TDLTE基本原理与关键技术.ppt

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1、TDLTE根本原理与关根本原理与关键技技术提纲nLTE起源nLTE系统网元介绍nLTE根本原理介绍nLTE关键技术介绍移动通信的开展AMPSTACSNMT其它模拟技术GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC需求驱动数字技术语音业务UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA第一代 80年代模拟第二代 90年代数字第三代 IMT-2000第三代移动通信技术：nWCDMAnCDMA2000nTD-SCDMAnWiMAX(IEEE 802.16d-802.16n)移动通信开展的最终目标是实现任何人(whoever)可以在任何时候(whenever)、任何地方(wher

2、ever)与其它任何人(whomever)以任何方式(whatever)进展通信！用户需求多样化驱动移动通信网络宽带化开展网络应用终端智能终端渗透率将从今天的20%，开展到2021年的50%非语音业务收益占比，将从现在小于30%，增长为2021年的80%网络带宽成为开展瓶颈有效利用频谱是制胜的关键3G网络频谱资源利用率有限为什么要LTELTE Long Term Evolution4G渐行渐近，什么样的技术能获得ITU的青睐而成为4G标准？GSMWCDMATD-SCDMA?IEEE输出了强劲对手，怎么在于WiMAX市场竞争中取胜？WiMAX吞吐量 WCDMATD-SCDMA!数据业务需求快速增

3、加，如何保证3GPP在更长时间内的竞争力？UL 50MbpsDL 100Mbps?为什么LTELTE 使移动业务更丰富 移动宽带改变未来生活n移动Emailn网络会议n高清视频会议n视频点播n在线游戏n高清视频流n手机购物n手机银行n手机证券n视频共享n视频博客n视频聊天n信息效劳移动办公移动社区移动娱乐移动商务LTE通过大容量、快速响应、高速率和更好的通过大容量、快速响应、高速率和更好的QoS提升用户体验提升用户体验演进之路无线技术演进路径 LTE成为移动通信技术演进的主流方向多种技术体制将长期并存，并最终演进到单一网络2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEeE

4、DGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA 2000 1X EV-DO802.16 e802.16 mHSDPAHSPA+R7 FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16 dCDMAIS95CDMA2000 1xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPA什么是LTEn分FDD和TDD两种模式n采用OFDM和MIMO技术,用户峰值速率nDL 100MbpsnUL 50Mbpsn扁平、全IP网络架构减少系统时延nCP：驻留激活小于100ms，休眠激活小于50msnUP：最小可到达5msn控制面处理能力：单小区5M带宽内不少于200用户n频

5、谱利用率：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHzn频谱利用率相对于3G提高2-3倍LTE频谱TDD频段指示频段指示上行上行下行下行双工模式双工模式331900 MHz 1920 MHz1900 MHz 1920 MHzTDD342010 MHz 2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620

6、MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz 1920 MHz1880 MHz 1920 MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTDDLTE主要协议36.2XX36.2XX：物理层相关协议：物理层相关协议36.201:36.201:物理层协议整体描述物理层协议整体描述36.211:36.211:物理信道和调制物理信道和调制36.212:36.212:复用和信道编码复用和信道编码36.21336.213：物理层过程：物理层过程36.21436.214：物理层测量：物理层测量36.3XX:36.3XX:上层相关，上层相关，UEUE

7、等级划分等级划分36.300:E-UTRAN 36.300:E-UTRAN 整体描述整体描述36.321:MAC 36.321:MAC 子层标准子层标准36.322:RLC 36.322:RLC 子层标准子层标准36.32336.323：PDCPPDCP子层标准子层标准36.33136.331：RRCRRC标准标准36.4XX36.4XX：各种网络接口协议：各种网络接口协议36.41036.41436.41036.414：S1S1接口相关标准接口相关标准36.42036.42436.42036.424：X2X2接口相关标准接口相关标准LTE产业链系统厂家终端厂家芯片厂家测试设备厂家提纲nLTE

