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1、LTE基本原理TD网规网优部网规网优部梁晋仲梁晋仲内容2 LTELTE起源起源2 LTELTE技术原理与系统架构技术原理与系统架构2 LTELTE关键技术分析关键技术分析LTE项目的启动主要有三方面的考虑：项目的启动主要有三方面的考虑：n 基于基于CDMA技术的技术的3G标准在通过标准在通过HSDPA以及以及Enhanced Uplink 等技术增强之后，可以保证非来几年内的竞争力。但是，等技术增强之后，可以保证非来几年内的竞争力。但是，需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力n 应对来自于应对来自于WiMAX的市场压力的市场压力n为应对为应对ITU的的4G标准
2、征集做准备标准征集做准备The justification of the Study Item was that with enhancements such as HSDPA and Enhanced Uplink, the 3GPP radio-access technology will be highly competitive for several years. However, to ensure competitiveness in an even longer time frame, i.e. for the next 10 years and beyond, a long-
3、term evolution of the 3GPP radio-access technology needs to be considered. -3GPP TR 25.913LTE起源产品与业务发展技术趋势：无线宽带广域，IP多媒体为主导业务，呈现宽带移动化、移动宽带化技术趋势：接入多元化、网络一体化、应用综合无线技术演进路径2001-2005 2006-2007 WCDMA无线技术演进路线 CDMA2000无线技术演进路线 HSDPA (P1) 1.8M/3.6MbpsHSDPA(P2) 7.2/14.4Mb/sHSUPA6-8MbpsWCDMA R99/R4 384kb/sGSM/G
4、PRS/EDGE171kbps/384kb/sHSPA+LTEHSDPA 单载波单载波2.8MbpsMC-HSDPA 8.4Mb/s HSUPAR4 384kb/sGSM/GPRS/EDGE171kb/s/384kbpsHSPA+LTETD-SCDMA无线技术演进路线 DL:100MbpsUL:50Mbps DL:100MbpsUL:50Mbps40Mbps DL:40MbpsUL10Mbps802.16d75Mbps802.16e20-30Mbps802.16m移动WiMAX演进路线 2008-2010 1xEV-DO Rev. 0DL: 2.4MbpsUL:153.6kbpscdma200
5、0 1x (Rev. 0)153.6kbps1xEV-D0 Rev. ADL: 3.1MbpsUL: 1.8Mbps1xEV-DV3.1MbpsDO Rev. B（ 多载波多载波 DO）DL：46.5MbpsUL: 27MbpsLBC DL: 100Mbps-1GbpsUL: 50-100MbpsSBCDL: 100Mbps-1GbpsUL: 50-100MbpsUMBB3G3GPP 标准与技术演进UTRAN Long-Term Evolution (LTE) (2004.11) 标准化R99/4R5R6R7HSDPAEDCHMBMSIMSRelease 99/4 Release 5/6/7
6、产业化LTE V12007.12LTE/SAEPoCWLAN I/WR8R9(?)IMT-Advanced?HSPA+LTE/SAELTE+ (?)2000200420072010 LTE的进一步演进将会满足 IMT-Advanced的技术要求内容2 LTELTE起源起源2 LTELTE技术原理与系统架构技术原理与系统架构2 LTELTE关键技术分析关键技术分析 定位：集高质量话音和宽带数据为一体；支集高质量话音和宽带数据为一体；支持全移动、综合多业务；网络可控、持全移动、综合多业务；网络可控、可管理；具有低成本、低时延、后向可管理；具有低成本、低时延、后向兼容的兼容的“先进的综合移动宽带无线
7、系统” 技术路线:OFDM+SA/MIMO+IP技术+TD-SCDMA成熟技术 3G是移动通信标准，BWA(802.16e等)是宽带无线接入标准 3G演进是移动通信宽带化；BWA是宽带接入无线化 3G定位是语音为主、兼顾数据；BWA是数据为主、兼顾语音电信运营商竞争的需求：电信运营商竞争的需求：既能承载高质量实时话音，既能承载高质量实时话音， 又能提供无线宽带数据接入的全移动系又能提供无线宽带数据接入的全移动系统统TDD LTE的定位更小的TTI满足用户面和控制面的时延；共享信道支持在多个用户间同时传输数据；用户面延迟小于5ms，控制面延迟小于100ms；采用OFDM，MIMO等先进技术支持更
