FDD LTE技术原理与网络规划ppt课件.pptx
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1、中国通信服务集团 市场部,2012年4月,FDD LTE技术原理与网络规划,LTE新技术培训 之一,课程概述,课程目的,课程内容,本课程主要介绍FDD LTE的技术原理与网络规划,培训对象为协同体设计院,目的在于提高协同体设计院的整体LTE技术服务水平,为渐行渐近的LTE做好技术储备。,FDD LTE技术原理及与TD-LTE的对比,FDD LTE关键指标,FDD LTE天馈线方案,FDD LTE网络规划方法及流程,目 录,LTE 关键技术OFDM,OFDM原理:正交频分复用技术,是多载波调制的一种,将一个宽频信道分成若干个正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个子信道上进
2、行传输。,OFDM,单载波,传统多载波,LTE 关键技术OFDM,OFDM具有单载波系统无法比拟的优势:,频谱利用率高:OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的,从而极大提高了频谱利用率。抗多径干扰:为了最大限度地消除符号间干扰,在OFDM符号之间插入循环前缀CP 。当CP长度大于无线信道的最大时延扩展时,前一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。抗频率选择性衰落:由于无线信道的频率选择性衰落,OFDM系统可以通过动态子载波分配,充分利用信噪比高的子载波,提高系统性能。,OFDM信号是由多个统计独立的相互正交的子载波信号叠加而成。根据中心极限定理,当子载波数较大时,信号的幅度将趋
3、于高斯分布。因此,OFDM存在峰均比(PAPR)过高的问题。高峰均比对RF功率放大器提出很高的要求。LTE上行采用SC-FDMA多址方式来抑制高峰均比问题。,较高的峰均比,受频率偏差的影响,高速移动引起的Doppler频移。系统设计时已通过增大导频密度(大致为每0.25ms发送一次导频)来减弱此问题带来的影响。,ICI,功放设计难度增加,PAPRmax10log10N,LTE 关键技术OFDM,OFDM的不足,折射、反射较多时,多径时延大于CP(循环前缀),将会引起ISI及ICI。系统设计时已考虑此因素,设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求(4.68us),从而维持符号间无干扰。,
4、受时间偏差的影响,ISI& ICI,采样频率FsFFT点数NFFT子载波间隔f 有用符号时间Ts循环前缀时间TgOFDM符号时间Ts可用子载波数目Nc,关键参数: f 、Tg及Nc。采样频率以及FFT点数与实现相关。,OFDM的不足,LTE 关键技术OFDM,LTE 关键技术OFDM,下行多址技术:OFDMA,是一种资源分配粒度更小的多址方式,同时支持多个用户。它将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源,将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址,实际上是TDMA+FDMA的多址方式。,OFDMA示意图,SC-FDMA示意图,上行多址技术:SC-FDMA(单载波频分多址),主要为了克服高PAPR
5、而引入。和OFDMA相同,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源,将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。与OFDMA不同的是任一终端使用的子载波必须连续分配。,LTE 关键技术OFDM,P/S,IFFT,S/P,s(t),插入CP,DAC,S/P,FFT,P/S,r (t),移除CP,ADC,OFDM发射机,OFDM接收机,信道,LTE 关键技术OFDM,由于终端射频器件的限制,LTE系统上行采用基于DFT扩展OFDM(DFT-S-OFDM)技术的SC-FDMA多址方式,能够有效降低信号的峰均功率比问题。,LTE 关键技术MIMO,多天线:在发射机和接收机处设置两根或多根天线的技术,亦称
