lte入门原理讲解

TD-LTE入门目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1LTE发展驱动语音收入下降增加收入：提升带宽，引入新业务，增加业务量网络成本高降低成本：降低数据业务每bit成本，增加收益WiMAXLTEWiMAX的领先应对竞争：应对WiMAX阵营的竞争LTE成本现网成本LTE发展介绍—移动通信技术标准演进与发展TDMAGPRS/EDGEWCDMAHSPATD-SCDMATD-HSPACDMAOFDMEV-DORel.0D0Rel.AWiMAX阵营CDMA20001x•峰值速率(UL:DL)0.47/0.47Mbps•小区吞吐量(UL:DL)0.23/0.23Mbps•峰值速率：5.76/14.4Mbps•小区吞吐量：1.5/3Mbps•峰值速率：0.55/1.68Mbps•小区吞吐量：0.36/1Mbps•峰值速率：1.8/3.1Mbps•小区吞吐量：0.4/0.8Mbps峰值速率(2×20MHz)：50M/150Mbps(注：假设上行最高16QAM）LTETDD峰值速率(20MHz)：10M/110Mbps(注：3:1配比下，LTE-Adv(包括FDD和TDD)峰值速率：500M~1Gbps且假设上行最高16QAM）峰值速率：75MbpsMobileWiMAX802.16m峰值速率：500M~1GbpsMobileWiMAX802.16eLTEFDD3G2G4G3.9GLTE:LongTermEvolution(长期演进）；TD-LTE和FDDLTE在3GPP标准中的区别很小，主要区别体现在基本的双工方式上；运营商出于市场竞争方面的考虑，对“4G”有不同的解读LTE发展介绍—TD-LTE标准发展2008200920102011Release8TD-LTE：基础版本多址方式OFDMA/SC-FDMA支持多流传输，下行4流MIMO，上行MU-MIMO上下行支持64QAM调制支持单流波束赋形2012Release11TD-LTE-Advanced:上下行MIMO增强载波聚合增强移动Relay，支持高铁应用TDD新频段小区间干扰消除增强标准化标准化基站节能，促进节能减排标准化多种无线技术干扰共存，推进四网融合TD-LTE帧结构融合，TD-LTE发展提速形成“TypeII”帧结构：包括DwPTS/GP/UpPTS特殊子帧工信部正式将LTETDD命名为TD-LTE，定位为TD-SCDMA的后续演进Release10TD-LTE-Advanced：向IMT-Advanced继续演进增强的上下行MIMO，支持最高下行8流/上行4流传输，配合载波聚合实现1Gbps峰值速率载波聚合支持最大100MHz带宽无线中继Relay分层网络下的小区干扰消除，满足热点和家庭覆盖需求研究能与终端内多种无线技术干扰共存实现最小路测（MDT）功能Release9TD-LTE:增强版本支持双流波束赋形，增强性能HomeeNB增强实现自组织网络（SON）功能实现混合载波eMBMS功能LTE系统结构eNodeBMME/S-GWMME/S-GWX2X2X2S1S1S1S1E-UTRANeNodeBeNodeB核心网TDD-LTE频段频段范围带宽目前应用情况A频段（band34）2010-2025MHz15MTD-SCDMAF频段（band39）1880-1900MHz20MTD-SCDMAE频段（band40）2320-2370MHz50MTD-SCDMA/TD-LET规模试验D频段（band38）2575-2615MHz40MTD-LET规模试验F频段低段20M（1880MHz-1900MHz）用于我公司TD-SCDMA网络，高段20M（1900MHz-1920MHz）存在PHS干扰E频段50M由于有雷达业务占用，目前只能用于室分TD-LTE技术优势020406080100120140160180200HSPAHSPA+LTEUplinkDownlink峰值速率×10+Mbps00.511.522.5HSPAHSPA+LTEUplinkDownlink平均频谱效率bps/Hz×4010203040506070HSPAHSPA+LTE延迟ms÷6更高的速率DL:90MbpsSISO;172Mbps2*2MIMO;326Mbps4*4MIMOUL:58Mbps16QAM;84Mbps64QAM更高频谱效率DL:5bit/s/HzUL:2.5bit/s/Hz更低时延信令时延100ms，业务环回延迟10ms目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1OFDM正交频分复用1234MIMO多发多收ICIC小区间干扰协调高阶调制AMCLTE关键技术多址技术：区分不同用户功率FDMA功率TDMA功率CDMALTEOFDMA5OFDM概述(1)减少子载波间的保护频带，提高频谱利用率F1F2F3F4F5F6F7F1F2F3F4F5F6F7普通FDM子载波间隔OFDM子载波间隔（部分重合）OFDM概述(2)宽频信道分成正交子信道高速数据信号转换成并行的低速子数据流每个子信道上传输低速子数据流频域波形f宽频信道正交子信道频域调度颗粒度小（180kHz）子载波颗粒度小（15kHz）正交频分复用技术多天线之MIMO两只喇叭+两只耳朵双发双收MIMO，让上网速率翻番两副接收天线+两副发射天线MIMO的工作模式•复用模式–不同天线发射不同的数据，可以直接增加容量：2×2MIMO方式容量提高1倍•分集模式–不同天线发射相同的数据，在弱信号条件下提高用户的速率UEABCDEFGHIJKLMNOPABCDEFGHA’B’C’D’E’F’G’H’ABCDEFGHUELTE中MIMO的使用MIMO模式•空间分集（提高可靠性）•空间复用（提高速率）•将M个比特流编码，映射和交织后通过互相独立的天线发射出去，充分发掘了分集增益，而且每一个信息流可以独立检测•波束成形•利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果LTE小区间干扰协调小区内干扰LTE特有的OFDMA接入方式，使本小区内的用户信息承载在相互正交的不同载波上小区间干扰（InterCellInterference—ICI）所有的干扰来自于其他小区LTE同频组网时，小区间干扰比较严重，导致位于小区边缘的用户数据吞吐量急剧下降。