8、高的用户传输速率；下行最大速率可达100Mbits/s，上行最大速率可达50Mbits/s下行频谱效率可达HSDPA的34倍；上行频谱效率可达 HSUPA 的23倍；1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz可变带宽；在5MHz以下带宽中，采用现有的1.4MHz带宽，实现系统的平滑演进。12345与LTE FDD系统帧结构兼容，系统设计保证了站点的重用TDD LTE系统目标网络扁平化,全IP化核心网趋同化,交换功能路由化业务平面与控制平面完全分离化网元数目最小化,协议层次最优化S-GatewayP-GatewayMMEHSSeNodeBUEIMS接入部分接入控制部
9、分网络控制部分终端部分LTE网络结构简化网络扁平化、IP化架构LTE之间各网络节点之间的接口使用IP传输eNB之间的X2接口eNB和MME、S-GW间的S1接口通过IMS承载综合业务原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载IP化的网络架构MME：NASNAS信令，信令，NASNAS信令安全；信令安全；认证；漫游跟踪区列表管理；认证；漫游跟踪区列表管理；3GPP3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令；接入网络之间核心网节点之间移动性信令；空闲模式空闲模式UEUE的可达性；的可达性；选择选择PDN GW PDN GW 和和 Serving GWServing GW；MMEMME改
10、变时的改变时的MMEMME选择功能；选择功能；2G2G、3G3G切换时选择切换时选择SGSNSGSN；承载管理功能（包括专用承载的建立）；承载管理功能（包括专用承载的建立）；SGW：eNodeBeNodeB之间切换时本地移动性锚点和之间切换时本地移动性锚点和3GPP3GPP之间移动性锚点；之间移动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由数据包的路由SGWSGW可以连接多个可以连接多个PDNPDN和转发；和转发；切换过程中，进行数据的前转；切换过程中，进行数据的前转；上下行传输层数据包的分类标示；上下行传输层数据包的分类标示
11、；在漫游时，实现基于在漫游时，实现基于UEUE，PDNPDN和和QCIQCI粒度的上下行计费；粒度的上下行计费；合法性监听合法性监听 ；PDN GW：基于单个用户的数据包过滤；基于单个用户的数据包过滤；UE IPUE IP地址分配；地址分配；上下行传输层数据包的分类标示；上下行传输层数据包的分类标示；上下行服务级的计费（基于上下行服务级的计费（基于SDFSDF，或者基于本地策略）；，或者基于本地策略）；上下行服务级的门控；上下行服务级的门控；上下行服务级增强，对每个上下行服务级增强，对每个SDFSDF进行策略和整形；进行策略和整形；基于基于AMBRAMBR的下行速率整形基于的下行速率整形基于M
12、BRMBR的下行速率整上下行承载的绑定的下行速率整上下行承载的绑定；合法性监听；合法性监听；PCRF：基于服务数据流的策略控制（服务数据流模板、基于服务数据流的策略控制（服务数据流模板、QoSQoS控制）控制）基于服务数据流的计费规则控制。基于服务数据流的计费规则控制。IP化的网络架构网网络络将将最最大大程程度度的的使使用用运运营营商商已已有有的的资资源源，包包括括已已有有的的网网络络、频频率率、站站点点、天天线线，并并通通过过有有效效的的方方式式，对对所所有有的的频频率进行分配率进行分配高吞吐量提供高质量全IP无线宽带业务频谱效率最高良好兼容性简约的天线系统高数据接入效率最短切换时间支持Al
13、ways -ON增强小区边缘性能TD LTE接入网eNBeNB：无线资源管理（无线资源管理（RRM）；）；用户数据流用户数据流IP头压缩和加密；头压缩和加密；UE附着时附着时MME选择功能；选择功能；用户面数据向用户面数据向Serving GW的路由功能；的路由功能；寻呼消息的调度和发送功能寻呼消息的调度和发送功能（源自（源自MME和和O&M的）广的）广播消息的调度和发送功能；播消息的调度和发送功能；用于移动性和调度的测量和用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能。测量报告配置功能。基于基于AMBR和和MBR的上行的上行承载级速率整型。承载级速率整型。上行传输层数据包的分类标上行传输层数据包的
14、分类标示。示。TD LTE接入网eNBS1-MMEeNodeB与MME之间的控制面接口，提供S1-AP信令的可靠传输，基于IP和SCTP协议。S1-UeNodeB与S-GW之间的用户面接口，提供eNodeB与S-GW之间用户面PDU非保证传输。基于UDP/IP和GTP-U协议。S3在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动性，以及用户和承载信息交换而定义的接口点，基于SGSN之间的Gn接口定义。S4核心网和作为3GPP锚点功能的Serving GW之间的接口，为两者提供相关的控制功能和移动性功能支持。 该接口基于定义于SGSN和GGSN之间的Gn接口。另外，如果没有建立Di
