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1、LTE基本原理及关键基本原理及关键技术技术 大纲 LTE特点特点 LTE关键技术关键技术 OFDM MIMO 高阶调制 AMC HARQ OFDM的由来 单载波 OFDM：（Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 正交频分复用 frequency 传统多载波 frequency OFDM frequency 符号间干扰（ISI） 第1径的第2个符号与第2 径的第1个符号叠加干扰 有保护间隔，但保护间隔不传输任何信号 可以有效消除多径的ISI，但引入了ICI CP长度的确定 CP长度的确定 CP长度的考虑因素：频谱效率/符号间干扰和子载波间干扰 越
2、短越好：越长，CP开销越大，系统频谱效率越低 越长越好：可以避免符号间干扰和子载波间干扰 符号CP 常规CP+常规符号 用于常规小区单播系统 4.6875us 66.67us 符号CP 扩展CP+常规符号 用于大小区单播或MBMS系统 16.67us 66.67us 符号CP 超长扩展CP+独立载波MBMS符号 用于独立载波MBMS系统 33.33us 133.33us 子载波间隔确定-多普勒频移影响 考虑因素：频谱效率和抗频偏能力 子载波间隔越小，调度精度越高，系统频谱效率越高 子载波间隔越小，对多普勒频移和相位噪声过于敏感 当15KHz时，EUTRA系统和UTRA系统具有相同的码片速率，因
3、此 确定单播系统中采用15KHz的子载波间隔 独立载波MBMS应用场景为低速移动，应用更小的子载波间隔， 以降低CP开销，提高频谱效率，采用7.5KHz子载波 OFDM技术的优势 频谱效率高 带宽扩展性强 抗多径衰落 频域调度和自适应 实现MIMO技术较为简单 OFDM缺点技术存在的问题 PAPR过高 频偏，时间偏移问题 降低抽样信号幅度 造成载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI）。 多小区多址和干扰抑制 保证小区内用户的正交性，无法实现小区间多址 解决办法：加扰、小区间频域协调、干扰消除、跳频 下行调制多址OFDMA Sub-carriers TTI：1ms Frequency Time
4、 Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for User 3 System Bandwidth Sub-band：12Sub-carriers 上行多址SC_FDMA 0 Single Carrier TTI：1ms Frequency Time Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for Use
5、r 3 System Bandwidth Sub-band：12 Sub-carriers MIMO定义 MIMO（Multiple-Input Multiple-Output） 基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由 多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收， 并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原数据 流。 广义来说，广义来说，多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以 来自于一个数据流的多个版本。 LTE物理资源分配物理资源分配天线端口概念天线端口概念 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
6、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下行定义了的天线端口，分别对应于天线端口序号05。 CRSCRS小区专用参考信号传输天线端口：天线端口小区专用参考信号传输天线端口：天线端口0303 MBSFNMBSFN参考信号传输天线端口：天线端口参考信号传输天线端口：天线端口4 4 DMRSDMRS终端专用参考信号传输天线端口：天线端口终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5 5 码字：独立的编码数
7、据块，对应于来自Mac层到物理层传递的单个传输块 TB，用CRC保护。故一种码字只能有一个码率和一种调制方式。 层：为不同的符号到天线端口的映射。每一层通过预编码来识别。不 同的层可以传输相同或不同的比特信息。 预编码：层映射之后的数据进行预编码，映射到天线端口上发送 秩：独立发送的层数。 LTE支持最大层数L=4，最大码字数Q=2 LTE-A支持最大层数L=8， 码字用于区分空间复用的流；层用于重排码字数据；天线端口决定预 编码天线映射。 下行物理信道的基带信号处理 加扰调制 层 映 射 加扰调制 预 编 码 资源粒子 映射 资源粒子 映射 OFDM信 号产生 OFDM信 号产生 天线端口
8、信道 编码 信道 编码 码字1 码字Q . 层1 层2 层L 层映射 层映射实体有效地将复数形式的调制符号映射到一个或多个传输层上，层映射实体有效地将复数形式的调制符号映射到一个或多个传输层上， 从而将数据分成多层。根据传输方式使用不同的层映射方式。从而将数据分成多层。根据传输方式使用不同的层映射方式。 码字码字 层层 天线口之间的关系天线口之间的关系 LTE下行MIMO模式 1单天线端口，端口单天线端口，端口 0 2发射分集发射分集 3开环空分复用开环空分复用 4 5 7 闭环空分复用闭环空分复用 多用户多用户 MIMO 单天线端口，端口单天线端口，端口 5 6闭环闭环 Rank =1 预编
