LTE概述与基本原理.ppt

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1、20142014年年6 6月月LTELTE概述及基本原理概述及基本原理LTELTE基本原理基本原理F第一节：第一节：LTELTE背景及基础知识介绍背景及基础知识介绍F第二节：第二节：LTELTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍F第三节：第三节：LTELTE物理层结构介绍物理层结构介绍F第四节：第四节：LTELTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍F第五节：第五节：LTELTE硬件演进方案硬件演进方案移动通信系统的发展趋势移动通信系统的发展趋势模拟通信模拟通信数字通信数字通信多媒体业务多媒体业务 数字调制技术数字调制技术 数据压缩数据压缩 软切换软切换 差错控制差错控制 短信息短信息 高质

2、量语音业务高质量语音业务 模拟调制技术模拟调制技术 小区制小区制 硬切换硬切换 网络规划网络规划 多媒体业务多媒体业务 100kbps 100kbps 分组数据业务分组数据业务 动态无线资源管理动态无线资源管理 随时随地的无线接入随时随地的无线接入 无缝业务提供无缝业务提供 网络融合与重用网络融合与重用 多媒体终端多媒体终端 10Mbps 10Mbps 数据速率数据速率 基于全基于全IPIP核心网核心网无处不在的业无处不在的业务环境务环境AMPSAMPSTACSTACSNMT-450NMT-450NTTNTT kbpskbpsHSCSD/GPRS HSCSD/GPRS IS-136+(PRS)

3、IS-136+(PRS)EDGEEDGEIS-95BIS-95BWCDMAWCDMA TD-SCDMATD-SCDMACDMA2000CDMA2000WibroWibroHSHSP PA ACDMA2000 1X EVCDMA2000 1X EV9.6kbps14.49.6kbps14.4 kbps kbps0.144 2 Mbps0.144 2 Mbps 10 Mbps 10 Mbps 100 100 Mbps/1GbpsMbps/1GbpsIMT-Advanced!IMT-Advanced!3GPP LTE3GPP LTE3GPP2 AIE3GPP2 AIEGSMGSMIS-136/CDP

4、DIS-136/CDPDPDCPDCIS-95AIS-95A1 1GG2 2GG3 3GG4 4GG移动互联网发展驱动新一轮通信技术变革移动互联网发展驱动新一轮通信技术变革什么是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)。lLTE的设计目标的设计目标p带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15M

5、hz,20MHzp峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbpsp控制面延时小于100ms，用户面延时小于5msp能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务p支持增强型MBMS（E-MBMS）p取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIPp系统结构简单化，低成本建网LTELTE背景介绍背景介绍3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，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，全面支撑高性能数超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，据业务的，“确保在未来确保在未来10年内领先年内领先”。移动通信技术的演进路线移动通信技术的演进路线n中国移动 T

6、D-LTEn中国电信 TD-LTE or LTE-FDD？n中国联通 LTE-FDD2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS 4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPAHSPA+R7LTE-AdvancedLTELTE的扁平化网络架构的扁平化网络架构网网络结构扁平化构扁平化E-UTRAN只有一种只有一种节

7、点网元点网元E-Node B全全IPEPCRNC+NodeB=eNodeBSAE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，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。LTELTE背景介绍背景介绍LTELTE需求及目标需求及目标 1.4MHz-20MHz 可变带

8、宽带宽需求 降低传输时延 用户面延迟（单 向）小于5ms 控制面延迟小于 100ms 5km内的小区半径优化 5km到30km：可接受的 性能下降 支持100km范围的小区传输时延数据速率基站A基站B覆盖范围建网成本更高的带宽，更大的容量更高的带宽，更大的容量更高的数据传输速率更高的数据传输速率更低的传输时延更低的传输时延更低的运营成本更低的运营成本 对0到15km/h的低 速环境优化 对15到120km/h保 持高性能 对120到350甚至 500km/h保持连接移动性支持 上行峰值速率50Mbps 下行峰值速率100Mbps 频谱效率达到3GPP R6 的2-4倍 提高小区边缘用户的数据

9、传输速率LTELTE系统物理层基础系统物理层基础基本参数系统架构双工方式调制编码多址方案基本参数设计调制方式：上行：BPSK、QPSK、8PSK和16QAM 下行：QPSK、16QAM、64QAMFDD：抗干扰性更好，芯片成熟，支持更高移动速度TDD：不需对称频段，更好 的支持非对称的业务下行：OFDMA频谱效率高，有效对抗多径上行：SC-FDMAPAPR较低，功放成本低时隙长度为0.5ms编码方式：TurboFDD与TDD参数统一对延迟要求高nFDD和TDD的差异主要来自于双工方式的差异n主要存在于物理层，且相对于3G，差异进一步缩小（小于20）n很方便FDD/TDD 双模和共芯片等LTEL