15、rect Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。S5负责Serving GW和PDN GW之间的用户平面数据传输和隧道管理功能的接口。用于支持UE的移动性而进行的Serving GW重定位过程以及连接PDN网络所需要的与non-collocated PDN GW之间的连接功能。基于GTP协议或者基于PMIPv6协议。S6aMME和HSS之间用以传输签约和鉴权数据的接口。S7基于Gx接口的演进，传输服务数据流级的PCC信息、接入网络和位置信息。S7c基于Gx接口演进，支持传输QoS参数和相关分组过滤器参数、控制信息。在S5/S8接口基于PMIPv6协议情形下支持。S8a定义于不同PLMN间
16、，VPLMN中Serving GW和HPLMN中PDN GW之间为用户提供控制平面和用户平面功能的接口，该接口基于SGSN和GGSN间的Gp接口。 S8a相当于是S5接口的跨PLMN版本。S8b支持跨PLMN网关漫游情况用户平面和控制平面功能的接口，支持 PMIPv6协议。S10MME之间的接口，用来处理MME重定位和MME之间的信息传输。S11MME和Serving GW之间的接口S12有Direct Tunnel建立时， UTRAN和Serving GW之间的接口，用于二者之间的用户数据传输。该接口基于Iu-u/Gn-u使用SGSN和UTRAN之间或SGSN和GGSN间所定义的GTP-U协
17、议TD LTE网络接口S1接口控制面的功能：接口控制面的功能：SAE承载管理功能（包括承载管理功能（包括SAE承载建立、修改和释承载建立、修改和释放）；放）；连接状态下连接状态下UE的移动性管的移动性管理功能（包括理功能（包括LTE系统内系统内切换和系统间切换）；切换和系统间切换）；S1寻呼功能；寻呼功能；NAS信令传输功能；信令传输功能；S1 UE上下文释放功能；上下文释放功能；S1接口管理功能（包括复接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指位、错误指示以及过载指示等）；示等）；网络共享功能；网络共享功能；网络节点选择功能；网络节点选择功能；初始上下文建立功能；初始上下文建立功能；漫游和接
18、入限制支持功能漫游和接入限制支持功能 业务面业务面控制面控制面S1接口概述SAE承载管理SAE承载建立SAE承载修改 SAE承载释放 初始上下文建立 UE上下文释放 切换管理切换准备 切换资源分配 切换通知 路径切换请求 切换取消 寻呼 初始UE消息 下行NAS传输 上行NAS传输 复位 错误指示 S1建立S1接口流程概述业务面业务面控制面控制面X2接口控制面的接口控制面的功能：功能：连接状态下连接状态下UE的移的移动性管理功能（针对动性管理功能（针对LTE系统内切换）；系统内切换）；上行负荷管理功能；上行负荷管理功能；X2接口管理功能（包接口管理功能（包括复位和错误指示）。括复位和错误指示）
19、。X2接口概述切换准备切换取消释放资源序列号状态传输 负荷指示复位X2建立X2接口流程概述多模多功能TD LTE终端PDAGSMTD-SCDMAALL IN ONE低成本低功耗业务丰富通用性强设置灵活接入性强操作系统简单系统稳定商用终端与HSPA等商用网络进行IWT和IOT测试，保证漫游等功能的实现TD LTE终端Class Power(dBm)Tolerance(dB)1 1+30+302 2+27+273 3+23+23 +/-2 dB+/-2 dB4 4+21+21UE功率等级：TD LTE终端完成业务数据流在空中接口的收发处理，协议栈包括PDCP、RLC、MAC和PHY四个协议子层 业
20、务面 控制面 E-UTRAN控制面主要包括NAS、RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY，网络侧的协议终止点除NAS在MME中外，其他的协议层都终止于eNB 空中接口广播：MIB等需要频繁发送的系统信息使用固定无线资等需要频繁发送的系统信息使用固定无线资源在源在PBCH上发送，而其它广播信息与数据动态共享无上发送，而其它广播信息与数据动态共享无线资源，由线资源，由PDSCH承载。承载。寻呼：采用与数据共享无线资源的方式采用采用与数据共享无线资源的方式采用PDSCH承载。承载。业务链接建立和释放：在在E-UTRAN中对中对RRC消息进行消息进行了较大的简化，仅使用一个单一的配置消息（了较大的简
21、化，仅使用一个单一的配置消息（RRC CONNECTION RECONFIGURATION）来进行业务链）来进行业务链接的建立和释放。接的建立和释放。动态调度测量：测量对测量对E-UTRAN网络性能影响非常大，与切换、网络性能影响非常大，与切换、调度密切相关。调度密切相关。E-UTRAN中测量由网络侧发起和配置，中测量由网络侧发起和配置，具体的测量量仍在定义中。具体的测量量仍在定义中。切换空中接口的主要工作过程PHY位于UU口协议规范的最底层与MAC子层以及RRC层之间有信息交互PHY通过传输信道向高层提供数据传输服务 空中接口分层固定下行固定下行固定上行固定上行5ms转换点：10ms转换点：
22、物理层帧结构n 上下行配置上下行配上下行配置置DLUL切切换点周期点周期子子帧序号序号0 1 2345678905 msD S U U U D S U U U15 msD S U U D D S U U D25 msD S U D D D S U D D310 msD S U U U D D D D D410 msD S U U D D D D D D510 msD S U D D D D D D D65 msD S U U U D S U U D物理层帧结构n 特殊子帧配置特殊子特殊子帧配置配置常常规CP扩展展CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS031013811948321
