LTE_技术介绍

1、 LTE 技术介绍技术介绍 l第一部分第一部分 无线通信技术发展无线通信技术发展l第二部分第二部分 LTE综述综述l第三部分第三部分 LTE技术特性技术特性3无线通讯技术发展概述无线通讯技术发展概述n 无线通讯从2G3G3.9G发展过程，是从移动的语音业务到高速数据业务发展的过程 目前已经发展到3.5G，以WCDMA系统来说，可以提供商用版本的R5版本和试验系统的R6版本 3GPP组织正在完善R7/HSPA+和R8/LTE的标准，预计2007年冻结R7，2008年冻结R8n 无线技术的发展更加注重运营商的需求 NGMN组织提出系统的发展目标4无线通讯技术代际进化无线通讯技术代际进化2G2.5G

2、3G3.5G3.75G3.9G2.75GGSMWCDMAR99GPRSEDGEHSDPAHSUPAHSPA+LTEIS-95CDMA20001X EV-DOCDMA2000 1XEV-DORev. AEV-DORev. BAIECDMA20001X EV-DV5WCDMA技术发展路标技术发展路标GSMGPRS/EDGE3GR993G+HSDPADownlink Enhanced3GHSDPA/HSUPADownlink/Uplink EnhancedGSM(GPRS/EDGE)3GEnhanced UMTSOptimized UMTSNGMNNGMN（LTE,）Broadband radioI

3、P based widebandPeer to Peer2002-32003-42005-62007-9After 2009年年下行吞吐率下行吞吐率64-144kbps64-384kbps384kbps-4Mbps384kbps-7Mbps20-50Mbpsl第一部分第一部分 无线通信技术发展无线通信技术发展l第二部分第二部分 LTE综述综述l第三部分第三部分 LTE技术特性技术特性7 LTE：3GPP Long Term Evolution LTE是关注于UTRAN演进的一种技术 LTE采用优化的UTRAN结构 LTE工程目的是确保3GPP在未来的持续竞争力LTE概况概况 What？8nHS

4、PA不能提供很高的数据速率，如， 下行100Mbps。n不能灵活地利用可获得带宽，如1.25MHz、2.5MHz。n比HSPA更严格的QoS要求。n更便宜的基础设施（系统构架），如扁平网络。n来自诸如CDMA 2000 EV-DO、移动WiMAX的巨大竞争压力。LTE概况概况 Why？9LTE概况概况 Where？When？n对HSPA/HSPA+适用的场合也适用于LTE。n对难于安装电缆/光缆的场合。n热点地区。10n 从HSPA软件升级?n 全新安装?n 与GSM/GPRS/HSPA共基站?n 多模终端?Very hard to do.Almost MUST.Mostly should.M

5、ostly should.LTE概况概况 How？11LTE概况概况LTE的目标 减少每比特成本 增加业务种类，更好的用户体验和更低的成本 更加灵活地使用现有和新的频谱资源 简单的网络结构和开放的接口 更加合理地利用终端电量12LTE起源起源3GPP组织 在2004 11月份 的Canada Toronto会议上开始启动RAN（无线接入侧）的技术演进进程，并向所有感兴趣的组织开放，有超过40个运营商、制造商和研究机构参与了Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN ）技术演进的工作LTE在发展过程中，运营商在NGMN组织中提出自己的要求，

6、更加符合运营的需求13LTE目标目标减少每比特成本简单的网络结构和开放的接口 更加灵活地使用现有和新的频谱资源 增加业务种类 更好的用户体验和更低的成本 更加合理地利用终端电量 14LTE项目时间表项目时间表200520062007Study Item 完成Work Item 开始 商用开始Work Item Stage 2 完成 LTE 立项Work Item Stage 3 完成2008200915User-plane latency （用户面延时）在小IP分组和空载条件下（如单小区单用户单数据流 ），用户面延时不超过5msControl-plane capacity（控制面容量）在5Mh

