在基站侧测量得到，并且不要求上行适用多根天线进行数据发送。波束赋形需要专用导频，主要原因是为了获取波束赋性增益需要较多的天线单元，而目前LTE只支持4个公共导频，所以无法在超过4跟天线单元的阵列上适用波束赋行。目前LTE支持基于专用导频的波束赋形操作。□波束赋形技术要求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多波束赋形技术的实现方式是将一个单一的数据流通过加权形成一个指向用户方向的波束，从而使得更多的功率可以集中在用户的方向上波束赋形技术可以充分的利用TDD系统的信道对称性DOASVD波束赋形Layer

Mapper模块完成码字到层的映射操作，Pre-coding模块完成层到天线端口的映射操作，空间复用中的预编码操作、传输分集操作主要在这个模块中完成。

Antenna

Port

Mapper模块完成天线端口到物理天线单元的映射操作，波束赋形操作主要在这个模块中完成。码字数目2，层4，当传输天线数目为4，而且空间信道枝为4的时候。主要在下行方向，上行方向虽然支持MU-MIMO，但是每一个UE来看，其与单天线传输没有区别统一流程如下层（Layer）有不同的解释在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时，层数目等于天线端口数目；在使用空间复用传输时，层数目等于空间信道的Rank数目，即实际传输的流数目LTE多天线技术具体实现方式HARQ利用无线信道的快衰特性可以进行信道调度和速率控制，但是总是有一些不可预测的干扰导致信号传输失败。因此需要使用前向纠错编码（FEC）技术。FEC基本原理是在传输信号中增加冗余，即在信号传输之前在信息比特中加入校验比特（Paritybits）。校验比特使用由编码结构确定的方法对信息比特进行运算得到。这样信道中传输的比特数目将大于原始信息比特数目，从而在传输信号中引入冗余。另外一种解决传输错误的方法是使用自动重传请求（ARQ）技术。在ARQ方案中，接收端通过错误检测（通常为CRC校验）判断接收到的数据包是正确性。如果数据包被判断为正确的，那么说明接收到的数据是没有错误的，并且通过发送ACK应答信息告知发射机；如果数据包被判断为错误的，那么通过发送NACK应答信息告知发射机，发射机将重新发送相同的信息。大部分通信系统都将将FEC与与ARQ结结合合起起来来使使用用，，称称为为混混合合自自动动重重传传请请求求，，即即Hybird

ARQ，，或或者者HARQ。HARQ使用FEC纠正所有错误的一部分，并通过错误检测判断不可纠正的错误。错误接收的数据包被丢掉，接收机请求重新发送相同的数据

包。FEC：前向纠错编码ARQ：自动重传请求HARQ：ARQ+FEC单路停等协议与多路并行停等协议同步HARQ协议与异步HARQ协议自适应的HARQ与非自适应的HARQHARQ基本概念所所谓谓停停等等，，就就是是指指使使用用某某个个HARQ进进程程传传输输数数据据包包后后，，在在收收到到反反馈馈信信息息之之前前，，不不能能继继续续使使用用该该进进程程传传输输其其它它任任何何数数据据。。单路停等协议的优点是比较简单，但是传输效率比较低，而采用多路并行停等协议，同时启动多个HARQ进程，可以弥补传输效率低的缺点。基本思想在于同时配置多个HARQ进程，在等待某个HARQ进程的反馈信息过程中，可以继续使用其它的空闲进程传输数据包。确定并行的进程数目要求保证最小的RTT中任何一个传输机会都有进程使用。LTE采用多路并行停等协议FDD:RTT包括下行信号传输时间TP，下行信号接收时间Tsf，下行信号处理时间TTX，上行ACK/NACK传输时间TP，上行ACK/NACK接收时间Tsf

，上行ACK/NACK处理时间TRX，即RTT

=2*TP

+2*Tsf

+TRX

+

TTXFDD:进程数等于RTT中包含的下行子帧数目，即Nproc

=RTT

/Tsf下行HARQ

RTT与进程数(FDD)HARQ

RTT与进程数LTE

FDD的RTT确定为8ms，最大进程数目为8上行HARQ

RTT与进程数(FDD)HARQ

RTT与进程数ConfigurationProcess

number(UL)Process

number(DL)041

2DL+DwPTS

:

2UL

4

7■2

对于TDD来说3，DL+其DwRPTTST:大1U小L

不仅与传输时延2

、接收时间和处理时1间0

有关，还3与TDD系统的时6DL隙+Dw比PT例S:、3UL传输所在的子帧位3

置有关9212115■4

TDD系统的进7程DL+数DwP目TS:2UL8DL+DwPTS

:

1UL3DL+2DwPT

:

5UL66DL/UL

allocation1DLH+DwAPTSR:

3UQLRTT与7

进程数CK定时：对于子帧94-77-

4

84n5中的5

数据传输，其ACK/NACK在n+k子帧k7=4，7对6于5

TD4D，k>3。121574

13-

5TDD

UL/DLConfigurationUL

suDbLfsruabmferianmdeeixnndex

n7898064-76-100

1

1

2

2

3

3

4

4

5

56

676

4

-

7

-

6

-

46

4

-6

-

4

764-6

-

426

6

-

4

8

7

663

■

ACK/NA11

6-

6

-

6

-

7

6

64

中传输12

，11对6

于-6

F-DD，851

66-

9

87

4

-

6

-

6

-7

67

74-7ACK/NACKPDSCHACK/NACKPUSCHHARQ定时关系重传与初传之间的定时关系：同步HARQ协议；异步HARQ协议LTE上行为同步HARQ协议：如果重传在预先定义好的时间进行，接收机不需要显示告知进程号，则称为同步HARQ协议根据PHICH传输的子帧位置，确定PUSCH的传输子帧位置与PDCCH

