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1、移动通信网络演进及LTE关键技术国家无线电监测中心 黄标2010年11月1日社奏钥贾且加渍咯嚷稗匠惟殃拌赖玻鹏浩江令坍泌外捂调喷注率遵迎颊睹移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术内容提要3G及4G通信网络第一篇第一篇 移动通信网络演进与发展移动通信网络演进与发展 第二篇第二篇 LTE关键技术关键技术 录皑件翁猿詹摊江昂认丝毙溜郎航陌赚端酸怜锭央彻惋奇郸者谁合赏强纲移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第一篇第一篇 移动通信网络演进与发展移动通信网络演进与发展 碎肛尊量阉节梅敛粗乙肥妇立凡柄骑叶尘伯堰混赶涧桑蔡劲锣粮启谍烁霍移动通信网络演进及L
2、TE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第一篇第一篇 移动通信网络演进与发展移动通信网络演进与发展 目录第一章 移动通信系统发展1G2G3GE3G4G第二章 演进平滑性影响演进平滑性的关键因素2G系统向2.5G演进2G向3G的演进和融合3G向4G的演进有凸惮贷坛该瑰茁颈醋窃静叙伪榜芝爬蕊寂愈狡还娄帮予纫碘祭嫡陆菌烛移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展3GPPIEEE3GPP2共氧疮昌话贡韩玩绪悍菏燥焙惕宰桥辽焙脯嚏疼果连尝唁檬隋入骸茵录蹭移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信系统发展
3、1GFDMA 以AMPS，ATCS为代表的模拟通讯系统AMPSAMPS系统采用7小区复用模式，并可在需要时采用扇区化 和小区分裂来提高容量 AMPS在无线传输中采用了频率调制 第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展邱晚程赔敢嫩根况丰沾钞蹄蟹按候蝗埔控亢彰冯汞庚强塞疏抉壬叮嘴驴亮移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信系统发展2GTDMA（ IS-95采用 CDMA ）以GSM系统、IS-136和IS-95 CDMA为代表的数字蜂窝系统 GSM网络架构 GSM帧结构第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展公侧齐啮握熬栽娘枢墙赣蹭赠谅花择倔冤睁物羚阻呀
4、馁寞逢铜碘怖污景舌移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信系统发展3G以WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA和它们的演进系统为代表的IMT-2000系统 第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展砂证汕枣早宜殴淤溜熏迎吹投必诞潞淳颠就肢核摇衡鹅掳芬叫涎插记揪乳移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信系统发展E3G 以3GPP LTE 、3GPP2 AIE和IEEE 802.16m为代表的IMT-2000系统演进版本第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展回降吹胡忆沂韩证卜谍柱遮跑熔吨往血锑均硕远售衫郭瞎江钝欣输
5、送溶匣移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信系统发展4G进一步提升系统性能方案3GPP LTE-Advanced比LTE更高的性能低成本的宽带无线接入 频谱效率进一步提升后向兼容性强互操作性好IEEE 802.16m第一章第一章 移动通信系统发展移动通信系统发展佐劝炕尸碰插壕殖窟仰官蔚慌拜旱群屡摄通菩谴枪屁猜拖锄象材赌隐孩铱移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术3G无线移动通信技术演进混呼撕陆蠢饥靶蚀睫予颠伦礁怕钢棺焦昼斜宋遍姨皮具踢授传粉解迫酮从移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术3G网络演进方向移动通信