8、起源nLTE系统网元介绍nLTE根本原理介绍nLTE关键技术介绍LTE网络构造无线侧网络构造扁平化与传统网络互通E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B全IP媒体面控制面别离RNC+NodeB=eNodeBn网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务n网元数目减少，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易n取消了RNC的集中控制，防止单点故障，有利于提高网络稳定性eNodeB负责LTE无线接入，具有3GPP 3G网络中Node B全部和RNC大局部功能，包括：物理层功能MAC、RLC、PDCP功能RRC功能资源调度无线资源管理无线接入控制移动性管理eNodeB根本功能n

9、UP:用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，传输网络层建立在IP传输之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU nCP：S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；应用层的信令协议为S1-AP 控制面LTE S1接口协议用户面nUP:nX2用户平面接口是E-NodeB之间的接口，用户平面协议伐如以下图所示，E-UTRAN的传输网络层是基于IP传输的，UDP/IP之上是利用GTP-U来传送用户平面PDUnCP：nX2控制平面接口是E-NodeB之间的接口，控制平面协议伐如

10、以下图所示。传输网络层是利用IP和SCTP协议，而应用层信令协议为X2接口应用协议X2-AP用户面 控制面LTE X2接口协议UP：完成业务数据流在空中接口的收发处理，协议栈包括PDCP、RLC、MAC和PHY四个协议子层 LTE X1接口介绍Uu业务面 控制面 CP：nE-UTRAN控制面主要包括NAS、RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY，网络侧的协议终止点除NAS在MME中外，其他的协议层都终止于eNodeB MMEServing GWPDN GWNAS信令处理NAS信令的安全保护3GPP内不同节点之间的移动性管理空闲移动终端的跟踪和可达TA List管理PDN GW和Serving

11、 GW选择MME和SGSN的选择合法监听漫游控制安全认证承载管理eNodeB之间的切换的本地锚点E-UTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧Service Request流程合法监听数据包路由和转发上下行传输层数据包标记基于用户和QCI力度的统计（用于运营商间计费）基于用户、PDN和QCI力度的上行和下行的计费基于用户的包过滤合法监听IP地址分配上下行传输层数据包标记PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6（client、server）上行和下行的承载绑定上行承载绑定校验EPC网元的主要功能类似类似SGSN的用户面功能的用户面

12、功能类似类似GGSN的功能的功能类似类似SGSN的控制面功能的控制面功能EPC网元的主要功能HSSPCRFEPC HSS（Evolved Packet Core Home Sub-scriber Server，演进的分组核心网归属用户服务器）EPC HSS是储存用户数据和业务的数据库。它是一个综合的数据库，储存LTE用户的签约信息，包括基本标识、路由信息和业务信息Policy and Charging Rules Function，策略和计费规则功能根据用户的签约信息、AF（Application Function，应用功能）的会话信息及承载会话信息进行用户承载及业务的QoS（Quality

13、of Service，服务质量）策略及计费规则决策下发规则给PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，计费和策略控制实施功能）执行相应的策略控制及计费控制类似类似HLRVLR的功能的功能LTE整体协议栈架构信令流数据流提纲nLTE起源nLTE系统网元介绍nLTE根本原理介绍nLTE关键技术介绍nLTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差异，就需要定义多个天线端口。目前LTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号05。n小区专用参考信号传输天线端口：天线端口03nMB

14、SFN参考信号传输天线端口：天线端口4n终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5n天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系空域资源天线端口ANT Port 2ANT Port 1频域资源子载波LTE使用正交的子载波来区分频域上的资源，子载波间隔为15KHz或。信道带宽（信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目常规载波常规载波721803006009001200多播载波多播载波144360600120018002400MBMS子载波常规子载波Type1帧构造每个10ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧 上行和下行传输在不同频率上进展时域资源LTE无线帧n LTE支持两

15、种无线帧构造：Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于TDDn LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义根本时间单元：Ts=1/Fs=1/(15000 x2048)秒=32.6ns，所有时域资源均通过时间单元Ts表示帧构造帧构造Type1FDD Type1FDD 时域资源LTE无线帧帧构造帧构造Type2TDDType2TDDType2帧构造：每个10ms无线帧，分为2个长度为5ms的半帧每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3 个特殊区域 DwPTS,GP,UpPTS组成(“8+3方案)DwPTS,GP和UpPTS的总长度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的长度可配置