7、z带宽内每小区最少支持 200个激活状态的用户Control-plane latency（控制面延时）空闲模式（如Release 6 Idle Mode ）到激活模式（Release 6 CELL_DCH ）的转换时间不超过100ms休眠模式（如Release 6 CELL_PCH ）到激活模式（Release 6 CELL_DCH ）的转换时间不超过50msPeak data rate（峰值数据速率）下行20M频谱带宽内要达到峰值速率100Mb/s，频谱效率达到5 bps/Hz上行20M频谱带宽内要达到峰值速率50Mb/s，频谱效率达到2.5 bps/HzLTE关键需求关键需求116Mobi

8、lity（移动性）要求E-UTRAN在 0 to 15 km/h达到最优 15 and 120 km/h 的更高速度应该达到高性能在蜂窝网络中应该要保证 从 120 km/h to 350 km/h的性能 (甚至在某些频段达到 500 km/h ）Spectrum efficiency（频谱效率）下行: 满负载网络下, 频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到Release 6 HSDPA 下行的3到4倍 上行:满负载网络下, 频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到增强的Release 6 HSDPA 上行的2到3倍User throughput（用户吞吐量）下行:

9、每Mhz的平均用户吞吐量是 Release 6 HSDPA 下行吞吐量的3到4倍上行:每Mhz的平均用户吞吐量是 Release 6 HSDPA 上行吞吐量的2到3倍LTE关键需求关键需求217 Spectrum flexibility（频谱灵活性）E-UTRA 可以使用不同的频带宽度包括，上下行的1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz and 20 MHz ，需要支持工作在成对和不成对的频段。 需要支持资源的灵活使用，包括功率、调制方式、相同频段、不同频段、上下行，相邻或不相邻的频点分配等。“Radio Band Resource”

10、 （RBR）指一个运营商的所有可以用的无线资源。需要支持Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS)降低终端复杂性: 采用同样的调制、编码、多址接入方式和频段。 需要同时支持专用话音和 MBMS 业务。需要支持成对或不成对的频段。Coverage（覆盖）5 km 的小区半径下，频谱效率、移动性应该达到最优，在30km小区半径时只能有轻微下降。也需要考虑100 km小区半径的情况。LTE关键需求关键需求318Architecture and migration（网络结构和演进） 单一的 E-UTRAN 架构 E-UTRAN 架构 应该基于分组的，但是

11、应该支持实时和会话类业务 E-UTRAN 架构应该减小 “single points of failure（单点失败）”的情况出现 E-UTRAN 架构应该支持end-to-end QoS 骨干网络的协议应该具有很高的效率 Co-existence and Inter-working with 3GPP Radio Access Technology (RAT)不同系统间的共存支持与 GERAN/UTRAN 系统的共存和切换E-UTRAN 终端支持到UTRAN 和/或 GERAN 的切入和切出的功能在实时业务情况下，E-UTRAN 和 UTRAN (or GERAN)之间的切换不能超过300

12、毫秒LTE关键需求关键需求419Complexity （复杂性） 要求可选项最少 减小冗余Radio Resource Management requirements（RRM需求） 增强的 end to end QoS 更高的高层分组效率 支持不同Radio Access Technologies (RAT)间的负荷分担和政策管理LTE关键需求关键需求520LTE竞争格局竞争格局200620072008200920102011GSMEDGEEvolutionEDGEDL:474 kbpsUL:474 kbpsEnhanced EDGEDL:1.3 MbpsUL:653 kbpsHSDPADL:

13、14.4 MbpsUL:384 kbpsIn 5 MHzHSDPA/HSUPADL:14.4 MbpsUL:5.76 kbpsIn 5 MHzHSPA EvolutionDL:28 MbpsUL:11.5 MbpsIn 5 MHzUMTSHSPAEvolutionLTEDL:100 MbpsUL:50 MbpsIn 20 MHzLongTermEvolutionEVDO Rev 0DL:2.4 MbpsUL:153 kbpsIn 1.25 MHzEVDO Rev ADL:3.1 MbpsUL:1.8 MbpsIn 1.25 MHzEVDO Rev BDL:14.7 MbpsUL:4.9 Mbp

