LTETDD技术介绍ppt课件

1、LTE TDD 技术引见技术引见目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结LTELTE的历史背景的历史背景v GSM的宏大胜利。人们体验到挪动通讯的便利v “得陇望蜀。v 3G 的无线性能得到了较大的提高，但在知识产权的制肘、应对市场挑战WiMax和满足用户需求等领域，还是有很多局限。 v 用户的需求、市场的挑战和IPR的制肘共同推进了3GPP组织在4G出现之前加速制定新的空中接口和无线接入网络规范

2、。 LTE (3.9G)应运而生。目前世界主要运营商目前世界主要运营商Vodafone、NTT、AT&T、Verizon都曾经决议采用都曾经决议采用LTE技术；技术；WiMAX正逐渐扩展影响；正逐渐扩展影响；CDMA2000/UME的阵营进一步减少。的阵营进一步减少。商用商用LTELTE规范化进展规范化进展 测试测试Work ItemStudy ItemLTE2019年年2月中国月中国挪动宣布测试挪动宣布测试LTE3GPP LTE工程启动工程启动3GPP LTE第一版本完第一版本完成成2019年年10月月WiMAX参与参与3G2019年年12月月3GPP LTE TDD两种方式合并两种

3、方式合并2019年年NGMN组组织成立织成立WiMAX论论坛成立坛成立201920192019201920212019 2019 201920192019目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结 LTE LTE的主要技术目的的主要技术目的 (1)(1) 支持1.25MHz-20MHz带宽 峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps。频谱效率到达3GPP R6的2-4倍 提高小区边缘的传输速率 挪动性015km/h(最正确性能)0120km/h(较好性能)120km/h350km/h(坚持衔接，确保不掉线) 覆盖

4、范围05km(较高频谱利用率)530km(稍差的频谱利用率)LTELTE的主要技术目的的主要技术目的 (2)(2)v 用户面延迟单向小于5ms，控制面延迟小于100ms v 支持加强型的广播多播业务v 支持加强的IMSIP多媒体子系统和中心网v 取消CS电路交换域，CS域业务在PS包交换域实现，如采用VoIP v 支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作 目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结LTELTE的关键技术的关键技术v物理层关键技术v多载波技术 (OFDM)v多天线技术 (MIMO)vSC-FDMA (

5、相对OFDM多了DFT预编码部分)v系统级关键技术v干扰抑制技术多载波技术多载波技术 OFDM OFDMv 高的传输速率要求较大的带宽，面临无线信道的频率选择性问题。v 传统处理方案：GSM中的平衡 技 术 ， C D M A 系 统 中 的RAKE接纳。随着带宽增大以上方案的复杂度将变得难以接受。v OFDM将高速的符号流分解为多路并行的低速符号流，在多个子载波上并行传输。支持大带宽，带宽配置灵敏，实现简单，频域平衡算法简单。多天线技术多天线技术-MIMO-MIMOv MIMO: 在发送和接纳端同时运用多天线。v MIMO系统可利用丰富的散射径，在不添加系统带宽的前提下，大幅度改善系统性能提

6、高速率或可靠性。v MIMO系统信道容量的增长与天线数目大致成线性关系。MIMO+OFDMMIMO+OFDMv MIMO技术能提高传输的可靠性或提高系统容量。v OFDM技术实现简单，频谱利用率高，平衡简单。v MIMO-OFDM技术，可利用资源丰富：空域，频域，时域，功率。实现相对简单 (可对每个载波分别频域平衡，简化了频率选择性MIMO的平衡算法)OFDMOFDM信号的生成信号的生成 OFDM符号通带信号可以表示为OFDM信号的基带方式为 可用IFFT实现基带的多载波调制。现阶段的IC技术可轻松的应对此复杂度，系统实现简单。12220.5( )Reexp2NNciNiis tdjftT12

7、22( )exp2NNiNiix tdjtT OFDM信号的时域特点信号的时域特点v 子载波数目 时，承载的数据为 ，四个载波独立的波形和迭加后的信号 4N (1,1,1,1)d00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-4-3-2-101234OFDMOFDM信号的频谱构造信号的频谱构造OFDMOFDM的关键问题的关键问题v 峰均比PAPRv 缘由：OFDM信号在时域是多个子载波信号的时域叠加v LTE上行采用 SC-FDMA传输方案v 符号间干扰ISIv 缘由1：无线信道多径v 缘由2：符号同步偏向v 子载波间干扰ICIv 缘由1：无线信道的时变性多普勒频移v 缘由2：载波

8、频率偏向v 缘由3：采样频率偏向 SC-FDMA (DFTS-OFDM)的的PAPR16QAM,占用512子载波中间的300个子载波345678910111210-410-310-210-1100PAPR (dB)CCDF OFDMDFTS-OFDM ISI ISI的克星的克星 CP (1) CP (1)v GP空等的方式用于OFDM系统的效果v 消除了OFDM的符号间干扰v 导致了每OFDM符号内部的子载波间干扰！保护时间FFT积分时间子载波1延迟的子载波2OFDM符号周期子载波2对子载波1的干扰部分ISIISI的克星的克星 CP (2) CP (2) OFDM符号的循环前缀构造 保护时间F

