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1、LTE关键技术分析Page 2培训目标l学完本课程后，您应该能：p了解LTE高阶调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析p掌握OFDM的基本原理p了解OFDM和CDMA技术各自的优缺点p掌握LTE的下行多址方式和上行多址方式p掌握LTE采用的MIMO方式Page 3目 录1.高阶调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析2.OFDM技术基本原理3.OFDM技术优势与不足4.下行多址技术和上行多址技术5.LTE 下行和上行MIMO技术Page 4目 录1.高阶调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析2.OFDM技术基本原理3.OFDM技术优势与不足4.下行多址技术和上行多址技术5.LTE 下
2、行和上行MIMO技术Page 5LTE的调制方式Page 6Slide title :32-35pt Color: R153 G0 B0 Corporate Font : FrutigerNext LT Medium Font to be used by customers and partners : ArialSlide text :20-22pt Bullets level 2-5:18pt Color:Black Corporate Font :FrutigerNext LT Medium Font to be used by customers and partners : Aria
3、lTop right corner for field-mark, customer or partner logotypes. - The following nine groups of colors are an example of how our design colors can be used, please take note that you should only use one design color group per slide. For specific usage details, refer to the “Typesetting Standard”.LTE
4、关键技术_高阶调制对吞吐量的改善l PA3 Channel (64QAM vs 16QAM)p 小区边缘: 0% 增益。p 小区中心: 0%10% 增益。p 靠近基站: 30%50% 增益。高阶调制增益受信道条件影响较大l PB3 Channel (64QAM vs 16QAM)p 小区边缘: 0% 增益。p 小区中心: 0% 增益。p 靠近基站: 10%20% 增益。Page 7自适应调制和编码（AMC）l信道质量的信息反馈，即Channel Quality Indicator （CQI）pUE测量信道质量，并报告（每1ms或者是更长的周期）给eNodeBpeNodeB基于CQI来选择调制方
5、式，数据块的大小和数据速率较差的信道环境 较多的信道编码冗余Node BNode B较好的信道环境较差的信道环境较好的信道环境 较少的信道编码冗余 较低阶的调制 较高阶的调制Page 8CQI索引CQI indexmodulationcode rate x 1024efficiency 0out of range 1QPSK780.1523 2QPSK1200.2344 3QPSK1930.3770 4QPSK3080.6016 5QPSK4490.8770 6QPSK6021.1758 716QAM3781.4766 816QAM4901.9141 916QAM6162.4063 1064Q
6、AM4662.7305 1164QAM5673.3223 1264QAM6663.9023 1364QAM7724.5234 1464QAM8735.1152 1564QAM9485.5547Page 9LTE关键技术 - HARQ传统的ARQ接收端接收数据块，并解编码根据CRC解校验，得到误块率如果数据块误块率高 丢弃错误的数据块接收端要求发送端重发完整的错 误的数据块混合HARQ接收端接收数据块，并解编码根据CRC解校验，得到误块率如果误块率较高 暂时保存错误的数据块接收端要求发送端重发接收端将暂存的数据块和重发的数据混合 后再解编码HARQ with Soft Combining eNo
7、de BUEPacket1?NPacket 1Packet 1Packet 1Packet1?+APacket2TransmitterReceiverPage 10H-ARQ不同类型lLTE中HARQ技术主要是系统端对编码数据比特的选择 重传以及终端对物理层重传数据合并。l通过RV参数来选择虚拟缓存中不同编码比特的传送。不 同RV参数配置支持：pCC（Chase Combining）（重复发送相同的数据）pFIR（Full Incremental Redundancy）（优先发送校验比 特）l不同次重传，尽可能采用不同的r参数，使得打孔图样尽 可能错开，保证不同编码比特传送更为平均。Page
8、11Hybrid Automatic Repeat reQuest ( HARQ )lChase Combining ( CC ) 重传方式举例Page 12Hybrid Automatic Repeat reQuest ( HARQ )lIncremental Redundancy ( IR ) 重传方式举例Page 13多进程“停-等”HARQl “停-等”（Stop-and-Wait，SaW）HARQp 对于某个HARQ进程，在等到ACK/NACK反馈之前，此进程暂时中止，待接收到ACK/NACK后，在根据是ACK还是NACK决定发送新的数据还是进行旧数据的重传。Page 14目 录1.
