3GPP 长期演进技术——LTE(1).ppt

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1、,Do not delete this graphic elements in here:,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,3GPP 长期演进技术,LTE介绍,Yao Yong,2010,目录,1.2.3.4.5.6LTE概述,为何选择 LTE?LTE&3GPP 标准UMTS LTE 网络UMTS LTE 空中接口阿尔卡特朗讯LTE解决方案All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,7LTE概述,市场趋势WCDMA 用户预测(百万)

2、,140012001000800600400200,0%,30%25%20%15%10%5%,0WorlwideWCDMA as%of,Wireless预计2012年WCDMA市场将达到13亿用户,即 获得约28%的世界用户超3G技术市场潜力巨大,2006994%,20071966%,20083319%,200951213%,201072617%,201198522%,2012129628%,Erlangs in 10MHz,移动网络不断演进的驱动力,实时应用:互动游戏，VoIP，,3D，视频推送,宽带应用：移动高清电视，视,频点播广覆盖和移动性：室内覆盖(70%calls are indoo

3、r)，热点区域,重/,三重/四重播放QoS和安全性提升8LTE概述,1,终端用户需求,更高的频谱利用率降低每比特的开销扁平化IP网络架构，更简单，更经济,3,UMTS,HSPA,LTE,降低成本Cost per bit Evolution,DL:3-4 times vs HSDPAUL:2-3 times vs HSUPAAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,更高的容量,2,0频谱效率提升:,50,100,150,200,300250,400350,VoIP,Voice spectral eficiencyLTE,HSPArel 7,HSPArel 6

4、,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,9LTE概述,3GPP 3G主要特征3G 网络,SGSN/GGSN,PSUTRAN,数据业务通过分组交换网,语音业务通过电路交换网络,ATM/IP回程,MSCCSCDMA 空中接口,5MHz/1.6MHZ,带宽无线控制器网络由2G GSM/GPRS 网络演进到3GPP 3G,CDMA 空中接口,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,10LTE概述,HSPAUMTSEDGE,14.4 Mb/s,0.03 0.06 每 Megabyte成本*,*来源:Analysis Res

5、earch,2006,DL5.7Mb/sUL384kbps DL128kbps UL220kbps DL吞吐量,60ms120ms750ms时延,H/O withGSM移动漫游,限制因素,3G 限制因素数据速率 即最大10兆比特/秒,在50 到100ms的范围内延迟和IP 域无直连频谱管理不灵活,最佳的答案LTE,2.6GHz700MHz,326Mbps10ms RTT杰出的用户服务体验高效IP网络及传输结构11LTE概述,20MHz1.4MHz广泛频谱和频带应用LTE2G/3GCDMA,GSM,W-CDMA,WiMAX平滑的不同网间支持LTE 是运营商和市场最有竞争力的选择All Right

6、s Reserved Alcatel-Lucent 2009,目录,1.2.3.4.5.12LTE概述,为何选择 LTE?LTE&3GPP 标准UMTS LTE 网络UMTS LTE 空中接口阿尔卡特朗讯LTE解决方案All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,13LTE概述,LTELTE:长期演进技术又被称为:E-UTRAN(进化UTRAN网络)超3G技术是 WCDMA和TD-SCDMA的最终演进技术3GPP Release 8,All Rights Reserved Alca

7、tel-Lucent 2009,14LTE概述,何为LTE？,万流归宗的演进目标,L,TE,GSM/UMTSGSM/EDGE,GSM/EDGE,B/A+,HSPA+UMTS/HSPA+,TD-SCDMADo-Rev ADo-Rev AWIMAX,引入效率更高的技术,4G,“3.9G”,3G,IMT-Advanced familyITU-R定义,IMT-2000 家族,运动状态：峰值100 Mbps静止状态：峰值1 Gbps,扁平化IP网络技术更短 传输间隔:1 ms基于 IP/MPLS传输的回程网。适用于 IMS,VoIP,SIP,Flat IP,多入多出天线技术提高了链路容量克服多径干扰,M