23、039231121014121372539282693917102-8111-物理层帧结构n 基本时间单位基本时间单位n 天线端口天线端口n LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。n 由于目前LTE上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，所以上行还没有引入天线端口的概念。n 目前LTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号05。小区专用参考信号传输天线端口：天线端口03MBSFN参考信号传输天线端口：天线端口4终端专用参考信
24、号传输天线端口：天线端口5物理资源概念n 资源单元资源单元 (RE)n 对于每一个天线端口，一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元n 资源块资源块 (RB)n 一个时隙中，频域上连续的宽度为180kHz的物理资源称为一个资源块物理资源概念n RB参数参数（常规子帧）物理资源概念n 资源单元组资源单元组 (REG)n 控制区域中控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道集合，用于映射下行控制信道 n 每个每个REG中包含中包含4个数据个数据RE物理资源概念n 常规子帧：常规子帧：常规子帧由两个时隙组成，每个时隙长度0.5ms 下行Unicast/MBSFN子帧
25、下行MBSFN专用载波子帧 上行常规子帧n 特殊子帧：特殊子帧：特殊子帧由三个特殊域组成，分别为DwPTS、GP和UpPTS，特殊子帧只存在帧结构类型2中 子帧结构n 控制区域与数据区域进行时分控制区域与数据区域进行时分n 控制区域控制区域OFDM符号数目可配置符号数目可配置 子子帧控制区域控制区域OFDM符号数目符号数目帧结构类型2中的子帧1和子帧61, 2存在MBSFN传输的子帧1, 2不存在MBSFN传输的子帧1, 2, 3下行Unicast/MBSFN子帧n 数据传输方式数据传输方式 n localizedn distributed下行Unicast/MBSFN子帧n 下行下行MBSF
26、N专用载波子帧中不存在控制区域专用载波子帧中不存在控制区域n 即控制区域即控制区域OFDM符号数目为符号数目为0下行MBSFN专用载波子帧n 控制区域与数据区域进行频分控制区域与数据区域进行频分n 数据传输方式数据传输方式 Localized Localized + FH 上行常规子帧信道类型功能PUSCH (Physical Uplink Shared PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)Channel)承载上行业务数据承载上行业务数据 PUCCH (Physical Uplink Control PUCCH (Physical Uplink Cont
27、rol Channel)Channel)承载承载HARQHARQ信息信息 PRACH (Physical Random Access PRACH (Physical Random Access Channel)Channel)用于用于UEUE随机接入时发送随机接入时发送preamblepreamble信息信息 信道类型功能PDSCH(PhysicalPDSCH(Physical Downlink Shared Downlink Shared ChannelChannel ) )承载下行业务数据承载下行业务数据 PBCHPBCH (Physical Broadcast Channel)(Phys
28、ical Broadcast Channel)承载广播信息承载广播信息 PMCH ( Physical Multicast Channel)PMCH ( Physical Multicast Channel)在支持在支持MBMSMBMS业务时，用于承载业务时，用于承载多小区的广播信息多小区的广播信息 PCFICH (Physical Control Format PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel)Indicator Channel)用于指示同一子帧中用于指示同一子帧中PDCCHPDCCH占用占用的符号数信息的符号数信息 PDCC
29、HPDCCH (Physical Downlink Control (Physical Downlink Control Channel) Channel) 承载下行调度信息承载下行调度信息 PHICHPHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) Channel) 承载承载HARQHARQ信息信息 上行物理信道下行物理信道物理信道类型和功能控制信息控制信息物理信道物理信道承载的信息承载的信息UCIPUCCH对下行下行传输的的ACK/NACK的反的反馈、调度度请求以及求以及CQI的的测量量
