LTE的关键技术和发展毕业论文.docx

成人教育学院毕业论文题 目: LTE的关键技术和发展目 录摘要3ABSTRACT4第1章 绪 论51.1 论文研究背景51.2 LTE简介5第2章 LTE技术简介32.1 TD-LTE技术32.1.1时分双工32.1.2载波聚合32.2 FDD-LTE技术82.2.1频分双工8第3章 LTE关键技术93.1多址技术93.1.1 上行SC-FDMA93.1.2 下行OFDM103.2物理层技术113.2.1 MIMO 技术113.2.2 高阶调制技术123.2.3 无线帧结构133.2.4 网络结构133.2.5 空中接口163.2.6 多载波技术173.2.7 分组交换17第4章 TD-LTE与FDD-LTE的结构比较194.1 TD-LTE帧结构194.1.1 帧结构的特点194.1.2 帧结构的配置204.1.3 帧结构的类型214.2 FDD-LTE帧结构214.2.1 下行帧结构224.2.2 上行帧结构224.3 TD-LTE与FDD-LTE的比较234.3.1 TD-LTE工作原理234.3.2 FDD-LTE工作原理234.3.3 FDD与TDD相比优缺点24第5章 LTE的产品生产275.1 eccm-u的装配275.1.1 ECCM-U的组成275.1.2 ECCM-U装配过程285.2 mibots测试29第6章 LTE的发展316.1 LTE发展的意义316.2 LTE未来演进316.3 LTE发展建议32第7章 结论33致 谢34参 考 文 献35附录：外文翻译36摘 要LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统，二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上（像帧结构、时分设计、同步等）。FDD-LTE系统空口上下行传输采用一对对称的频段接收和发送数据，而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输，相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。本课题主要研究TD-LTE和FDD-LTE的技术原理、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMOSA的多天线技术等。关键词：TD-LTE，FDD-LTE，OFDM，MIMOSAABSTRACTLTE(LongTermEvolution,a long term evolution)is composed of 3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,the third generation partnership project)to organize the formulation ofUMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,a universal mobile telecommunication system)long term evolutionof the technical standards,in 2004Decemberofficially launchedthe projectinTorontoand the3GPPTSGRAN#26 meeting.LTEsystem introducesOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,orthogonalfrequency division multiplexing)and MIMO(Multi-Input& Multi-Output,multiple input multiple output)and other keytransmission technology,significantlyincreases the spectral efficiencyand data transmission rate(20Mbandwidth of 2X2MIMOin 64QAMcases,theoreticaldownlinkmaximum transmission rate of 201Mbps,after theremoval ofthe signaling overheadwas about 140Mbps,but according to thelimit,the actual networkand terminalcapacitygenerallydownlink peak rate is 100Mbps,on thebehavior of 50Mbps),andsupport for multiplebandwidth allocation:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHzand 20MHz,andsupportthe global mainstream2G/3G band andsome of the newband,thus thespectrum allocationmore flexible,system capacityand coveralso significantly