8、IMO,1.4MHz 3MHz,20MHz,10MHz,5MHz,LTE 频带选项,3个关键技术，都为4G-LTE Advanced沿用,目前，尚无比 OFDMMIMO（综合 码分多址-空分多址-频分多址接入）更有效的无线技术,OFDM,正交频分复用技术提高频谱利用率.简化接收端设计降低终端成本超过 5 MHz带宽限制,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,15LTE概述,3GPP 对于 LTE的要求频谱效率DL:MIMO(2,2)时，3-4 倍于高速下行分组应用技术(HSDPA)UL:MIMO(1,2)时，2-3倍于高速上行分组应用技术(HSUPA)

9、频谱:支持带宽:1.4,3,5,10,15,20MHz能够覆盖所有IMT-2000频段:450 MHz 到 2.6 GHz峰值数据速率(随频谱分配线性变化)DL:100Mb/s（分配频谱20MHz）UL:50Mb/s（分配频谱20MHz）容量5MHz时支持200个用户,分配更大频谱时可支持400个用户(活动状态)延迟C-plane（控制流程）:建立 用户连接 100msU-plane（数据传送）:用户端到服务器 10ms覆盖范围5km时目标性能满足,30km时轻微降质移动性LTE 在低移动速度 0-15km/h性能优化，速度达350 或 500km/h时仅能保持连接状态3G&3G LTE间切换

10、实时 300ms非实时 500ms,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,16LTE概述,UMTS 演进,3GPP R5HSDPA最高可达14.4 Mbps(DL)基于 AMC(QPSK&16QAM),MAC-hs,H-,ARQ,最高可达14.4 Mbps(DL)最高可达5.76 Mbps(UL)HSUPA 采用E-DCH,3GPP R8LTE3.9G技术(Long Term,Evolution),最高可达326 Mbps(DL),最高可达86 Mbps,(UL)在20MHz,基于 OFDM 和MIMO,3GP,P,R5,3,GPP,R6,3GP,P,

11、R7,3GPP,R8,3GPP R7,HSPA+,最高可达43 Mbps(DL),最高可达11.5 Mbps(UL)3GPP R6HSDPA/HSUPA,17LTE概述,更高的峰值速率,HSPA 5MHz,HSPA+5MHz,LTE 20MHz,MIMO2x2,HSPA,HSPA+,10 ms,LTE引人注目的IP性能时延更低65 ms,50 ms,55 Mbps,42 Mbps,11 Mbps,5 Mbps 14 Mbps,LTE 20MHz,MIMO4x4All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,326 Mbps,10 ms,低时延支持快速信道适配，适

12、合更多的高速数据应用,多屏游戏More173 Mbps86 Mbps,高峰值速率使得LTE可以支持内容更丰富的应用,LTEMIMO2x2,LTEMIMO4x4,高清电视用户自生成的内容,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,18LTE概述,LTE 终端LTE Advanced 终端在各自对方网络中相互兼容,功能增强改善室内覆盖增强自适应配置和智能优化能力增强性MIMO,峰值速率下行达到1Gbps高速移动下：下行100Mbps，上行超过50Mbps峰值频谱效率：,LTE的持续演进：LTE到LTE AdvancedLTE-Advanced 是LTE的平滑演

13、进性能目标,下行30bits/s/Hz，上行15bits/s/Hz频谱扩展到100兆LTE为4G LTE Advanced奠定了坚实的基石,目录,1.2.3.4.5.19LTE概述,为何选择 LTE?LTE&3GPP 标准UMTS LTE 网络UMTS LTE 空中接口阿尔卡特朗讯LTE解决方案All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,SS7,backbone,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,20LTE概述,网络进化3GPP Rel99 3G 网络,NodeB(s),MSC/VLR,HLR,AuC,SS7,电

14、路核心网,分组核心网,SGSN,IPIPbackbone,GGSN,RNC,UTRAN,Iu 接口,Iu-cs,Iu-ps,PSTNPSTN:电话交换网络MSC:移动交换中心,HLR:归属位置寄存器VLR:拜访位置寄存器AuC:认证中心,IPSGSN:业务GPRS 支持节点GGSN:网关GPRS 支持节点UTRAN:UMTS无线接入网,RNC：无线网络控制器NodeB：节点基站,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,2121|LTE概述,eNB之间切换的本地锚定点3GPP之间切换的移动性锚定Idle模式下的DL数据缓存分组路由与转发,Gxc,SGi,S

