《现代移动通信技术与系统（第3版）》课件 任务5.3 LTE关键技术

移动通信技术与系统《移动通信技术与系统》课程团队项目一移动通信认知项目二移动通信关键技术项目三移动通信工程技术项目四移动性管理课程目录项目五4G移动通信系统项目六5G移动通信系统任务5.1LTE系统概述任务5.2LTE系统结构任务5.3LTE关键技术任务5.4VoLTE技术项目五4G移动通信系统任务5.5NB-IOT系统任务5.3LTE关键技术【重点】双工方式、自适应技术、ARQ和HARQ【难点】多址技术、多天线技术【目标】掌握LTE的关键技术发端收端信道发端收端信道收端发端发端收端信道收端发端信道1.双工技术1.1类型单工方式半双工方式全双工方式上行上行上行上行上行上行时分双工（TimeDivisionDuplex）

手机与基站间的上行、下行信号在同一频段上不同时隙传输。1.双工方式1.2TDD与FDD的区别频分双工（FrequencyDivisionDuplex）

手机与基站间的上行、下行信号在不同频段上同时传输。上行下行时间频率时间频率FDDTDD2.多址技术2.1OFDM与FDM的对比物理层多址接入

下行基于OFDMA技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。上行基于SC-FDMA技术(SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccessing)。OFDMModulation

OFDM：对于UE,OFDM用来做数据调制方案以克服多径效应，获取频率分集增益。

OFDMA：对于一个eNodeB，OFDMA用来作为一种多址方式以获取多用户分集增益。2.多址技术2.2FDMA与OFDMA的区别OFDM是调制技术；OFDMA是多址接入策略；OFDMA强调的是在OFDM这种调制方式下的多址。OFDMA系统中的多址方式可以是FDMA,TDMA甚至CDMA等多种方式的结合。LTE采用OFDMA（正交频分多址：OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess）作为下行多址方式。2.多址技术2.3OFDMALTE采用DFT-S-OFDM（离散傅立叶变换扩展OFDM：DiscreteFourierTransformSpreadOFDM）、或者称为SC-FDMA（单载波FDMA：SingleCarrierFDMA）作为上行多址方式。2.多址技术2.3OFDMA与SC-FDMAMIMO(MultipleInputMultipleoutput：多输入多输出)系统，其基本思想是在收发两端采用多根天线，分别同时发射与接收无线信号。3.多天线技术（MIMO）3.1概念多天线技术（MIMO）支持2根、4根等天线传输信号。包括空分复用（SDM：Spatialdivisionmultiplexing）、发射分集（Transmitdiversity）等技术。3.多天线技术（MIMO）3.2MIMO原理图MIMO系统可根据不同的系统条件、变化的无线环境采用不同的工作模式，协议中定义了以下七种MIMO的工作模式：3.多天线技术（MIMO）3.3MIMO的工作模式①单天线工作模式②开环发射分集③开环空间复用④闭环空间复用⑤MU-MIMO⑥Rank=1的闭环发射分集⑦波束赋型链路自适应技术可以通过两种方法实现：功率控制和速率控制。一般意义上的链路自适应都指速率控制，LTE中即为自适应编码调制技术AMC（AdaptiveModulationandCoding）。应用AMC技术可以使得eNodeB能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式（QPSK、16QAM、64QAM）和编码速率。从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。4.链路自适应技术4.1概念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

4.链路自适应技术4.2功率控制调制方式自适应编码效率自适应充分利用信道条件有效发送用户数据信道条件好：高速率传送用户数据信道条件坏：低速率传送用户数据调制方式、编码方式等各项参数组合，使得AMC技术更加高效、灵活4.链路自适应技术4.3速率控制（AMC）保证发射功率恒定的情况下，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4.链路自适应技术4.3速率控制（AMC）CQI序号编码方式编码速率x1024效率0范围之外1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547LTE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.LTE下行方向的链路自适应技术基于UE反馈的CQI，从预定义的CQI表格中具体的调制与编码方式（如右图）.4.链路自适应技术4.4LTE上下行方向链路自适应FEC：前向纠错编码(ForwardErrorCorrection)ARQ：自动重传请求(AutomaticRepeatreQuest)HARQ=FEC+ARQ5.ARQ与HARQ5.1概念劣势:

可靠性较低;

对信道的自适应能力较低为保证更高的可靠性需要较长的码，因此编码效率较低，复杂度和成本较高优势:

更高的系统传输效率;

自动错误纠正，无需反馈及重传;

低时延.5.ARQ与HARQ5.2FEC通信系统数据传送FEC编码FEC解码信道数据接收劣势:

连续性和实时性较低;

传输效率较低;优势:

复杂性较低

可靠性较高

适应性较高5.ARQ与HARQ5.3ARQ通信系统数据传送信道数据接收ACK/NACK

HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率。LTE中存在两种级别的重传机制：MAC层的HARQ，以及RLC层的ARQ（AM模式）。起主要作用的是MAC层的HARQ，而RLC的ARQ是作为一种补充手段而存在的。5.ARQ与HARQ5.4HARQ机制收到ACK后，传送到下一码组；若收到NACK，则重传原码组。FEC编码收到正确的码组，则发送ACK；收到错误码组，则发送NACK。FEC错误校验及检测前向信道反馈控制器5.ARQ与HARQ5.5HARQ系统的三种协议ARQ停等式工作示意图5.ARQ与HARQ5.5HARQ系统的三种协议后退N步式5.ARQ与HARQ5.5HARQ系统的三种协议选择重传式265.3LTE关键技术——任务小结01.要点一LTE分为TD-LTE和FDDLTE