LTE基本基本知识介绍.ppt

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1、,2020/10/16,C&Wi售前网络规划部,LTE 基本原理 Version 1.1,了解LTE产生的背景及网络架构 掌握LTE物理层和层2的基本原理 了解LTE空口关键技术,目 标,Page 3,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 4,Charter 1 LTE背景介绍 1.1 LTE的概念和设计目标 1.2 LTE的标准化进程 1.3 SAE简介 1.4 SON简介 1.5 3GPP简介,内 容,

2、LTE背景介绍,什么是LTE？ 长期演进LTE (Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。 接入网将演进为E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)。连同核心网的系统架构将演进为SAE (System Architecture Evolution)。,Page 5,LTE的设计目标 带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz 峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps 控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms

3、能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务 支持增强型MBMS（E-MBMS） 取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP 系统结构简单化，低成本建网,3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。,LTE背景介绍,LTE的标准化进程 2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究项目。 原定2006年6月完成的研究项目SI（Study Item）推迟到2006年9月。完成可行性研究，并输出技术报告。 2006年9月正式开始工作项目WI（Work Item）/标准制定阶段，原定为2007年9月完成第一个标准

4、版本，现已延期。 目前LTE处于Stage3 (Protocol)研究阶段，正在各个子组会议上热烈的讨论。 预计2008年年底会推出首个商用协议版本。LTE主要涉及36.xxx系列协议。 目前协议仍在不断完善中。,Page 6,LTE背景介绍,SAE简介 系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括： 功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高） 把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理

5、，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。,Page 7,LTE背景介绍,Page 8,SON简介 自组织网络SON（Self Organization Network）是由下一代移动网NGMN（Next Generation Mobile Network）运营商发起的要求LTE实现的功能。 运营商站在自己利益和感受的角度出发，鉴于早期通信系统在O&M兼容性和经济性比较差，而对LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault, Configuration, Alarm, Performance, Security, Inventory）： 自

6、规划（Self-planning） 自配置（Self-deployment） 自优化（Self-optimization） 自维护（Self-maintenance）,SON的优势 运营商可以减少规划、优化、维护的成本，降低OPEX。 设备商可以促进性能特性、工具等的销售，降低交付后网络优化的成本；低附加值和低技术含量的工作收益将减少。,LTE背景介绍,Page 9,3GPP简介 3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（Organizational Partners）。

7、目前有ARIB（日本）, CCSA（中国）, ETSI（欧洲）, ATIS（美洲）, TTA（韩国）, and TTC（日本） 等。 3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。,TSG（Technical Specification Groups ） TSG GERAN: GERAN无线侧相关(2G)； TSG RAN: 无线侧相关(3G and LTE)； TSG SA (Service and System Aspects):负责整体的网络架构和业务能力； TSG CT (Cor

8、e Network and Terminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。,http:/www.3gpp.org,Page 10,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 11,Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 2.1 LTE的网络架构 2.2 LTE的网元功能 2.3 LTE的协议栈介绍,内 容,LTE的网络架构,LTE的主要网元 LTE的接入网E-UTRAN由e-Node

9、B组成，提供用户面和控制面。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。 LTE的网络接口 e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。 S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW 的用户面接口。,Page 12,RRC: Radio Resource Control PDCP: Packet Data Convergence Protocol RLC: Radio Link Control MAC: Medium Access Control PHY: Physica

10、l layer EPC: Evolved Packet Core MME: Mobility Management Entity S-GW: Serving Gateway P-GW: PDN Gateway,与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。,LTE的网元功能,Page 13,e-NodeB的主要功能包括： 无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）； 用户数据流的IP报头压缩和加密； UE附着状态时MME的选择； 实现S-GW用户面数据的

11、路由选择； 执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输； 完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。,MME的主要功能包括： NAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护； AS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制； EPS (Evolved Packet System)承载控制； 支持寻呼，切换，漫游，鉴权。,S-GW的主要功能包括： 分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。,P-GW的主要功能包括： 分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。,LTE的协议栈介绍,LTE协议栈的两个面： 用户面