6、为MIMO,即Multiple Input Multiple Output。 基于发射、接收端的天线数目异同,可以分为SISO、SIMO、MISO、MIMO等四类:,基于MIMO的用途,多天线可以分为三类:空间分集、空间复用、波束赋形三类。,MISO,LTE 关键技术MIMO,空间分集:利用较大间距的天线阵元之间的不相关性,发射或接收一个数据流或与该数据流有一定相关性的数据,避免单个信道衰落对整个链路的影响。,Data,UE,SFBC,波束赋形:利用较小间距的天线阵元之间的相关性,通过阵元发射的波之间形成干涉,集中能量于某个(或某些)特定方向上,形成波束,从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。,空
7、间复用:利用较大间距的天线阵元之间的不相关性,向一个终端/基站并行发射多个数据流,以提高链路容量(峰值速率)。,UE1,Layer 1, CW1, AMC1,UE2,Layer 2, CW2, AMC2,UE1,UE2,MIMO Encoder and layer mapping,LTE 关键技术MIMO,LTE定义了8种天线传输模式(传输模式由高层通过传输信道通知基站和UE),但FDD 只有六种。当信道质量发生变化时,eNB可以根据信道质量快速切换多天线传输模式,LTE 关键技术链路自适应技术,链路自适应技术:系统根据当前获取的信道质量信息,自适应地调整系统传输参数(调制方式、编码方式、冗余
8、信息、发射功率、时频资源等),用以克服或适应当前信道变化带来的影响。,功率控制技术:根据无线信道的变化调整系统的发射功率。当信道条件较好时,降低发射功率;当信道条件较差时,提高发射功率。,资源调度技术:根据无线信道的测量结果,资源分配时选择信道条件较好的空时频资源进行数据传输。调度算法有Max CIR、RR、PF等。,AMC(Adaptive Modulation and Coding):根据无线信道的变化调整传输系统的调制方式与编码速率,LTE共定义29种MCS方案供选择。当信道质量较好时,提高调制等级与编码速率;当信道质量较差时,降低调制等级和信道编码速率。,HARQ(Hybrid Aut
9、omatic Repeat-reQuest):通过调整数据传输的冗余信息,在接收端获得重传/合并增益,实现对信道的小动态范围的、精确的、快速的自适应。HARQ分为三种类型:Type I HARQ、 Type II HARQ、 Type III HARQ。,发射端干扰抑制:发射端在获取干扰用户信道特征的基础上,通过联合信号发送,达到被干扰用户干扰抑制的目的。例如:波束赋形。接收端干扰抑制:接收端在获取干扰信号特征的基础上,通过联合检测的方法抑制邻区干扰。例如最大信干噪比合并。,LTE 关键技术小区间干扰控制技术,干扰随机化技术,按照一定的规则和方法,协调资源(频域、时域、空域、功率)的调度和分配
10、,尽量降低小区间干扰。干扰协调分为三种:静态干扰协调:通过预配置或网络规划办法固定限制各小区的资源调度和分配策略,避免小区间干扰。例如:部分频率复用技术为典型静态干扰协调方法。半静态干扰协调:小区间通过X2口慢速交互小区间用户功率信息、小区负载信息、资源分配信息、干扰信息等,协调资源分配和功率分配,达到干扰协调的目的。例如:ICIC为典型的半静态干扰协调技术,交互周期为几十毫秒到几百毫秒。动态干扰协调:小区间实时地进行协调调度,调度周期通常为毫秒级。但是X2口的时延为10-20ms,因此无法实现真正意义的动态干扰协调。,干扰抑制技术,干扰协调技术,将小区间的同频干扰信号转换为随机的干扰,使窄带
11、的干扰等效为白噪声干扰。干扰随机化方法通常分为两种:序列加扰:在时频域将数据加入伪随机序列达到干扰随机化的目的,如PCI规划。交织:通过一定的映射方法,扰乱数据在时、频域的位置实现干扰随机化。,小区间干扰控制技术,LTE FDD帧结构,类型1帧结构:概念:无线帧(Radio frame)、子帧(Sub frame)、时隙(slot)、OFDM符号、Ts1 Radio frame = 10ms = 10 Subframes = 20 Slots采样间隔 Ts =1/2048*15000 0.033us(LTE中的基本时间单位)每个slot含7个OFDM符号( 常规CP)或6个OFDM符号( 扩展
