{企业通用培训}LTE基本原理关键技术与网络规划设计培训

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1、罗锴 高级网优工程师 高级项目经理 2012年9月,基本原理、关键技术与网络规划设计培训,概 要,第一章：基本原理 第二章：无线网络组网 第三章：室内分布系统组网 第四章：试验网,第一章：基本原理,第一章：基本原理,第一节：背景及基础知识介绍 第二节：网络架构及协议栈介绍 第三节：物理层结构介绍 第四节：空口关键技术介绍,移动通信系统的发展趋势,无线宽带技术的发展趋势,( ),( ),( ),( ),3G,4G,1G,2G,低,中,高,2000,E3G,数据速率,200,30010,10,100,1001,802.11,802.16,3,1 1,移动性,2015,2010,2005,2000,

2、1995,1985,时间,802.20,移动通信网与宽带无线网络融合,移动互联网发展驱动新一轮通信技术变革,什么是？ 长期演进 ( )是3主导的无线通信技术的演进。 接入网将演进为 ( )。连同核心网的系统架构将演进为 ( )。,的设计目标 带宽灵活配置：支持1.4, 3, 5, 10, 15, 20 峰值速率(20带宽）：下行100，上行50 控制面延时小于100，用户面延时小于5 能为速度350的用户提供100的接入服务 支持增强型（） 取消域，域业务在域实现，如 系统结构简单化，低成本建网,背景介绍,3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，全面支撑高性能数据业务的，“确保

3、在未来10年内领先”。,移动通信技术的演进路线,中国移动 中国电信 ？ 中国联通,2G,2.5G,2.75G,3G,3.5G,3.75G,3.9G,R5,R6,4G,2000 1X,802.16 e,802.16 m,R7,4G,R99,802.16 d,95,2000 1x,. A,. B,R7,的扁平化网络架构,网络结构扁平化,只有一种节点网元 B,全,简介 系统架构演进（ ），是为了实现提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括： 功能平扁化，去掉的物理实体，把部分功能放在了，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

4、心网，加强移动交换管理，采用全技术，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。,背景介绍,背景介绍,3简介 3 （3 ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（ ）。目前有（日本）, （中国）, （欧洲）, （美洲）, （韩国）, （日本） 等。 3分为标准工作组和管理运维组两个部分。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，并对和整个项目的运作提供支持。,（ ） : 无线侧相关(2G)； : 无线侧相关(3G )； ( ):负责整体的网络架构和业务能力； ( ):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。

5、,需求及目标,1.420 可变带宽,带宽需求,降低传输时延 用户面延迟（单 向）小于5 控制面延迟小于 100,5内的小区半径优化 5到30：可接受的 性能下降 支持100范围的小区,传输时延,数据速率,覆盖范围,建网成本,更高的带宽，更大的容量 更高的数据传输速率 更低的传输时延 更低的运营成本,对0到15的低 速环境优化 对15到120保 持高性能 对120到350甚至 500保持连接,移动性支持,上行峰值速率50 下行峰值速率100 频谱效率达到3 R6 的2-4倍 提高小区边缘用户的数据 传输速率,系统物理层基础,基本参数 系统架构,双工方式,调制编码,多址方案,基本参数设计,调制方式

6、： 上行：、8和16 下行 ：、16、64,：抗干扰性更好，芯片成熟，支持更高移动速度 ：不需对称频段，更好 的支持非对称的业务,下行： 频谱效率高，有效对抗多径 上行： 较低，功放成本低,时隙长度为0.5,编码方式：,与参数统一,对延迟要求高,和的差异主要来自于双工方式的差异 主要存在于物理层，且相对于3G，差异进一步缩小（小于20） 很方便 双模和共芯片等,技术演进,N频点,多载波,3 R4,3 R5,3 R6,3 R7,3 R8,3的标准演进,业务能力：单载波上行2.2,业务能力：单载波下行7.2,业务能力：三载波下行8.4,多媒体广播：下行最高384,业务能力：单载波下行2.8,提升整

7、网频谱效率,电路域可视电话 分组域下行384,3 R10,业务能力：下行1,3 R9,增强多媒体广播：下行最高384？,双流,全球发展增速,全球商用最新进展,日本软银建设、商用节奏和部署进展,第一章：基本原理,第一章：基本原理,第一节：背景及基础知识介绍 第二节：网络架构及协议栈介绍 第三节：物理层结构介绍 第四节：空口关键技术介绍,的网络架构,的主要网元 的接入网由组成，提供用户面和控制面。 的核心网由，和组成。 的网络接口 间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。 S1接口连接与核心网。其中，S1是连接的控制面接口，S1是连接 的用户面接口。,: : : : : : : : :,

8、与传统3G网络比较，的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。,的网元功能,的主要功能包括： 无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成上的动态资源分配（调度）； 用户数据流的报头压缩和加密； 附着状态时的选择； 实现用户面数据的路由选择； 执行由发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输； 完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。,的主要功能包括： ( )非接入层信令的加密和完整性保护； ( )接入层安全性控制、空闲状态移动性控制； ( )承载控制； 支持寻呼，切换，漫游，鉴权。,的主要功能包括： 分组数