10、TE支持频段支持频段E-UTRA BandUplink(UL)Downlink(DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 1910 MHz1930 MHz 1990 MHzFDD31710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MH

11、zFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz 1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz 2170 MHzFDD111427.9 MHz 1452.9 MHz1475.9 MHz 1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHz

12、FDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD18815 MHz 830 MHz860 MHz875 MHzFDD.E-UTRA BandUplink(UL)Downlink(DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzT

13、DD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDD402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDD412496 MHz2690 MHz2496MHz2690 MHzTDDTDD模式支持频段（模式支持频段（9个）个）FDD模式支持频段（模式支持频段（19个）个）大连目前使用3个频段，共4个频点：F（1880-1920MHZ）、D（2570-2620MHZ）、E（2300-2400MHZ）频

14、点一般使4个频点，宏站使用1890、2585，室分主要使用2360，偶尔使用2340，以新建基站为主，3G基站升级为辅支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHz部分频段的支持情况可能会有所变动室外室外TD-LTETD-LTE可能应用的频段可能应用的频段频率范围（MHz）支持模式应用场景备注TD-LTETD-S室外室内F频段1880188019201920TD-LTE频段若需要与邻频FDD或其他系统共存，还需考虑在合法使用频带内预留一定的频率隔离带，以符合国家频率使用要求，并保证异系统共存的性能。A频段20102010202520

15、25E频段2300230024002400D频段2570257026202620TD-LTETD-LTE室外应用可能使用室外应用可能使用F F和和D D频段频段与与TD-STD-S通过合路方式共天馈的前提：更换或新建通过合路方式共天馈的前提：更换或新建FADFAD天线天线（现有（现有TD-STD-S天面需更换天线，新建站点需部署天面需更换天线，新建站点需部署FADFAD天线）天线）TD-SCDMA FTD-SCDMA F频段室外设备已明确要求具备同频段室外设备已明确要求具备同TD-LTETD-LTE共模能力共模能力F F频段频段D D频段频段TDD技术演进 LCRN频点HSDPA多载波HSDP

16、AHSUPAMBMSHSPA+3GPP R4 3GPP R5 3GPP R63GPP R7 3GPP R83GPP3GPP的的TDDTDD标准演进标准演进 业务能力：单载波上行2.2Mbps 业务能力：单载波下行7.2Mbps 业务能力：三载波下行8.4Mbps多媒体广播：下行最高384kbps 业务能力：单载波下行2.8Mbps提升整网频谱效率电路域可视电话分组域下行384kpbsTD-LTE3GPP R10TD-LTE-A 业务能力：下行1Gbps3GPP R9eMBMS增强多媒体广播：下行最高384kbps？HeNB双流BFLTELTE基本原理基本原理LTE基本原理基本原理F第一节：第一

17、节：LTELTE背景及基础知识介绍背景及基础知识介绍F第二节：第二节：LTELTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍F第三节：第三节：LTELTE物理层结构介绍物理层结构介绍F第四节：第四节：LTELTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍F第五节：第五节：LTELTE硬件演进方案硬件演进方案LTELTE的网络架构的网络架构LTE的主要网元LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB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接口接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。S1接口接口连接e-NodeB与核心网EPC。其

18、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。RRC:Radio Resource ControlPDCP:Packet Data Convergence ProtocolRLC:Radio Link Control MAC:Medium Access ControlPHY:Physical layerEPC:Evolved Packet CoreMME:Mobility Management EntityS-GW:Serving GatewayP-GW:PDN Gateway与传统与传统3G网络比较，网络比较，LTE的网络结的网络

19、结更加简单扁平，降低组网成本，增更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。数据和控制信令的时延。LTELTE的网元功能的网元功能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

20、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。LTELTE的协议栈介绍的协议栈介绍LTE协议栈的两个面：用户面协议栈：负责用户数据传输控制面协议栈：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用户面协议栈用户面协议栈 控制面协议栈控制面协议栈 控制面的主要功能：RLC和MAC层