12、协议栈：负责用户数目传输 控制面协议栈：负责系统信令传输 用户面的主要功能： 头压缩 加密 调度 ARQ/HARQ,Page 14,用户面协议栈,控制面协议栈,控制面的主要功能： RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致 PDCP层完成加密和完整性保护 RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制 NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制,Page 15,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介

13、绍,内 容,Page 16,Charter 3 LTE物理层结构介绍 3.1 LTE支持频段 3.2 无线帧结构 3.3 物理信道 3.4 物理信号 3.5 物理层过程,内 容,LTE支持频段,Page 17,TDD模式支持频段,FDD模式支持频段,根据2008年底冻结的LTE R8协议： 支持两种双工模式：FDD和TDD 支持多种频段，从700MHz到2.6GHz 支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz 协议还在更新中，部分频段的支持情况可能会有所变动,无线帧结构（1）,Page 18,LTE共支持两种无线帧结构

14、： 类型1，适用于频分双工FDD 类型2，适用于时分双工TDD FDD类型无线帧结构： LTE 采用OFDM技术，子载波间隔为f=15kHz，2048阶IFFT，则帧结构的时间单位为 Ts=1/(2048* 15000)秒 FDD类型无线帧长10ms，如下图所示。每帧含有20个时隙，每时隙为0.5ms。普通CP配置下，一个时隙包含7个连续的OFDM符号（Symbol）,FDD类型无线帧结构,资源块的概念： LTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块RB（Resource Block），RB由RE（Resource Element）组成，如右图示 RE是二维结构，由时域符号（Symb

15、ol）和频域子载波（Subcarrier）组成 1个时隙和12个连续子载波组成一个RB,无线帧结构（2）,TDD类型无线帧结构： 同样采用OFDM技术，子载波间隔和时间单位均与FDD相同。 帧结构与FDD类似，每个10ms帧由10个1ms的子帧组成；子帧包含2个0.5ms时隙。 10ms帧中各个子帧的上下行分配策略可以设置。如右边表格所示。,Page 19,DL/UL子帧分配,DwPTS: Downlink Pilot Time Slot GP: Guard Period UpPTS: Uplink Pilot Time Slot,TDD类型无线帧结构,D: Downlink subframe

16、 U: Uplink subframe S: Special subframe,无线帧结构（3）,CP长度配置： 为克服OFDM系统所特有的符号间干扰ISI，LTE引入了循环前缀CP（Cyclic Prefix）。 CP的长度与覆盖半径有关，一般情况下下配置普通CP（Normal CP）即可满足要求；广覆盖等小区半径较大的场景下可配置扩展CP（Extended CP）。 CP长度配置越大，系统开销越大。,Page 20,上下行CP长度配置,上下行普通CP配置下时隙结构 （f=15kHz）,上下行扩展CP配置下时隙结构 （f=15kHz）,下行扩展CP配置下时隙结构 （f=7.5kHz）,物理信

17、道概述,Page 21,下行信道： Physical Broadcast Channel (PBCH)：物理广播信道，承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。 Physical Downlink Control Channel (PDCCH)：物理下行控制信道，承载寻呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。 Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)：物理下行共享信道，承载下行用户数据。 Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)：物理控制格式指示信道，承载控制信道所在OFD

18、M符号的位置信息。 Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)：物理HARQ指示信道，承载HARQ的ACK/NACK信息。 Physical Multicast Channel (PMCH)：物理多播信道，承载多播信息。 上行信道： Physical Random Access Channel (PRACH)：物理随机接入信道，承载随机接入前导。 Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)：物理上行共享信道，承载上行用户数据。 Physical Uplink Control Channel (PUCCH)：物理上

19、行控制信道，承载HARQ的ACK/NACK，调度请求(Scheduling Request)，信道质量指示(Channel Quality Indicator)等信息,下行传输信道和物理信道的映射关系,上行传输信道和物理信道的映射关系,Physical Layer,MAC Layer,Physical Layer,MAC Layer,物理信道下行,Page 22,下行信道处理过程 加扰：物理层传输的码字都需要经过加扰； 调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号； 层影射：将复数调制符号影射到一个或多个发射层中； 预编码：对每个发射层中的复数调制符号进行预编码，并影射到相应的天线端口；