9、FT积分时间子载波1OFDM符号周期子载波2子载波3 ISI ISI的克星的克星 CP (3) CP (3)保护时间FFT积分时间OFDM符号周期相位跳变第一条到达径信号第二条到达径信号多径时延CP的引入处理了GP的缺陷两径信道中OFDM符号的传输OFDMOFDM中的同步技术中的同步技术 v时间同步影响ISIvOFDM符号同步v固定的载波相位偏向对性能无丝毫影响v固定采样定时偏向的影响可归入OFDM符号同步偏向的影响vOFDM系统对符号定时偏向不敏感。v频率同步 (影响ICI)vLTE规定 eNB:0.05ppm, UE:0.1ppmv载波频率同步v采样频率同步 vOFDM系统对频率偏向非常敏

10、感！符号同步偏向的影响符号同步偏向的影响载波频率偏向的影响载波频率偏向的影响v 整数倍频偏相对于子载波间隔：无ICI，但检测出的符号“张冠李戴导致严重的误码率。v 根据LTE对晶振稳定度的规定，此情况不会发生。v 小数倍频偏：本子载波的信号能量减小，同时引入了相邻子载波的干扰。( )A fnf1nf1nff(a)( )A fnfff(b)采样频率偏向的影响采样频率偏向的影响导致ICI，且随时间的累积时间会多出或漏掉样值MIMOMIMOv空间分集提高传输可靠性v空时块码STBCv空频块码SFBCv对应LTE的发送分集v空时格码STTCv基于MIMO-OFDM的CDDv空间复用提高传输速率vV-B

11、LASTv对应LTE中的分层后预编码矩阵为单位阵 在这种编码方案中，每组m比特信息首先调制为M=2m进制符号。然后编码器选取延续的两个符号，根据下述变换将其映射为发送信号矩阵。 天线1发送信号矩阵的第一行，而天线2发送信号矩阵的第二行。*12*21xxxxXAlamouti STBC编码 STBC编码最先是由Alamouti引入的，采用两个发射天线。这种STBC编码最大的优势在于，检测简单，并可获得总分值集的增益。Tarokh进将2天线STBC编码推行到多天线方式，提出了通用的正交设计准那么。STBCSTBC鼻祖鼻祖AlamoutiAlamouti方案方案 (1) (1)信道估计信号合并最大似

12、然译码器Tx1Tx21*2xx2*1xx1h2hRx12nn1h2h1h2h1x 2x 1 x2 x衰落信道衰落信道11 1221*21 22 12rhxh xnrhxh xn最大似然检测最大似然检测AlamoutiAlamouti方案方案 (2)(2)22*11 12 2121112222*22 11 21221221()()xh rh rhhxh nh nxh rh rhhxh nh n1222221121112222212222arg min(1)(,)arg min(1)(,)xSxSxhhxdxxxhhxdxx空间复用技术空间复用技术 V-BLASTV-BLASTv STBC编码最大

13、的优势在于，采用简单的最大似然译码准那么，可以获得总分值集增益，但是不能提供编码增益v 分层空时码能极大的提高系统的频谱效率V-BLASTV-BLAST的检测的检测MMSEMMSE算法算法 常用的V-BLAST检测算法是MMSE算法，即最小均方误差算法。该算法的目的函数是最小化发送信号向量xt与接纳信号向量线性组合wHrt之间的均方误差，即： 其中w是nRnT的线性组合系数矩阵,由于上述目的函数是凸函数，因此可以求其梯度得到最优解。 令 ,得MMSE检测的系数矩阵为：20HttEWxW r2argminHttEWxW r 222222THHHHttttttHHHttttHHHnEEEE WWx

14、W rxW rxW rr W rr xH HIWH12THHHnWH HIH多小区干扰抑制多小区干扰抑制v干扰随机化v随机化邻小区干扰，改善译码器性能v干扰协调 v协调邻小区资源，降低被干扰概率v干扰消除 v改良物理层算法，消除邻小区干扰目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结LTELTE传输方案传输方案v根本传输方案v物理信道定义及过程vLTE物理层过程根本传输方案根本传输方案TD-SCDMA3GPP LTE802.16e基本传输技术与多址技术CDMA下行OFDMA，上行SC-FDMAOFDMA双工方式TDDFD

15、D和TDD尽可能融合，FDD半双工FDD、TDD和FDD半双工帧结构10ms无线帧分为2个5ms子帧，帧长10ms，分为10个子帧，20个时隙。 规定了5ms，10ms和20ms等多种不同的帧结构子帧结构每个子帧分为7个正常时隙和DwPTS、GP、UpPTS三个特殊时隙; 每个正常时隙长0.675ms下行7或6个OFDM符号上行7或6个OFDM符号每个帧分为下行子帧和上行子帧，两者之间用适当的保护时隙分隔。调制方式QPSK,16QAMQPSK，16QAM和64QAM；BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。编码方式卷积编码和Turbo码以Turbo码为主，正在考虑LDPC码。有卷积码、卷积