enhance the.LTEsystem network architecture ismore flatsimple,reduces the networknode and thecomplexity of the system,thus has reduced the systemdelay,but also reduces thecost ofnetwork deployment and maintenance.The LTE system to supportinteroperabilitywith other 3GPPsystem.LTE system has twotypes:FDD-LTE andTDD-LTE,i.e.,frequency division duplextime division duplexLTEsystem andLTE system,the maindifference between the twois that physicallayertechnologyon theairinterface(likeframe structure,time divisionsynchronousdesign,etc.).FDD-LTEsystem of venton thedownlink transmissionuses a pair ofsymmetricalband receivingand sending data,while the TDD-LTE systemuplink and downlinkisusing the samebandtransmissionindifferent time slots,relative to the FDDduplex mode,TDDhas a higherutilization of the spectrum.KeyWord: TD-LTE，FDD-LTE，OFDM，MIMOSA第1章 绪论1.1 论文研究背景随着移动通信技术的不断发展和演进，3GPP于2004年11月开始启动“第三代移动通信系统长期演进”LTE项目，以实现3G技术向4G的平滑过渡。3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段：2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段，完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段，完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7)，在2008年或2009年推出商用产品。LTE的改进目标是实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本、更高的系统容量以及改进的覆盖范围。演进路线：GSM-GPRS-EDGE-WCDMA-HSPA-HSPA+-LTE长期演进1.2 LTE简介LTE基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，是GSM/UMTS标准的升级, LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的数据传输能力和数据传输速度，如新的数字信号处理（DSP）技术，这些技术大多于2000年前后提出。LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的上传速率。在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延迟。LTE可提供高速移动中的通信需求，支持多播和广播流。LTE频段扩展度好，支持1.4MHZ至20MHZ的时分多址和码分多址频段。全IP基础网络结构，也被称作核心分组网演进，将替代原先的GPRS核心分组网，可向原先较旧的网络如GSM、UMTS和CDMA2000提供语音数据的无缝切换。简化的基础网络结构可为运营商节约网路运营开支。举例来说，E-UTRA可以提供四倍于HSPA的网络容量。第2章 LTE技术简介2.1 TD-LTE技术LTE-TDD，国内亦称TD-LTE，即 Time Division Long TermEvolution（分时长期演进），由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定，LTE标准中的FDD和TDD两个模式实质上是相同的，两个模式间只存在较小的差异，相似度达90%。TDD即时分双工(Time Division Duplexing)，是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD频分双工相对应。TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系，TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-SCDMA是CDMA（码分多址）技术，TD-LTE是OFDM（正交频分复用）技术。两者从编解码、帧格式、空口、信令，到网络架构，都不一样。2.1.1时分双工TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道（或上下行链路）。