15、11,S3,S5,S4,S1-U,S1-MME,HSSS6a,IP Network,Gx,X2,AF,例如IMS,PCRF,ServingGateway,S12,PDNGateway,MME,eNB,eNBeUTRAN,MME,用户移动性管理接入和附着控制,寻呼，切换和漫游控制,PDN-GW,分配UE的IP地址基于每用户的包过滤Bearer层面的IP锚定点,连接到外部分组网,进化的分组核心网EPC(Evolved Packet Core)架构概述SGW,PCRF计费策略控制决策基于流计费控制的功能,向PCEF提供策略UTRANSGSNGERAN,22LTE概述,网络简化:从 3GPP 到 3G

16、PP LTE,GGSN,SGSN,NodeB,ASGW,eNodeBAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,MMF,控制面,用户面,MME,控制面,用户面,3GPP 架构控制面和用户面上有4个功能实体3 个标准化接口,3GPP LTE 架构SystemArchitecture Evolution(SAE)有三个功能实体AGW（应用网关）包括SGSN部分和,GGSN的全部功能MME(移动性管理实体)包括SGSN和,RNC的部分功能eNodeB包括NodeB全部和RNC部分功能,4 层通道并入 2 层通道：,更少接口，全IP传输网络,信令控制通道：eNode

17、B-MME；数据传输通道：eNodeB-AGWRNC,LTE 网络架构,LTE-Uu,LTE-Uu,X2CX2U,X2CX2U,S1-MME,S1-MME,S1-MMEX2C,S1U,S1U,S1U,UE,UE,eNB,X2UeNB,eNB,MME,AGW,S1U-S1 UplaneS1-MME-S1 CplaneAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,X2C-X2 CplaneX2U-X2 UplaneAP-Access Point(for IP cloud)23LTE概述,eUTRAN,EPC,AP,AP,APIP 传输网(IP Cloud),AP,

18、AP,EPC,E-UTRAN,BCCH 信息经由空中传播,网络架构关键原理,不再有 RNC,RNC 层/功能性移动至 eNB,呼叫期间的MME 选择,LTE_Active 状态下的移动性,控制,RRM,UL/DL 资源分配,调度,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,24LTE概述,进化的 UTRAN 架构(Evolved UTRAN),eNB,eNB,eNB,AGW,MME/AGW,X2,/,网络架构关键原理不再有 RNCRNC 层/功能性移动至 eNBX2 接口用于内-eNB 移动性(即 数据/背景推进),eNB 功能,RRM报头压缩&数据流占用U

19、L/DL 资源分配调度,BCCH 信息经由空中传播呼叫期间的MME 选择LTE_Active 状态下的移动性控制,S1,S1,S1,S1,S1,S1,X2,X2,EPC,E-UTRAN,优点,网络共享,负载均衡,网络健壮,LTE概述,aGWs&eNBs间的多对多关系,优点网络共享负载均衡网络健壮,eNB,eNB,MME/AGW,MME/AGW,X2X2,S1,S1,S1,S1,S1,S1,X2,eNBX2All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,EPC-进化分组核心网,E-UTRAN进化UMTS陆地无线接入网AGW应用网关,MME移动性管理实体eNodeB

20、进化节点基站25,关键点,S1-U 和 S1-MME接口的灵活,架构,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,26LTE概述,S1 架构,关键点S1-U 和 S1-MME接口的灵活架构,MME 和 SAE GW 可分为两个逻辑节点或合并入同一AGW,eNB,MME/,SAEGW,MME/,SAEGW,MME/,SAEGW,MME/,SAEGW,eNBOverlapping region,eNBPool A,eNBPool B,S1,2 个用于控制面的实体:eNB&MME(S1-MME 接口)eNB:UMTS NodeB 加上 UMTS RNC(RRC、无

21、线承载管理)MME:UMTS MM 和 SM 功能2个用于用户面的实体:eNB&SAE GW(S1-U 接口)eNB:UMTS NodeB 加上 UMTS RNC(PDCP/RLC/MAC)SAE GTW:(服务网关)UMTS 信息包核心用户面无宏分集,目录,1.2.3.4.5.27LTE概述,为何选择 LTE?LTE&3GPP 标准UMTS LTE 网络UMTS LTE 空中接口阿尔卡特朗讯LTE解决方案All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,28LTE概述,主要物理层特征

