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1、LTE A技术展望 课程内容 3GPP标准的演进 从AMPS到LTELTE的主要需求和关键技术LTE的未来 LTE A及4G移动通讯 LTE产生背景 技术发展趋势宽带接入技术发展对传统移动通信产生挑战 其实显示出了移动通信与宽带接入技术的融合趋势 宽带接入移动化 和 移动通信宽带化 移动通信系统发展趋势 宽带化 数据化 分组化 传统移动通信 3G 话音为主高速移动5MHz带宽移动终端 传统宽带无线接入 Wi Fi 数据为主固定接入热点覆盖便携终端 E3G WiMAX 移动通信宽带化20MHz带宽注重低速移动全分组域全IP网络热点覆盖支持便携终端 宽带接入移动化可变带宽中低速移动支持话音大规模组
2、网小区切换支持移动终端 LTE驱动力量 技术驱动力学术界及各研究领域多年的技术储备OFDM MIMO 调度 反馈等技术的研究商业竞争基于OFDM技术的WiMAX的出现 对传统移动通信产生了冲击 为了保持3G标准的优势 直接导致了LTE项目快速上马标准化推动力ITU R对IMT Advanced的技术征集WRC会议确定了IMT Advanced的频谱设备商 运营商 非标准化组织 WWRF 等的支持和推动来自IEEE标准化工作的压力欧盟WINNER计划等的促进 4 初始的LTE演进规划和定位 3G系统的短期演进 2 4年内的竞争力LTE的使命 LTE标准与关键技术的进展 Time 2007 Q4
3、Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Release 2008 2009 2010 2011 Rel8WI Rel9WI Rel10WI Q3 LTE ASI Q2 LTESI Rel 8 Rel 9 Rel 10 ITU4G 课程内容 3GPP标准的演进 从AMPS到LTELTE的主要需求和关键技术LTE的未来 LTE A及4G移动通讯 LTE的2高2低 LTE的主要指标和需求 LTE的主要指标和需求 与LTE相关的主要组织 NGMN 由全球主要移动运营商发起的 旨在引导和推动无线网络演进与发展的组织3GPP 移动通信系统标准制定组织LSTI 设
4、备制造商与运营商联合成立的测试组织 通过联合测试与试验推动LTE的产业化进程 载波聚合 CA 网络架构 全IP扁平架构 MIMO OFDM 多带宽选择 提升宽带能力降低网络时延 1 4M 3M 5M 10M 15M 20M Refarming2G BackwardUMTS ExtensionBands LTE关键技术 LTE关键技术 全IP扁平化网络的演进 传统架构 vs LTE的扁平架构 网络架构趋于扁平化和简单化网络扁平化降低接入延时 改善用户体验网络简单化降低系统复杂度 部署简单 易于维护 有效降低TCO取消BSC的集中控制 避免单点故障 提高网络稳定性 网络结构的演进是逐渐放弃电路交换
5、和业务的过程 业务中心逐渐向数据域转移原有电路交换和相关业务逐渐淡出 被IMS为基础的业务控制系统取代 PSTN Internet HSS BTS BSC MSC SGSN GGSN GMSC HLR RNC NodeB IMS PGW PCRF SGW MME eNB IMS LTE的网元功能 LTE的协议结构 全部基于IP的信令 信令流 数据流 E NodeB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NAS NAS RRC RRC PDCP PDCP APP UDP GTPU IP S 1 AP SCTP SGW IP UDP GTPU IP SCTP S 1 AP
6、X 2 AP BSC之间的接口被基站间接口取代 BTS BSC BTS BSC BSC CDMA1x A3 A7CDMADo A17 A18 NodeB RNC NodeB RNC RNC UMTS Iur eNodeB eNodeB eNodeB LTE X2 LTE关键技术 细分的高阶调制终端能力等级 从传统频分 码分向正交频分演进 c CDMA频谱 OFDM调制的核心操作 LTE所用OFDM的主要参数 LTE关键技术 高阶调制带来更高效率 64QAM 16QAM LTE关键技术 MIMO 从单天线向多天线演进 MIMO技术本质多天线发射接收 充分利用空间维度 若采用复用技术 则可成倍的提
7、升空口速率 或者采用分集技术 多径 产生解调增益 总体可以理解为一种空分复用技术复用和分集产生的增益对应吞吐率和可靠性的提升 两者可以认为都是牺牲其中的一种增益而得到另一种增益 MIMO技术优势MIMO技术可以同时在基站和UE上使用提升用户吞吐率 小区容量和覆盖很容易和OFDM技术融合起来LTE基站支持自适应MIMO 灵活支持空间复用或分集复用 MIMO的使用模式 空间分集使用多根天线进行发射和 或接收 根据收发天线数又分为发射分集 接收分集与接收发射分集空间复用发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流 在同一频带从多个天线同时发射出去波束成形在发射端将待发射数据矢量加权 形成某种方向图后到达
8、接收端 LTE的链路自适应技术 AMC 基于信道质量信息反馈 调整数据速率来补偿信道条件好的信道条件 更高速率坏的信道条件 更低速率调整编码速率来补偿信道条件好的信道条件 高速率编码坏的信道条件 低速率编码调整调制方案来补偿信道条件好的信道条件 高阶调制坏的信道条件 低阶调制CQI ChannelQualityIndicator 信道质量信息反馈 UE测量信道质量报告给NodeB基站基于CQI来选择调制方案 块大小和数据速率 Terminal eNB CQI SINR LTE关键技术 分组调度 不需要显示回收资源 LTE是完全面向分组业务优化的系统 不再采用面向连接的电路交换技术 此原则应用于