9、据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。,的主要功能包括： 分组数据过滤；的地址分配；上下行计费及限速。,的协议栈介绍,协议栈的两个面： 用户面协议栈：负责用户数据传输 控制面协议栈：负责系统信令传输 用户面的主要功能： 头压缩 加密 调度,用户面协议栈,控制面协议栈,控制面的主要功能： 和层功能与用户面中的功能一致 层完成加密和完整性保护 层完成广播，寻呼，连接管理，资源控制，移动性管理，测量报告控制 层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制,第一章：基本原理,第一章：基本原理,第一节：背景及技术知识介绍 第二节：网络架构及协议栈介绍 第三节：物理层结构介绍 第四节：空口关键技术介绍,支

10、持频段,模式支持频段（9个）,模式支持频段（19个）,根据2008年底冻结的 R8协议： 支持两种双工模式：和 支持多种频段，从700到2.6 支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4, 3, 5, 10, 15, 20 部分频段的支持情况可能会有所变动,应用频带如下： 2.1，1.9， 1.7， 2.6， 900 ， 800 ， 450 （07划分450470）等等，详细请参考 36.101协议 传输带宽：,频带,无线帧结构（1）,共支持两种无线帧结构： 类型1，适用于频分双工 类型2，适用于时分双工 类型无线帧结构： 类型无线帧长10，如下图所示。每帧含有20个时隙，每时隙为0.5。

11、普通配置下，一个时隙包含7个连续的符号（）,类型无线帧结构,资源块的概念： 具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块（ ），由（ ）组成，如右图示 是二维结构，由时域符号（）和频域子载波（）组成 1个时隙（连续7个符号）和12个连续子载波组成一个,类型无线帧结构： 同样采用技术，子载波间隔和时间单位均与相同。 帧结构与类似，每个10帧由10个1的子帧组成；子帧包含2个0.5时隙。 10帧中各个子帧的上下行分配策略可以设置。如右边表格所示。,子帧分配,: : :,类型无线帧结构,D: U: S:,无线帧结构（2）,物理信道概述,下行信道： ()：物理广播信道，承载小区等系统信息，用于小区

12、搜索过程。 ()：物理下行控制信道，承载寻呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的信息。 ()：物理下行共享信道，承载下行用户数据。 ()：物理控制格式指示信道，承载控制信道所在符号的位置信息。 ()：物理指示信道，承载的信息。 ()：物理多播信道，承载多播信息。 上行信道： ()：物理随机接入信道，承载随机接入前导。 ()：物理上行共享信道，承载上行用户数据。 ()：物理上行控制信道，承载的，调度请求( )，信道质量指示( )等信息,下行传输信道和物理信道的映射关系,上行传输信道和物理信道的映射关系,物理信号下行（1）,下行参考信号（ ）： 类似的导频信号。用于下行物理信道解调及信道

13、质量测量（）。 协议指定有三种参考信号。其中，小区特定参考信号（ ）为必选，另外两种参考信号（ & ）为可选。,小区特定参考信号在时频域的位置示意图,单天线端口,双天线端口,四天线端口,天线端口0,天线端口1,天线端口2,天线端口3,下行参考信号特点： 小区特定参考信号由小区特定参考信号序列及频移影射得到。本质上是在时频域上传播的伪随机序列。 在某一天线端口上，的频域间隔为6个子载波。 离散地分布在时频域上，相当于对信道的时频域特性进行抽样，供下行信道估计和信号解调提供参考。 分布越密集，则信道估计越精确，但开销越大，影响系统容量。,: a,该天线口不传输,该天线口的符号,R1：第一个天线口传

14、输的,R2：第二个天线口传输的,R3：第三个天线口传输的,R4：第四个天线口传输的,物理信号下行（2）,同步信号（ ）： 同步信号用于小区搜索过程中和的时频同步。 同步信号包含两个部分： 主同步信号（ ）：用于符号对准，频率同步，以及部分的小区侦测 次同步信号（ ）：用于帧对准，长度侦测，以及小区组侦测,同步信号特点： 无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用62个子载波。 同步信号只在每个10帧的第1个和第11个时隙中传送。 主同步信号位于传送时隙的最后一个符号，次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号。,同步信号结构,上行参考信号（ ）： 上行的导频信号，用于与的同步和上行信道

15、估计。 上行参考信号有两种： 解调参考信号 ( ), 和传输时的导频信号 探测参考信号 ( ), 无和传输时的导频信号,上行参考信号特点： 由于上行采用，每个只占用系统带宽的一部分， 只在相应的和分配带宽中传输。 在时隙中的位置根据伴随的和的不同格式而有所差异。 的带宽比单个分配到的带宽要大，目的是为作全带宽的上行信道估计提供参考。 在每个子帧的最后一个符号发送，周期/带宽可以配置。 可以通过系统调度由多个发送。,伴随传输的 位置图 占用每个时隙的第4个符号,伴随传输的 位置图 （传输 信令） 占用每个时隙的3个符号,伴随传输的 位置图 （传输信令） 占用每个时隙的2个符号,在系统带宽的两端，

16、并在两个时隙间跳频,某用户分配到的上行带宽,系统带宽,物理信号上行,物理层过程小区搜索,小区搜索（ ）基本原理： 小区搜索是实现与下行时频同步并获取服务小区的过程。 小区搜索分两个步骤： 第一步：解调主同步信号实现符号同步，并获取小区组内； 第二步：解调次同步信号实现帧同步，并获取长度和小区组。,关于 ： 协议规定物理层 分为两个部分：小区组（ ）和组内（ ）。目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个组成，因此共有168*3=504个独立的 其中 代表小区组，取值范围0167； 代表组内，取值范围02,初始化小区搜索（ ）： 上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。一般而言，第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。 会重复基本的小区搜索过程，历遍整