LTE基础知识介绍.ppt

TD-LTE 基础知识介绍,1,2,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,3,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,4,TD-LTE 系统架构,扁平的RAN结构：取消了RNC，由eNB组成；eNB直接与EPC（Evolved Packet Core）相连；eNB之间直接相连,5,TD-LTE eNB与EPC划分,6,TD-LTE 空口协议,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,TD-LTE LTE需求,容量提升 峰值速率：下行100 Mbps，上行50 Mbps 20MHz 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”，5 km满足最优容量，30 km轻微下降，并支持100 km的覆盖半径 移动性提高 015km/h性能最优，15120 km/h高性能，支持120350 km/h，甚至在某些频段支持 500 km/h,8,TD-LTE LTE需求,质量优化 时延：用户面小于 5ms，控制面小于 100 ms 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,TD-LTE 与3G标准的区别,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,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,11,总纲,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,TD-LTE 多址技术（1/4）,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,13,TD-LTE 多址技术（2/4）,14,TD-LTE 多址技术（3/4）,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,TD-LTE 多址技术（4/4）,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,16,TD-LTE MIMO（1/8）,MIMO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,TD-LTE MIMO（2/8）,下行MIMO技术 基本配置22（最多44），最大支持4流传输 传输分集（SFBC、CDD） 开环空间复用（SM，Spatial Multiplexing） 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-MIMO,18,TD-LTE MIMO（3/8）,CDD - 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,19,TD-LTE MIMO（4/8）,SFBC - 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,TD-LTE MIMO（5/8）,Beam Forming 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,21,TD-LTE MIMO（6/8）,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,TD-LTE MIMO（7/8）,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,TD-LTE MIMO（8/8）,天线选择分集,24,TD-LTE HARQ,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HARQ,25,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,26,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,27,TD-LTE 帧结构（1/2）,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,TD-LTE 帧结构（2/2）,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,FS2帧结构（TD-LTE）,29,TD-LTE 基本物理单元,Resource Block 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。 Resource element RB内的各个时频单元，以（k,l）来表征，k为子载波，l为OFDM符号。 Resource element Group 4个RE一组，用于表征下行控制信道的映射、交织等操作,30,TD-LTE 下行物理信道,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,TD-LTE 上行物理信道,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,TD-LTE 物理信号,PSSSSS，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-specific RS，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。 MBSFN RS，用于MBSFN业务的信道估计。 UE-specific RS，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。,33,TD-LTE 传输信道与物理信道的映射,34,TD-LTE 控制信息与物理信道的映射,PUSCH 可支持数据与控制信息的复用,35,TD-LTE 调制方式,下行信道,上行信道,36,TD-LTE 信道编码,37,TD-LTE PDSCH发送端流程,38,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,39,总纲,概述 物理层关键技术 物理层基础 业务流程,40,TD-LTE 小区搜索(1/2),RSSI： Received Signal Strength Indicator,41,TD-LTE 小区搜索（2/2）,42,TD-LTE 随机接入（1/4）,基于竞争的随机接入过程,43,TD-LTE 随机接入（2/4）,基于非竞争的随机接入过程,44,TD-LTE 随机接入（3/4）,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,TD-LTE 随机接入（4/4）,非竞争随机接入过程,切换,下行数据到达且UE上行失步,辅助定位，利用随机接入获取定时提前量（TA）,TD-LTE 功率控制（1/2）,下行功率分配,eNB保持小区专属RS EPRE在整个下行带宽及所有子帧中的恒定,UE确定该小区的RS信号功率后，可根据空口消息获得的功率比值计PA、PB PDSCH的EPRE，计算公式可参考TS 36.213,下行功率控制,eNB在高层消息中通知UE专属功率比值参数PA、PB,PDSCH使用频域调度技术，不需要进行下行功控,PDCCH/PHICH/PCFICH可采用半静态的功率分配,47,TD-LTE 功率控制（2/2）,上行功率控制,功控目标是补偿路损和阴影、抑制小区间干扰；由于LTE上行信号之间是正交的，不存在CDMA系统需要克服远近效应的情况，采用慢速功控即可,可对PUSCH、PUCCH、SRS等信道进行功率控制,PUSCH的功控由eNB在DCI 0中发出，包括绝对功控、积累功控两种模式,PUCCH的功控由eNB以非周期的方式在PDCCH中发出,SRS的功率与PUSCH对应，具有固定的偏移值,TD-LTE 附着过程（1/5）,目的：在UE和MME之间建立联系，让网络知道UE的存在和位置,附着请求内容 UE ID 原来的位置 终端能力 终端设置,TD-LTE 附着过程（2/5）,附着接受内容 网络设置 网络能力 TAI list GUTI,TD-LTE 附着过程（3/5）,TD-LTE 附着过程（4/5）,续,TD-LTE 附着过程（5/5）,续,53,TD-LTE 寻呼过程（1/3）,54,TD-LTE 寻呼过程（2/3）,55,TD-LTE 寻呼过程（3/3）,续,56,TD-LTE 小区重选（1/2）,当UE驻留到一个合适的小区后，开始进行小区重选，原则如下述,首先，基于绝对优先级,其次，采用一种排名准则比较各小区的链路质量,最后，UE验证目标小区的可接入性,小区重选可分为同频小区重选、异频小区重选,57,TD-LTE 小区重选（2/2）,58,TD-LTE 业务切换（1/2）,切换准备过程：触发UE进行测量；源eNB切换判决；目标eNB接收来自源eNB的切换请求消息并响应；准备L1/L2进行切换 切换执行过程：目标eNB生成的切换命令；通过源eNB将其透传给UE使得UE发起切换；离开源eNB；向目标eNB发起RACH进行同步；当UE成功接入目标小区后，发送切换完成消息 切换完成过程：向MME发送路径转换请求来告知UE更换了小区，并更新S-GW的用户平面，触发源eNB进行资源释放,59,TD-LTE 业务切换（2/2）,60,TD-LTE 系统间切换（1/2）,切换准备过程：请求核心网在目标RNC、SGSN以及S-GW等建立资源,包括目标SGSN建立EPS承