16、时域上，每个1ms子帧，分为假设干个符号Symbols，符号之间有保护间隔CP，每个子帧中符号个数根据符号之间的保护间隔CP决定：常规CP时1ms有14个符号，扩展CP时1ms有12个符号。Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD

17、ConfigurationNormal cyclic prefixExtended cyclic prefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101 OFDMsymbols381 OFDMsymbols1948321039231121014121372 OFDMsymbols5392 OFDMsymbols82693917102-8111-“D代表此子帧用于下行传输，“U 代表此子帧用于上行传输，“S是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms。时域资源TDD无线帧配比目前子

18、帧配比及后续建议上下行时隙配比2:21:31:31:8（极限速率演示）频段D频段F频段D或E频段D或E频段特殊子帧配置75*77终端能力CAT3 CAT4 CAT3CAT4CAT3CAT4 CAT3 CAT4 下行理论速率峰值（Mbps）59.5782.3261.2390.4579.98112.4791.02131.61上行理论速率峰值（Mbps）20.4120.4110.2010.2010.2010.205.105.10表 1-1 20MHz带宽、典型时隙配比下的理论峰值速率*目前F频段特殊子帧默认配置5，后续为6。道路实测速率与子帧配比关系频段及时隙配比类别下行平均速率上行平均速率备注D频

19、段子帧配比2:2特殊子帧7指标要求15Mbps9Mbp2012年中移合同指标20Mbps8Mbp2013年中移集团网络部建议指标（尚未正式下发）实测值22Mbps12Mbps密集城区所有道路测试结果30Mbps14Mbps演示道路/演示公交路线测试结果（演示使用）F频段子帧配比1:3特殊子帧5指标要求15Mbps9Mbp2012年中移合同上行指标理论上就达不到。22Mbps4Mbps2013年中移集团网络部建议指标（尚未正式下发）实测值25Mbps6Mbps密集城区所有道路测试结果34Mbps7Mbps演示道路/演示公交路线测试结果（演示使用）表 2-1 中移DT速率指标及实测值20MHz带宽

20、注：非20MHz带宽配置时速率=上表速率*实际配置带宽MHz/20UE能力等级UE CategoryMaximum number of DL-SCH transport block bits received within a TTIMaximum number of bits of a DL-SCH transport block received within a TTITotal number of soft channel bitsMaximum number of supported layers for spatial multiplexing in DLCategory 1102

21、96102962503681Category 2510245102412372482Category 31020487537612372482Category 41507527537618270722Category 5302752151376366720041:Downlink physical layer parameter values set by UE Category2:Uplink physical layer parameter values set by UE CategoryUE CategoryMaximum number of bits of an UL-SCH tra

22、nsport block transmitted within a TTISupport for 64QAM in ULCategory 15160NoCategory 225456NoCategory 351024NoCategory 451024NoCategory 575376YesLTE物理资源分配RE/RB子载波间隔 CP长度 子载波数目 符号个数RE个数15KHz常规CP12784扩展CP126727.5KHz常规CP24372资源块概念:一个物理资源块（PRB）由时域上连续的 个符号，频域上连续的 个子载波组成。其中 和 由CP类型和子载波间隔决定。nREResource Ele

23、ment为最小的资源单位，对于每一个天线端口，时域上为一个OFDM或者SC-FDMA符号，频域上为一个子载波nRBResource Block为业务信道资源分配的资源单位LTE物理资源分配RE/RB图解REGREGRBGRBGLTE物理资源分配 REG/CCE/RBGREGResource Element Group为控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道，每个REG中包含4个数据RERBG Resource Block Group为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，分组大小与系统带宽有关CCEChannel Control Element为PDCCH资源分配的资源单位，由9个RE