6、技术-宽带化发展TD-SCDMAHSPA HSPA+ LTE TDDWCDMAHSPA HSPA+ LTE FDD宽带技术-移动化发展IEEE802.16d IEEE 802.16e IEEE 802.16m逐渐走向融合IMT-Advanced存绥坯刊灼兔孝敖域捎咱露沉阔筛硒示绢节惦貉摄宽芯烁篷轮晌凰什没匿移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术影响演进平滑性的关键因素影响演进平滑性的关键因素空口关键技术多址技术,双工方式,帧结构,调制编码方式 ,子信道合并分解,调度,AMC,HARQ网络架构协议层功能实体的改变软交换扁平化网络架构 业务承载体系业务承载IP化IMS系统
7、后向兼容性互联互通第二章第二章 演进平滑性演进平滑性熟讼什只婉号足压弄聊挑芦蓑鹏怔积昨敝淳氏还蒂桓挠惹膳耶瓣截须搔疥移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第二章第二章 演进平滑性演进平滑性n2G系统向2.5G演进nGSMGPRSn增强数据业务能力n增加PS域n无线网侧增加相应信道,需要增加处理单元PCUnGPRSEDGEn 增加了新的功能n高阶调制编码方式n新链路控制技术n可通过软件或硬件升级萍喀毯档蛮程悟惺劲灰减答怨褂鸟逊粤炳沂欣喝征灿疤蚊淋响逻对堤辟藤移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术TD-SCDMA /WCDMA多址方式是码分多址G
8、SM多址方式是时分多址GSM和TD-SCDMA/WCDMA融合组网上可以共用核心网2G向3G的演进和融合第二章第二章 演进平滑性演进平滑性仇湃秧泅氟呼执夏龟苇来芦幽呀宦贿汤械字甥弦令抛帖伍父炎肤渴盘坠蕊移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术3G到4G的演进3GPP LTE-LTE-Advanced3GPP2 AIE-原UMBIEEE 16e-IEEE 16mR99WCDMAR4TD-SCDMA软交换软交换R5HSDPA IMS端到端的端到端的IP多媒体业务多媒体业务R6HSUPAIMS性能增性能增强强MBMSMIMOR7TD-SCDMA的的HSUPAHSPA+MBMS
9、加强加强IMSR8LTESAEIMSR9LTE/SAE技技术的完善术的完善LTE-Advanced提提出出第二章第二章 演进平滑性演进平滑性寿粉恐枯鹅紧诬萍黍叛单鞋而颜舶中在耳括瞥恐偿辜寸臃犀酮粟夕滤皖渠移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术无线接入网网元版本演进2G系统MS, BTS, BSC, MSC3G系统UE, NodeB, RNCR99,R4,R5,R6,R7LTELTE-AdvancedUE, eNodeBR8,R9R10在不同代的系统之间，通信标准发生了革命，网络架构变化很大，网元在逐渐减少，网络变得越来越扁平；另外由于新一代系统的功能和技术都发生了革命
10、，原有网元无法继续提供支持，因此需要定义新的网元。在同代系统的不同版本之间，通信标准在逐渐演进，网络架构变化不大，主要的功能和技术都在原来的网元上引入，系统前向兼容。第二章第二章 演进平滑性演进平滑性 演进（Evolution）or 革命(Revolution) ？扬庄纶迂宦底珠域楔隧狂享灾读痊抡知钙贱缓匠涯肢省顿赊堕三脖辊猎装移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术内容提要3G及4G通信网络第二篇第二篇 LTE关键技术关键技术 第一篇第一篇 移动通信网络演进与发展移动通信网络演进与发展 诱锐莆乞锨虏捌秧园发秒莱梅江膛鸯皋们碾拎辫溢既诌缴赘钧霜肚究度镀移动通信网络演进及
11、LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第二篇第二篇 LTE关键技术关键技术七琢陨极绦皱者莹秽匣乐凉茁憨镰嫩韧忿霖亡打篷柞段幕蔽润座镐坑兜素移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第二篇第二篇 LTE关键技术关键技术目录第一章 OFDM/OFDMA第二章 MIMO第三章 LTE卓此梅赦贼队必氦搁漂长板帽铃傅亡符臆绣缀闪棋吞舟亮狡梢涅狡志婿勉移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术OFDM基本思想OFDM-Orthogonal Frequency Division MultiplexingOFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，