22、无线接口全/半频分双工及时分双工DL:正交频分复用多址接入(OFDMA)UL:单载波 频分复用多址接入(SC-FDMA)长短循环前缀可用带宽 即 支持不同信道带宽:1.4/3/5/10/15/20MHzDL:可达 100MbpsUL:可达 50Mbps子载波间隔:15KHz、7.5KHz两种类型帧结构多输入多输出(MIMO)移动台最多为 4 天线Node-B站点最多为 4 天线MAC数据调制方案:适配调制&编码(AMC)DL:QPSK,16-QAM,64-QAMUL:/2 BPSK,QPS,16-QAMTurbo&卷积编码帧间隔=10ms/5ms传输时间间隔(TTI)=1msH-ARQ调度,2

23、9LTE概述,为何选择OFDMA?适用于 MIMO更容易的时间和频率调度低接收复杂度有效对抗频率选择性衰落抗符号间干扰性强(即 ISI),高数据率,移动环境,t,+t,ISI,t,多径 高延迟范围All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,短符号间隔 高阶调制,低符号间距,30LTE概述,UMTS 空中接口弱点可达DL:14.4Mbps UL:5.7Mbps,符号间干扰敏感性高,3G频率选择性衰落敏感性高All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,5MHz频谱,All Rights Reserved Alcatel-Luc

24、ent 2009,31LTE概述,UMTS LTE 回应,可达DL:14.4Mbps UL:5.7Mbps,频率选择性衰落敏感性高,5MHz频谱,3G LTE,OFDM&长符号间隔？,循环前缀解决方案,100兆比特每秒从 1.4MHz20MHz多种频道选择,PAPR频率偏移 峰均比问敏感 题,符号间干扰敏感性高,A上行,DMA下,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,32LTE概述,UMTS LTE 接入技术,eNode-B,LTE UE,OF,行DL,OFDMA,A,SC-FDM,UL,UL 频带,DL 频带,FDD频分双工,TDD时分双工,Time

25、,DL 时隙,UL 时隙,Frame,OFDMA正交频分多址接入SC-FDMA单载波频分多址接入？SC-FDMA难道是传统的频分技术,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,33LTE概述,OFDM 和多载波传输,(E),(D),(A)(B)(C),f c+f1,fc+f2,fc+f3,fc+f4,fc+f5,1T,1T,非正交,正交正交,n=3正交,n=2,正交,n=1,(OFDM),All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,34LTE概述,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,x,510,为何选择正交

26、 FDM?频率分集复用 即在频域分割子载波以保证正交性1/(2T)10.80.60.40.20-0.2,4,5,6,7,8,9,x,510,f,fOFDM:在频域叠加子载波保证高频谱效率1/T10.80.60.40.20-0.2,All0.6 Rights Reserved-10 Alcatel-Lucent 2009,-1,-1,2 1,-1,-1.5-0.8,-0.8,LTE概述,35,子载波 f1,子载波 f2,子载波 f3,子载波 f4,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,-0.8-1-0.8,0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6,1,-5,

27、0,5,10,-0.2-0.4-10,10.80.60.40.20,1.2,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,-1-0.8,-0.8,10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6,-5,0,5,10,-0.4-10,-0.2,1.210.80.60.40.20,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,-1-0.8,-0.6-0.8,0.80.60.40.20-0.2,1,-5,0,5,10,-0.4-10,-0.2,-0.40,10.80.60.40.2,1.2,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,-1-0.8,-

28、0.8,10.80.60.40.20-0.2,0.8-5 0 5,10,-0.4,-0.2,-0.40-0.6,1.210.80.60.40.2,-5-5,0 0,5 5,10 10,0.20.2,0.80.80.60.60.40.4,1.21.2,-0.2-0.2-0.4-0.4-10-10,0 0,1 1,-0.6-0.6-0.6,-0.4-0.4-0.4,-0.2-0.2-0.2,0 00,0.20.20.2,0.40.40.4,0.60.60.6,0.80.80.8,000.5-0.200-0.5-0.4-0.5-0.6-1-2-1.5-0.8-0.8,11,0.421.50.20.5

29、,2.53,4 2130.81.50.6,时域,频域,OFDM和多载波传输OFDM将整个频带分割成许多子载波，用大量低速信道的复合来传送高速数据。,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,36LTE概述,UMTS LTE：频率分集复用,Frequency,f0,f1,fn,F 信道相干带宽,X1(f),X2(f),Xn(f),F,幅度ChannelC(f),方法:信道带宽分为多个子信道以确保降低频率选择性衰落敏感度在连续宽载波上传输的单个宽带信号由多个窄带子载波信号替代,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,37