24、G组成。System Bandwidth（RB）RBG Size(P)10111 26227 63364 1104CCECCE下行Unicast/MBSFN子帧控制区域OFDM符号数目帧结构类型2中的子帧1和子帧61,2存在MBSFN传输的子帧1,2不存在MBSFN传输的子帧1,2,31、下行Unicast/MBSFN子帧：控制区域与数据区域进展时分，控制区域OFDM符号数目可配置常规子帧：常规子帧由两个时隙组成，包括下行Unicast/MBSFN子帧、下行MBSFN专用载波子帧和上行常规子帧特殊子帧：特殊子帧由三个特殊域组成，分别为DwPTS、GP和UpPTS。2、下行MBSFN专用载波子帧

25、中不存在控制区域3、上行子帧控制区域与数据区域进展频分LTE物理资源分配控制区域与数据区域信道类型功能PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)承载上行业务数据 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)承载HARQ信息 PRACH(Physical Random Access Channel)用于UE随机接入时发送preamble信息 LTE物理信道信道类型功能PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)承载下行业务数据 PBCH(Physical Broadcast Channel)承载广播

26、信息 PMCH(Physical Multicast Channel)在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)用于指示同一子帧中PDCCH占用的符号数信息 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)承载下行调度信息 PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)承载HARQ信息 n下行物理信道n上行物理信道n 传输信道的信道编码传输信道编码方案编码速率UL-SCH/DL-SCHTurbo coding1/3PC

27、H/MCHBCHTail biting convolutional coding1/3RACHN/AN/A控制信息编码方案编码速率DCITail biting convolutional coding1/3CFIBlock code1/16HIRepetition code1/3UCIBlock codevariableTail biting convolutional coding1/3LTE物理信道编码方式n控制信息的信道编码n 下行物理信道的调制方式n上行物理信道的调制方式物理信道调制方式PDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAMPDCCHQPSK

28、PBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK物理信道调制方式PUSCHQPSK,16QAM,64QAMPUCCHBPSK，QPSKPRACHN/ALTE物理信道调制方式1.加扰加扰2.加扰前后的比特数不变。加扰前后的比特数不变。3.PDCCH比较特殊。比较特殊。4.调制调制5.编码效率根据不同的调制方法而编码效率根据不同的调制方法而不同。不同。6.QPSK:L=2；16QAM:L=4；64QAM:L=6。LTE物理信道物理信道的根本处理过程物理信道调制方法PDSCH/PMCHQPSK,16QAM,64QAMPBCH/PCFICH/PDCCHQPSKPHICHN/A3.层映射码字数q，

29、层数v，天线端口数P，每层的符号数 ，输入 ，输出 。u单天线的层映射(v=1)u空间复用的层映射(q=1,2，vP)u传输分集的层映射(q=1，v=P)LTE物理信道物理信道的根本处理过程4.预编码预编码层映射的输出作为输入，每个天线端口层映射的输出作为输入，每个天线端口p上的输出表示为上的输出表示为 。u在单天线上传输的预编码在单天线上传输的预编码(p=1)，u空间复用的预编码空间复用的预编码(p=2,4)u传输分集的预编码传输分集的预编码LTE物理信道物理信道的根本处理过程CDD较小或等于较小或等于0CDD较大较大P=2P=45.映射到资源元素映射到资源元素6.每个天线端口处，复值符号从

30、每个天线端口处，复值符号从 开场，映射到指定的虚拟传输块上开场，映射到指定的虚拟传输块上7.用于传输参考信号的资源块不被映射用于传输参考信号的资源块不被映射8.先先k后后l，然后按照时隙和子帧依次映射，然后按照时隙和子帧依次映射9.PRACH和和PBCH映射在中心映射在中心6个个RBLTE物理信道物理信道的根本处理过程6.生成信号生成信号u对于上行，为每个天线端口生成复值时域的SC-FDMA符号u对于下行，为每个天线端口生成复值时域的OFDMA符号LTE物理信号下行物理信号包括参考信号Reference signal和同步信号Synchronization signal下行参考信号包括下面3种

31、：小区特定Cell-specific的参考信号：与非MBSFN传输关联MBSFN参考信号：与MBSFN传输关联UE特定UE-specific的参考信号：与波束赋型传输关联下行同步信号包括下面2种：主同步信号Primary synchronization signal辅同步信号Secondary synchronization signal上行物理信号包括参考信号Reference signal上行链路支持两种类型的参考信号：解调用参考信号Demodulation reference signal：与PUSCH或PUCCH传输有关探测用参考信号Sounding reference signal：