30、结果果 CFIPCFICHPDCCH占用几个占用几个OFDM符号，符号，CFI取取值为1或或2或或3 HIPHICH对上行上行传输的的ACK/NACK的反的反馈，HI取取值为0或者或者1 DCIPDCCH资源分配信息、源分配信息、HARQ信息、上行信息、上行调度确度确认以及其他以及其他控制信息控制信息。根据承载信息不同，根据承载信息不同，PDCCH分为以下几种格式：分为以下几种格式：DCI 格式格式0承载承载UL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCI 格式格式1 承载承载SIMO方式的方式的DL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCI 格式格式1A承载简单的承载简单的 SIMO方式的方式
31、的DL-SCH资源分资源分配信息；配信息；DCI 格式格式2承载承载 MIMO方式的方式的DL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCI格式格式3承载对于承载对于PUCCH和和PUSCH的的TPC命令字命令字（2比特的功率调整）；比特的功率调整）；DCI格式格式3A承载对于承载对于PUCCH和和PUSCH的的TPC命令字命令字（1比特的功率调整）比特的功率调整） 物理层信令主要用于携带与资源分配相关的信息以及物理层信令主要用于携带与资源分配相关的信息以及HARQHARQ相关信息：相关信息： 物理层信令n 传输信道的信道编码传输信道的信道编码n控制信息的信道编码控制信息的信道编码传输信道信道编码
32、方案方案编码速率速率UL-SCHTurbo coding1/3DL-SCHPCHMCHBCHTail biting convolutional coding1/3RACHN/AN/A控制信息控制信息编码方案方案编码速率速率DCITail biting convolutional coding1/3CFIBlock code1/16HIRepetition code1/3UCIBlock codevariableTail biting convolutional coding1/3LTE信道编码与调制方式n 下行物理信道的调制方式下行物理信道的调制方式n 上行物理信道的调制方式上行物理信道的调制
33、方式物理信道物理信道调制方式制方式PDSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPMCHQPSK, 16QAM, 64QAMPDCCHQPSKPBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK物理信道物理信道调制方式制方式PUSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPUCCHBPSK，QPSKPRACHN/ALTE信道编码与调制方式上行同步下行同步上行初始同步： UE在随机接入信道上发送preamble码 eNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反馈给UE UE根据该信息进行后续的发送时间调整 上行同步保持： eNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字
34、 UE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送时间提前量进行调整(X还未确定！)下行初始同步： 初始下行同步是小区搜索过程。 UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步 下行同步保持： 小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与eNB之间的时间同步 物理层主要过程同步小区搜索是UE接入网络，为用户提供各种业务的基础 根据同步信号获得下行时间同步根据同步信号获得下行时间同步 根据同步信号获得下行频率同步根据同步信号获得下行频率同步 根据同步信号获得根据同步信号获得CELL IDCELL ID、系统、系统
35、带宽、天线配置等相关信息带宽、天线配置等相关信息 读取小区广播信息读取小区广播信息 物理层主要过程小区搜索上行随机接入的目的是UE获得与基站的上行时间同步，为业务数据传输提供基础 UEUE高层高层UEUE物理层物理层eNodeBeNodeB发送发送preamble码的请求码的请求 preamble码的索码的索引引 preamble码的发码的发送功率送功率 相关的相关的RA-RNTI 上行随机接入资上行随机接入资源配置源配置 检测到含有检测到含有RA-RNTI的的PDCCH 随机接入请求随机接入请求preamble码码序列序列随机接入请求响应随机接入请求响应时间同步等信时间同步等信息息发送发送p