30、LTE概述,UMTS LTE：长符号间隔(1/2)常规传输 即 WB-CDMA短符号间隔保证高速率,OFDM(即 3GPP LTE),数据比特,5MHz,S1,S2,Sn,Time,QAM,数据比特,S1,S2,Sn,QAM,S/P,长符号间隔,从1.4MHz到 20MHz,每个符号占用整个可用带宽的一部分(即一个子载波)10ms 内OFDM符号间隔约为16倍WCDMA符号间隔,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,38LTE概述,UMTS LTE：长符号间隔(2/2)常规传输，即 WB-CDMA以高速率的一个单串流每个符号占用整个带宽超短符号间隔以保

31、证高速率高速率下,出现符号间干扰(即ISI)需要高复杂度接收机（瑞克接收机软切换）OFDM(i.e.3GPP LTE)N 个平行子载波上的多倍低速率流一个符号占用一个子载波,即一小部分可用带宽长符号间隔降低 ISI=无均等需求,低复杂度接收器,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,39LTE概述,eNode-B,多径效应符号间干扰（ISI）Symbol DurationtSymbol Durationt,ISI,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,40LTE概述,抵抗 ISI的保护频带(即循环前缀)Guard

32、 TimeSymbol DurationSymbol DurationteNode-B 原理:添加前缀以消减信道影响和消除ISI,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,41LTE概述,循环前缀选择最佳满足保护间隔的采样?循环前缀使解调容易Symbol Duration循环前缀将传统信道卷积转变为FFT之后易于解调的可循环卷积,Copy,Copy可用 OFDM 符号,e,m,Ti,LTE概述,42,Frequency,Sub-carrier spacing=f,OFDMA 用户分配模式PowerN-OFDM Symbolduration,Bandwidt

33、h,User#1,User#2All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,User#3,User#4,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,43LTE概述,UMTS LTE 子载波间隔子载波间隔:两种选择,1.2.,f=15KHzOFDM 符号间隔=66.67s用于除 MBMS外的 UL&DL 传输频率偏移敏感度小于短子载波间隔f=7.5KHz,OFDM符号间隔=133 s仅用于 MBMS-专用小区传输频率偏移敏感度高注：MBMS是多媒体多播业务，可利移动网络提供高清无线广播电视服务,All Rights Reser

34、ved Alcatel-Lucent 2009,44LTE概述,*,半双工 FDD(HD-FDD)-MS 只能在不同时间在不同频带发送和接收,#0,#1,#2,#3,#19,UMTS LTE 无线帧结构两种类型无线帧Type 1用于 FDD(全频分双工)和 HD-FDD(半频分双工)帧长Tf307200*Ts=10ms，含10个子帧20个时隙；1 TTI=2 个时隙每时隙长15360*Ts=0.5ms,序号为0-19循环前缀(CP)长度包括正常CP和扩展CP两种One radio frame,Tf=307200Ts=10 msOne slot,Tslot=15360Ts=0.5 ms,#18,

35、One subframe,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,45LTE概述,UMTS LTE 无线帧结构两种类型无线帧Type 2 仅适用于TDD(时分双工)帧长Tf307200*Ts=10ms,含两个5ms的半帧 每帧含1或2个特殊子帧，特殊子帧数目与UL/DL比例相关 特殊子帧由三部分组成:DwPTS,GP,UpPTS DwPTS,GP,UpPTS的长度可变 UL/DL比例可变,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,46LTE概述,TD-LTE与LTE-FDD的比较TDD简介：上行和下行通信使用同一频率

36、信道(即载波)的不同时隙。基站和用户设备之间必须协同一致才能顺利工作TDD相对于FDD的优势:不需要成对的频率可以灵活设置上下行转换时刻，更适用于上下行数据传输速率不对称的场景可利用上下行电波传播特性的对称性TDD的不足之处移动台移动速度受限覆盖半径受限为避免干扰，需要基站之间的同步需要复杂的网络规划和优化技术,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,47LTE概述,TS0,SF1,TS1,TS2,TS3,SF0,SF5,SF9,TS10 TS11,TS18 TS19,DL/UL FDD LTE 无线帧结构(例为常规循环前缀)10msFrame1ms(i

