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1、.,LTE无线通信系统,LTE背景介绍 TD-LTE关键技术 LTE网络架构及协议栈介绍 LTE物理层结构介绍 LTE层2结构介绍 TD-LTE与WLAN区别,.,LTE无线通信系统,1 LTE背景介绍 1.1 LTE的概念和设计目标 1.2 LTE的标准化进程 1.3 SAE简介 1.4 3GPP简介,.,LTE背景介绍,什么是LTE？ 长期演进LTE (Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。 接入网将演进为E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)。连同核心网的系统架构将演进为SAE
2、(System Architecture Evolution)，后改名EPS（Evolved Packet System）。,LTE的设计目标 带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz 峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps 控制面延时小于100ms，用户面延时小于50ms 能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务 支持增强型MBMS（E-MBMS） 取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP 系统结构简单化，低成本建网,3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高
3、性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。,.,LTE背景介绍,LTE的标准化进程 2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究项目。 原定2006年6月完成的研究项目SI（Study Item）推迟到2006年9月。完成可行性研究，并输出技术报告。 2006年9月正式开始工作项目WI（Work Item）/标准制定阶段。 接着进入Stage3 (Protocol)研究阶段，在各个子组会议上进行讨论。 2008年12月推出首个商用协议版本。LTE主要涉及36.xxx系列协议。 目前协议仍在不断完善中。,.,LTE背景介绍,SAE简介 系统架构演进SAE（System Architectur
4、e Evolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，后改名为EPC（Evolved Packet Core）主要包括： 功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高） 把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。,.,LTE背景介绍,3GPP简介 3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，
5、由一系列的标准联盟作为成员（Organizational Partners）。目前有ARIB（日本）, CCSA（中国）, ETSI（欧洲）, ATIS（美洲）, TTA（韩国）, and TTC（日本） 等。 3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。,TSG（Technical Specification Groups ） TSG GERAN: GERAN无线侧相关(2G)； TSG RAN: 无线侧相关(3G and LTE)； TSG SA (Service and Syst
6、em Aspects):负责整体的网络架构和业务能力； TSG CT (Core Network and Terminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。,http:/www.3gpp.org,.,LTE背景介绍,.,LTE无线通信系统,LTE背景介绍 TD-LTE关键技术 LTE网络架构及协议栈介绍 LTE物理层结构介绍 LTE层2结构介绍 TD-LTE与WLAN区别,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,多址技术,更大的带宽和带宽灵活性 随
7、着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响 在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽 扁平化架构 当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现 便于上行功放的实现 SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比, 有利于终端采用更高效率的功放 简化多天线操作 OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易,LTE多址技术的要求,.,多址技术,OFDM基本思想 OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据
8、流同时传输 OFDM子载波的带宽 信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落” OFDM符号持续时间 信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响,.,多址技术,OFDM的正交性-时域描述,.,多址技术,OFDM的正交性-频域描述,.,多址技术,保护间隔与循环前缀-无保护间隔,.,多址技术,保护间隔与循环前缀-加保护间隔,.,多址技术,保护间隔与循环前缀-无循环前缀,因多径延时的存在，空闲的保护间隔进入到FFT的积分时间内，导致积分时间内不能包含整数个波形，破坏了载波间的正交性,.,多址技术,保护间隔与循环
9、前缀-加循环前缀,为了避免空闲保护间隔由于多径传播造成子载波间的正交性破坏，将每个OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面，形成循环前缀(cyclic prefix) 只要各径的延迟不超过Tg，都能保正在FFT的积分区间内包含各径各子载波的整数个波形,.,多址技术,下行多址技术-OFDM系统框图,OFDM调制的各个子载波信号在频域上正交,.,多址技术,下行多址技术-OFDMA示意图,.,多址技术,上行多址技术-SC-FDMA,SC-FDMA 即 DFT-spread OFDMA 峰均比小于OFDMA, 有利于提高功放效率 易于实现频域的低复杂度的高效均衡器 易于对FDMA采用灵活的
10、带宽分配,.,多址技术,OFDMA示例,最大支持64 QAM 通过CP解决多径干扰 兼容MIMO,.,多址技术,SC-FDMA示例,最大支持 64QAM 单载波调制降低峰均比（PAPR） FDMA可通过FFT 实现,.,多址技术,OFDMA与SC-FDMA对比,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,MIMO技术,多天线技术 MIMO：多入多出 (Multiple Input Multiple Output) SISO：单入单出 (Single Input Sing
11、le Output) SIMO：单入多出 (Single Input Multiple Output) LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2 , 最大支持 4*4,.,MIMO技术,LTE 定义了7种下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知UE）,提高用户峰值速率,提高小区吞吐量,增强小区覆盖,兼容单发射天线,提高传输可靠性,.,MIMO技术,SU-MIMO: 空分复用 两个数据流在一个TTI中传送给UE,SU-MIMO: 发射分集 只传给UE一个数据流,LTE下行的SU-MIMO,.,MIMO技术,MU-MIMO：也称虚拟MIMO，用户端是两个UE实体，不增加每个用户的吞吐量，
12、但是可以提供相对于SU-MIMO来说相当，甚至更多的小区容量 UE不需要做成高成本的多天线，但是仍然能够增加小区的容量,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,高阶调制技术,频率利用率高 星座图中信号点分布合理 容易实现,.,高阶调制技术,高阶调制可提高峰值速率. LTE 支持BPSK, QPSK, 16QAM 和64QAM.,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MA
13、C调度技术 小区干扰消除,.,HARQ技术,FEC：前向纠错编码 (Forward Error Correction) ARQ：自动重传请求(Automatic Repeat reQuest) HARQ=FEC+ARQ,.,HARQ技术,HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,链路自适应技术,QPSK, 16QAM 和64QAM. “连续”的编码速率(0.07 0.93),AMC原理,.,链路自适应技术,上行探测
14、参考信号,上行发射，用于在不同的频段上估计上行信道的质量 SRS不必和PUSCH同一频段发送，可以覆盖更大的频率范围 SRS可周期发送，发送周期可从2ms到160ms（子帧的最后一个OFDM符号） 在频域可占用整个上行频段，也可以用跳频的方式发送,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,快速MAC调度技术,MAC 调度只在 eNodeB内 MAC 调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ, 也控制资源分配、天线映射和MCS in PHY. 调度原理 DL: to dy
15、namically determine which UEs are supposed to receive DL-SCH transmission and on what resources UL:to dynamically determine which UEs are to transmit data on UL-SCH and on which uplink resources,.,快速MAC调度技术,常用的分组调度算法 最大 C/I算法 询算法 (Round Robin ：RR) 正比公平算法 (PF) 其他调度算法 持续调度算法( Persistent scheduling ：PS
16、) 半持续调度算法( Semi-persistent scheduling ：SPS) 动态调度算法( Dynamical scheduling：DS),illustration of UL scheduling,.,TD-LTE关键技术,频域多址技术 OFDM/SC-FDMA MIMO技术 高阶调制技术 HARQ技术 链路自适应技术 AMC 快速MAC调度技术 小区干扰消除,.,小区干扰消除,小区间干扰消除技术方法： 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,.,小区干扰消除,LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰 一般情况下，加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即比特级的加扰 PHICH物理信道的加扰是在调制之后，进行序列扩展时进行加扰 扰码序列与小区id和时隙起始位置有关,干扰消除方法-加扰,.,小区干扰消除,干扰消除方法-跳频传输,目前LTE上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰 除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的资源映射均于小区