36、reamble码的请求响应码的请求响应 相应的相应的DL-SCH中的中的传输块传输块物理层主要过程上行随机接入内容2 LTELTE起源及里程碑起源及里程碑2 LTELTE技术原理与系统架构技术原理与系统架构2 LTELTE关键技术分析关键技术分析LTE关键技术LTE（OFDM+MIMO+IP）LTE的主要增强型技术：OFDM、MIMO1G（FDMA）2G（TDMA为主）3G（CDMA）OFDMOFDMn 下行下行OFDMn 上行上行SC-FDMA n OFDM即正交频分多路复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），与传统的多载波调制（MCM）
37、相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且能够保持各个子载波之间的正交性。OFDM原理n OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDM符号BandwidthOFDM原理n 采样频率Fsn 采样周期Tsn FFT点数NFFTn 子载波间隔f n 有用符号时间Tun 循环前缀时间Tcpn OFDM符号时间TOFDMn 可用子载波数目Nc关键参数： f , Tcp以及Nc采样频率以及FFT点数与实现相关OFDM主要参数n 子载波间隔子载波间隔n 15kHz，用于单播（unicast）和多播（MBS
38、FN）传输n 7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输 n 子载波数目子载波数目n 循环前缀长度循环前缀长度n 一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同 信道信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目721803006009001200LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义基本时间单元：Ts = 1/Fs = 1/(15000x2048) 秒LTE OFDM主要参数n 频谱效率高频谱效率高n OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性的一种方式，“防讳于未然”的一种方式未然式n CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除，例如信
39、道均衡、多用户检测等；以恢复系统的正交性n 相对单载波系统(CDMA)来说，多载波技术(OFDM)是更直接的实现正交传输的方法n 带宽扩展性强带宽扩展性强-决定性优势决定性优势n OFDM信道带宽取决于子载波的数量n CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机复杂度大幅度上n 抗多径衰落抗多径衰落n 相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式OFDM技术的优势n 频域调度及自适应频域调度及自适应 n OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高n 可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好的适应频率选择行衰落 n 实现实现MIMO技术较
40、简单技术较简单n MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多个数据流n 水平衰落信道中实现MIMO更容易、频率选择性信道中，IAI和ISI混合在一起，很难将MIMO接受和信道均衡区分开 OFDM技术的优势n PAPR问题问题n 高PAPR给系统很多不利：增加模数/数模转换的复杂度、降低RF功放的效率、增加发射机功放的成本等未然式n 降低PAPR的方法： 信号预失真技术：如消峰(Clipping)、峰加窗 编码技术、加扰技术n 时间和频率同步时间和频率同步n 时间偏移会导致OFDM子载波的相位偏移，所以引入CPn 载波频率偏移带来两个影响：降低信号幅度、造成ICIn 多小区多址和干扰抑制
41、多小区多址和干扰抑制OFDM技术的缺点单载波特性：a) 信号具有低的峰均比b) 传输带宽取决于M DFT-S-OFDM原理n 子载波间隔子载波间隔n 15kHzn 子载波数目子载波数目n 循环前缀长度循环前缀长度n 一个时隙中不同DFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同 信道信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目721803006009001200LTE DFTS-OFDM关键参数多天线技术n 下行下行n 利用公共天线端口，利用公共天线端口，LTE系统可以支持单天线发送（系统可以支持单天线发送（1x），双天线），双天线发送（发送（2x）以及）以及4天线发送（天线发送（4x
42、），从而提供不同级别的传输分集和），从而提供不同级别的传输分集和空间复用增益空间复用增益n 利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，LTE系统可以支系统可以支持更多发送天线，比如持更多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时，提供波束赋形增益益同时，提供波束赋形增益n 上行上行n 目前，目前，LTE系统上行仅支持单天线发送系统上行仅支持单天线发送n 可以采用天线选择技术提供空间分集增益可以采用天线选择技术提供空间分集增益LTE系统的天线配置n 下行多天线技术下行多天线技术n 传输分集传输分
