LTE基础知识介绍

12概述物理层关键技术物理层基础业务流程3概述物理层关键技术物理层基础业务流程4扁平的RAN结构：取消了RNC，由eNB组成；eNB直接与EPC（EvolvedPacketCore）相连；eNB之间直接相连56控制面协议：控制无线业务的接入及其UE和网络间各方面的连接控制用户面协议：实现无线承载业务的接入和信令的接入7容量提升峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps20MHz频谱效率：下行是HSDPA的3-4倍，上行是HSUPA的2-3倍覆盖增强提高“小区边缘比特率”，5km满足最优容量，30km轻微下降，并支持100km的覆盖半径移动性提高0~15km/h性能最优，15~120km/h高性能，支持120~350km/h，甚至在某些频段支持500km/h8质量优化时延：用户面小于5ms，控制面小于100ms服务内容综合多样化高性能的广播业务，MBMS，提高实时业务支持能力，VoIP达到UTRAN电路域性能运维成本降低扁平、简化的网络架构，降低运营维护成本9LTE与3G最主要的2点区别物理层核心技术由CDMA更改为OFDM为了降低用户面延迟，LTE取消了无线网络控制器（RNC），将RNC、NodeB功能合并在eNodeB中实现10概述物理层关键技术物理层基础业务流程11概述物理层关键技术物理层基础业务流程传统FDM/FDMA技术频分复用，将较宽的频带分成若干较窄的子载波进行并行发送缺点：需要大量的独立的调制/解调器；频谱效率低OFDM技术基本原理利用IFFT/FFT实现了调制/解调的功能通过实现子载波正交解决了频谱效率低的问题12OFDM技术优势频谱效率高带宽扩展性强抗多径衰落：OFDM将宽带传输转化为很多子载波上的窄带传输，每个子载波上的信道可看作平坦衰落信道频域调度和自适应：OFDM的子载波可灵活调度和分配；且根据不同频带特性自适应选择不同的调制编码方式实现MIMO技术较简单OFDM技术缺点PAPR（峰均功率比）问题：OFDM将很多子载波的信号叠加在一起，当信号相位相同时，会引起很高的峰值功率时间和频率同步问题1314下行多址方式——OFDMA频谱效率高带宽扩展性强抗多径衰落频谱资源分配灵活利于与MIMO技术相结合15上行多址方式——SC-FDMA具有单载波特性，峰均功率比（PAPR）较低，降低了对终端线性功放的需求带宽灵活分配可大量重用LTE下行技术......QAM发送符号DFT子载波映射...IFFT插入CP16MIMO－多入多出：提高信道容量及频谱利用率不增加带宽和天线发送功率利用多天线来抑制信道衰落17下行MIMO技术基本配置2×2（最多4×4），最大支持4流传输传输分集（SFBC、CDD）开环空间复用（SM，SpatialMultiplexing）闭环SM,即线性预编码技术波束赋型(BF)多用户MIMO（MU-MIMO）上行MIMO技术上行基本天线配置为1发2收上行传输天线选择MU-MIMO18CDD-循环延时分集目的：得到多径分集或频率分集方法：人为制造信道的频率选择性实现：对不同天线的同一频域符号乘以不同的相位偏移19SFBC-空频编码在相邻子载波上传输相互正交的符号接收端利用正交性恢复信号20BeamForming原理：利用空间信道的强相关性，对发送信号进行加权，使辐射方向图对准用户来波方向只有相位加权，没有幅度加权加权值由用户的位置决定，与快衰无关发射机发射机发射机单流BF分组BF基于分组BF的空分多址21预编码利用天线之间低相关性，对发送信号做线性预处理，从而简化接收端操作基于码本的预编码：收发端共同一套码本集，UE可根据信道信息选择码本，将其序号反馈基站22下行多用户MIMO－空分多址基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给不同用户上行多用户MIMO虚拟ＭＩＭＯ系统：多个终端占用相同的时频资源各自发送一个数据流，从接收端来看，这些来自不同终端的数据流可看做来自一个终端的多根天线的数据23天线选择分集24最小的增量冗余（IR）HARQ停止-等待HARQ下行采用自适应异步HARQ异步：重传时不限制HARQ进程的时域位置，即子帧自适应：根据无线信道条件，自适应调整每次重传采用的资源块、调制方式、传输块大小和重传周期等参数上行采用同步非自适应HARQ25概述物理层关键技术物理层基础业务流程26概述物理层关键技术物理层基础业务流程27Oneslot,Tslot=15360TsGPUpPTSDwPTSOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalf-frame,153600Ts=5ms30720TsOnesubframe,30720TsGPUpPTSDwPTSSubframe#2Subframe#3Subframe#4Subframe#0Subframe#5Subframe#7Subframe#8Subframe#9基于TD-SCDMA帧结构设计，保留三个特殊时隙GP、UpPTS可灵活配置，支持各种尺寸的小区，提供与各种上下行比例的TD-SCDMA的共存的可能性FS2帧结构（TD-LTE）28根据特殊时隙出现频率，分为5ms周期结构、10ms周期结构上、下行比例可根据业务类型灵活配置Up-downlinkconfigurationDown-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframeNumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDFS2帧结构（TD-LTE）29DLsymbNOFDMsymbolsOnedownlinkslotslotT0l1DLsymbNlRBscDLRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscDLsymbNNResourceblockresourceelementsResourceelement),(lk0k1RBscDLRBNNkResourceBlock频率上连续的12个子载波，时域上对应1个时隙。