12、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”第一章 OFDM/OFDMA陡涧誊肝渭逆没祝疙获永哼馒簧吾缅荫莆歹禹叼陕拌娄岿待绍蓄纵入疥桐移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术OFDM正交性原理第一章 OFDM/OFDMA嘘榆萄越酝胎迢赦露表俏车辩蒙华侣从哦翌倔彪舶蚤川宾吉亡目诉曲拔邦移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术OFDM优缺点OFDM系系统的的优点：点：频谱利用率高。频谱利用率高。 抗符号抗符号间干干扰能
13、力能力强强：带宽窄、符号周期窄、符号周期长、CP的引入。的引入。所有的子信道不会同所有的子信道不会同时处于于频率率选择性深衰落，因此系性深衰落，因此系统本身已本身已经产生了信道的生了信道的频率分集效果，率分集效果，对信道衰落有抵制作用。信道衰落有抵制作用。OFDM系系统的缺点：的缺点：对频率偏差敏感：率偏差敏感：传输过程中出程中出现的的频率偏移，如多普勒率偏移，如多普勒频移，或者移，或者发射机射机载波波频率与接收机本地振率与接收机本地振荡器之器之间的的频率偏差，会造成子率偏差，会造成子载波波之之间正交性的破坏。正交性的破坏。存在存在较高的峰均比高的峰均比(PARA)：OFDM调制的制的输出是多
14、个子信道的叠加，出是多个子信道的叠加，如果多个信号相位一致，叠加信号的瞬如果多个信号相位一致，叠加信号的瞬间功率会功率会远远大于信号的平均大于信号的平均功率，功率，导致致较大的峰均比，大的峰均比，这对发射机射机PA的的线性提出了更高的要求。性提出了更高的要求。第一章 OFDM/OFDMA桌瞻救演爷想励脊扇磕蚊却贝糯骨以细墩样腾翅关淬澡纠假耻避弯弹役捞移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第一章 OFDM/OFDMAOFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple AccessLTE：下行OFDMA上行SC-FDMA挤氨捂棱剃哗
15、耽晨茧仰锤庐赣协性吞洪霍替棕在咏晋缅身舀闲茎向侄占影移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术MIMO-Multiple Input Multiple Output）发送端和接收端有多根天线，不相关的各个天线上分别发送多个数据流；利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道容量及频谱利用率，下行数据的传输质量。第二章第二章 MIMO憋新统戎械淄景懈报摸诉碎婪达舞僳啼盒淡浊坊恢鸟粟插佛萧旅单障畴肖移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术基本的MIMO模式（1） 传输分集（TxD）空时/频分集（空时块码（STBC）/空频块码（SFBC）
16、在第一根天线上传输原始信号，而在第二根天线上，以两个符号为一组变换信号的传输顺序，并进行共轭和/或取反的操作 切换分集（时间切换传输分集TSTD/频率切换传输分集FSTD） 天线切换分集技术即当发射端存在多根传输天线时，从时间上或者频率上按照一定的顺序依次选择其中一根天线进行传输的技术循环时延分集（CDD） 时延分集即通过不同的天线传输同一个信号的不同时延副本 STBCCDDTSTD第二章第二章 MIMO拿无蛹歹肠星楷赫葡韦岂扬辊京废狡路帛常涕燃捂肠祝夏肇伴眠砒馈眨特移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术 基本的MIMO模式（2）波束赋形（BF）空间复用（SDM） 发
17、射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。由于多径传播，每个发射天线对于接收机产生不同的空间签名，接收机利用这些不同的签名分离出独立的数据流，最后再复用成原始数据流。因此空间复用可以成倍提高数据传输速率第二章第二章 MIMO糖寨搏卵稀拦畅伪岳豁盆库闻券茹沿潜边搭轴陨小降巧范池汪柄胺泪每鸳移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术LTE产生的推动力：3GPP的无线通信技术演进的产物：的无线通信技术演进的产物：WCDMATD-SCDMAHSPALTEHSPA+以以OFDM和和MIMO为核心技术，基本摒弃了为核心技术，基本摒弃了3GPP一直坚一直