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。采用不同双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。TDD模式的移动通信系统中上下行信道用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。2.1.2载波聚合载波聚合是能满足LTE-A更大带宽需求且能保持对LTE后向兼容性的必备技术。目前，LTE支持的最大带宽是20MHz，而LTE-A通过聚合多个对LTE后向兼容的载波可以支持到最大100MHz带宽，同时这些聚合的载波可以是带内连续载波聚合、带内非连续载波聚合、带间非连续载波聚合。此外，接收能力超过20MHz的LTE-A终端也可以同时接收多个成员载波，而对LTERel.8的终端，也可以正常接收其中一个成员载波。LTE目前最大支持20 LTEHz的系统宽带，可实现下行300 LTEbis、上行80 LTEbis的峰值速率。在ITu关于ILTETAdvanced的规划中，提出了下行峰值速率l Gbi8、上行500 LTEbiLs的目标，并将系统最大支持宽带不小于40 LTEHz作为ILTETAdvanced系统的技术要求之一，因此需要对LTE的系统宽带作进一步的扩展。LTEAdvanced将采用载波聚合的方式实现系统带宽的扩展。图2-1和图2-2给出了对多个载波进行聚合的2种基本形式。图2-1对频段上连续的多个载波进行聚合，在各个载波保持LTE后向兼容的同时，实现了LTEAdvanced全系统宽带的扩展。图2-2是对频段上非连续的多个载波进行聚合的情况。由于频谱规划和分配的结果，单个运营商拥有的频率资源可能分散在各个非连续的频段。非连续载波的聚合提供了一个系统对分散的频率资源进行整合利用的解决方案。另外值得一提的是。同样是处于对运用商拥有频率资源情况的考虑，在载波聚合中各个单位载波的带宽并不限定为20 LTEHz，可以支持更小的选择以提供充分的灵活性。 图2-1 图2-22.2 FDD-LTE技术FDD（频分双工）是该技术支持的两种双工模式之一，应用FDD（频分双工）式的LTE即为FDD-LTE。作为LTE的需求，TD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。绝大多数企业对LTE标准的贡献可等同用于FDD和TD模式。由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G标准。2.2.1频分双工FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保护频段来分离接收和传送信道。采用包交换等技术，可突破二代发展的瓶颈，实现高速数据业务，并可提高频谱利用率，增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率，即在每2x5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在非对称的分组交换(互联网)工作时，频谱利用率则大大降低(由于低上行负载，造成频谱利用率降低约40%)，在这点上，TDD模式有着FDD无法比拟的优势。第3章 LTE关键技术3.1 多址技术无线通信系统的基础。36PP经过激烈的讨论，决定LTE采用上下行正交频分多址（OFDMA），上行单载波频分多址（SC-FDMA）的方式。3.1.1上行SC-FDMADFT-S-OFDM是SC-FDMA的频域产生方式，是OFDM在IFFT调制前进行了基于傅立叶变换的预编码。首先通过DFT离散傅里叶变换，获取与这个长度为M的离散序列相对应的长度为M的频域序列；然后，DFT的输出信号送入N点的离散傅里叶反变换IDFT中去，其中NM。IDFT的长度比DFT的长度长，IDFT多出的那一部分输入用0补齐；插入零符号扩频后，扩频信号再通过IFFT，过程可简写为DFT-S-OFDMA。过程如图3-1所示： 图3-1SC-FDMA首先将时域的数据符号经过FFT转变为频域信号，再在频域被mapping到desiredlocation，然后被IFFT到时域，最后，时域信号插入CP，因此，SC-FDMA也被称作FFT化了的OFDM。SC-FDMA技术是一种单载波多用户接入技术，它的实现比OFDM/OFDMA.简单，性能也逊于OFDM/OFDMA相对于OFDM/OFDMA，SC-FDMA具有较低的PAPR，发射机效率较高，能提高小区边缘的网络性能。SC-FDMA有两种子载波映射方式：集中式和离散式。集中式每用户在频域集中传输，传输带宽是可变的；离散式每用户分配在频域，采用IFDMA方式，根据IFDMA的循环因数，子载波数量是可变的。3.1.2下行OFDMOFDM将整个较宽的频带分割成许多较窄正交频分子载波进行发送，这样，频率选择性衰落信道被转化为许多平坦衰落子信道。给不同用户分配不同的子载波，用户间满足相互正交，小区内没有干扰，同时，子载波间重叠占用频谱可以提高频谱利用率，增加信息传输速率。OFDMA多址方式如图3-2所示： 图3-2OFDMA发射结构图如图3-3所示： 图3-3经过信道编码后的数据比特，通过串并转换和调制星座映射后，可视作频域信号，然后将这些调制信号映射到子载波上，并通过IFFT将这子载波信号转换到时域，再插入CP以在多径环境下保持子载波间的正交性，最后经过并串转换将多个子载波的时域信号进行叠加，形成OFDM发送信号。OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点。与传统的多载波调制相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且能够保持各个子载波之间的正交性。OFDM技术有效地提高了频谱效率，同时通过添加循环前缀，能够克服多径时延带来的符号间干扰。OFDM技术通过将宽带信道划分为多个窄带的子载波（子载波宽度小于信道相干带宽），可以较为有效地对抗信道的频率选择性衰落，有利于简化信道估计，并且不需要复杂的信道均衡，特别适合5MHz以上的宽带移动通信系统。OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数。3GPP经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，即25个子载波宽度。循环前缀（CP，Cyclic Prefix）的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降为了达到小区半径100km的覆盖要求，LTE系统采用长短两套CP方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。3.2 物理层技术3.2.1 MIMO技术所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是Multiple Input Multiple Output（多入多出）的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求，而采用MIMO的技术，推出高传输率的无线网络产品。MIMO技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用1根发射天线n根接收天线，发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n，平均误差概率可以减小到 ，单天线衰落信道的平均误差概率为 。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。分集技术主要用来对抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度(degrees of freedom)。从本质上来讲，如果每对发送接收天线之间的衰落是独立的，那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流，可以提供传输数据速率，这被称为空间复用。需要特别指出的是在高SNR的情况下，传输速率是自由度受限的，此时对于m根发射天线n根接收天线，并且天线对之间是独立均匀分布的瑞利衰落的。根据子数据流与天线之间的对应关系，空间多路复用系统大致分为三种模式：D-BLAST、V-BLAST以及T-BLAST。3.2.2 高阶调制技术TD-LTE在下行方向采用QPSK、16QAM和64QAM，在上行方向采用QPSK和16QAM。高峰值传送速率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mb/s峰值速率的目标，在3G原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。64QAM的频谱利用率高，但是其归一化比特信噪比与QPSK相比降低了很多，即频谱利用率的提高是在牺牲信噪比和可靠性的前提下获得的。采用64QAM从信道利用率的角度看，可以将信道利用率提高60%，在以高速数据传输为主要目的LTE中，是一个很好的解决方案。不过，64QAM频谱利用率的提高势必要损失一些抗干扰能力，为达到相同的误码性能需要增加归一化信噪比，设备复杂性和设备成本有所增加。TD-LTE在上行方向采用QPSK和16QAM。3.2.3 无线帧技术LTE支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）；支持两种不同的无线帧结构，即Type1和Type2帧结构，帧长均为10ms。前者适用于FDD、TDD两种工作模式，后者仅适用于TDD。Type1帧由20个0.5ms长的时隙构成，两个相邻的时隙组成一个子帧。在TDD模式下，上下行链路分时共享一帧。一般来说，0号子帧和5号子帧用于传送下行信号。需要注意的是，Type1帧结构中0.5ms的子帧长度与低码片速率（LCR）TDDUTRA（0.675ms）和高码片速率（HCR）-TDDUTRA（0.667ms）的子帧长度都不同，要避免与TDDUTRA系统之间的干扰比较困难。因此，为了使TDDEUTRA系统和TDD UTRA系统的上下行切换点相互对齐，需要插人空闲子帧或者空闲OFDM符号，但这样会造成频谱效率的损失。Type2帧分成两个5ms的无线子帧，每个子帧分为7个时隙。这种设计的目的就是为了和TDD UTRA系统兼容。同步和保护周期插在0和1时隙之间，包括下行导频时隙、保护间隔和上行导频时隙。所有时隙都包含一个小的空闲周期，可用于上下行切换时的保护。3.2.4 网络结构1.LTE网络：LTE在网络架构方面做了较大的改变。传统的3GPP接入网UTRAN由NodeB和RNC两层节点构成。