课件(第五章)

1、第第5 5章章 第四代移动通信系统第四代移动通信系统5.1 5.1 概述概述第四代移动通信系统的关键特性要求频谱效率数据业务的频谱效率(bit/s/Hz/ sector)话音业务的频谱效率(信道数/MHz/sector)环境下行链路上行链路室内32.25微蜂窝2.61.8城区2.21.4高速移动1.10.7环境下行链路室内50微蜂窝40城区40高速移动30第四代移动通信系统的关键特性要求频谱效率小区边缘用户的频谱效率(bit/s/Hz/ sector)环境下行链路上行链路室内0.10.07微蜂窝0.0750.05城区0.060.03高速移动0.040.015第四代移动通信系统的关键特性要求带宽

2、： 支持目前和未来分配IMT/IMT-Advanced的各种频段。 支持对称和非对称的频谱分配。 弹性地支持不同的载波带宽，包括1.25 MHz、1.4 MHz、2.5 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz和40 MHz带宽。 鼓励支持100 MHz带宽。第四代移动通信系统的关键特性要求峰值速率：根据下行峰值频谱效率达到15 bit/s/Hz/ sector、上行峰值频谱效率达到6.75 bit/s/Hz/ sector的要求，可以计算出峰值速率如下： 40 MHz带宽的下行峰值速率为600 Mbit/s，上行峰值速率为270 Mbit/s。100 MHz带

3、宽的下行峰值速率为1500 Mbit/s，上行峰值速率为675 Mbit/s。一般认为，在热点覆盖和低速移动场景下峰值速率为1 Gbps，在高速移动和广域覆盖场景下100 Mbps即可。第四代移动通信系统的关键特性要求网络延迟： 呼叫建立延迟小于100 ms(在空闲模式)或者50ms(在休眠状态)。 无线接入网内延迟小于10 ms。 同频切换延迟小于27.5 ms，异频切换延迟小于40 ms。第四代移动通信系统的关键特性要求（5）移动性：室内和步行：010 km/h。 微蜂窝：1030 km/h。 城区(一般车载速度)：30120 km/h。高速移动(高速车载速度)：120350 km/h。第

4、四代移动通信系统标准的确定2011年10月，ITU会议研究讨论了6个4G标准提案，并最终确定LTE-Advanced（包括FDD-LTE-A和TD-LTE-A）和802.16m为第四代移动通信国际标准。LTE-advanced包括FDD和TDD两种制式，其中TD-LTE-Advanced(LTE-Advanced TDD制式)是中国具有自主知识产权的新一代移动通信技术。802.16m标准是由IEEE（即Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会）制订的。准4G网络在全球的应用情况自从LTE标准发布以来，得到了众多

5、设备制造商和网络运营商的支持，LTE网络在全球得到了迅速的发展。截至2012年6月，全球LTE商用网络数量已达95个，包括86个LTE FDD商用网络，7个TD-LTE商用网络以及2个FDD/TDD双模网络。全球LTE用户数已达2393万。5.2 5.2 第四代移动通信系统的关键技术第四代移动通信系统的关键技术 OFDM技术OFDM是一种多载波传输技术，N个子载波把整个信道分割成N个子信道，N个子信道并行传输信息。MIMO技术MIMO又称为多入多出（Multiple-Input Multiple-Output）系统，指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统，在不增加带宽的情况下成倍地提高通

6、信系统的容量和频谱利用率。5.3 LTE5.3 LTE系统系统LTE的技术特点LTE的主要技术特点有：下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE侧一发射天线情况下）。从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Rel

7、ease 6的CELL_PCH状态到Release 6的CELL_DCH装态，控制面传输延迟时间小于50ms。 频谱分配是5MHz的情况下，每小区至少支持200个用户处于激活状态。 LTE的网络结构LTE的网络结构LTE的网络结构EPC与E-UTRAN功能划分interneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB MeasurementConfiguration & ProvisionDynamic Resource Allocation (Scheduler)PDCPPHYMMEServing GatewayS1MACInter Cell RRMR

8、adio Admission ControlRLCE-UTRANEPCRRCMobility AnchoringSAE Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityE-UTRAN接口的通用协议模型LTE的无线信道逻辑信道控制信道：广播控制信道（BCCH）：用于广播系统控制信息的下行信道。寻呼控制信道（PCCH）：用于传输寻呼信息的下行信道，当网络不知道用户设备所处位置小区时启用该信道。公共控制信道（CCCH）：该信道是在用户设备与网络之间传输控制信息的上行信道，它一般在用户设备和网络之间没有RRC链接时使用。此外，随着业务的发展，

