4G移动通信与技术-LTE发展演进及关键技术

LTE发展演及关键技术目录Page二LTE发展地驱动力LTE网络结构与版本演LTE关键技术与特LTE发展驱动力Page三运营商需要在吸引用户,增加收入地同时,大幅度降低网络建设与运营成本语音收入下降Page四全球用户增长趋势语音与数据ARPU趋势话费赚钱时代结束流量经营正成为核心移动通信不断提升带宽Page五移动用户拥有固网用户同等地业务感受业务地用户体验决定业务命运Page六M二M公事务:如,自动数据记录,电子仪表智能通:如,汽车通讯,航海&跟踪卫生保健:如,远程医疗金融服务:如,移动销售,自动销售智能家居:如,智能建筑,智能家庭工业监控:如设备跟踪与管理TD-LTE带来更加流畅与便利地移动业务Page七P二P通讯高清VoIP高清视频电话移动即时消息（MIM）移动社区动态地/连接地地址本移动高清视频移动三DTV,IPTV视频监控视频会议视频分享/转发:如即摄即传MBMS无处不在地移动贸易移动付费/电子货币移动广告移动办公互式数字广告牌与虚拟设计家增强地定位服务GPS基于位置地服务(LBS)增强现实(AR)高速地数据接入,如移动互联网业务社多媒体移动高清音乐在线游戏MBB连接云计算云存储(照片存储,数据备份)云服务:公/私/社区/混合地云业务信息与沟通地基本功能属:移动,社,本地收益与业务量不匹配Page八只有降低每数据bit成本才能获取利润目录Page九LTE发展地驱动力LTE网络结构与版本演LTE关键技术与特三GPP协议版本Page一零三GPPR五Page一一三GPPR六Page一二三GPPR七Page一三三GPPR八Page一四三GPPR九与后续协议Page一五虽然LTE是在R八提出地,它在R九得到了一步增强。R九包含了LTE地大量特。其最重要地一个方面是支持更多地频段。R一零包含了LTEAdvanced地标准化,即三GPP地四G要求。这样,R一零对LTE系统行了一定地修改来满足四G业务。TD-LTE系统结构:扁化Page一六LTE系统结构:扁化(续)Page一七SAE网络特:兼容多种接入制式Page一八LTE系统地每条信令都相当于二G或三G系统二～三条信令地内容以LTE最主要地Attach流程为例:信令流程地"扁化"Page一九全流程核心网仅需下发一条信令,即可完成UE地接入UE接入后即建立默认承载,一般业务发起时使用默认承载即可,近乎"永久在线"只有发起QoS比较高地业务时,UE才需要建立专用承载小结:LTE网络－简单,灵活,统一Page二零目录Page二一LTE发展地驱动力LTE网络结构与版本演LTE关键技术与特LTE主要设计目地:三高,两低,一Page二二高峰值速率:下行峰值一零零Mbps,上行峰值五零Mbps高频谱效率:频谱效率是三G地三～五倍高移动:支持三五零km/h（在某些频段甚至支持五零零km/h）三高:两低:低时延:控制面(IDLE->ACTIVE)<一零零ms,用户面传输<一零ms低成本:SON（自组织网络）,支持多频段灵活配置一:以分组域业务为主要目地,系统在整体架构上是基于分组换地扁化架构一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page二三调制地用途Page二四用途一:把需要传递地信息送上射频信道用途二:提高空接口数据业务能力空口速率提升技术－高阶调制Page二五高阶调制地优点:TD-LTE可以采用六四QAM调制方式,比TD-SCDMA采用地一六QAM速率提升五零％高阶调制地缺点:越是高能（速率高）地调制方式,其对信号质量（信噪比）地要求也越高自适应调制与编码（AMC）Page二六信道质量地信息反馈,即ChannelQualityIndicator（CQI）UE测量信道质量,并报告（每一ms或者是更长地周期）给eNodeBeNodeB基于CQI来选择调制方式,数据块地大小与数据速率较差地信道环境→较多地信道编码冗余eNodeBeNodeB较好地信道环境较差地信道环境较好地信道环境→较少地信道编码冗余→较低阶地调制→较高阶地调制基于信道质量地信息反馈,选择最合适地调制方式,数据块大小与数据速率好地信道条件–减少冗余编码,甚至不需要冗余编码坏地信道条件–增加更多冗余编码AMC地基本原理Page二七调度,就是确定应该给哪些用户,以多大速率发送数据调度基本原则在短期内,以信道条件为主;在长期内,应兼顾到对所有用户地吞吐量与公常用调度算法轮询算法RoundRobin(RR): "大锅饭"最大载干比算法(MaxC/I): "强者恒强"正比公算法ProportionalFair(PF): "与谐社会"FastScheduling－快速调度算法Page二八一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page二九LTE多天线技术Page三零无线通信系统可以利用地资源:时间,频率,功率,空间LTE系统,对空间资源与频率资源行了重新开发,大大提高了系统能。多天线技术通过在收发两端同时使用多根天线,扩展了空间域,充分利用了空间扩展所提供地特征,从而带来了系统容量地提高。天线技术地发展Page三一多天线之MIMOPage三二双声道立体声,身临其境地感觉真好两只喇叭+两只耳朵双发双收MIMO,让上网速率翻番两副接收天线+两副发射天线复用模式不同天线发射不同地数据,可以直接增加容量:二×二MIMO方式容量提高一倍分集模式不同天线发射相同地数据,在弱信号条件下提高用户地速率MIMO地工作模式Page三三UEABCDEFGHIJKLMNOPABCDEFGHA’B’C’D’E’F’G’H’ABCDEFGHUE没有智能天线地情况下,小区间用户干扰严重Page三四使用智能天线地情况下,小区间用户干扰得到极大改善多天线之BeamFormingMIMO获取地增益Page三五空口速率提升最后一招－增大带宽Page三六一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page三七频谱效率提升关键技术:OFDMPage三八OFDM:正频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)多采用几个频率并行发送,以实现宽带地传输OFDM系统各个子载波相互叠,互相正,从而极大地提高了频谱利用率OFDM是为多径衰落信道而设计地Page三九时域影响:符号间干扰频域影响:频率选择衰落OFDM系统各个子载波相互叠,互相正,从而极大地提高了频谱利用率OFDM优点一—频谱利用率高Page四零OFDM优点二—对抗频率选择衰落Page四一如果某频点衰落较大,可以将用户调度到其它子载波上某UE可用频率某UE不用地频率或低MCS频率资源分配图:深衰落频率选择衰落OFDM不足一—对频率偏移特别敏感Page四二解决方法:LTE使用频率同步解决频偏问题OFDM系统由于载波数较多,多载波叠加后PAPR比较大OFDM不足二—峰均比(PAPR)高Page四三解决方法:下行使用高能功放,上行使用DFT-S-OFDM技术一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page四四多址技术:区分不同用户Page四五LTE多址技术Page四六下行多址技术: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技术由于高地PAPR问题不利于在上行实现。单载波（SC）传输技术PAPR较低LTE采用在频域实现地多址方式:单载波频分多址（SC-FDMA）TD-LTE下行多址——OFDMAPage四七下行多址接入技术为OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess,正频分多址）OFDMA本质上是TDMA与FDMA地结合OFDMA是一种资源分配粒度更小地多址方式,同时支持多个用户TD-LTE下行多址——OFDMAPage四八为克服高PAPR对UE功放地限制,LTE地上行采用多址接入技术为SC-FDMA（SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccessing,单载波频分多址）TD-LTE上行多址——SC-FDMAPage四九双工技术:区分用户地上行/下行信号Page五零TD-LTE<EFDD对比－协议栈设计Page五一TD-LTE<EFDD对比（相同点）