21、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，鉴权及安全控制无线帧结构（无线帧结构（1 1）LTE共支持两种无线帧结构：类型1，适用于频分双工FDD类型2，适用于时分双工TDDFDD类型无线帧结构：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类型无线帧结构类型无线帧结构l资源块的概念：资源块的概念：pLTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块资源分配的最小单位是资

22、源块RB（Resource Block），RB由RE（Resource Element）组成，如右图示pRE是二维结构，由时域符号（Symbol）和频域子载波（Subcarrier）组成p1个时隙（连续7个OFDM符号）和12个连续子载波组成一个RBTDD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。DL/UL子帧分配子帧分配Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink

23、 Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUDDwPTS:Downlink Pilot Time SlotGP:Guard PeriodUpPTS:Uplink Pilot Time SlotTDD类型无线帧结构类型无线帧结构D:Downlink subframeU:Uplink subframeS:Special subfra

24、me无线帧结构（无线帧结构（2 2）LTELTE基本原理基本原理LTE基本原理基本原理F第一节：第一节：LTELTE背景及基础知识介绍背景及基础知识介绍F第二节：第二节：LTELTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍F第三节：第三节：LTELTE物理层结构介绍物理层结构介绍F第四节：第四节：LTELTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍F第五节：第五节：LTELTE硬件演进方案硬件演进方案物理层过程物理层过程小区搜索小区搜索小区搜索（Cell Search）基本原理：小区搜索是UE实现与E-UTRAN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

25、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，因此共有共有168*3=504个独立的个独立的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 Search）：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

26、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PDCCH，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。搜索频点同步信号广

27、播信道控制信道共享信道物理层过程物理层过程随机接入随机接入随机接入（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preamble，继而触发物理层随机接入过程；高层在请求中指示preamble inde

28、x，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信道随机

29、接入前导下行控制信道下行控制信道随机接入响应RA-RNTI:Random Access Radio Network Temporary Identifier物理层过程物理层过程功率控制功率控制功率控制（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

30、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

31、与目标CQI的对比，调整下行发射功率。UE上报CQI下行发射功率X2上行发射功率系统调整参数EPRE:Energy per Resource ElementDFT-SOFDM:Discrete Fourier Transform Spread OFDM第一章：第一章：LTELTE基本原理基本原理第一章：第一章：LTE基本原理基本原理F第一节：第一节：LTELTE背景及基础知识介绍背景及基础知识介绍F第二节：第二节：LTELTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍F第三节：第三节：LTELTE物理层结构介绍物理层结构介绍F第四节：第四节：LTELTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍F第五节：

32、第五节：LTELTE硬件演进方案硬件演进方案双工技术双工技术TDD方式上下行频率相同上下行频率相同可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务FDD方式上下行频率配对上下行频率配对需要成对频段适合于上下行对称业务；LTELTE包括包括TDD-LTE TDD-LTE 和和 FDD-LTEFDD-LTEOFDMOFDM概述概述 区别于3G的关键技术，正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，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行传输。频域波形f宽频信道宽频信道正交子信道正交子信道OFDMOFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子

33、信将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，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OFDMOFDM子载波的带宽子载波的带宽 信道信道“相干带宽相干带宽”时，可以认为该信道是时，可以认为该信道是“非频非频率选择性信道率选择性信道”，所经历的衰落是，所经历的衰落是“平坦衰落平坦衰落”OFDMOFDM符号持续时间符号持续时间 信道信道“相干时间相干时间”时，信道可以等效为时，信道可以等效为“线性时线性时不变不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响O

34、FDMOFDM技术原理技术原理 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。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3GPP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

35、，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。OFDMOFDM概述概述OFDM与与OFDMA的比较的比较LTELTE多址方式多址方式-下行下行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。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。时域波形tpower峰均比示意图下行多址方式下行多址方式OFDMAOFDMA下行多址方式特点下行多址方式特点同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态

36、范围大，提高了对功放的要求。分布式：分配给用户的分布式：分配给用户的RBRB不连续不连续集中式：连续集中式：连续RBRB分给一个用户分给一个用户 优点：调度开销小 优点：频选调度增益较大频率时间用户A用户B用户C子载波在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式LTELTE多址方式多址方式-上行上行和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。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续上行多址方式上行多址方式SC-FDMASC-FDMA上行多址方式特点上行多址方式特点考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上

37、行采用Single Carrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。频率时间用户A用户B用户C子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的多路信道传输同样信息多路信道同时传输不同信息多路天线阵列赋形成单路信号传输包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况最大比合并最小均方误差或串行干扰删除波束赋形（波束赋形（Beamformi