用户感受差。LTE同频组网时小区间干扰比较严重小区边界干扰严重LTE小区间干扰协调小区间干扰协调（ICIC）的实现方式很多，主要有一下两类：ICIC部分频率复用软频率复用全频率复用按资源调度方式分类ICIC静态分配半静态分配动态分配协调调度按资源调度周期分类只有当负荷度较低时，ICIC的增益才能够比较明显。ICIC对于边缘的改善增益明显空口速率提升技术－高阶调制高阶调制的优点：TD-LTE可以采用64QAM调制方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50％高阶调制的缺点：越是高性能（速率高）的调制方式，其对信号质量（信噪比）的要求也越高AMC的基本原理基于信道质量的信息反馈，选择最合适的调制方式，数据块大小和数据速率√好的信道条件–减少冗余编码，甚至不需要冗余编码√坏的信道条件–增加更多冗余编码目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述1LTE帧结构FDD-LTE帧结构TDD-LTE帧结构无线帧=10ms子帧=1ms时隙=0.5ms无线帧=10ms半帧=5ms子帧=1ms#0#2#3#4DwPTSGPUpPTS#5#7#8#9DwPTSGPUpPTS#0#01msOnehalfframe=5msOnehalfframe=10ms#0#1#2#18#19slotSub-frameOneradioframe=10msLTE帧结构特殊时隙肯定是在一共7种配置。对于五毫秒的周期，子帧1和6是特殊子帧，子帧0和5一定是下行子帧。LTE帧结构TD-TLE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE特殊子帧可有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。DwPTS+GP+UpPTS等于1ms。目前移动TD-LTE网络最常用的是配置5和配置7。1msDwPTSGPUpPTS1msDwPTSGPUpPTSLTE帧结构PRB（物理时隙块）是LTE系统中的最小资源块，在时域上包含7个连续的OFDM符号，在频域上包含12个连续的子载波。RE：1个符号X1个子载波PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配。PRB的时域大小为一个时隙，即0.5msLTE物理信道PBCH：物理广播信道调制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道调制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSKPMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSKLTE物理信道•物理下行控制信道(PDCCH）–用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等•物理下行共享信道(PDSCH)–传输数据块•物理广播信道(PBCH)–传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等•物理控制格式指示信道(PCFICH)–一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目•物理HARQ指示信道(PHICH)–用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息•物理多播信道(PMCH)–传递MBMS相关的数据LTE物理信道PUSCH：物理上行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道LTE物理信道•物理上行控制信道(PUCCH)–当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI)信息。–当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息•物理上行共享信道(PUSCH)–承载数据•物理随机接入信道(PRACH)–用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等LTE物理层过程基本参数：用户带宽=10MHz,小区带宽=20MHz,SCH带宽=1.08MHz,BCH带宽=1.08MHz小区20MHz总传输带宽中央子载波SCH、BCH1.08MHz带宽SCH接收BCH接收第一步：利用同步信道进行小区搜索，检测20MHz带宽的中央1.08MHz频谱第二步：BCH接收第三步：根据系统设定，用户移动中央载波频率，并开始数据传输在分配的10MHz频谱上开始数据传输小区搜索LTE物理层过程高层发起preamble传输请求解析传输请求中携带的信息（preambleindex、preamble发射功率、RA-RNTI、PRACH资源）盲检到用RA-RNTI加扰的PDCCH将对应的DL-SCH传输块传递给高层是退出物理层随机接入过程根据index选择preamble序列以指定功率发射preamble序列退出物理层随机接入过程否物理层随机接入过程解析传输请求，获得随机接入配置信息；选择preamble序列1)基于竞争的随机接入：随机选择preamble2)无竞争的随机接入：由高层指定preamble按照指定功率发送preamble盲检用RA-RNTI标识的PDCCH--检测到，接收对应的PDSCH并将信息上传；--否则直接退出物理层随机接入过程，由高层逻辑决定后续操作；随机接入目录LTE关键技术2LTE物理层3LTE关键问题解决4LTE概述13GPP标准化方案3GPP标准化方案TD-LTE多模单待话音业务通过LTE提供话音业务不通过LTE提供（LTE纯数据）SRVCC：在LTE覆盖范围内通过LTE网络提供基于IMS的话音业务。在呼叫过程中移动出LTE覆盖范围时，支持LTE话音