LTE空口关键技术解析.ppt
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1、LTE 空口关键技术解析,课程内容,多址技术多天线技术AMC链路自适应HARQ信道调度与快速调度小区间干扰协调,LTE的技术特点,基于OFDM的上下行多址接入和信号调制方式下行采用正交频分多址OFDMA上行采用单载波频分多址SC-FDMA消除无线网络自干扰资源分配更灵活,采用更高阶的调制:64QAM系统峰值频谱效率达到 6bps/Hz,OFDM原理,OFDM即正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),与传统的多载波调制(MCM)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。,Bandwidth,O
2、FDM原理,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,多址方式概述,LTE采用OFDMA(正交频分多址:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)作为下行多址方式,LTE采用DFT-S-OFDM(离散傅立叶变换扩展OFDM:Discrete Fourier Transform Spread OFDM)、或者称为SC-FDMA(单载波FDMA:Single Carrier FDMA)作为上行多址方式,OFDMA主要参数,子载波间隔15kHz,
3、用于单播(unicast)和多播(MBSFN)传输 7.5kHz,仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输 频域主要参数 时域主要参数一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同 CP影响一个时隙中的符号个数,SC-FDMA主要参数,子载波间隔15kHz 频域主要参数 时域主要参数一个时隙中不同SC-OFDM符号的循环前缀长度不同,下行OFDMA正交频分多址,OFDMA技术OFDM调制技术和多用户子载波分配结合的传输技术每个用户使用一个二维时频子载波集进行传输,其带宽可灵活动态分配同时避免了符号间干扰,子载波间干扰和多用户接入干扰缺陷:峰均比高,不适合终端信号波形,IFFT,下行OFDMA的多用
4、户资源分配,OFDMA的多载波传输方式将频谱划分为时频二维资源:频域的子载波和时域的符号间隔。,上行SC-FDMA单载波频分多址,上行采用SC-FDMA作为多址接入及信号调制技术OFDMA的劣势是调制输出信号的峰均比较高,使得功放效率降低,不适合上行终端的信号传输SC-FDMA对调制信号先进行离散付立叶变换,再对输出结果在连续的子载波子集上做OFDM调制从而降低信号峰均比,同时保持了OFDMA抗多径和无多用户接入干扰的优势,上行SC-FDMA的多用户资源分配,不同用户在同一传输间隔占用不相交的子带同一用户在不同传输间隔可以占用不相同的子带,OFDMA与SC-FDMA的对比,课程内容,多址技术多
5、天线技术AMC链路自适应HARQ信道调度与快速调度小区间干扰协调,多天线技术,自适应多天线技术OFDM技术与MIMO技术的融合,提高系统吞吐量支持多种模式的多入多出技术(SU-MIMO,MU-MIMO)自适应MIMO技术根据信道特性调整传输参数在链路稳定性和容量之间取得最佳折衷。,LTE的基本配置是DL 2*2 和UL 1*2,最大支持 4*4,多天线技术应用类型:传输分集空间复用波束赋形,MIMO的不同应用模式,SU-MIMO结合空间复用两个数据流在一个TTI中传送给UE,SU-MIMO结合发射分集只传给UE一个数据流,MU-MIMO 结合空间复用.给每个UE传送两个数据流.,MU-MIMO
6、 结合发射分集.给每个UE传送一个数据流.,空间复用可以在一个TTI中传送两流数据,而发射分集在一个TTI中实际传送了一个数据流;SU-MIMO与MU-MIMO区别在于占用相同时频资源的数据流发给同一个用户或者不同的用户,多天线技术传输分集,MIMO,多天线发射分集技术把多径信号在接收端合并,提高链路抗衰落的能力,亦即降低在同等平均接收信号强度下的误码率;2发2收能提供最大4阶的分集增益,使得误码率与平均信噪比的4次方成反比。,y11,y21,MIMO用于分集增益的基本信道模型,TX,RX,-x2*x1,x1*x2,H,y22,y12,更稳健的等效SISO,RX,TX,x2 x1,y1,y2,
7、H=sqrt(|h11|2+|H12|2+|h21|2+|h22|2),h11,h12,h21,h22,多天线技术空间复用,MIMO,收发两端配置多个天线可构成多入多出(MIMO)信道如上左图.其平坦衰落数学模型如上右图.如果上述H可逆,则可用接收到的y=y1,y2解出x=x1,x2,这样相对于单入单出(SIMO),数据率提高了2倍!通常而言,对于M发N收,数据率相对于1发1收最高可提高min(M,N)倍.H可逆的前提是收发之间必须要有丰富的多径!MIMO与OFDM最佳匹配,x1,x2,y1,y2,H,MIMO用于空间复用增益的基本信道模型,TX,RX,2个独立的等效SISO,x1,x2,y1