20、 RE影射：将每个天线端口的复数调制符号影射到相应的RE上； OFDM信号生成：每个天线端口信号生成OFDM信号。,下行信道的调制方式 如右表所示,物理信道上行,Page 23,上行信道处理过程 加扰 调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号； 转换预编码：生成复数值的符号； RE影射：将复数符号影射到相应的RE上； SC-FDMA信号生成：每个天线端口信号生成SC-FDMA信号。,上行信道的调制方式 如右表所示,物理信号下行（1）,Page 24,下行参考信号RS（Reference Signal）： 类似CDMA的导频信号。用于下行物理信道解调及信道质量测量（CQI）。 协议指定

21、有三种参考信号。其中，小区特定参考信号（Cell-Specific Reference Signal）为必选，另外两种参考信号（MBSFN Specific RS & UE-Specific RS）为可选。,小区特定参考信号在时频域的位置示意图,单天线端口,双天线端口,四天线端口,天线端口0,天线端口1,天线端口2,天线端口3,下行参考信号特点： 小区特定参考信号由小区特定参考信号序列及频移影射得到。RS本质上是在时频域上传播的伪随机序列。 在某一天线端口上，RS的频域间隔为6个子载波。 RS离散地分布在时频域上，相当于对信道的时频域特性进行抽样，供下行信道估计和信号解调提供参考。 RS分布越

22、密集，则信道估计越精确，但开销越大，影响系统容量。,MBSFN: Multicast/Broadcast over a Single Frequency Network,RE,该天线口不传输RS,该天线口的RS符号,R1：第一个天线口传输的RS,R2：第二个天线口传输的RS,R3：第三个天线口传输的RS,R4：第四个天线口传输的RS,物理信号下行（2）,Page 25,同步信号（Synchronization Signal）： 同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。 同步信号包含两个部分： 主同步信号（Primary Synchronization Signal）：用于符号

23、timing对准，频率同步，以及部分的小区ID侦测 次同步信号（Secondary Synchronization Signal）：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测,同步信号特点： 无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用62个子载波。 同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙中传送。 主同步信号位于传送时隙的最后一个符号，次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号。,同步信号结构,物理信号上行,Page 26,上行参考信号RS（Reference Signal）： 上行的导频信号，用于E-UTRAN与UE的同步和上行信道估计。 上行参考信号有两种：

24、解调参考信号DM RS (Demodulation Reference Signal), PUSCH和PUCCH传输时的导频信号 Sounding参考信号SRS (Sounding Reference Signal), 无PUSCH和PUCCH传输时的导频信号,上行参考信号特点： 由于上行采用SC-FDMA，每个UE只占用系统带宽的一部分，DM RS只在相应的PUSCH和PUCCH分配带宽中传输。 DM RS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。 Sounding RS的带宽比单个UE分配到的带宽要大，目的是为e-NodeB作全带宽的上行信道估计提供参考。 Sou

25、nding RS在每个子帧的最后一个符号发送，周期/带宽可以配置。Sounding RS可以通过系统调度由多个UE发送。,伴随PUSCH传输的DM RS位置图 DM RS占用每个时隙的第4个符号,伴随PUCCH传输的DM RS位置图 （PUCCH传输UL ACK信令） DM RS占用每个时隙的3个符号,伴随PUCCH传输的DM RS位置图 （PUCCH传输CQI信令） DM RS占用每个时隙的2个符号,PUCCH在系统带宽的两端，并在两个时隙间跳频,某用户分配到的上行带宽,系统带宽,物理层过程小区搜索,Page 27,小区搜索（Cell Search）基本原理： 小区搜索是UE实现与E-UTR