PUSCH的定时关系相同LTE下行为异步HARQ协议：如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行，接收机需要显示告知具体的进程号，则称为异步HARQ协议HARQ定时关系自适应HARQ：自适应HARQ是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。非自适应HARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机实现协商好的，不需要额外的信令通知LTE下行采用自适应的HARQLTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQ非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发自适应的HARQ通过PDCCH调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈NACK，而是通过调度器调度其重传所使用的参数自适应/非自适应HARQ前面介绍的HARQ机制中，接收到的错误数据包都是直接被丢掉的。虽然这些包不能够独立的正确译码，但是其依然包含一定的信息，可以使用软合并来利用这部分信息。即，将接收到的错误数据包保存在存储器中，与重传的数据包合并在一起进行译码。使用CC合并时，重传包含与初始传输相同的编码比特集合，每次重传之后，接收机使用最大比合并对每一个接收到的比特与前面传输中的相同比特进行合并，然后送到译码器进行译码。由于每一次重传都是与原始传输相同的副本，CC合并可以看作额外的重复编码。CC合并没有传输任何新的冗余，因此CC合并不能提供额外的编码增益，其仅仅是增加了接收到的Eb/No。单纯HARQ机制中，接收到的错误数据包都是直接被丢掉的HARQ与软合并结合：将接收到的错误数据包保存在存储器中，与重传的数据包合并在一起进行译码，提高传输效率CC合并HARQ与软合并使用IR合并时，每一次重传不一定与初始传输相同。相同的比特信息可以对应于多个编码的比特集合，当需要进行重传时，使用与前面的传输不同的编码比特集合进行重传。由于重传时可能包含前面传输中没有的额外的校验比特，整体的编码速率被降低。进一步，每一次重传不一定与原始传输相同数目的编码比特，更普遍的说，不同的重传可以采用不同的调制方式。一般，IR合并通过对编码器的输出进行打孔获得不同的冗余版本，通过多次传输以及合并之后的降低整体的编码速率IR合并LTE支持使用IR合并的HARQ，其中CC合并可以看作IR合并的一个特例HARQ与软合并信道调度基本思想对于某一块资源，选择信道传输条件最好的用户进行调度，从而最大化系统吞吐量多用户分集信道调度相对于单载波CDMA系统，LTE系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制，如下图所示，这就要求基站侧知道频域上不同频带的信道状态信息。对于下行可以通过测量全带宽的公共参考信号，获得不同频带的信道状态信息，量化为信道质量指示（CQI），并反馈给基站；对于上行可以通过测量终端发送的上行探测参考信号（SRS），获得不同频带的信道状态信息，进行频域上的信道调度和速率控制。LTE系统支持基于频域的信道调度相对于单载波CDMA系统，LTE系统的一个典型特征是可以在频域

进行信道调度和速率控制下行：基于公共参考信号上行：基于探测参考信号信道调度链路自适应速率控制功率控制链路自适应技术一般指速率控制技术，即自适应调制编码技术链路自适应通过动态调整发射功率，维持接收端一定的信噪比，从而保证链路的传输质量当信道条件较差时需要增加发射功率，当信道条件较好时需要降低发射功率，从而保证了恒定的传输速率功率控制可以很好的避免小区内用户间的干扰功率控制显然速率控制的效率要高于使用功率控制的效率，这是因为使用速率控制时总是可以使用满功率发送，而使用功率控制则没有充分利用所有的功率。上述结论并不意味着不需要使用功率控制，在采用非正交的多址方式（比如CDMA）时，功率控制可以很好的避免小区内用户间的干扰。保证发送功率恒定的情况下，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，确保链路的传输质量当信道条件较差时选择较小的调制方式与编码速率，当信道条件较好是选择较大的调制方式，从而最大化了传输速率速率控制可以充分利用所有的功率速率控制(即AMC)下行支持：自适应调制编码技术上行支持：自适应调制编码技术、功率控制技术、以及自适应传输带宽技术，这个可以认为是信道调度技术的一部分，如下一章节所描述。表格中具体的调制与编码方式CQIindexmodulationcoding

rate

x

1024efficiency0out

of

range12QPSK1200.2344■3LTE下行方QPS向K

的链路自适应193技术基于UE反0.3馈770的CQI，从预定义的CQI4

QPSK

3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547QPSK下行方78

向链路0.1523自适应下行支持：自适应调制编码技术上行支持：自适应调制编码技术、功率控制技术、以及自适应传输带宽技术，这个可以认为是信道调度技术的一部分，如下一章节所描述。LTE上行方向的链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量，直接确定具体的调制与编码方式上行方向的链路自适应内容OFDM多天线技术链路自适应信道调度与调度信令HARQ小区间干扰消除小区间干扰消除加扰跳频传输发射端波束赋形以及IRC小区间干扰协调功率控制小区间干扰消除LTE使用比特级加扰方法对小区间干扰进行随机化，即针对编码之后（调制之前）的比特进行加扰，加扰获得的干扰抑制增益与处理增益成正比，即编码速率。LTE系