32、与PUSCH或PUCCH传输无关n小区专用参考信号映射到资源元素u 一个时隙里任何一个天线端口用于传输参考信号的资源元素在同一时隙中其他任何天线端口都不能使用，并要设为0LTE物理信号小区专用参考信号LTE物理信号MBSFN参考信号n MBSFN参考信号u在分配给MBSFN传输的子帧上传送。u使用天线端口4。extended cyclic prefixf=15kHzextended cyclic prefixfLTE物理信号用户专用参考信号常规 CP 15kHz扩展CP，15kHzn UE专用参考信号n仅适用于帧构造Type 2n支持PDSCH的单天线传输n使用天线端口5n由高层配置使用方法n

33、主同步信号序列的生成主同步信号序列的生成n一个小区中的主同步信号在一个小区中的主同步信号在3个不同序列中选择个不同序列中选择n3个序列和一个物理层小区个序列和一个物理层小区id组下的组下的3个物理层小区个物理层小区id有一一对应的关有一一对应的关系系n由频域由频域 Zadoff-Chu 序列产生序列产生n辅同步信号序列的生成辅同步信号序列的生成n两个长度为两个长度为31的二进制交织级联产生的二进制交织级联产生n二进制序列是由二进制序列是由 生成长生成长31的的M序列循环移位得到序列循环移位得到n级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进展加扰级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进展加扰n物理层小区

34、物理层小区id有有504个，物理层小区个，物理层小区id组有组有168个，每组中有个，每组中有3个个idLTE物理信号下行同步信号LTE物理信号下行同步信号FS1，常规CPFS2，常规CPu主同步信号在DwPTS域发送u辅同步信号在子帧0的最后一个OFDM符号发送u主同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送u辅同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送nPUSCH用解调参考信号用作求取信道估计矩阵n使用Zad-off Chu序列生成，产生之后直接映射到资源元上，不作任何编码的处理n占用每一个Slot中的第4个SC-FDMA符号，其频域宽度与PUSCH占用的PRB一致，频域上连续n不同用户使用参考信号序列

35、的不同循环移位值进展区分nSounding 参考信号用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的CINR，用于上行信道调度，独立进展发射LTE物理信号上行参考信号常规CPLTE物理信道与信号物理资源的总体映射主辅同步信号、导频信号、播送信息映射位置是固定的，控制格式指示信息的位置可以估算出，也根本上是固定的。一般来说，先映射以上固定信息；再按照播送信息规定的HARQ指示信息位置，映射HARQ指示信息；然后在相应的控制符号内其他的RE上，映射控制信息；最后把业务信息映射到剩余的RE上。1确定系统参数；2参考符号的物理资源映射；3同步信号的物理资源映射；4 PBCH符号的物理资源映射；5 PC

36、FICH符号的物理资源映射；6 PHICH符号的物理资源映射；7 PDCCH符号的物理资源映射；8 PDSCHPMCH符号的物理资源映射。LTE物理信道与信号物理资源的映射例如小区搜索步骤：搜索PSCH，确定5ms定时、获得小区ID解调SSCH，取得10ms定时，获得小区ID组计算得出小区物理层小区标识检测小区下行参考信号，获取BCH的天线配置读取PBCH的系统消息PCH配置、RACH配置、邻区列表等5ms 定时，获得 10ms 定时，获得 计算得到 检测下行参考信号读取MIBSIBLTE物理层过程小区搜索小区搜索是UE接入网络，为用户提供各种业务的根底。在小区搜索中UE必需的小区信息有：小区

37、总发射带宽、小区ID、小区天线配置、CP长度配置、BCH带宽等。2UEeNBMsg1:preamble on PRACHMsg2:RA response on PDCCH and PDSCHmin delay2ms1Msg3:connection requirement,ectPUSCH3Delay about5msMsg4:contention resolutionPDCCH4DelayBased on eNBLTE物理层过程随机接入n随机接入的目的nUE通过接入过程获得时间同步,保证数据发送在系统接收窗口内;并获取UE标识n系统进展接纳控制n n随机接入过程n通过PRACH发送rach p