为有利于简化网络层次架构和减小延迟，LTE将进一步优化核心网和接入网划分，简化结构，减少接口数量，并增强端到端的QoS能力。目前基本确定的是一种扁平化的架构，即E-UTRAN结构。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)构成。aGW实际上是一个边界节点，如果将它看作核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。LTE的eNB除了具有原来NodeB的功能外，还承担了原来RNC的大部分功能。此外，LTE还提出了其他一些改进的网络架构方案。总的来看，LTE的网络架构是按扁平化思想进行设计的。E-UTRAN：由eNB构成，是LTE的接入网，如图3-4。EPC（EvolvedpacketCore）：由MME（MobilityManagementEntity），S-GW（ServingGateway）以及P-GW（PDNGateway）构成，是LTE的核心网，如图3-4 图3-4LTE网络结构简化如图3-5： 图3-5下面列出图中接入部分和接入控制部分的功能eNodeB功能：1.无线资源管理，包括无线承载控制，无线接入控制，连接移动性控制，UE的上下行动态资源分配。2.IP头压缩和用户数据流加密3.UE附着时的MME选择4.用户面数据向S-GW的路由5.寻呼消息调度和发送6.广播信息的调度和发送7.移动性测量和测量报告的配置MME功能：1.分发寻呼信息给eNB2.接入层安全控制3.移动性管理涉及核心网节点间的信令控制4.空闲状态的移动性管理5.SAE承载控制6.非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护7.跟踪区列表管理8.PSNGW与S-GW选择9.向2G/3G切换时的SGSN选择10.漫游11.鉴权ServingGateway功能：1.终止由于寻呼原因长生的用户平面数据包2.支持由于UE移动性产生的用户面切换3.合法监听4.分组数据的路由与转发5.传输层分组数据的标记6.运营商间计费的数据统计7.用户计费PSNGateway功能：1.基于用户的包过滤2.合法监听3.IP地址分配4.上下行传输层数据包标示5.DHCPv4和DHCPv6（client，relay，server）6.业务镇定点3.2.5 空中接口空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称Uu口，通常也成为无线接口。在LTE中，空中接口是终端和eNodeB之间的接口。空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。空中接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能够互相通信。空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。从用户平面看，主要包括物理层、MAC层、RLC层、PDCP层，从控制平面看，除了以上几层外，还包括RRC层，NAS层。RRC协议实体位于UE和ENB网络实体内，主要负责对接入层的控制和管理。NAS控制协议位于UE和移动管理实体MME内，主要负责对非接入层的控制和管理。空中接口协议栈具体结构如图3-6所示。层2（MAC层、RLC层、PDCP层）各层具体功能将在后面几节中描述。 图3-6TD-LTE中，E-UTRAN的协议结构主要从整体上进行了简化：（1）缩减了上下行物理信道和传输信道数量，上下行信道映射见表1。（2）使用共享信道承载用户的控制信令和业务数据，取代了R6中的DCH、FACH、HS-DSCH和E-DCH信道，减少传输信道个数，使多个用户共享空中接口的资源；（3）减少了MAC层实体个数；（4）使用MBMS代替BMC层广播媒体控制层以及公共业务信道；（5）删除了下行宏分集；（6）简化了无线资源控制（RRC）状态，删除了CELL_FACH态，将UTMS中的RRC状态和PMM状态合并为一个状集；（7）在eNode B中只保留RRC_ACTIVE状态的UE上下文，合并原先的CELL_DCH、CELL_FACH、CELL_PCH和URA_PCH多种状态。结构简化的后E-UTRAN，控制平面、用户平面的响应时间更短，降低了业务的延时，业务QoS水平得到提高。3.2.6 多载波技术多载波技术是用多个载波传输高速数据信息的技术。传统的数字信号传输，都是将信息流一次通过一条通道进行传输，属于串行传输的方式。 多载波技术 采用的是并行传输方式，它把串行的高速信息流进行串并变换，分隔成多个并行的低速信息流，然后把它们叠加起来进行传输，这就形成了一个多个载波的传输系统。3.2.7 分组交换分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。分组头包含接收地址和控制信息，其长度为3-10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。这里有一个问题需要说明：同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。分组交换：路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换实质上是在“存储转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。