9、高阶调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析2.OFDM技术基本原理3.OFDM技术优势与不足4.下行多址技术和上行多址技术5.LTE 下行和上行MIMO技术Page 15OFDM的由来单载波lOFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用frequency传统多载波frequencyOFDMfrequencyPage 16OFDM发射流程Page 17OFDM的核心操作Page 18OFDM实现方法l使用传统振荡器l使用IFFTPage 19OFDM实现方法（续）Page 20正交性体现在一个OFDM符号内包 含多个子载波。所有的
10、 子载波都具有相同的幅 值和相位，从图中可以 看出，每个子载波在一 个OFDM符号周期内都 包含整数倍个周期，而 且各个相邻的子载波之 间相差1个周期。Page 21OFDM是为多径衰落信道而设计的l时域影响：符号间干扰l频域影响：频率选择性衰落Page 22加CP操作Page 23CP长度的确定Page 24CP长度的确定lCP长度的考虑因素：频谱效率/符号间干扰和子载波间干扰p越短越好：越长，CP开销越大，系统频谱效率越低p越长越好：可以避免符号间干扰和子载波间干扰Page 25CP长度的确定Page 26应对频率选择性衰落-窄带并行传输l化零为整，简化接收机的信道均衡操作l避免符号间干扰
11、和天线间干扰相互混杂，有效分离信道均衡和MIMO检测Page 27子载波间隔确定l考虑因素：频谱效率和抗频偏能力p子载波间隔越小，调度精度越高，系统频谱效率越高p子载波间隔越小，对多普勒频移和相位噪声过于敏感l当子载波间隔在10KHz以上，相位噪声的影响相对较低l多普勒频移影响大于相位噪声（以此为主）Page 28多普勒频移Page 29多普勒频移l 设手机发出信号频率为fT，基站收到的信号频率为fR，相对运动速度为，为电磁波在自由空间的传播速度(光速)；fdoppler即为多普勒频移l 例360km/h车速，3GHz频率的多普勒频移：Page 30子载波间隔确定-多普勒频移影响l2GHz频段
12、，350km/h带来648Hz的多普勒频移，对高阶调制（64QAM）造成显著影响。l低速场景，多普勒频移不显著，子载波间隔可以较小l高速场景，多普勒频移是主要问题，子载波间隔要较大l仿真显示，子载波间隔大于11KHz，多普勒频移不会造成严重性能下降l当15KHz时，EUTRA系统和UTRA系统具有相同的码片速率，因此确定单播系统中采用15KHz的子载波间隔l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lWimax的子载波间隔为10.98KHz，UMB的子载波间隔为9.6KHzPage 31OFDM图示Page 32目 录1.高阶
13、调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析2.OFDM技术基本原理3.OFDM技术优势与不足4.下行多址技术和上行多址技术5.LTE 下行和上行MIMO技术Page 33OFDM技术的优势l频谱效率高l带宽扩展性强l抗多径衰落l频域调度和自适应l实现MIMO技术较为简单Page 34OFDM技术的优势-频谱效率高l各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。l实现小区内各用户之间的正交性，避免用户间干扰，取得很高的小区容量。l相对单载波系统（WCDMA），多载波技术是更直接实现正交传输的方法Page 35OFDM技术的优势-带宽扩展性强lOFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波数量
14、，几百kHz几百MHz都较容易实现，FFT尺寸带来的系统复杂度增加相对并不明显。l非常有利于实现未来宽带移动通信所需的更大带宽，也更便于使用2G系统退出市场后留下的小片频谱。l单载波CDMA只能依赖提高码片速率或多载波CDMA的方式支持更大带宽，都可能造成接收机复杂度大幅上升。lOFDM系统对大带宽的有效支持成为其相对单载波技术的决定性优势。Page 36OFDM技术的优势-抗多径衰落l多径干扰在系统带宽增加到5MHz以上变得相当严重。lOFDM将宽带转化为窄带传输，每个子载波上可看作平 坦衰落信道。l插入CP可以用单抽头频域均衡（FDE）纠正信道失真， 大大降低了接收机均衡器的复杂度l单载波
15、信号的多径均衡复杂度随着带宽的增大而急剧增 加，很难支持较大的带宽。对于更大带宽20M以上， OFDM优势更加明显Page 37OFDM技术的优势-频域调度和自适应l集中式、分布式子载波分配方式l集中式子载波分配方式：时域调度、频域调度l分布式子载波分配方式：终端高速移动或低信干噪比，无法有效频域调度Page 38多载波/单载波对频率选择性衰落的适应Page 39OFDM技术的优势-实现MIMO技术简单lMIMO技术关键是有效避免天线间的干扰（IAI），以区分多个并行数据流。l在平坦衰落信道可以实现简单的MIMO接收。l频率选择性衰落信道中，IAI和符号间干扰（ISI）混合在一起，很难将MIM
16、O接收和信道均衡分开处理Page 40OFDM技术存在的问题lPAPR问题l时间和频率同步l多小区多址和干扰抑制Page 41OFDM不足1峰均比高l下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比Page 42OFDM不足2对频率偏移特别敏感lLTE使用频率同步解决频偏问题Page 43OFDM不足3-多小区多址和干扰抑制lOFDM系统虽然保证了小区内用户的正交性，但无法实现自然的小区间多址（CDMA则很容易实现）。如果不采取额外设计，将面临严重的小区间干扰（某些宽带无线接入系统就因缺乏这方面的考虑而可能为多小区组网带来困难）。可能的解决方案包括加扰、小区间频域协调、干扰消除、跳频等。Page 44目 录1.高阶调制 、AMC 、HARQ和宏分集技术分析2.OFDM技术基本原理3.OFDM技术优势与不足4.下行多址技术和上行多址技术5