16、Turbo码和低密度奇偶校验码多天线技术智能天线基本MIMO模型：下行22，上行12个天线，考虑最多44配置。支持 MIMO（多入多出）和AAS（自适应天线阵）两种不同的多天线实现方式。HARQChase合并与增量冗余HARQ,Chase合并与增量冗余HARQ,正在考虑异步HARQ和自适应HARQ采用最为简单的停-等（SAW）机制，HARQ的控制开销最小并且对发射和接收的缓存要求最小。下行传输方案参数下行传输方案参数LTE TDD无线帧构造无线帧构造 (1)每个时隙0.5ms,上行包含7个或6个SC-FDMA符号。最小时频分配单位 RB：时间方向0.5ms的时隙长度，频率方向12个子载波。物理

17、层以子帧(1ms)为单位接纳，是偶数个RB的。v5ms转换周期LTE TDD无线帧构造无线帧构造 (2)radio frame 10ms; half-frame 5ms; subframe 1ms;slot 0.5ms; SC-FDMA 1/15k(=66.67e-6) s. v10ms转换周期时隙的时间方向参数时隙的时间方向参数资源块定义资源块定义资源块资源块LTE TDD上、下行子帧分配方式上、下行子帧分配方式可根据上下行业务需求灵敏进展时隙配置上行共享信道导频图案上行共享信道导频图案下行导频图案下行导频图案不同的天线分配不同的时频资不同的天线分配不同的时频资源放置导频符号源放置导频符号L

18、TE传输方案传输方案v根本传输方案v物理信道的定义及过程vLTE物理层过程上行物理信道分类上行物理信道分类v物理层上行共享信道PUSCHv物理层上行控制信道PUCCH)v物理层随机接入信道PRACH下行物理信道分类下行物理信道分类v物理层下行共享信道PDSCHv物理层广播信道PBCHv物理层多播信道PMCHv物理层控制格式指示信道PCFICHv物理层下行控制信道PDCCHv物理层HARQ指示信道PHICH传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射信道编码信道编码TrCH编码方案码速率UL-SCHTurbo Coding1/3DL-SCHPCHMCHBCHTailing biting CC

19、1/3控制信息编码方案码速率DCITailing biting CC1/3CFIBlock code1/16HIRepetition1/3UCIBlock code可变Tailing biting CC1/3卷积编码器卷积编码器Turbo编码器编码器构造与构造与TD-SCDMA一样一样仅仅内交错器与仅仅内交错器与TD-SCDMA不同不同( )212, 0,1,.,(1)( )()modiicciKififiK 卷积码的速率匹配卷积码的速率匹配Turbo的速率匹配的速率匹配 上行传输信道处置上行传输信道处置UL-SCHUCI下行传输信道处置下行传输信道处置BCH；DCIDL-SCH; PCH;

20、MCH物理层上行共享信道过程物理层上行共享信道过程2mod)()()(icibibQPSK16QAM64QAMDFTIFFT)(hopif物理层下行共享信道过程物理层下行共享信道过程与加扰序列异或QPSK16QAM64QAMIFFT分集(SFBC)()()()()()() 1()0() 1()0(ixixiWkDiyiyiP)()()()()()() 1()0() 1()0(ixixUiDiWiyiyP)(Im)(Im)(Re)(Re00101001000121) 12() 12()2()2() 1 ()0() 1 ()0() 1 ()0() 1 ()0(ixixixixjjjjiyiyiyi

21、y复用(SM)小延迟小延迟CDDCDD大延迟大延迟CDDCDDLTE传输方案传输方案v根本传输方案v物理信道的定义及过程vLTE的物理层过程v小区搜索过程v随机接入过程小区搜索过程小区搜索过程随机接入过程随机接入过程上行同步符号位置上行同步符号位置时域位置时域位置频域位置频域位置符号构成符号构成目录目录v LTE的历史背景v LTE的主要技术目的v LTE的关键技术v LTE的传输方案v LTE的网络架构v 总结E-UTRAN网络拓扑构造网络拓扑构造在E-UTRAN中，eNB之间采用IP传输，在逻辑上经过X2接口互连Mesh型网络。支持UE在整个网络内的挪动性，保证用户的无缝切换E-UTRAN舍弃了UTRAN的RNC-NodeB构造，完全由eNodeB组成每个每个eNBeNB经过经过S1S1接接口，和接入网关口，和接入网关Access GatewayAccess GatewayaGWaGW衔接衔接EPC分为控制面实体分为控制面实体MME和用和用户面实体户面实体SAE Gateway 网络架构网络架构红色部分为e-UTRAN新增部分 充分思索空中接口演进引入的全网架构改革，包括接入网和中心网功能重新分配，提供更低时延的全网控制信令，支持各