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1、2020/9/17,C&Wi售前网络规划部,LTE 基本原理 Version 1.1,HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.,了解LTE产生的背景及网络架构 掌握LTE物理层和层2的基本原理 了解LTE空口关键技术,目 标,Page 2,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 3,Charter 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
2、简介 1.4 SON简介 1.5 3GPP简介,内 容,Page 4,什么是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 (System Architecture Evolution)。,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
3、时小于100ms，用户面延时小于5ms 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,LTE背景介绍,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，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。,Page 5,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 Ite
4、m）/标准制定阶段，原定为2007年9月完成第一个标准版本，现已延期。 目前LTE处于Stage3 (Protocol)研究阶段，正在各个子组会议上热烈的讨论。 预计2008年年底会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,Page 6,SAE简介 系统架构演进SAE（System Architecture 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，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
5、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,Page 7,LTE背景介绍,SON简介 自组织网络SON（Self Organization Network）是由下一代移动网NGMN（Next Generation Mobile Network）运营商发起的要求LTE实现的功能。 运营商站在自己利益和感受的角度出发，鉴于早期通信系统在O&M兼容性和经济性比较差，而对LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault, Configuration, Alarm, Performa
6、nce, Security, Inventory）： 自规划（Self-planning） 自配置（Self-deployment） 自优化（Self-optimization） 自维护（Self-maintenance）,SON的优势 运营商可以减少规划、优化、维护的成本，降低OPEX。 设备商可以促进性能特性、工具等的销售，降低交付后网络优化的成本；低附加值和低技术含量的工作收益将减少。,Page 8,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，由一系列的标准联盟作为
7、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 System Aspects)
8、: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,Page 9,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 10,Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 2.1 LTE的网络架构 2.2 LTE的网元功能 2.3 LTE的协议栈介绍,内 容,Page 11,LTE的
9、网络架构,LTE的主要网元 LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。 LTE的网络接口 e-NodeB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e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW 的用户面接口。,RRC: Radio Resource Control PDCP: Packet Data Convergence Protocol RLC: Radio Link Control MAC: Medium
10、Access Control PHY: Physical layer EPC: Evolved Packet Core MME: Mobility Management Entity S-GW: Serving Gateway P-GW: PDN Gateway,与传统3G网络比较，LTE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。,Page 12,LTE的网元功能,e-NodeB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UE上的动态资源分配（调度）； 用户数据流的IP报头压缩和加密；
11、UE附着状态时MME的选择； 实现S-GW用户面数据的路由选择； 执行由MME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。,MME的主要功能包括： NAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护； AS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制； EPS (Evolved Packet System)承载控制； 支持寻呼，切换，漫游，鉴权。,S-GW的主要功能包括： 分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。,P-GW的主要功能包括： 分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速
12、。,Page 13,LTE的协议栈介绍,LTE协议栈的两个面： 用户面协议栈：负责用户数目传输 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 ARQ/HARQ,用户面协议栈,控制面协议栈,控制面的主要功能： RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致 PDCP层完成加密和完整性保护 RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制 NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制,Page 14,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE
13、层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 15,Charter 3 LTE物理层结构介绍 3.1 LTE支持频段 3.2 无线帧结构 3.3 物理信道 3.4 物理信号 3.5 物理层过程,内 容,Page 16,LTE支持频段,TDD模式支持频段,FDD模式支持频段,根据2008年底冻结的LTE R8协议： 支持两种双工模式：FDD和TDD 支持多种频段，从700MHz到2.6GHz 支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz 协议还在更新中，部分频段的支持情况可能会有所变动,Pag
14、e 17,无线帧结构（1）,LTE共支持两种无线帧结构： 类型1，适用于频分双工FDD 类型2，适用于时分双工TDD FDD类型无线帧结构： LTE 采用OFDM技术，子载波间隔为f=15kHz，2048阶IFFT，则帧结构的时间单位为 Ts=1/(2048* 15000)秒 FDD类型无线帧长10ms，如下图所示。每帧含有20个时隙，每时隙为0.5ms。普通CP配置下，一个时隙包含7个连续的OFDM符号（Symbol）,FDD类型无线帧结构,资源块的概念： LTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块RB（Resource Block），RB由RE（Resource Element
15、）组成，如右图示 RE是二维结构，由时域符号（Symbol）和频域子载波（Subcarrier）组成 1个时隙和12个连续子载波组成一个RB,Page 18,TDD类型无线帧结构： 同样采用OFDM技术，子载波间隔和时间单位均与FDD相同。 帧结构与FDD类似，每个10ms帧由10个1ms的子帧组成；子帧包含2个0.5ms时隙。 10ms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。,DL/UL子帧分配,DwPTS: Downlink Pilot Time Slot GP: Guard Period UpPTS: Uplink Pilot Time Slot,TDD类型无线帧结构,D:
16、 Downlink subframe U: Uplink subframe S: Special subframe,无线帧结构（2）,Page 19,无线帧结构（3）,CP长度配置： 为克服OFDM系统所特有的符号间干扰ISI，LTE引入了循环前缀CP（Cyclic Prefix）。 CP的长度与覆盖半径有关，一般情况下下配置普通CP（Normal CP）即可满足要求；广覆盖等小区半径较大的场景下可配置扩展CP（Extended CP）。 CP长度配置越大，系统开销越大。,上下行CP长度配置,上下行普通CP配置下时隙结构 （f=15kHz）,上下行扩展CP配置下时隙结构 （f=15kHz）,下行扩展CP配置下时隙结构 （f=7.5kHz）,Page 20,物理信道概述,下行信道： Physical Broadcast Channel (PBCH)：物理广播信道，承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。 Physica