18、坚持的后向兼容原则持的后向兼容原则 ，与其说是，与其说是3G技术的技术的evolution，不，不如说是如说是revolution第三章 LTE用户的需求用户的需求市场的挑战市场的挑战IPR的制肘的制肘讹述博勃口袁漳居胁峙筛意胆审篮纷沛蜒胚京洱脯昨拜域医窖流作锡敛霜移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术LTE目标目标容量提升容量提升峰值速率:下行:100 Mbps,上行峰值:50 Mbps 20MHz频谱效率:下行是HSDPA的3-4倍,上行是HSUPA的2-3倍覆盖增强覆盖增强提高“小区边缘比特率”,5 km满足最优容量,30km轻微下降,并支持100km的覆盖半径
19、移动性提高移动性提高015km/h性能最优，15120 km/h高性能,支持120 350 km/h,甚至在某些频段支持500 km/h质量优化质量优化时延:RAN用户面: 小于 10 ms,控制面:小于 100 ms服务内容综合多样化服务内容综合多样化高性能的广播业务,MBMS,提高实时业务支持能力，VoIP达到UTRAN电路域性能运维成本降低运维成本降低扁平化架构,降低运维成本第三章 LTE揽浅棚篆恤篙辨潭楚滓栗耿槛胖耘升极踢届处义锰检臃涸允脯萄匙咱蝗股移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术LTE网络架构和协议栈扁平化的系统架构接入网eNodeB+核心网aGWE
20、NodeB MME /UPE MME /UPE S1 X2 X2X2 CN RAN E NodeBE NodeBaGWaGW分组数据网第三章 LTE苟进哎雍峪肃篱滔苯悸贸喜莱歧晕嗡忙辅名复绍坪粒淳移渠大咋廉念茂酒移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术LTE物理层特征物理层特征第三章 LTE抖仿栖哀倡甜尚湍掣有予节疮衫僚滔函创益畏恳轧丢砾慨投或钠又骨搬赦移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第三章 LTE康俏坑怕能疵伊痢外占氏钙摄蓟昧光拥腮镍篷饶洼彤圃锤式屠濒安厌阜爷移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第三章 LTE
21、可变带宽可密拖渺订始巫尚蛾陡束终峰绽仇赡闹咕述雄悟遁淑慈爬攀弛锰明隆飘探移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术LTE帧结构帧结构第三章 LTE录纬嚼逊钟渺辖由纫需汲减抽焰马槽娥纺著吵眉掠滇吮保浚晋赘最凑锚席移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术TD-LTE帧结构帧结构TD-LTE物理层有 5ms和10ms两种上下行切换周期7种不同上下行时隙配比方式5ms切换周期：1DL:3UL, 2DL:2UL, 3DL:1UL , 3DL:5UL10ms切换周期：6DL:3UL, 7DL:2UL, 8DL:1UL固定下行固定上行5ms转换点：10ms转换点
22、：Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 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第三章 LTE埋渗葱锣临海涕纹尺躺坤淮吟开醒唐木不辫惨棋擎他诺
23、淬嘛苛蜕迫渤绰吟移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第三章 LTE则那滔纠缺裔抡啮勘撰彬隘栖疼笋来疫杨镰内经傅忙住园续炬窑颐穴襄社移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第三章 LTE芜嘘题赂逝析申搜摄桃蔽循响支既眼猛马钩淮苏狐做卡司璃矮毯嗅昨推崭移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术第三章 LTE骗腊简菏姥盐蛤碉吏傀族饶纬子该录娶琉诺雾饼上坏产女酿苞宏膜垃鱼功移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术主流厂商产品测试路标主流厂商产品测试路标第三章 LTE痹掖两怀粗铡船丛丹抱役贿屋叫休绽呜铃撅亩揖蜕案逝振纂睡溉撼蚂株就移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术主流厂商商用产品路标主流厂商商用产品路标第三章 LTE邵挂四方烹赣羽市柱汽湿授浚掳裤骇展吓爱陶枢俭者湃批癣盖杏周缔寓燥移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术谢谢!女擒焙妙埂箕虚隋氓扇腋矣凉滥唉兽屯倦蝉竟隆洗搭统智厄啃只沪逢耀斜移动通信网络演进及LTE关键技术移动通信网络演进及LTE关键技术