37、.e.TTI),0.5ms,.,.,.,.,DL 时隙,UL 时隙,OFDMSymbol1,OFDMSymbol2,OFDMSymbol3,OFDMSymbol4,OFDMSymbol5,OFDMSymbol6,OFDMSymbol7,OFDMSymbol1,OFDMSymbol2,OFDMSymbol3,OFDMSymbol4,OFDMSymbol5,OFDMSymbol6,OFDMSymbol7,Pilot block,Figures courtesy of Andreas Weber Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008,All Rights Reser

38、ved Alcatel-Lucent 2009,48,f,All,LTE 下行信道分配结构子帧物理资源块(PRB),子载波r,前3个 OFDM符号预留给控制信道,=14 OFDM 符号 x 12子载波这是 LTE用户信道分配的最小单元,时隙(0.5 ms),时隙(0.5 ms),子帧(1 ms),t,64|LTE Fundamentals|May 2008LTE概述,1个OFDM符号PRB15 kHz资源元(Resource Element)即1个子载波上的1个符号,LTE 资源块容量frequency100 PRBs75 PRBs1.4 MHz 仅用于FDD1.6 MHz 和,3.2 MHz

39、 仅用于TDD其他可通用,20MHz,15MHz,50 PRBs25 PRBs16 PRBs15 PRBs,7 PRBs6 PRBs,1.4MHz,1.6MHz,3MHz,3.2MHz,5,MHz,10MHz,4965|LTE Fundamentals|May 2008LTE概述,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,50LTE概述,DL LTE 数据（FDD）快速傅立叶变换（FFT）采用WCDM

40、A码片速率（3.84M）和TDSCDMA码片速率（1.28M）的倍数作为采样频率，简化了多模（WCDMA/TDSCDMA/LTE）移动终端的实现,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,51LTE概述,DL 用户多路技术&子载波映射,FFT,User 1User 2,集中式I,FFT,User 1,User 2DL中,支持集中式和分布式传输跳频(同意用于参考信号),分布式I,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,52LTE概述,OFDM 优势&不足优势易满足无复杂补偿的服务信道条件抗窄带同信道干扰性强抗符号间干扰

41、(ISI)和衰落能力强频谱效率高有效实现FFT对时间同步误差灵敏度低不需要调谐子信道接收机滤波器(与传统 FDM不同)便利的单频网不足对多普勒频移和频率同步问题较敏感峰均功率比高,Allx 10Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,53LTE概述,-15,-1 0,-5,0,5,10,15,20,-15-2 0,0-5-10,105,15,x,频偏导致的星座偏移（QPSK）,x,4,5,6,7,8,9,5,0-0.2,0.2,0.80.60.4,1,2,3,4,5,8,9,10,11,125x 10,0.40.20-0.2,0.8,频率偏移1,高速移动手机（几

42、百公里以上）和收,发不同步会造成频率偏移0.6OFDM子载波很窄，一旦有几KHz的,频偏就会造成传送信号失真可见频偏对窄子载波影响很大y20,6 7无频偏,有频偏,PAPR x(t)=,对单载波传输,E s,对于 OFDM,因x为t()=sm exp j2 m t,M=#used tones,max x(t),E x(t),All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,54LTE概述,tt,AmplitudeAmplitude,t,峰均功率比问题AmplitudeAmplitudet,+,例如,对于 5MHz,M=512个采样,PAPR=27dB:可能瞬间功率

43、扩大很多倍!,2,2,t,PAPR x(t)=,根据峰均功率比测量(PAPR):M 1m=0 T,2max ssAlphabet2PAPR x(t)=M PAPR 单载波信号,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,55LTE概述,什么是 SC-FDMA!可视为线性预编码OFDMA 方案(LP-OFDMA)或 单载波复用接入方案.比传统OFDMA的峰均功率比(PAPR)低:改进的功率放大器效率,更久的电池使用时间,56LTE概述,SC-FDMA基本原理SC-FDMA增加了离散傅立叶变换处理来扩展调制符号频宽，OFDM,每个调制符号可看作是15kHz的子载