38、reamble nUE监控PDCCH获得相应的上下行资源配置，并从相应的PDSCH获取随机接入响应，包含上行授权、定时消息和C-RNTIn UE从PUSCH发送连接请求neNB从PDSCH发送冲突检测上行初始同步：UE在随机接入信道上发送preamble码eNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反响给UEUE根据该信息进展后续的发送时间调整 上行同步保持：eNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字UE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送时间提前量进展调整下行初始同步：n初始下行同步是小区搜索过程。UE通过检测小区的主要同步信号，以及

39、辅助同步信号，实现与小区的时间同步 下行同步保持：n小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与eNB之间的时间同步 LTE物理层过程同步提纲nLTE起源nLTE系统网元介绍nLTE根本原理介绍nLTE关键技术介绍LTE系统关键技术一览1.FDD LTE链路关键技术AMCHARQMIMOMIMO多天线技术多天线技术OFDM OFDM 多址接入技术多址接入技术物物理理层层MMAAC C层层关关键键技技术术OFDM 调制64QAM快速分组调度更高的峰值速率：20MHz带宽内下行峰值速率最小可到达100Mbps上行峰值速率最小可到达50Mbps更高的频谱利用

40、率：频谱利用率到达5bps/Hz更灵活的频谱配置：可变的信道带宽小区干扰消除LTE关键技术演进R8nOFDM正交频分复用的本质就是一个频分系统，而频分是无线通信最朴素的实现方式，可以多采用几个频率并行发送，实现宽带传输n传统FDM系统中，载波之间需要很大的保护带，频谱效率很低nOFDM系统允许载波之间严密相临，甚至局部重合，可以实现很高的频谱效率OFDM是什么如何实现载波间的正交?50年前提出，为什么直到近20年才逐渐实用？依赖FFT快速傅立叶变换依赖数字信号处理DSP芯片的开展nLTE中的OFDM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个子载波上同时进展传输。这些在N子载波上同时

41、传输的数据符号，构成一个OFDM符号。BandwidthLTE中的OFDM原理n保护间隔(Guard Interval)u无线电信号从发射天线抵达接收天线，一般都会经过多个路径，多径会导致信号的衰落和相移。因此，在LTE无线信号传输时，前一个符号的多径分量信号可能会与后一个符号的主径信号叠加从而造成干扰。u为了最大限度地消除符号间干扰，在OFDM符号之间插入保护间隔，保护间隔长度大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。决定OFDM成败的CPn循环前缀(cyclic prefix)u多径会导致信号的衰落和相移，相移将造成子载波间的正交性破坏，从而带来子载波间的

42、干扰。u为了解决多径传播造成子载波间的正交性破坏，将每个OFDM符号的后 时间中的样点复制到OFDM符号的前面，形成循环前缀(cyclic prefix)。决定OFDM成败的CP符号间、载波间干扰示意OFDM优缺点nOFDM系统的优点：u各子信道上的正交调制和解调可以采用IDFT和DFT实现，运算量小，实现简单uOFDM系统可以通过使用不同数量的子信道，实现上下行链路的非对称传输u所有的子信道不会同时处于频率选择性深衰落，可以通过动态子信道分配充分利用信噪比高的子信道，提升系统性能nOFDM系统的缺点：u对频率偏差敏感：传输过程中出现的频率偏移，如多普勒频移，或者发射机载波频率与接收机本地振荡

43、器之间的频率偏差，会造成子载波之间正交性破坏u存在较高的峰均比(PARA)：OFDM调制的输出是多个子信道的叠加，如果多个信号相位一致，叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平均功率，导致较大的峰均比，这对发射机PA的线性提出了更高的要求n下行多址方式：OFDMA正交频分多址：Orthogonal Frequency Division Multiple Accessn上行多址方式：SC-FDMA单载波FDMA：Single Carrier FDMA、或者称为DFT-S-OFDM离散傅立叶变换扩展OFDM：Discrete Fourier Transform Spread OFDMLTE引用的OFD

