LTE-A技术展望

LTE-A技术展望课程内容3GPP标准的演进：从AMPS到LTELTE的主要需求和关键技术LTE的未来：LTE-A及4G移动通讯©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE产生背景技术发展趋势宽带接入技术发展对传统移动通信产生挑战，其实显示出了移动通信与宽带接入技术的融合趋势“宽带接入移动化”和“移动通信宽带化”移动通信系统发展趋势：“宽带化”、“数据化”、“分组化”传统移动通信（3G）话音为主高速移动5MHz带宽移动终端无处不在的移动因特网在线游戏、可视电话、流媒体、移动电视、文件下载与共享、网页浏览、电子邮件、位置业务、VoIP等传统宽带无线接入(Wi-Fi)数据为主固定接入热点覆盖便携终端E3GWiMAX移动通信宽带化20MHz带宽注重低速移动全分组域全IP网络热点覆盖支持便携终端宽带接入移动化可变带宽中低速移动支持话音大规模组网小区切换支持移动终端©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE驱动力量技术驱动力学术界及各研究领域多年的技术储备OFDM、MIMO、调度、反馈等技术的研究商业竞争基于OFDM技术的WiMAX的出现，对传统移动通信产生了冲击，为了保持3G标准的优势，直接导致了LTE项目快速上马标准化推动力ITU-R对IMT-Advanced的技术征集WRC会议确定了IMT-Advanced的频谱设备商、运营商、非标准化组织（WWRF）等的支持和推动来自IEEE标准化工作的压力欧盟WINNER计划等的促进4©ZTECorporation.Allrightsreserved初始的LTE演进规划和定位3G系统的短期演进：2~4年内的竞争力LTE的使命：53GIMT-Advanced4G1G2G低中高AMPSTACSGSMcdmaOneWCDMAcdma2000TD-SCDMAE3GLTEAIE/UMBWLAN数据速率200kbps300kbps-10Mbps10kbps100Mbps100M-1Gbps802.11/WiFiBWA802.16/WiMAX3G+HSDPAHSUPA1xEV-DO移动性201520102005200019951985时间802.16m©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE标准与关键技术的进展Time2007Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Release2008200920102011Rel8WIRel9WIRel10WIQ3LTE-ASIQ2LTESIRel-8Rel-9Rel-10Rel-8:LTE的基本技术和框架扁平化架构MIMOOFDM/SC-FDMA多样的带宽…Rel-9:LTE的进一步增强与完善LTE家庭基站自组织网络（SON）广播多播（eMBMS）LTE定位技术…Rel-10:瞄准IMT-A性能指标MIMO技术的增强载波聚合（CA）中继技术（relay）分层异构网络（HetNet）Comp…ITU4G课程内容3GPP标准的演进：从AMPS到LTELTE的主要需求和关键技术LTE的未来：LTE-A及4G移动通讯©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的2高2低•用户面•控制面•用户数•吞吐量•频率利用率•频谱灵活性•扁平化•高移动性•覆盖性能•峰值速率高速率低TCO低时延高频谱效率©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的主要指标和需求需求名称需求内容实现主要技术高峰值数据速率DL100Mbps/UL50Mpbs@20MHz（DL要求UE侧2接收天线）1、采用高带宽（20M）2、多天线技术（2×2MIMO）3、高阶调制方式（64QAM）低控制面延迟从驻留状态到激活状态，传输延迟时间小于100ms从睡眠状态到激活状态，传输延迟时间小于50ms单小区在5M带宽下最少支持200用户，更高频谱分配条件下，单小区至少支持400用户1、扁平化网络架构2、短调度周期（1ms）3、调度算法低用户面延迟在“零负载”（单用户、单数据流）和“小IP包”的情况下，用户面延迟不超过5ms1、扁平化网络架构2、短调度周期（1ms）高用户吞吐量下行链路：1、在5%CDF（累计分布函数）处的每MHz用户吞吐量应达到R6HSDPA的2~3倍；2、每MHz平均用户吞吐量应达到R6HSDPA的3~4倍。上行链路：1、在5%CDF处的每MHz用户吞吐量应达到R6HSUPA的2~3倍；2、每MHz平均用户吞吐量应达到R6HSUPA的2~3倍。1、多天线技术（2×2MIMO）2、高阶调制方式（64QAM）3、链路自适应技术（AMC）4、混合自动重传（HARQ）5、干扰协调（ICIC）©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的主要指标和需求需求名称需求内容实现主要技术高频谱效率下行链路：在真实负荷网络中，LTE频谱效率是R6HSDPA的3~4倍；上行链路：在真实负荷网络中，LTE频谱效率是R6HSUPA的2~3倍1、OFDM2、多天线技术（2×2MIMO）3、高阶调制方式（64QAM）高频谱灵活性支持不同大小的频谱分配：包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz，支持成对和非成对频谱；支持不同频谱资源的整合；1、OFDM2、双工方式3、re-farming高移动性支持0－15km/h低速移动优化；15－120km/h高速移动下实现高性能，在120－350km/h（在某些频段甚至应支持500km/h）下能保持蜂窝网络的移动性1、子载波参数设计覆盖吞吐率、频谱效率和移动性指标在半径5km以下的小区应全面满足，在半径30km的小区中性能可有小幅下降，不排除半径达到100