26、AN下行时频同步并获取服务小区ID的过程。 小区搜索分两个步骤： 第一步：UE解调主同步信号实现符号同步，并获取小区组内ID； 第二步：UE解调次同步信号实现帧同步，并获取CP长度和小区组ID。,关于Cell ID： LTE协议规定物理层Cell ID分为两个部分：小区组ID（Cell Group ID）和组内ID（ID within Cell Group）。目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个ID组成，因此共有168*3=504个独立的Cell ID 其中 代表小区组ID，取值范围0167； 代表组内ID，取值范围02,初始化小区搜索（Initial Cell Searc

27、h）： UE上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。一般而言，UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。 UE会重复基本的小区搜索过程，历遍整个频谱的各个频点尝试解调同步信号。这个过程耗时，但一般对此的时间要求并不严格。可以通过一些方法缩短以后的UE初始化时间，如UE储存以前的可用网络信息，开机后优先搜索这些网络。 一旦UE搜寻到可用网络并与网络实现时频同步，获得服务小区ID，即完成小区搜索后，UE将解调下行广播信道PBCH，获取系统带宽、发射天线数等系统信息。 完成上述过程后，UE解调下行控制信道PDCCH，获取网络指配给这个UE的寻呼周期。然后在固定的寻呼周期中从IDLE态醒来解调PDCC

28、H，监听寻呼。如果有属于该UE的寻呼，则解调指定的下行共享信道PDSCH资源，接收寻呼。,物理层过程随机接入,Page 28,随机接入（Random Access）基本原理： 随机接入是UE与E-UTRAN实现上行时频同步的过程。 随机接入前，物理层应该从高层接收到下面的信息： 随机接入信道PRACH参数：PRACH配置，频域位置，前导（preamble）格式等； 小区使用preamble根序列及其循环位移参数，以解调随机接入preamble。 物理层的随机接入过程包含两个步骤： UE发送随机接入preamble； E-UTRAN对随机接入的响应。,随机接入的具体过程： 高层请求发送随机接入p

29、reamble，继而触发物理层随机接入过程； 高层在请求中指示preamble index， preamble目标接收功率，相关的RA-RNTI，以及随机接入信道的资源情况等信息； UE决定随机接入信道的发射功率为preamble的目标接收功率+路径损耗。发射功率不超过UE最大发射功率，路径损耗为UE通过下行链路估计的值； 通过preamble index选择preamble序列； UE以计算出的发射功率，用所选的preamble序列，在指定的随机接入信道资源中发射单个preamble ； 在高层设置的时间窗内，UE尝试侦测以其RA-RNTI标识的下行控制信道PDCCH。如果侦测到，则相应的下

30、行共享信道PDSCH则传往高层，高层从共享信道中解析出20位的响应信息。,随机接入信道,随机接入前导,下行控制信道,随机接入响应,RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier,物理层过程功率控制,Page 29,功率控制（Power Control）基本原理： 下行功控决定了每个RE（Resource Element）上的能量EPRE（Energy per Resource Element）； 上行功控决定了每个DFT-S-OFDM（上行SC-FDMA的复用调制方式）符号上的能量。,上行功控： 上行功控的方式有开环功控和闭环

31、功控两种。 可以通过X2接口交换各小区的过载指示OI（Overload Indicator）实现小区间的集中式功控，使得功控有可能提升整个系统的性能。 上行功控可以分别控制PUSCH，PUCCH，PRACH和Sounding RS。各种信道/信号的功控大同小异，以PUSCH功控为例： PUSCH功控为慢速功控，补偿路径损耗和阴影衰落，以及控制小区间干扰。功控的原理如上式。影响PUSCH的发射功率PPUSCH的因素有UE最大发射功率PMAX，UE分配的资源MPUSCH，初始发射功率PO_PUSCH，估计路径损耗PL，调制编码因子TF，系统调整因子f（开环功控时f不起作用）,下行功控： 下行RS一

32、般以恒定功率发射，下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的。 下行功控根据UE上报的CQI与目标CQI的对比，调整下行发射功率。,EPRE: Energy per Resource Element DFT-SOFDM: Discrete Fourier Transform Spread OFDM,Page 30,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 31,Charter 4 LTE层2结