8、,y2,TX,RX,h2,h1,h11,h12,h21,h22,单用户双数据流,单用户双数据流,波束赋形是一种应用于小间距的天线阵列多天线传输技术,其主要原理是利用空间的强相关性及波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图,使辐射方向图的主瓣自适应的指向用户来波方向,从而提高性噪比,提高系统容量或者覆盖范围。,波束赋形示意图,多天线技术波束赋形,LTE采用的多天线技术,上行多天线技术上行传输天线选择(TSTD)MU-MIMO(多用户MIMO)下行多天线技术 传输分集:SFBC,SFBC+FSTD,闭环Rank1预编码 空间复用:开环空间复用,闭环空间复用以及MU-MIMO 波束赋形,多码字传输 多码
9、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 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 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,空间复用多码字传输,空间复用预编码技术,基于预编码的空间复用是将多个数据流在发送之前使用一个预编码矩阵进行线性加权。,22,SU-MIMOMU-MIMO,下行多用户MIMO,下行MU-MIMO:将多个数据流传输个不同的用户终端,多个用户终端以及eNB构成下行MU-MIMO系统下行MU-MIMO可以在接收端通过消除/零陷的方法,分离传输给不同用户的数据流下行MU-MIMO还可以通过在发送端采用波束赋形的方法,提
10、前分离不同用户的数据流,从而简化接收端的操作 LTE下行目前同时支持SU-MIMO和MU-MIMO,上行MU-MIMO:不同用户使用相同的时频资源进行上行发送(单天线发送),从接收端来看,这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线,从而构成了一个虚拟的MIMO系统,即上行MU-MIMO LTE上行仅仅支持MU-MIMO这一种MIMO模式,SU-MIMOMU-MIMO,上行多用户MIMO,多天线技术处理流程,Layer Mapper模块完成码字到层的映射操作,其中层有不同的解释:在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时,层数目等于天线端口数目;在使用空间复用传输时,层数目等于空间信道的Rank
11、数目,即实际传输的流数目。Pre-coding模块完成层到天线端口的映射操作,空间复用中的预编码操作、传输分集操作主要在这个模块中完成。Antenna Port Mapper模块完成天线端口到物理天线单元的映射操作,波束赋形操作主要在这个模块中完成。,25,多天线技术的自适应切换,LTE提供了统一的发射信号处理架构,通过终端反馈的机制来实施多天线的自适应切换,终端反馈 CQI/RI/PMI,分别代表调制编码方式多天容量增益的阶数多天线预编码的矢量/矩阵,支持的多天线传输模式:发射分集,适用于发射天线间相关性弱的多天线信道。闭环/开环空间复用,适用于收发之间多径丰富且收发同时多径角度扩展大的多天
12、线信道。秩为1的预编码,适用于发射天线间相关性强的多天线信道。,CQI,RI,PMI,课程内容,多址技术多天线技术AMC链路自适应HARQ信道调度与快速调度小区间干扰协调,链路自适应技术,链路自适应技术可以通过两种方法实现:功率控制和速率控制。一般意义上的链路自适应都指速率控制,LTE中即为自适应编码调制技术(Adaptive Modulation and Coding),应用AMC技术可以使得eNode B能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式(QPSK、16QAM、64QAM)和编码速率。从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。对于长时延的分组
13、数据,AMC可以在提高系统容量的同时不增加对邻区的干扰。,28,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 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,链路自适应技术功率控制,29,链路自适应技术速率控制(即AMC),时域AMC。频域AMC。空域AMC。,30,调制方式、编码方式等各项参数组合,使得AMC技术更加高效、灵活,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 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
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