这是LTE里调度的最小单元。ResourceelementRB内的各个时频单元，以（k,l）来表征，k为子载波，l为OFDM符号。ResourceelementGroup4个RE一组，用于表征下行控制信道的映射、交织等操作30PDSCH，物理下行共享信道，主要承载非MBSFN模式的下行传输数据。PMCH，物理多播信道，承载MBSFN模式的下行传输数据PBCH，物理广播信道，承载BCH包含的MIB信息。PCFICH，物理控制格式指示信道，承载CFI信息，用于指示1个子帧中PDCCH、PHICH占用的OFDM符号数目。PDCCH，物理下行控制信道，承载上下行调度及其它控制信息PHICH，物理HARQ指示信道，承载对上行数据回复的ACK/NACK信息31PRACH，物理随机接入信道，用于UE发起接入请求等PUSCH，物理上行共享信道，承载上行数据，以及上行控制信息PUCCH，物理上行控制信道，承载上行控制信息32PSS\SSS，主\辅同步信号，唯一对应一个物理小区ID值，可用于帮助UE完成小区搜索、下行同步。Cell-specificRS，小区专用参考信号，可用于UE完成信道估计、信道质量测量等。MBSFNRS，用于MBSFN业务的信道估计。UE-specificRS，主要用于波束赋型传输的信道估计。DMRS，解调参考信号，用于上行信道估计。SRS，探测参考信号，可用于实现子载波频率选择性调度、功率控制、上行同步保持等。33RACHUL-SCHPRACHPUCCHPUSCH上行传输信道上行物理信道BCHDL-SCHPBCHPDSCHPMCH下行传输信道下行物理信道PCHMCH34CFIHIDCIPDCCHPHICHPCFICH下行UCIPUCCHPUSCH上行PUSCH可支持数据与控制信息的复用PhysicalchannelModulationschemesPDSCH，PMCHQPSK，16QAM，64QAMPBCH，PCFICH，PDCCHQPSKPHICHBPSK35PhysicalchannelModulationschemesPUSCHQPSK，16QAM，64QAMPUCCHBPSK，QPSK下行信道上行信道36传输信道编码方式编码率UL-SCHTurbocoding1/3DL-SCHPCHMCHBCH咬尾卷积编码1/3控制信息编码方式编码率DCI咬尾卷积编码1/3CFI块编码1/16HI重复编码1/3UCI块编码可变咬尾卷积编码1/337ChannelcodingRatematchingCRCattachmentMultiplexingandscramblingModulationmapperLayermapperPrecodingResourceelementmapperResourceelementmapperlayersAntennaports1345678910scramblingsequenceGoldsequenceReferencesignalOFDMmodulationOFDMmodulationCPattachmentSub-carriermapperReferencesignalgeneration(0)(0)tot(0),...,(1)bbM(0)(0)symb(0),...,(1)ddM(0)(1)()()...()Txixixilayersymb0,1,...,1iM()()...()...Tpyiyiapsymb0,1,...,1iM(0)(0)(0)011,,...,Aaaa(0)(0)(0)011,,...,Bbbb(0,)(0,)(0,)01(1),,...,riiirrrDddd(0)(0)(0)1(1),,...,rrorrEeeePDSCHdataBlockSegment&SegmentCRCattachment(0)(0)(0)01(1),,...,rrrrKccc2MultiplexingandscramblingModulationmapperscramblingsequenceGoldsequence()()tot(0),...,(1)qqbbM()()symb(0),...,(1)qqddMChannelcodingRatematchingCRCattachmentPDSCHdataBlockSegment&SegmentCRCattachment()()()1(1),,...,rqqqrorrEeee()()()011,,...,qqqAaaa()()()011,,...,qqqBbbb()()()01(1),,...,rqqqrrrKccc(,)(,)(,)01(1),,...,rqiqiqirrrDdddCodewordsPMI&CQIreportfromUplink1138概述物理层关键技术物理层基础业务流程39概述物理层关键技术物理层基础业务流程40RSSI：ReceivedSignalStrengthIndicator4142基于竞争的随机接入过程43基于非竞争的随机接入过程44随机接入过程基本功能申请上行资源取得与eNB上行同步竞争随机接入过程无线链路失败后初始接入，及RRC连接重建从RRC_IDLE状态初始接入、即RRC连接建立下行数据到达且UE上行失步上行数据到达且UE上行失步、或者虽未失步但需要随机接入申请上行资源切换45非竞争随机接入过程切换下行数据到达且UE上行失步