33、构介绍 4.1 LTE层2概述 4.2 MAC层介绍 4.3 RLC层介绍 4.4 PDCP层介绍 4.5 层1层2数据流小结,内 容,Page 32,LTE层2分为以下几个子层： MAC层（Medium Access Control） RLC层（Radio Link Control） PDCP层（Packet Data Convergence Protocol）,层2的主要功能 头压缩，加密 分段/串接，ARQ 调度，优先级处理，复用/解复用，HARQ,LTE层2概述,下行层2结构,上行层2结构,Page 33,MAC层的主要功能 逻辑信道（Logical Channel）与传输信道（Tra

34、nsport Channel）间的映射 将RLC层的协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）复用到传输块TB（Transport Block）中，然后通过传输信道传送到物理层。相反的过程即是解复用的过程 业务量测量报告 通过HARQ纠错 对单个UE的逻辑信道优先级处理 多个UE间的优先级处理（动态调度） 传输格式选择 填充,MAC层的逻辑信道 控制信道（Control Channel）：传输控制面信息 业务信道（Traffic Channel）：传输用户面信息,MAC层介绍,MAC层结构,MAC层上行信道映射,MAC层下行信道映射,控制信道,业务信道,Page 34,RLC层

35、的主要功能 上层协议数据单元PDU的传输支持确认模式AM和非确认模式UM 数据传输支持透传模式TM 通过ARQ纠错（无需CRC校验，由物理层提供CRC校验） 对传输块TB进行分段（Segmentation）处理：仅当RLC SDU不完全符合TB大小时，将SDU分段到可变大小的RLC PDU中，而不用进行填充 对重传的PDU进行重分段（Re-segmentation ）处理：仅当需要重传的PDU不完全符合用于重传的新TB大小时，对RLC PDU进行重分段处理 多个SDU的串接（Concatenation） 顺序传递上层PDU （除切换外） 协议流程错误侦测和恢复 副本侦测 SDU丢弃 复位,RL

36、C PDU结构 RLC header承载的PDU序列号与SDU序列号无关 根据调度机制，RLC PDU的大小动态可变。RLC根据PDU的大小对SDU进行分段和串接，一个PDU的数据可能来自一个或多个SDU,RLC层介绍,RLC层结构,AM: Acknowledge Mode UM: Un-acknowledge Mode TM: Transparent Mode TB: Transport Block SDU: Service Data Unit PDU: Protocol Data Unit,Page 35,PDCP层的主要功能为： 用户面的功能： 头压缩/解压缩：ROHC 用户数据传输：接

37、收来自上层NAS层的PDCP SDU，然后传递到RLC层。反之亦然 RLC确认模式AM下，在切换时将上层PDU顺序传递 RLC确认模式AM下，在切换时下层SDU的副本侦测 RLC确认模式AM下，在切换时将PDCP SDU重传 加密 基于计时器的上行SDU丢弃 控制面的功能： 加密及完整性保护 控制数据传输：接收来自上层RRC层的PDCP SDU，然后传递到RLC层。反之亦然,PDCP PDU结构： PDCP PDU和PDCP header均为8位格式 PDCP header长度为1或2字节,PDCP层介绍,PDCP层结构,ROHC: Robust Header Compression,PDCP

38、 PDU结构,Page 36,层1和层2的数据传递 来自上层的数据包加头封装后传递到下层。反之，来自下层的数据包被拆封去头后传递到上层。 调度器在RLC，MAC和物理层均起作用。多个用户的数据包在MAC层实现复用。 物理层实现CRC校验。,层1层2数据流小结,Page 37,Charter 1 LTE背景介绍 Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 LTE层2结构介绍 Charter 5 LTE空口关键技术介绍,内 容,Page 38,Charter 5 LTE空口关键技术介绍 5.1 OFDM介绍 5.2 MIMO介绍 5