9、系统协议栈的所有层 分组交换无线接口的核心是采用动态调度共享传输资源 在每个TTI 1ms 系统依据每个用户的信道状态自适应调度资源 包括 频域和时域资源 MIMO配置及层数的自适应 调制和编码的自适应等 从而也实现了多用户分集 无线帧结构 FDD 每个10ms无线帧被分为10个子帧每个子帧包含两个时隙 每时隙长0 5msTs 1 1500 2048 是基本时间单元任何一个子帧即可以作为上行 也可以作为下行 无线帧结构 TDD 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧 每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成特殊子帧包括3个特殊时隙 DwPTS GP和UpPTS 总长度为1ms支持5ms和
10、10ms上下行切换点子帧0 5和DwPTS总是用于下行发送 TD LTE的灵活时隙配置 TD LTE物理层有5ms和10ms两种上下行切换周期7种不同上下行时隙配比方式 5ms切换周期 1DL 3UL 2DL 2UL 3DL 1UL 3DL 5UL 10ms切换周期 6DL 3UL 7DL 2UL 8DL 1UL 固定下行 固定上行 5ms转换点 10ms转换点 OFDM资源的时频结构表示方法 资源的分组 RE ResourceElement 为最小的资源单位 时域上为一个符号 频域上为一个子载波 RB ResourceBlock 为业务信道资源分配的资源单位 时域上为一个时隙 频域上为12个
11、子载波 REG ResourceElementGroup 为控制信道资源分配的资源单位 由4个RE组成 CCE ChannelControlElement 为PDCCH资源分配的资源单位 由9个REG组成 RBG ResourceBlockGroup 为业务信道资源分配的资源单位 由一组RB组成 物理资源的映射举例 每个小方块代表一个RE有些RE被参考信号和公共信道占用 灵活的无线资源调度手段 LTE的无线资源调度技术 RoundRobin RR 不考虑每个用户的信道条件 采用循环方式为每个用户分配资源公平但是小区吞吐量很低MaxC I给信道条件最好的用户分配资源小区吞吐量高但是没有公平性Pr
12、oportionalFair PF 给信道条件相对较好的用户分配资源小区吞吐量较高 兼顾公平性 一些基本的调度器RoundRobin RR MAXC IProportionalFair PF LTE可以根据用户信道质量调度合适的无线资源 LTE的关键技术 干扰抑制 LTE不支持软切换 同频组网带来的严重的干扰问题 异频组网则会导致频谱利用率很低 LTE的干扰抑制技术小区间干扰随机化 信道加扰和交织方法 小区间干扰消除 来源于多用户检测技术 可以将干扰小区的信号解调 解码 然后将来自该小区的ICI 小区间干扰 复制并减去 小区间干扰协调 规避 通过软频率复用方案实现 即部分频率复用 QoS能力的
13、进步 eHRPDFlow ProfileID LTE UMTS CDMA LTE的QoS能力 ARP 优先级 1 15 抢占特性 可抢占别人可被抢占 数据通道 GBR 多个NGBR 多个APN 多个 LTE中引入SON 降低OPEX和TCO 提升运维效率 功能 特征 目的 2G 3G LTE SON要求尽可能减少人工参与 SON 自组织网络 简化的系统状态 Handover CELL PCH URA PCH CELL DCH UTRA Idle E UTRA RRC CONNECTED E UTRA RRC IDLE GSM Idle GPRS Packet Idle GPRSPacket t
14、ransfermode GSM Connected Handover Reselection Reselection Reselection Connection est ablishment release Connection establishment release Connection establishment release CCO Res election CCOwith NACC CELL FACH CCO Reselection LTE关键技术 灵活的带宽支持 LTE UMTS CDMA 20MHz 1 20M 4 5M 16 1 25M 课程内容 3GPP标准的演进 从A
15、MPS到LTELTE的主要需求和关键技术LTE的未来 LTE A及4G移动通讯 移动通信的技术发展并未止步 IMT Advanced 支持100M 1Gbit s的数据速率支持多种接入网络的互联互通支持可扩展的带宽使用 4G ITUIMT Advanced LTE Advanced 真正的4G 2008年3月 在被视为3 9G的LTE标准化接近完成时 作为在LTE基础上的继续演进项目 3GPP启动了真正代表4G技术的LTE Advanced项目 LTE Advanced提出的背景 满足ITU RIMT Advanced技术征集的需要3GPPLTE作为当前最受关注的宽带移动通信标准 其向IMT
16、Advanced阶段进一步演进是毋庸置疑的进一步巩固3GPPLTE标准在未来市场竞争中的优势地位由于LTE已经消耗了学术界和技术领域大量的技术储备 所以LTE Advanced不会再是技术上的彻底革新 而是LTE的平滑演进 LTE LTE A时间表 LTE的补充与增强启动LTE A的研究 LTE Advanced的主要需求 更高的峰值数据率下行峰值数据率1Gbps 上行峰值数据率500Mbps更大峰值频谱效率下行峰值频谱效率30bps Hz 上行峰值频谱效率15bps Hz进一步提高移动性在0 10km h低速移动环境下 比E UTRA性能需有所提升 在350km h以上的较高速度下 性能有所提升或保持更小的控制面延迟从驻留状态转换到激活状态的时延小于50ms更大的频谱灵活性增加了新的频段 最大支持100MHz带宽新的频带为 450 470MHz 698 862MHz 790 862MHz 2 3 2 4GHz 3 4 4 2GHz 4 4 4 99GHz 与3GPP无线接入技术的共存和互操作AdvancedE UTRAN与E UTRAN之间的切换应与E UTRAN之间的切换具有相同的