43、集n SFBC, SFBC+FSTD，闭环，闭环Rank1预编码预编码n 空间复用空间复用n 开环空间复用，闭环空间复用以及开环空间复用，闭环空间复用以及MU-MIMOn 波束赋形波束赋形n 上行多天线技术上行多天线技术n 上行传输天线选择上行传输天线选择(TSTD)n MU-MIMO多天线技术 n ST/FBCSTBCSFBCLTE系统中在2天线端口发送情况下的传输分集技术确定为SFBC传输分集 n TSTDLTE系统上行天线选择技术可以看作是TSTD的一个特例传输分集n FSTDLTE系统并没有直接采用FSTD技术，而且与其他传输分集技术结合起来使用传输分集 n SFBC+FSTD LTE
44、系统中在4天线端口发送情况下的传输分集技术采用SFBC与FSTD结合的方式 传输分集MU-MIMOSU-MIMOSISOMISOSIMOMIMO空间复用n 多多码字字传输n 多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制 n 单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上n LTE支持最大的码字数目为2。 为了降低反馈的量 单码字 多码字空间复用n 在空在空间复用复用传输之前，多个数据流使用一个之前，多个数据流使用一个线性的性的预编码矩矩阵或者向量或者向量进行行预编码操作操作n 在在发送天送天线与接收天与接收天线相等相等(NL=NL )的情况下，预编码操作可以正
45、交化的情况下，预编码操作可以正交化多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度n 进一步，在发送天线数目大于接收天线数目进一步，在发送天线数目大于接收天线数目(NL3。 TDD UL/DLConfigurationDL subframe index n0123456789046-46-176-476-4276-4876-483411-7665541211-87765451211-98765413677-77-5TDD UL/DLConfigurationUL subframe index n01234567890476476146462663666466
46、56646647ACK/NACK PDSCH ACK/NACK PUSCH HARQ定时关系n 重重传与初与初传之之间的定的定时关系关系：同步HARQ协议；异步HARQ协议n LTE上行为同步HARQ协议：如果重传在预先定义好的时间进行，接收机不需要显示告知进程号，则称为同步HARQ协议n 根据PHICH传输的子帧位置，确定PUSCH的传输子帧位置n 与PDCCHPUSCH的定时关系相同n LTE下行为异步HARQ协议：如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行，接收机需要显示告知具体的进程号，则称为异步HARQ协议HARQ定时关系n 自适自适应HARQ：自适应HARQ是指重传时可以改变初传
47、的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。 n 非自适应非自适应HARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机实现协商好的，不需要额外的信令通知n LTE下行采用自适应的HARQn LTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQn 非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发n 自适应的HARQ通过PDCCH调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈NACK，而是通过调度器调度其重传所使用的参数 自适应/非自适应HARQn 单纯HARQ机制中，接收到的机制中，接收到的错误数据包都是直接被数据包都是直接被丢
48、掉的掉的n HARQ与软合并结合与软合并结合：将接收到的错误数据包保存在存储器中，与重传的数据包合并在一起进行译码，提高传输效率CC合并HARQ与软合并IR合并LTE支持使用IR合并的HARQ，其中CC合并可以看作IR合并的一个特例 HARQ与软合并信道调度n 基本思想基本思想n 对于某一块资源，选择信道传输条件最好的用户进行调度，从而最大化系统吞吐量多用户分集信道调度n LTE系统支持基于频域的信道调度系统支持基于频域的信道调度n 相对于单载波CDMA系统，LTE系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制下行：基于公共参考信号上行：基于探测参考信号信道调度链路自适应n 速率控制速率