如图3-7： 图3-7第4章 TD-LTE和FDD-LTE结构的比较4.1 TD-LTE帧结构对于TDD系统来说，因为上下行是同一工作频率，所以帧结构需要同时给出上下行占用资源的时间和位置等信息。一个无线帧至少包括下行传输、上行传输和保护间隔（GP,GuardPeriod）三部分。GP位于下行转换为上行的时刻，主要作用是保护下行信号对上行信号的干扰。TD-LTE物理层帧结构如图4-1所示：10ms的无线帧包含两个半帧，长度各为T=5ms。每个半帧包含5个子帧，长度为1ms。 图4-1对于TDD，上下行在时间上分开，载波频率相同，即在每10ms周期内，上下行总共有10个子帧可用，每个子帧或者上行或者下行。TDD帧结构中，每个无线帧首先分割为2个5ms的半帧，可以分为5ms周期和10ms周期两类，便于灵活地支持不同配比的上下行业务。在5ms周期中，子帧1和子帧6固定配置为特殊子帧；10ms周期中，子帧1固定配置为特殊子帧。4.1.1 帧结构的特点帧结构特点如下：（1）上下行时序配置中，支持5ms和10ms的下行到上行的切换周期；（2）对于5ms的下行到上行切换周期，每个5ms的半帧中配置一个特殊子帧；（3）对于10ms的下行到上行切换点周期，在第一个5ms子帧中配置特殊子帧；（4）子帧0、5和DwPTS时隙总是用于下行数据传输。UpPTS及其相连的第一个子帧总是用于上行传输。4.1.2 帧结构的配置 图4-2相对于FDD系统，TDD系统可以更灵活地配置具体的上下行资源比例。对于5ms周期的帧结构，即两个半帧时隙比例一致，包括以下4种配置：（1）配置0：1DL+DwPTS+3UL;（2）配置1：2DL+DwPTS+2UL;（3）配置2：3DL+DwPTS+1UL;（4）配置6：3DL+2XDwPTS+5UL;对于10ms周期的帧结构，即两个半帧时隙比例不一致，包括以下3种配置：（1）配置3：6DL+DwPTS+3UL;（2）配置4：7DL+DwPTS+2UL;（3）配置5：8DL+DwPTS+1UL;（4）配置7：保留;具体时隙配置如图4-3： 图4-34.1.3 帧结构的类型帧结构类型1 适用于全双工和半双工的FDD 模式。每一个无线帧长度为10ms, 由20 个时隙构成，每一个时隙的长度为T slot 15360T s 0.5ms。这些时隙分别编号为0 19。一个子帧定义为两个相邻的时隙，其中第i 个子帧由第2i 个和第2i 1 个时隙构成。对于FDD，在每一个10ms 中，有10 个子帧可以用于下行传输，并且有10 个子帧可以用于上行传输，上下行传输在频域上进行分开。帧结构类型2 适用于TDD 模式。每一个无线帧由两个半帧构成，每一个半帧长度为5ms。每一个半帧由8 个常规时隙和DwPTS、GP、和UpPTS 时隙三个特殊时隙构成。1 个常规时隙的长度为0.5ms。DwPTS 和UpPTS 的长度是可配置的，并且要求DwPTS、GP 和UpPTS 的总长度等于1ms。子帧1包含有DwPTS、GP、和UpPTS，子帧6 在配置0,1,2和6 中包含有DwPTS、GP、和UpPTS，其他子帧包含两个相邻的时隙。子帧0 和5 通常用为下行。LTE 系统采用长短两套CP 方案：短CP（CyclicPrefix）和长CP。CP 的长度决定了OFDM 系统的抗多径能力和覆盖能力。4.2 FDD-LTE帧结构LTE FDD类型的无线帧长为10ms,每帧含10个子帧、20个时隙。每个子帧有两个时隙，每个时隙为0.5ms。LTE的每个时隙有可以有若干个资源块（PRB），每个PRB含有多个子载波。4.2.1 下行帧结构FDD-LTE上下行均采用简单的等长时隙帧结构。如图4-4所示，LTE系统沿用了UMTS系统一直采用的10ms无线帧长度。在时隙划分方面，由于LTE在数据传输延迟方面提出了很高的要求（单向延迟小于5ms），因此要求LTE系统必须采用很小的发送时间间隔（TTI）最小TTI通常等于子帧的长度，所以LTE的子帧也必须具有较小长度。但是，过小的子帧（TTI）长度虽然可以支持非常灵活的调度和很小的传输延迟，却会带来过大的调度信令开销，反而会造成系统频谱效率下降。早期LTE研究中曾考虑采用0.5ms子帧（TTI）长度，子帧内不再分时隙，但随着研究的深入，经过慎重考虑，又将子帧（TTI）长度调整为1ms，1个子帧包含两个0.5ms的时隙。这样，1个无线帧包含10个子帧、20个时隙。FS1上行和下行采用完全相同的帧结构。 图4-4一个下行时隙又分为若干个OFDM符号，根据CP的长度不同，包含的OFDM符号的数量也不同。当使用常规CP时，一个下行时隙包含7个OFDM符号；当使用扩展CP时，一个下行时隙包含6个OFDM符号。4.2.2 上行帧结构FDD-LTE的上行帧结构在时隙以上层面完全和下行相同如图4-5所示。时隙内结构也基本和下行相同，唯一的不同在于一个时隙包含7个（对于常规CP）或6个（对于扩展CP）DFT-S-OFDM块（Block）（通常也可以称为DFT-S-OFDM符号），而非OFDM符号。 图4-54.3 TD-LTE和FDD-LTE的比较TD-LTE是时分多址的LTE，FDD-LTE是频分多址的LTE。简单的说，时分就是不同的用户占用不同的时间，而频分是不同的用户占用不同的频率。4.3.1 TD-LTE工作原理TD-LTE采用的是时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。