9、必要时该信道也可以用于下行链路。多播控制信道（MCCH）：当用户设备收到MBMS时，启用该信道从网络到用户设备传送MBMS控制信息，该信道是一个点对多点下行信道。专用控制信道（DCCH）：是双向的点对点上下行信道，当用户设备建立了RRC链接后，用于传送专用控制信息。LTE的无线信道业务信道：专用业务信道（DTCH）：是一个点对点的上下行信道，专用于一个用户设备以传送用户信息。多播业务信道(MTCH)：该信道仅用于用户设备收到MBMS时，从网络发送业务数据到用户设备，它是一个下行信道。LTE的无线信道传输信道包括：下行传输信道：广播信道（BCH）：已固定的预先定义好的传输格式，并要求覆盖整个小区

10、。下行共享信道（DL-SCH）：支持HARQ；通过改变调制、编码和传输功率来支持动态链路适配；可在整个小区广播；可支持动态或半静态资源分配；为节省UE功耗，可支持UE不连续接收；支持MBMS传输。寻呼信道（PCH）：要求在整个小区广播；为节省UE功耗，可支持UE不连续接收。多播信道（MCH）：要求在整个小区广播；支持在多小区上的MBMS的混合传输；可支持半静态资源分配。LTE的无线信道上行传输信道： 上行共享信道（UL-SCH）：可以使用聚束方式而对规范没有限制；通过改变调制、编码和传输功率来支持动态链路适配；支持HARQ；可支持动态或半静态资源分配。 随机接入信道（RACH）：具有有限控制信

11、息和冲突风险的特征。LTE的无线信道物理信道下行物理信道：广播信道（PBCH）： Physical broadcast channel，用于承载系统广播消息。下行共享数据信道（PDSCH）：Physical Downlink Shared Channel，用于承载下行用户数据。控制格式指示信道（PCFICH）：Physical control format indicator channel，用于指示下行控制信道使用的资源。下行控制信道（PDCCH）：Physical Downlink Control Channel，用于上下行调度、功控等控制信令的传输。HARQ指示信道（PHICH）：Phy

12、sical Hybrid ARQ Indicator Channel，用于上行数据传输ACK/NACK信息的反馈；多播信道（PMCH）：Physical multicast channel，用于传输广播多播业务；同步信道（SCH）：Synchronization channel，用于时频同步和小区搜索。LTE的无线信道上行物理信道：随机接入信道（PRACH）：Physical Random Access Channel，用于用户随机接入请求信息。上行共享数据信道（PUSCH）：Physical Uplink Shared Channel，用于承载上行用户数据。上行公共控制信道（PUCCH）：P

13、hysical Uplink Control Channel，用于HARQ反馈、CQI反馈、调度请求指示等L1/L2控制信令。LTE的无线信道逻辑信道与传输信道之间的映射LTE的无线信道逻辑信道与传输信道之间的映射LTE的无线信道传输信道与物理信道之间的映射LTE的无线信道传输信道与物理信道之间的映射无线资源管理LTE中的无线资源管理包括以下7个功能模块：无线接纳控制（RAC）连接移动性管理（CMC）动态资源分配（DRA）小区间干扰协调（ICIC）负载均衡（LB）无线承载控制 (RBC）系统间无线资源管理（Inter-RAT RRM）移动性管理空闲模式下的状态和状态迁移移动性管理小区重选的过程

14、如下：UE评估基于优先级的所有RAT频率。UE用排序的准则并基于无线链路质量来比较所有相关频率上的小区。一旦重选目标小区，UE验证该小区的可接入性。无接入受限，重选到目标小区。移动性管理MME内部切换流程LTE-A的性能增强载波聚合LTE-A的性能增强增强多天线技术LTE-A的性能增强中继技术LTE-A的性能增强多点协作传输技术TD-LTE与LTE FDD的异同双工方式不同HARQ技术的差异同步信号设计的差异设备上的差异5.4 W5.4 WI IMAXMAX系统系统WIMAX的产生和发展1999年，IEEE成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。WiMAX论坛成立于2001年4月。为了满足4G标准IMT-Advanced的要求， IEEE 802.16委员会设立了802.16m项目，并于2006年12月批准了80216m的立项申请，正式启动了IEEE 80216m标准的制订工作。移动WIMAX- IEEE 802.16EIEEE 802.16e协议作为固定接入技术的扩展，增加了终端用户的移动性功能，从而使移动终端能够在不同基站间进行切换和漫游，因而802.16e又被称为移动WiMAX。802.16e也能够向下兼容IEEE 802.16d。4G