44、M多址方式 子载波间隔子载波间隔 15kHz，用于单播，用于单播unicast和多播和多播MBSFN传输传输 7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的，仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输传输 子载波数目子载波数目 循环前缀长度循环前缀长度一个时隙中不同一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同符号的循环前缀长度不同 信道带宽（信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目721803006009001200OFDMA主要参数n 子载波间隔u 15kHzn 子载波数目n 循环前缀长度u一个时隙中不同DFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同 信道带宽（信道带宽（MHz）1.435

45、101520子载波数目子载波数目721803006009001200DFTS-OFDM关键参数OFDMA与SC-FDMA的比照n上行多天线技术u 上行传输天线选择(TSTD)u MU-MIMOn 下行多天线技术u 传输分集：SFBC,SFBC+FSTD，闭环Rank1预编码u 空间复用：开环空间复用，闭环空间复用以及MU-MIMOu 波束赋形n多天线技术分类u SISOu SIMOu MISOu MIMOMIMO多天线技术n LTE 定义了8种MIMO传输模式多天线技术LTEMIMO模式1单天线端口，端口单天线端口，端口 0 2发射分集发射分集 3开环空分复用开环空分复用457闭环空分复用闭环

46、空分复用多用户多用户 MIMO单天线端口，端口单天线端口，端口 5 6闭环闭环 Rank=1 预编码预编码 提高用户峰值速率提高小区吞吐量增强小区覆盖兼容单发射天线提高传输可靠性，改善信噪比8双流双流BeamForming提高用户峰值速率STBCSFBCLTE系统中在2天线端口发送情况下的传输分集技术确定为SFBC多天线技术传输分集LTE系统上行天线选择技术可以看作是TSTD的一个特例多天线技术传输分集LTE系统并没有直接采用FSTD技术，而且与其他传输分集技术结合起来使用 SFBC+FSTD LTE系统中在4天线端口发送情况下的传输分集技术采用SFBC与FSTD结合的方式 多天线技术传输分集

47、n 空间复用技术的根本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性Spatial Signature，利用解调技术，最终恢复出原数据流。nLTE空间复用采用多码字，最大的码字数目为2单码字多天线技术空间复用 多码字nLTE下行目前同时支持SU-MIMO和MU-MIMOn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n下行MU-MIMO可以在接收端通过消除/零陷的方法，别离传输给不同用户的数据流n下行MU-MIMO还可以通过在发送端采用

48、波束赋形的方法，提前别离不同用户的数据流，从而简化接收端的操作SU-MIMOMU-MIMO多天线技术下行空间复用n LTE上行仅仅支持MU-MIMO这一种MIMO模式n 上行MU-MIMO:不同用户使用一样的时频资源进展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-MIMOSU-MIMOMU-MIMO多天线技术 上行空间复用多天线技术MIMO比照SU-MIMO:SU-MIMO:空分复用空分复用两个数据流在一个两个数据流在一个TTITTI中传送给中传送给UEUESU-MIMO:SU-MIMO:发射分集发射分集只传给只

49、传给UEUE一个数据流一个数据流MU-MIMO MU-MIMO 结合结合SDM.SDM.给每个给每个UEUE传送两个数据流传送两个数据流.MU-MIMO MU-MIMO 结合发射分集结合发射分集.给每个给每个UEUE传送一个数据流传送一个数据流.上行支持上行支持 MU-MIMOMU-MIMO目前支持的配置是目前支持的配置是1x2 1x2 或或1x41x4将来支持将来支持2x2 2x2 或或4x44x4n波束赋形技术的实现方式是，利用较小间距的天线阵元之间的相关性天线间距小于/2，将一个单一的数据流通过加权后经由天线阵元发射，各天线阵元发射波之间形成干预，集中能量于某个或某些特定方向上，形成波束

50、，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。n 波束赋形技术可以充分的利用TDD系统的信道对称性，要求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多多天线技术波束赋形各种MIMO技术应用场景分析n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。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。n一般意义上的链路自适应都指速率控制，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中即为自适应编码调制技术Adaptive Modulation and Coding，应用，应用AMC技术可以使得技术可以使得eNode B能够根据能够根据UE反响的信道状况及时地调整不同的调制方式