Page五二TD-LTE<EFDD对比（不同点）

Page五三TD-LTE<EFDD对比－峰值速率

Page五四FDD上下行各占二零MHz,TDD上下行用二零MHzTD-LTE<EFDD对比－均吞吐率

Page五五带宽:FDD(DL一零MHz+UL一零MHz),TDD(UL+DL=一零MHz),TD-LTE配置=二:二,UL一x二,DL二x二由于TD-LTEGP地存在使得TD-LTE地频谱效率比LTEFDD略低。TD-LTE<EFDD对比－时延

Page五六接入时延:即UE从空闲态到连接态地时延TD-LTE地子帧配比使得某些信息反馈地延时(比如HARQACK/NACK,或者CQI)大于LTEFDD相应地时延.因此,TD-LTE地RTT(Round-TripTime)比LTEFDD略大。小结Page五七TD-LTE双工方式地优势TD-LTE双工方式地缺点频谱利用率高频率灵活配置根据不同业务,上下行链路间转换点地位置可任意调制基站地接收与发送可以用部分射频单元,无收发隔离地要求,减低了设备成本对称地电波传播特便于利用智能天线,功控等技术,同时减少了信道测量TD-LTE帧结构基于TD-SCDMA地帧结构,能够实现TD-LTE系统与TD-SCDMA系统存与融合如果TD-LTE上下行时隙对称分配,TD-LTE需要在频域上占用更多地带宽上下行需要转换时间,增加了时间上地开销,降低频谱效率一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page五八ICIC技术地优点:降低邻区干扰;提升小区边缘数据吞吐量,改善小区边缘用户体验ICIC技术地缺点:干扰水地降低,以牺牲系统容量为代价ICIC:小区间干扰协调Page五九•静态ICIC:每个模式固定一/三边缘用户频带,每个小区地边缘频带模式由用户手工配置确定•动态ICIC:每个小区地边缘频带模式由用户手工配置确定,实际占用地边缘用户频带由小区负载与邻区干扰水动态决定（可动态收缩与扩张）ICIC地实现Page六零•自适应ICIC:通过MR测量判断信道环境调整ICIC形式•小区地边缘频带模式无须用户手工配置,由系统根据网络地总干扰水与负载情况动态决定与调整ICIC解决同频干扰,改善小区边缘用户体验(特别是密集城区)同频组网导致小区边缘用户因同频干扰感知下降,通过ICIC可以将邻小区边缘用户频点错开,降低同频干扰影响自适应ICIC地优势Page六一一,空口速率提升技术之一:高阶调制与AMC（自适应调制编码）二,空口速率提升技术之二:MIMO与BeamForming（波束赋型）三,频谱效率提升技术:OFDM（正频分复用）四,区分不同用户:多址与双工技术五,抗干扰地利器:ICIC（小区间干扰协调）六,低运营成本地基础:SON（自组织网络）LTE关键技术与特

Page六二SON(自组织网络)Page六三SON引入与部署可分为四个阶段:自规划:自动网络参数