如图4-6: 图4-64.3.2 FDD-LTE工作原理频分双工(FDD)和时分双工(TDD)是两种不同的双工方式。FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。因此，FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。在优势方面，FDD在支持对称业务时，可以充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。如图4-7： 图4-74.3.3 FDD与TDD相比优缺点1.FDD必须使用成对的收发频率。在支持以语音为代表的对称业务时能充分利用上下行的频谱，但在进行以IP为代表非对称的数据交换业务时，频谱的利用率则大为降低，约为对称业务时的60%。而TDD则不需要成对的频率，通信网络可根据实际情况灵活地变换信道上下行的切换点，能有效地提高系统传输不对称业务时的频谱利用率。2.根据ITU对3G的要求，采用FDD模式的系统的最高移动速度可达500千米/小时，而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有12千米/小时。这是因为，目前TDD系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标准。3.采用TDD模式工作的系统，上、下行工作于同一频率，其电波传输的一致性使之适用智能天线技术，可有效减少多径干扰，提高设备的可靠性。而收、发采用一定频段间隔的FDD系统则难以采用。据测算，TDD系统的基站设备成本比FDD系统的基站成本低约20%50%。4.在抗干扰方面，使用FDD可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰，FDD系统的抗干扰性能在一定程度上好于TDD系统。比较如图4-8，4-9： 图4-8 图4-9第5章 LTE的产品生产5.1 ECCM-U的装配5.1.1 ECCM-U的组成ECCM-U Module（组合板）的组成部分包括ECCM-U PCBA(母板)如图5.1,CF卡如图5.2,MDA_E1T1(子卡)如图5.3。 图5-1 图5-2 图5-35.1.2 ECCM-U装配过程检查MDA_GE的开关是是否在OFF状态和螺丝是否已经拧好,将散热胶装在气管前端,确认点胶机的设置正确,将散热胶依次涂在MDA_GE的大芯片上。如散热胶涂太多，则装上散热片后，胶会溢出周围器件，这种情况下需拆下散热片，用无纺布将多余的散热胶擦除，如图5-4。 图5-4如散热胶涂太少，则装上散热片后，散热胶和散热片接触不到，这种情况下需拆除散热片后，增加胶涂的量，如图5-5。 图5-5撕掉散热片背后保护膜后，对准MDA_GE的定位孔，按下三个固定弹簧螺丝。并确认弹簧螺钉已膨胀开，如图5-6。 图5-6确认MDA_GE面板上的橡皮圈完好，把MDA_GE接口对准ECCM-U PCBA的接口后压紧，在ECCM-U反面用死歌螺丝固定。5.2 MIBOTS测试MIBOTS测试平台有三部分组成：PC和Windows XP组成的控制单元，测量仪器仪表组成的机架，图5-7和测试维修夹具，图5-8。 图5-7 图5-8第6章 LTE的发展6.1 LTE的发展LTE在当前通信行业的发展具有特殊重要的代表意义。第一， LTE有利于加快科技自主创新。LTE对构建下一代通信市场格局以及鼓励民族自主创新具有重大的意义。第二， LTE有利于推动经济结构调整。信息通信产业的基础性和先导性作用将带动与促进其他产业转型，加快中国工业化进程， LTE作为高科技的新兴战略性产业对经济结构调整有着重大意义。第三， LTE有利于提升国家信息安全。LTE主导着下一代通信技术的发展，在未来的国际信息交流中也更具有主动权。第四， LTE有利于构建新型信息社会。韩国通过大力发展与应用ICT技术，实现经济飞速发展。当前，要构建新型的信息社会以及实现大国和平崛起，优先发展新一代信息技术是关键。在发展LTE过程中要注意几个问题。第一，国家应该加快明确LTE的发展方针并且制定LTE的发展规划。这也是引导产业发展的重要信号，更加坚定国际产业界对我国自主创新技术信心的关键。第二，国家要积极改善各个地区对LTE的发展前景。LTE要取得成功，必须实现国际化，国家要鼓励和扶持相关产业与企业。中国应该有更多像华为那样具有国际影响力的企业。6.2 LTE未来演进LTE-Advanced（LTE-A）是LTE的演进版本，其目的是为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，满足和超过IMT-Advanced的需求，同时还保持对LTE较好的后向兼容性。2008年6月，3GPP完成了LTE-A的技术需求报告，提出了LTE-A的最小需求：下行峰值速率1Gbit/s，上行峰值速率500Mbit/s，上下行峰值频谱利用率分别达到15Mbit/s/Hz和30Mbit/s/Hz。LTE-A主要采用了载波聚合（CarrierAggregat-ion，CA）、多点协作传输（CoordinatedMulti-PointTx&Rx，CoMP）、无线中继（Relay）、上/下行多天线增强（EnhancedUL/DLMIMO）、增强的小区间干扰协调（Enhanced Inter-cell Interference Coordina-tion for Heterogeneous