14、sIn 5 MHzCDMA2000EvolutionEVDO Rev CDL:100 MbpsUL:50 MbpsIn 20 MHzFixed WiMaxPhase 1DL:23 MbpsUL:4 Mbps10 MHz 3:1 TDDPhase 2DL:46 MbpsUL:4 Mbps10 MHz 3:1 TDDMobileWiMaxEvolutionl第一部分第一部分 无线通信技术发展无线通信技术发展l第二部分第二部分 LTE综述综述l第三部分第三部分 LTE技术特性技术特性22增强小区覆盖增强小区覆盖峰值速率峰值速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps减少时延减少时延CP: 100m

15、sUP: 5ms更低的更低的OPEX和和CAPEX支持不同带宽支持不同带宽增强频率效率增强频率效率LTE主要特点主要特点LTE特征特征23LTE网络架构网络架构n 与核心网演进的SAE以及与2G/3G等其他网络之间的关系。 SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ” E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ 24n MME功能 NAS信令以及安全性功能 3GPP接入

16、网络移动性导致的CN节点间信令 空闲模式下UE跟踪和可达性 漫游 鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GW 支持UE的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的LTE框架中，原先的Iu, 将被新的接口S1替换。Iub和和Iur将被X2 替换LTE网络架构网络架构25LTE相关的节点接口nS1-MMEE-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点nS1-UE-UTRAN和发Serving-GW之间的接口每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）nX2eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口nLTE-Uu

17、无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口LTE网络架构网络架构26LTE网络架构网络架构n 在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一个结点：eNodeB。 MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPS27n eNodeB功能 eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE网络架构网络架构28LTE关键技术关键技术-OFDM/SC-FDMAn 物理层多址接入

18、 下行基于 OFDM技术 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。 上行基于 SC-FDMA技术 (Single Carrier Frequency Division Multiple Accessing) 。OFDM Modulationn OFDM：对于UE, OFDM用来做数据调制方案以克服多径效应，获取频率分集增益。n OFDMA：对于一个eNode B，OFDMA用来作为一种多址方式以获取多用户分集增益。不同的子载波衰落有差异。29LTE关键技术关键技术-OFDM特点特点n 易于实现对多径干扰的抑制n 高频谱效率n 接收机简化n 灵活

19、的频谱扩展使用能力n 易受频偏的影响，如多普勒频偏、相噪等n 很高的峰均比，引起高峰值功率n 规模连续组网，需要异频组网，需要更多的频谱30LTE关键技术关键技术 下行：下行：AMC：原理：原理nQPSK、16QAM和64QAM.n“连续”的编码速率.05101520253000.511.522.533.544.55x 107Throughput bpsSNR dBSCM-C 2x2, 50 RBs chan_est ideal; 0.5 QPSK chan_est ideal; 0.5 16QAM chan_est ideal; 0.5 64QAM chan_est mmse; 0.5 QP

20、SK chan_est mmse; 0.5 16QAM chan_est mmse; 0.5 64QAM31LTE关键技术关键技术 下行：下行：AMC： 信道状况跟踪信道状况跟踪l UE将根据收到信号的 SINR 来报告 CQI.l Serving eNode B将根据其CQI、信道的秩（Rank）等来决定是否调度该UE.32LTE关键技术关键技术-调制和编码调制和编码n 调制和编码调制方式: 下行支持QPSK, 16QAM和64QAM。 上行支持QPSK, 16QAM和64QAM（64QAM对于手机是可选功能）。编码: Turbo编码，其它像LDPC等。64QAM星座图10111133LTE关键技术关键技术- MIMOn 多天线技术LTE使用多天线技术MIMO. LTE 基本的天线配置是下行2*2 (Double Tr