12、CP)常规CP: #0: 160+2048*Ts + #1-6:144+2048*Ts*6 = 0.5ms扩展CP: #0-5:512+2048*Ts*6 = 0.5ms,Normal CP,FDD帧结构,物理资源单元,RE(Resource Element):最小时频资源,频域为1个子载波,时域为1个OFDM符号。,RB(Resource Block):在频域上连续的 个子载波,时域上包含 个连续的OFDM符号。,系统带宽与RB关系,1 REG = 4 REs,1 CCE = 9 REGs,下行物理信道,物理多播信道:用于单频网络中传输多播广播和多媒体业务。,下行物理信号,对于各种不同的系统
13、带宽,同步信号的传输带宽相同:占用频带中心的1.08MHz带宽,其中同步信号占用62个子载波,两边各预留5个子载波作为保护带。,在FS1 FDD 10ms无线帧中,主同步信号和辅同步信号位于时隙0和时隙10的最后两个OFDM符号,主同步信号在后,辅同步信号在前。,同步信号用于小区搜索过程中UE和eNB的时频同步,包含两个部分:主同步信号(PSS) :3个序列,分别为0,1,2;用于符号timing对准,频率同步以及部分的小区ID侦测。辅同步信号(SSS):168个序列,分别为0,167;用于帧timing对准,CP长度侦测以及小区组ID侦测。,下行物理信号,公共参考信号(Normal CP),
14、即小区专用参考信号:用于下行信道估计及非BF模式下的解调和用作下行信道质量测量。RS时频域位置与天线数目、PCI模3值有关。在某一天线端口上,RS的频域间隔为6个子载波,时域间隔为7个OFDM符号。,上行物理信道,上行物理信号,上行参考信号:解调参考信号 (DM RS,Demodulation RS) : PUSCH和PUCCH传输时的导频信号, 用于UE 上行带宽内信道估计以解调上行数据DMRS在时隙中的位置根据伴随的PUSCH和PUCCH的不同格式而有所差异,如下所示:探测参考信号 (SRS,Sounding RS) :无PUSCH和PUCCH传输时的导频信号,探测参考信号用来探测整个信道
15、带宽内的信道质量,从而实现上行频率选择性调度。SRS由高层调度,配置在子帧的最后一个SC-FDMA符号上, 如右图所示:,物理层过程-UE的状态转移,空闲状态,小区搜索,获得系统信息,接收系统信息,监听寻呼消息,为接入做准备,向系统请求分配资源,准备传输数据,系统在UE申请到的上/下行信道中传输数据,UE活动完毕,向系统申请拆除链接,物理层过程-小区搜索,UE开机,?,UE在下行信道上搜索小区,4、UE获知:系统帧号(SFN下行系统带宽PHICH配置信息天线端口数信息。,UE搜索PSS尝试与3个可能的主同步信号之一相匹配。,2、UE获知:精确的载波频率确定3个小区组ID子帧同步,3、UE获知:
16、10ms帧同步确定168个小区组内ID确定当前的PCICP的长度,UE搜索SSS尝试与168个辅同步信号中的某一个相匹配。,1、UE获知:粗频率同步,读取PBCH信道。,5、UE获知:SIB信息,读取PDSCH信道。,进入空闲态,物理层过程-UE的空闲状态,在UE完成小区搜索后,进入空闲状态。,物理层过程-随机接入,eNB,目的:资源请求(主叫、被叫)分类:竞争接入;非竞争接入,物理层过程-下行数据传输,物理层过程-上行数据传输,eNB,UE,LTE FDD/TDD 对比,技术对比,LTE FDD与LTE TDD对比,1,2,3,目 录,LTE系统及设计目标,LTE 是3GPP主导的无线通信技
17、术的演进。系统架构演进为SAE ,由EPC和E-UTRAN组成。核心网演进为 EPC;接入网演进为E-UTRAN ;根据空口技术的不同,E-UTRAN分为TD-LTE和LTE FDD两种制式。,350km/h高速环境下,100kbps。支持500km/h高速移动。,控制面时延小于100ms;用户面时延小于10ms。,支持多种带宽的灵活配置,更高的峰值速率,更高的频谱效率,更低的时延,更高的移动性,扁平化架构、全IP网络,下行100Mbps(20MHz);上行50Mbps(20MHz)。,下行5bps(20MHz);上行2.5bps(20MHz)。,系统主要设计目标,参考信号接收功率 (RSRP
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