39、.3 调度和链路自适应介绍 5.4 E-MBMS介绍 5.5 小区干扰控制介绍,内 容,Page 39,概述 OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）属于调制复用技术，它把系统带宽分成多个的相互正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输。 各个子载波的正交性是由基带IFFT实现的。由于子载波带宽较小（15kHz），多径时延将导致符号间干扰ISI，破坏子载波之间的正交性。为此，在OFDM符号间插入保护间隔，通常采用循环前缀CP来实现。,OFDM的意义 OFDM具有很多能满足E-UTRAN需求的优点，是B3G和4G的核心技术之一。因此在3GP

40、P制定LTE标准的过程中，OFDM技术被采纳并写入标准中。 OFDM是一种调制复用技术，相应的多址接入技术为OFDMA，用于LTE的下行。OFDMA其实是TDMA和FDMA的结合。 相对应，LTE的上行采用SC-FDMA多址接入技术，其调制复用是通过DFT-Spread-OFDM实现的。,OFDM概述,OFDM与OFDMA的比较,Page 40,OFDMA的优点 频谱分配方式灵活，能适应1.4MHz20MHz的带宽范围配置。由于OFDM子载波间正交复用，不需要保护带，频谱利用率高； 合理配置循环前缀CP，能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI，保证小区内用户间的相互正交，改善小区边缘的覆盖；

41、 支持频率维度的链路自适应和调度，对抗信道的频率选择性衰落，获得多用户分集增益，提高系统性能； 子载波带宽在10KHz的数量级，每个子载波经历的是频谱的平坦衰落，使得接收机的均衡容易实现； OFDM容易和MIMO技术相结合。,下行多址接入技术OFDMA,CDMA多载波频谱不重叠，需要留有保护带,OFDMA子载波频谱重叠，频谱利用率高,在时频域上的多用户分布（下行）,OFDMA的缺点 对时域和频域的同步要求高。子载波间隔小，系统对频率偏移敏感，收发两端晶振的不一致也会引起ICI，频偏估计不精确会导致信号检测性能下降； 移动场景中多普勒频移引起的频偏同样会导致ICI，需要设置合理的频率同步参数；

42、OFDM的峰均功率比PAPR高，对功放的线性度和动态范围要求很高。,Freq,Freq,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7,Page 41,SC-FDMA的特点 受终端电池容量和成本的限制，上行需要采用PAPR比较低的调制技术，提高功放的效率。 LTE的上行采用SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Accessing），能够灵活实现动态频带分配，其调制是通过DFT-S-OFDM（Discrete Fourier Transform Spread OFDM）技术实现的。 DFT-S-O

43、FDM类似于OFDM，每个用户占用系统带宽中的某一部分，占用带宽大小取决于用户的需求和系统调度结果。 与传统单载波技术相比，DFT-S-OFDM中不同用户占用相互正交的子载波，用户之间不需要保护带，具有更高的频率利用效率。,上行多址接入技术SC-FDMA,在时频域上的多用户分布（上行）,DFT-S-OFDM调制过程,两种子载波映射方式,集中式（Localized）,分布式（Distributed）,集中式：将若干连续子载波分配给一个用户，这种方式下系统通过频域调度，选择较优的子载波组进行传输，获得多用户分集增益。 分布式：系统将分配给一个用户的子载波分散到整个带宽，获得频率分集增益。但这种方式

44、信道估计较复杂，也无法进行频域调度。,Page 42,下行MIMO LTE下行支持MIMO技术进行空间维度的复用。空间复用支持单用户SU-MIMO模式或者多用户MU-MIMO模式。 SU-MIMO和MU-MIMO都支持通过Pre-coding的方法来降低或者控制空间复用数据流之间的干扰，从而改善MIMO技术的性能。 SU-MIMO中，空间复用的数据流调度给一个单独的用户，提升该用户的传输速率和频谱效率。MU-MIMO中，空间复用的数据流调度给多个用户，多个用户通过空分方式共享同一时频资源，系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。,上行MIMO 受限于终端的成本和功耗，实现单个