49、控制n 功率控制功率控制链路自适应技术一般指速率控制技术，即自适应调制编码技术链路自适应n 通过动态调整发射功率，维持接收端一定的信噪比，从而保证链路的传输质量n 当信道条件较差时需要增加发射功率，当信道条件较好时需要降低发射功率，从而保证了恒定的传输速率 功率控制可以很好的避免小区内用户间的干扰 功率控制n 保证发送功率恒定的情况下，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，确保链路的传输质量 n 当信道条件较差时选择较小的调制方式与编码速率，当信道条件较好是选择较大的调制方式，从而最大化了传输速率 速率控制可以充分利用所有的功率速率控制(即AMC)n LTE下行方向的下行方向的链路自适应技
50、术基于链路自适应技术基于UE反馈的反馈的CQI，从预定义的，从预定义的CQI表表格中具体的调制与编码方式格中具体的调制与编码方式CQI indexmodulationcoding rate x 1024efficiency0out of range1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.9023
51、1364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547下行方向链路自适应n LTE 上行方向的上行方向的链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量，直接确链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量，直接确定具体的调制与编码方式定具体的调制与编码方式上行方向的链路自适应内容nOFDMn多天线技术n链路自适应n信道调度与调度信令nHARQn小区间干扰消除小区间干扰消除n 加扰加扰n 跳频传输跳频传输n 发射端波束射端波束赋形以及形以及IRC n 小区小区间干干扰协调 n 功率控制功率控制 小区间干扰消除n LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰n 一般情
52、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比特级的加扰n PDSCH，PUCCH format 2/2a/2b，PUSCH：扰码序列与UE id、小区id以及时隙起始位置有关n PMCH：扰码序列与MBSFN id和时隙起始位置有关n PBCH，PCFICH，PDCCH：扰码序列与小区id和时隙起始位置有关n 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n 扰码序列与小区id和时隙起始位置有关加扰n 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n 除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的资源映射均于小区id有关n PDSCH、PUSC
53、H以及PUCCH采用子帧内跳频传输n PUSCH可以采用子帧间的跳频传输跳频传输n 提高期望用户的信号强度 n 降低信号对其他用户的干扰 n 特别的，如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位，可以主动降低对该方向辐射能量发射端波束赋形n 当接收端也存在多根天线时，接收端也可以利用多根天线降低用户间干扰，其主要的原理是通过对接收信号进行加权，抑制强干扰，称为IRC（Interference Rejection Combining） 下行上行IRCn 基本思想基本思想 ：以小区间协调的方式对资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率 n 静态的小区间干扰协调n
54、 不需要标准支持n 频率资源协调/功率资源协调频率资源协调(example)小区间干扰协调功率资源协调(example) 小区间干扰协调n 需要小区间交换信息，比如资源使用信息 n 目前LTE已经确定，可以在X2接口交换PRB的使用信息进行频率资源的小区间干扰协调（上行），即告知哪个PRB被分配给小区边缘用户，以及哪些PRB对小区间干扰比较敏感。 n 同时，小区之间可以在X2接口上交换过载指示信息（OI：Overload Indicator），用来进行小区间的上行功率控制 半静态小区间干扰协调n 小区间功率控制（Inter-Cell Power Control）n 一种通过告知其它小区本小区I
55、oT信息，控制本小区IoT的方法n 小区内功率控制（Intra-Cell Power Control）n 补偿路损和阴影衰落，节省终端的发射功率，尽量降低对其他小区的干扰，使得IoT保持在一定的水平之下 功率控制n 对于上行PUSCH、PUCCH以及SRS都需要进行功率控制n PUSCH的功率控制命令字由该PUSCH的调度信令（DCI format 0）给出，或者与其他用户的功率控制命令字复用在一起，由DCI format 3/3A给出n PUCCH的功率控制命令字由调度PDSCH（与PUCCH对应）的调度信令（DCI format 1/1A/2）给出，或者与其他用户的功率控制命令字复用在一起，由DCI format 3/3A给出n SRS没有具体的功率控制命令字，借用PUSCH的功率控制命令字，并由高层通知功率偏差功率控制