9、码预编码 LTE 定义定义了了 种种下行下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知传输模式（由高层通过传输模式通知UE） 8双流双流Beamforming 9,108*8，多小区协助，多小区协助 应用于单天线传输的场合。 小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况， 高速的情况，分集能够提供分集增益。 终端（UE）高速移动 信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输 提高小区的容量 小区边缘 小区边缘，能够有效对抗干扰 小区边缘也可以应用于其他场景 2、MIMO-传输分集 层数（层数（L）码字数目（码字数目（Q)映射关系映射关系 21第第1码字码字第第1层和第层和第2层层 41第第1码字码字第
10、第1层、第层、第2层、第层、第3层和第层和第4层层 最常用的传输分集技术包括： 空时块码（STBC，Space-Time Block Codes），应用于UMTS 空频块码（SFBC，Space-Frequency Block Codes) LTE支持SFBC传输分集技术 天线切换分集 当发射端存在多根传输天线时，从时间或频率上按照 一定的顺序依次选择其中一根天线进行传输的技术。 时间切换传输分集：在不同的时间上进行天线的切换 （Time Switched Transmit Diversity，TSTD）； 频率切换传输分集：在不同的子载波上进行天线切换 （Frequency Switched
11、 Transmit Diversity, FSTD）。 支持FSTD和SFBC结合的4发射天线传输分集。 . . . . . . 天线1 时间 频率 . . 使用的子载波 空子载波 . . . . 天线2 天线1 时间 频率 天线1使用的子载波 空子载波 天线2 . . . . . . . . . . . . 天线2使用的子载波 1iS 4iS 5iS iS 频域 2iS 3iS 6iS 7iS * iS * 4iS * 1iS * 5iS 一个子载波 * 2iS * 6iS * 3iS * 7iS 天线端口0天线端口1天线端口2天线端口3 空资源元素 S S S S i S 频域 一个子载波
12、 3i S 7i S 6i S 5i 4i 2i 1i * 1 i S * i S * 3 i S * 2i S * 5 i S * 4i S * 7i S * 6i S 天线端口0天线端口1 LTE支持多码字（MCW）的空间复用传输 多码字：用于空间复用传输的来自于多个不同的独立进行信道编码的数 据流，每个码字可以独立的进行速率控制，分配独立的混合自动重传请求 （HARQ）进程； 单码字的空间复用传输：用于空间复用传输的多层数据流仅仅来自于一 个信道编码之后的数据流。 LTE支持最大层数L=4，最大码字数Q=2 3、空间复用传输 加扰调制 层 映 射 加扰调制 预 编 码 资源粒子 映射 资
13、源粒子 映射 OFDM信 号产生 OFDM信 号产生 天线端口 信道 编码 信道 编码 码字1 码字Q . 层1 层2 层L 开环空间复用 开环空间复用模式下的Large-delay CDD eNodeB周期地分配不同的Precoding码字到不同的数据子载波中。 其中每m个子载波用不同的Precoding码字，m为Rank数。 Large-delay CDD方案只用于Rank1 支持Rank 1和开环空间复用的动态Rank自适应 不需要PMI反馈，两个码字的CQI没有空间差异 设计用于高速场景的UE 较少的反馈开销 闭环空间复用 eNodeB需要进行数据预编码 系统从预定义的码本中选择最适合
14、的Precoding矩阵，预定义码本同时 保存在eNodeB和UE中 UE在评估信道质量的基础上，选择该时刻最适合的Precoding矩阵，并 将矩阵索引发送给eNode B 闭环空间复用 反馈内容CSI（CQI,RI,PMI）： CQI：信道质量指示 PMI：预编码矩阵指示 DL SU-MIMO码本数量 2 Tx天线：6 4 Tx天线：16 码本方案可适用于不同的天线配置 交叉极化和线性天线阵列 TDD的Beamforming 波束赋型是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波 束，将能量对准目标用户，提高目标用户的信噪比，从而 提高用户的接收性能。波束赋型只应用于业务信道，可以 不需要终端
15、反馈信道信息，根据SRS做波束赋型权值计算。 Beamforming性能 单流Beamforming主要用于改善小区边缘的用户吞吐量； 双流Beamforming能够改善小区的平均吞吐量； 相比4天线MIMO，8天线Beamforming能带来较大增益； BF1 BF2 BF1 BF2 两个波束传递相同信息，两个波束传递相同信息， 获得分集增益获得分集增益+赋型增益赋型增益 两个波束传递不同信息，两个波束传递不同信息， 获得复用增益获得复用增益+赋型增益赋型增益 产生定向波束，产生定向波束， 获得赋型增益获得赋型增益 LTE上行天线技术：接收分集 接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢
16、复出原接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原 发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此 在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率 MRC （最大比合并） 线性合并后的信噪比达到最大化 相干合并：信号相加时相位是对齐的 越强的信号采用越高的权重 适用场景：白噪或干扰无方向性的场景 原理原理 IRC（干扰抑制合并）（干扰抑制合并） 合并后的合并后的SINR达到最大化达到最大化 有用信号方向得到高的增益有用信号方向得到高的增益 干扰信号方向得到低的增益干扰信号方向得到低的增益 适用场景：干
