LTE-TDD基本原理-PDF

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.反白:FrutigerNextLTMedium:Arial47pt黑体28pt反白细黑体2015/8/24LTE原理HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage2Page2了解LTE产生的背景及网络架构掌握LTE物理层和物理层的基本过程了解LTE空口关键技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage3Page3Charter1LTE背景介绍Charter2LTE网络架构及协议栈介绍Charter3LTE物理层结构介绍Charter4LTE层2结构介绍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage4Page4Charter1LTE背景介绍1.1LTE的概念1.2LTE设计目标1.3LTE的关键技术介绍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage5Page5什么是LTE？长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计划，LTE负责无线空口技术演进，SAE(SystemArchitectureEvolution)负责整个网络架构的演进什么是LTE，为什么需要LTE为什么需要LTE？保持3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势顺应宽带移动数据业务的发展需要移动通信数据化，宽带化，IP化高吞吐率=高频谱效率+大带宽低时延=扁平化的网络架构E-UTRAN:EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，LTE的接入网EPC：EvolvedPackageCore，LTE的核心网EPS：EvolvedPacketSystem，演进的分组系统EPS=E-UTRAN+EPC狭义来讲：LTE=E-UTRAN,SAE=EPC（概念难严格区分，理解就好）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage6LTE设计目标带宽灵活配置：支持1.25MHz-20MHz带宽实际支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps实际实现峰值速率比目标高控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作系统结构简单化，低成本建网3GPP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，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptLTE关键组网技术与物理层关键技术关键组网技术描述HetNet（异构网）标准化的PICO/FEMTO特性，提升系统容量的同时，更利于互联互通Relay无线中继技术，更灵活的网络覆盖方案CACarrierAggregation，载波聚合技术使得系统可以支持更大的系统带宽，实现更好的用户高速业务体验关键物理层技术描述OFDMA&SC-FDMA更好地支持更大系统带宽MIMO&Beamforming小区覆盖与容量增益的最重要来源HARQ更鲁棒的链路性能AMCAdaptiveModulationandCoding，充分利用信道质量，引入高阶调制，提升小区容量ICIC&CompInter-Cell-Interference-Coordination，更好的同频干扰控制性能与覆盖提升FSSFrequencySelectiveScheduling，更好提升覆盖/容量性能Powercontrol更鲁棒的链路性能Semi-persistent节省下行VOIP调度的信令开销，提高VOIP容量TTIbundling上行覆盖增强HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage8LTE关键技术Overview0SingleCarrierSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidthSub-carriersSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidthMIMOOFDMALTESC-FDMA64QAMHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage9TransmitterRFR/Nb/sD(t)f0f1fN-1dN-1(t)QAMfilterR/Nb/sQAMfilterR/Nb/sQAMfilter(t)d0(t)d1Receiverf0fN-1f1N-1RFfilterQAMQAMQAMfilterf1f0filterfN-1Bandlimitedsignalsf0f1f2传统多载波HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage10传统多载波的缺陷RequiresfilterbankSpectrallyinefficientOFDM通过子载波交叠的方式提升频谱效率正交性通过以下方式实现：uonTNffnff,ff0f1f2f3f4DfOFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingOFDM基本概念HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage11QAMmodulatorQAMmodulatorQAMmodulator......s(t)Symbolrate=1/Tussymbols/sectjNe1tjnetje0]1,0[,21NnfnnsKHzfTu7.661511frequencya(mN+0)a(mN+1)a(mN+2)...a(mN+N-1)timeIFFTsm(0),sm(1),sm(2),…,sm(N-1)mTu(m+1)TusmmTu(m+1)TutimeOFDM符号的调制OFDM调制利用IFFT/FFT代替传统多载波的逐个载波调制解调HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage12保护间隔(GuardInterval)用于消除OFDM符号间的ISI(Inter-SymbolInterference)保护间隔要大于信道的时延扩展一般在保护间隔时间内填充CyclicPrefix（CP，循环前缀），以保证子载波间的正交性UsefulOFDMsymboldurationOFDMsymbolsmPrefixlengthcopyOFDM保护间隔HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptOFDM系统的主要优点频谱利用率高传统FDM是用滤波器把整个频带分割成互不重叠的子载波，子载波之间的保护频带很宽，OFDM允许子载波频谱交叠，从而提高频谱利用效率。可利用FFT实现调制解调OFDM用IFFT和FFT实现信号的调制与解调，目前FFT易于用DSP或FPGA实现，比之用传统的滤波器实现容易，体积小。减小ISIOFDM把高速串行数据变成低速并行数据传输，增加每个符号的周期长度，从而有效对抗无线信道的时延扩展，减小ISI。受频率选择性衰落影响小单个子载波信道是平坦的，而整个系统带宽是呈现频率选择性由于无线信道的频率选择性衰落，不可能所有的子载波都处于比较深的衰落中，因此可以通过动态比特分配和动态子信道分配，充分利用信噪比高的子信道，提高系统性能。抵抗窄带干扰OFDM通过把高速串行数据映射到并行的多个子载波上，窄带干扰只能影响一部分子载波，接收端可以通过纠错译码恢复干扰引起的错误。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage14OFDM系统的主要缺点对频率偏差敏感OFDM的子载波互相交叠，只有保证接收端精确的频率取样才能避免子载波间干扰。无线终端移动引起的Doppler频移也会使接收端发生频率偏移，接收端本地振荡器与发射端的频率偏差也是一种频率偏移。频率偏移会引起子载波间干扰（ICI），对频率偏移敏感是OFDM的缺点之一。较高的峰均比（PAPR）OFDM发送端输出信号是多个子载波相加的结果，目前应用的子载波数量从几十个到几千个，如果各个子载波同相位，相加后就会出现很大的幅值，即调制信号的动态范围很大，这对后级RF功率放大器提出了很高的要求。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage15OFDMASub-carriersTTI：1msFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidthSub-band：12Sub-carriersLTE下行采用OFDMA多址技术，不同用户可以根据需要灵活地分配不同的时频资源HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage16SC-FDMA相比OFDMA，SC-FDMA降低了PAPR，降低终端的复杂度从而降低成本，延长待机时间SC-FDMA采用频域实现的方式：DFT-S-OFDM（下图）相比OFDMA，SC-FDMA多了一个DFT运算这个DFT运算使得进行OFDM调制前的所有频域星座点都是UE所有发送数据的线性关系，相比频域星座点由独立的数据决定，降低了PAPRDFTSub-carrierMappingCPinsertionSize-NTXSize-NFFTCodedsymbolrate=RNTXsymbolsIFFT实际上DFT-S-OFDM可以认为是一种特殊的多载波复用方式，其输出的信息同样具有多载波特性，但是由于其有别于OFDM的特殊处理，使其具有单载波复用相对较低的PAPR特性。LTE上行采用SC-FDMA多址技术，即所谓的单载波FDMA技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage17MIMO系统的极限容量MIMO(MultipleInputMultipleOutput):收发两端同时采用2天线为例接收信号：极限容量：22h11h21h12h1x2x1y2y02IdetlogNCHHHRxxnHxyTExxRxx222212