km的小区1、CP参数设计无线资源管理增强的端到端QoS；有效支持高层传输；支持不同的无线接入技术之间的负载均衡和策略管理1、QoS2、RRM©ZTECorporation.Allrightsreserved与LTE相关的主要组织NGMN：由全球主要移动运营商发起的、旨在引导和推动无线网络演进与发展的组织3GPP：移动通信系统标准制定组织LSTI：设备制造商与运营商联合成立的测试组织，通过联合测试与试验推动LTE的产业化进程NGMN需求制定3GPP标准制定LSTI测试与试验标准©ZTECorporation.Allrightsreserved载波聚合（CA）网络架构：全IP扁平架构MIMOOFDM多带宽选择提升宽带能力降低网络时延Sub-carriersSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidth0SingleCarrierSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidth1.4M3M5M10M15M20MRefarming2GBackwardUMTSExtensionBandsMIMOChannelDataStreamingLTE关键技术©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE关键技术-全IP扁平化网络的演进传统架构.vs.LTE的扁平架构网络架构趋于扁平化和简单化网络扁平化降低接入延时，改善用户体验网络简单化降低系统复杂度，部署简单，易于维护，有效降低TCO取消BSC的集中控制，避免单点故障，提高网络稳定性©ZTECorporation.Allrightsreserved网络结构的演进是逐渐放弃电路交换和业务的过程业务中心逐渐向数据域转移原有电路交换和相关业务逐渐淡出，被IMS为基础的业务控制系统取代PSTNInternetHSSBTSBSCMSCSGSNGGSNGMSCHLRRNCNodeBIMSPGWPCRFSGWMMEeNBIMS©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的网元功能MMEServingGWPDNGWE-NodeBNAS信令以及安全性功能3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能（包括专用承载的建立）支持UE的移动性切换用户面数据的功能E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持数据包路由和转发上下行传输层数据包标记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DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）具有现3GPPNodeB全部和RNC大部分功能，包括：物理层功能MAC、RLC、PDCP功能RRC功能资源调度和无线资源管理无线接入控制移动性管理©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的协议结构–全部基于IP的信令信令流数据流E-NodeBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP©ZTECorporation.AllrightsreservedBSC之间的接口被基站间接口取代BTSBSCBTSBSCBSCCDMA1x:A3/A7CDMADo:A17/A18NodeBRNCNodeBRNCRNCUMTS:IureNodeBeNodeBeNodeBLTE:X2©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE关键技术-细分的高阶调制终端能力等级Category12345678PeakdatarateDL10501001503003003003000UL52550507550100150CANoNoNoNoNoNoYesYesYesUL-64QAMNoNoNoNoYesNoNoYesMIMO(layer)DL122242/42/48UL111111/21/24©ZTECorporation.Allrightsreserved从传统频分、码分向正交频分演进（c）CDMA频谱©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE关键技术-高阶调制带来更高效率64QAM16QAM©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE关键技术-MIMO：从单天线向多天线演进MIMO技术本质多天线发射接收，充分利用空间维度，若采用复用技术，则可成倍的提升空口速率，或者采用分集技术（多径）产生解调增益，总体可以理解为一种空分复用技术复用和分集产生的增益对应吞吐率和可靠性的提升，两者可以认为都是牺牲其中的一种增益而得到另一种增益。MIMO技术优势MIMO技术可以同时在基站和UE上使用提升用户吞吐率、小区容量和覆盖很容易和OFDM技术融合起来LTE基站支持自适应MIMO，灵活支持空间复用或分集复用自适应MIMO©ZTECorporation.AllrightsreservedMIMO的使用模式空间分集使用多根天线进行发射和/或接收，根据收发天线数又分为发射分集、接收分集与接收发射分集空间复用发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去波束成形在发射端将待发射数据矢量加权，形成某种方向图后到达接收端©ZTECorporation.AllrightsreservedLTE的链路自适应技术－AMC基于信道质量信息反馈：调整数据速率来补偿信道条件好的信道条件－更高速率坏的信道条件－更低速率调整编码速率来补偿信道条件好的信道条件－高速率编