45、终端上行多路射频发射和功放的难度较大。因此，LTE正研究在上行采用多个单天线用户联合进行MIMO传输的方法，称为Virtual-MIMO 调度器将相同的时频资源调度给若干个不同的用户，每个用户都采用单天线方式发送数据，系统采用一定的MIMO解调方法进行数据分离。 采用Virtual-MIMO方式能同时获得MIMO增益以及功率增益（相同的时频资源允许更高的功率发送），而且调度器可以控制多用户数据之间的干扰。同时，通过用户选择可以获得多用户分集增益。,MIMO技术,MU-MIMO,Virtual-MIMO,Page 43,用户复用和调度 LTE可以支持较大的系统带宽（10/15/20MHz），通常

46、会面临频率选择性衰落的问题。某用户的子载波在相干带宽内的衰落特性可以认为是相同的，但更远的子载波上的衰落特性就不相同了。 如果知道各个用户在各个子载波上的衰落特性，则可以为不同的用户尽量选择条件比较好的子载波进行数据传输，从而使得绝大部分用户的传播条件比较好，实现多用户分集增益，提高频谱效率。 相干带宽内的子载波具有近似的衰落值，可以把相邻的一些子载波划成一个子带Subband，以子带为单位进行调度。接收方在一定的时间内针对每个子带反馈一个信号质量指示，而无需对每个子载波进行反馈，减少信令开销。 LTE的调度周期可以为一个或多个TTI长度。 为了在频域调度获得多用户分集增益，发射端必须知道所有

47、用户在所有子载波上的瞬时衰落值，FDD系统上下行衰落不一致，必须通过反向链路将信道信息回传给发射端，这些信道质量指示均为额外开销，占用资源越少越好。,调度和链路自适应,链路自适应 LTE支持时间和频率两个维度的链路自适应，根据时频域信道质量信息对不同的时频资源选择不同的调制编码方式。 功率控制在CDMA系统中是一项重要的链路自适应技术，可以避免远近效应带来的多址干扰。在LTE系统中，上下行均采用正交的OFDM技术对多用户进行复用。因此，功控主要用来降低对邻小区上行的干扰，补偿链路损耗，也是一种慢速的链路自适应机制。,Page 44,E-MBMS 各个基站采用相同的频率资源并且同步发送MBMS数

48、据。 在终端看来，不同基站的信号可以看作多径的组成部分，终端可以不必区分不同基站的信号，自动完成软合并。,增强型MBMS,E-MBMS特性 这种工作模式称为SFN（Single Frequency Network）模式。 MBMS主要受限于边缘用户的性能，SFN模式能极大改善小区边缘的接收性能，从而改善MBMS的性能。 SFN模式下，系统基站间需要下行空口同步。 不同基站的传播时延差别较大，不同基站的信号合并将导致传播时延的增加，需要配置更长的CP长度。,Page 45,小区干扰的原因 LTE系统中，系统中各小区采用相同的频率进行发送和接收。与CDMA系统不同的是，LTE系统并不能通过合并不同

49、小区的信号来降低邻小区信号的影响。因此必将在小区间产生干扰，小区边缘干扰尤为严重。 小区干扰控制的方法 为了改善小区边缘的性能，系统上下行都需要采用一定的方法进行小区干扰控制。目前正在研究方法有： 干扰随机化：被动的干扰控制方法。目的是使系统在时频域受到的干扰尽可能平均，可通过加扰，交织，跳频等方法实现； 干扰对消：终端解调邻小区信息，对消邻小区信息后再解调本小区信息；或利用交织多址IDMA进行多小区信息联合解调； 干扰抑制：通过终端多个天线对空间有色干扰特性进行估计和抑制，可以分为空间维度和频率维度进行抑制。系统复杂度较大，可通过上下行的干扰抑制合并IRC实现； 干扰协调：主动的干扰控制技术。对小区边缘可用的时频资源做一定的限制。这是一种比较常见的小区干扰抑制方法。,小区干扰控制,Page 46,小区间干扰协调ICIC（Inter-Cell Interference Coordination） 小区间干扰协调是小区干扰控制的一种方式，本质上是一种调度策略。LTE系统可以采用频率软复用SFR（Soft Frequency Reus