38、ngBeamforming）发射分集发射分集 分集合并通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用空间复用多天线技术：分集、空间复用和波束赋形多天线技术：分集、空间复用和波束赋形下行MIMOLTE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-

39、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

40、户选择可以获得多用户分集增益。MIMOMIMO技术技术MU-MIMOVirtual-MIMOMIMOMIMO容量容量信道模型等效模型经数学推导将MIMO信道等效为min(Nt，Nr)个独立信道信道容量由min(Nt,Nr)个独立信道，使用香农公式计算总体容量可得：当信道满秩且H为单位矩阵时：信道容量近乎成倍增大发射天线数为Nt接收天线数为Nr等功率分配等功率分配MIMOMIMO系统容量系统容量注水分配注水分配等功率分配算法的优点是发射端不需要已知信道矩阵，因而不用发射检验序列来估计信等功率分配算法的优点是发射端不需要已知信道矩阵，因而不用发射检验序列来估计信道矩阵，也不必使用反馈信道。对于已知

41、发射端信道参数的道矩阵，也不必使用反馈信道。对于已知发射端信道参数的MIMOMIMO信道，可用注水原理信道，可用注水原理来分配各个发射天线的功率。来分配各个发射天线的功率。根据注水原理，通过给各个天线分配不同的发射功率，可以增加系统的信道容量。对于根据注水原理，通过给各个天线分配不同的发射功率，可以增加系统的信道容量。对于条件较好的信道，分配较多的功率；条件较差的可分配较少功率，甚至不分配功率。条件较好的信道，分配较多的功率；条件较差的可分配较少功率，甚至不分配功率。注水功率分配时MIMO信道容量为：最优功率分配注水原理简化注水功率分配MIMO信道容量为：MIMOMIMO与与OFDMOFDM技

42、术结合技术结合第 35 页OFDM能使无线信道的抗频率选择性衰落性能得到极大的提高，但是对提高通信系统容量的能力有限。MIMO采用空间复用技术，可以在理论上对系统容量无限提高，可以弥补OFDM在系统容量方面的不足MIMO-OFDM技术可以使系统性能得到极大地改善，提高系统的频谱效率和抗衰落能力。用户复用和调度LTE可以支持较大的系统带宽（10/15/20MHz），通常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

43、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

44、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。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

45、有：干扰随机化：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：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：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：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。小区干扰控制小区干扰控制小区间干扰协调ICIC（Inter-Cell Interf

46、erence 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 Reuse）和部分频率复用FFR（Fractional Frequency Reuse）等干扰协调机制来控制小区边缘的干扰。主要目的是提高小区边缘的频率复用因子，改善小区边缘的性能。SFR方案SFR是一种有效控制邻区干扰的方法。系统频率划分为主频和副频，不同的区域使用不同的频率及发射功率。LTELTE关键技术关键技术小区干扰控制小区干扰控制主频通常分配给小区边缘区域的主频通常分配给小区边缘区域的用户，用户，eNB在主频上可高功率

47、发在主频上可高功率发射射副频副频副频副频Cell 2,4,6主频主频Cell 1主频主频副频副频副频副频Cell 3,5,7主频主频系统全部带宽系统全部带宽全部带宽可以分配给小区中间的用全部带宽可以分配给小区中间的用户，户，eNB在副频上降功率发射，避在副频上降功率发射，避免干扰相邻小区的主频免干扰相邻小区的主频第一章：第一章：LTELTE基本原理基本原理第一章：第一章：LTE基本原理基本原理F第一节：第一节：LTELTE背景及基础知识介绍背景及基础知识介绍F第二节：第二节：LTELTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍F第三节：第三节：LTELTE物理层结构介绍物理层结构介绍F第四节：第四节：LTELTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍F第五节：第五节：LTELTE硬件演进方案硬件演进方案OMCOMC演进方案演进方案基带部分演进方案基带部分演进方案传输演进方案传输演进方案F F频段宏站双模演进方案频段宏站双模演进方案室外室外D D频段方案：新建或者部分共享频段方案：新建或者部分共享杭州萧山大明玻璃实际双模站点改造杭州萧山大明玻璃实际双模站点改造双模站点双模站点TDSTDS与与TDLTDL可实现同覆盖可实现同覆盖结束结束沈阳杰迈科技有限公司感谢聆听感谢聆听!