44、波SC-FDMA，每个调制符号可看作是一个宽带的载波信号(即 m x 180kHz）可削弱峰均比（PAPR）容易受频选性衰落的影响容易导致更大的符号间干扰(ISI),OFDMA,SC-FDMA,=15 kHzDFT 预编码,+1-1-1+1-1-1+1-1+1+1+1-1,+1-1-1+1-1-1+1-1+1+1+1-1All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,57LTE概述,IFFTIFFT,要求同步传输!,UL中仅支持集中式分配.,User 1User 2,UL用户多路技术

45、&子载波映射集中式,机接入,上行共,行控制,（SCH,步信道,SCH）,步信道（,辅-同,共享信,制物理,下行控,LTE 物理信道 概述,随机接入,信道物理随享信道物理信道物理上）主-同道物理下行信道公共控制信道物理HARQ 反馈传输格式UL 调度准予资源分配All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,HARQ 反馈,CQI 上报UL 调度请求用于MIMO 相关反馈的CQI 上报时隙/帧 同步&CellId 识别传输、MBMS控制信息调度58LTE概述,通信eNode-BPRACH物理随机接入信道PUSCH物理上行共享信道PUCCH物理上行控制信道PDSCH

46、物理下行共享信道CCPCH公共控制物理信道PDCCH物理下行控制信道,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,59LTE概述,主要物理层特征无线接口全/半频分双工及时分双工DL:正交频分复用接入(OFDMA)UL:单载波 频分复用接入(SC-FDMA)长&短循环前缀可用带宽 即 支持不同信道带宽:1.4/3/5/10/15/20MHzDL:可达 100MbpsUL:可达 50Mbps子载波间隔:15KHz、7.5KHz两种类型帧结构多输入多输出(MIMO)移动台最多为 4 天线Node-B站点最多为 4 天线MAC数据调制方案:适配调制&编码(AMC)D

47、L:QPSK,16-QAM,64-QAMUL:/2 BPSK,QPS,16-QAMTurbo&卷积编码帧间隔=10ms/5ms传输时间间隔(TTI)=1msH-ARQ调度,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,60LTE概述,MIMO 原理传输多个独立平行数据流通过不相关天线(即.根据 10分离)接收通过 NTx x NRx(理论上)不相关路径理论最大速率增加因素=Min(NTx,NRx)富散射环境中;LOS 环境中无增益城市范围内实际增益=1.2 至 1.5 对于 2x2 MIMO增压性能(DL和UL)和峰值爆发速率(DL),对SINR敏感,All

48、Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,61LTE概述,MIMO提高小区边缘速率和系统性能,SU-MIMO,Spatial Multiplexing(SM)空间复用,为同一终端用户，提供瞬时多码流服务可以有效提升对象终端的服务速率，适用于高质量无线环境Space and Time transmit diversity(STTD)空时分集考虑采用的发射分集方案包括块状编码传送分集(STBC,SFBC),包括循环前缀分集(CDD)在内的延迟分集(作为广播信道的基本方案)作为SM空间复用手段由于无线环境差失效后的备用方案，可以有效提升公用控制信道的可靠性,MU-MIM

49、O,Spatial Division Multiple Access(SDMA)空分多址,为不同终端用户，定制专一服务码流能够对抗小区边缘的恶劣无线环境，保持服务目标速率,LTE概述,3GPP Rel8中的 MIMODL中:1、2 或 4 TX 天线 和 1、2 或 4 RX 天线允许最多四个数据流的多层传输MIMO:将不同数据流分配给不同用户 MU-MIMO:多用户,改善平均吞吐量 SU-MIMO:单用户,改善峰值吞吐量,62,UL中:仅 MU-MIMO 无 SU-MIMONode B 端MIMO模式的选择受 UE性能限制(例如 RX 天线数)适应速度慢支持分级适配，用于评估是否选择天线子集

50、传输至终端的码字数通过分级适配控制对终端的MU-MIMO定义为动态或半静态UE反馈信息的候选方案MIMO 信道状态信息信道质量指示(CQI),可用于Node B 确定 速率适配.All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2009,63LTE概述,多用户MIMO 降低 UE 复杂度、功率、耗电、型,MIMO-如上行则无需在终端使用多天线,号及成本Node B将2个移动台作为空间复用的独立源.此等价为 MIMO 2x2.,UE#1 BufferUE#2 Buffer,Frequency,Ti