TD-LTE基础理论

1、LTETD-LTETD-LTE基础理论基础理论 第一部分：LTE基础原理 第二部分：LTE关键技术2为什么要LTE LTE: Long Term Evolution 为什么要为什么要LTE? 基于基于CDMACDMA技术的技术的3G3G标准在通过标准在通过HSDPAHSDPA以及以及Enhanced Uplink Enhanced Uplink 等技术等技术增强之后增强之后, ,可以保证未来几年内的竞争力。但是，需要考虑如何保可以保证未来几年内的竞争力。但是，需要考虑如何保证在更长时间内的竞争力证在更长时间内的竞争力 应对来自于应对来自于WiMAXWiMAX的市场压力的市场压力 为应对为应对I

2、TUITU的的4G4G标准征集做准备标准征集做准备3什么是LTE分分FDDFDD和和TDDTDD两种模式两种模式采用采用OFDMOFDM和和MIMOMIMO技术技术, ,用户峰值速率：用户峰值速率： DL 100MbpsDL 100Mbps， UL 50MbpsUL 50Mbps扁平、全扁平、全IPIP网络架构减少系统时延网络架构减少系统时延 CPCP：驻留：驻留激活小于激活小于100ms100ms，休，休眠眠激活小于激活小于50ms50ms UPUP：最小可达到：最小可达到5ms5ms控制面处理能力：单小区控制面处理能力：单小区5M5M带宽内不带宽内不少于少于200200用户用户频谱利用率：

3、频谱利用率：1.4MHz1.4MHz、3MHz3MHz、5MHz5MHz、10MHz10MHz、15MHz15MHz、20MHz20MHz频谱利用率相对于频谱利用率相对于3G3G提高提高2-32-3倍倍4LTE网络结构5网络结构扁平化网络结构扁平化与传统网络互通与传统网络互通E-UTRANE-UTRAN只有一种节点网元只有一种节点网元E-Node BE-Node B全全IPIP媒体面控制面分离媒体面控制面分离RNC+NodeB=eNodeBRNC+NodeB=eNodeBn网络扁平化使得系统延时减少，从而网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务改善用户体验，可开展更多业务n

4、网元数目减少，使得网络部署更为简网元数目减少，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易单，网络的维护更加容易n取消了取消了RNCRNC的集中控制，避免单点故的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性障，有利于提高网络稳定性66第一部分：第一部分：LTE基本原理基本原理LTE网络接口协议7S1用户面 S1控制面X2用户面 X2控制面8PHYPHY位于位于UUUU口协议规范的最底层口协议规范的最底层与与MACMAC子层以及子层以及RRCRRC层之间有信息交互层之间有信息交互PHYPHY通过传输信道向高层提供数据传输服务通过传输信道向高层提供数据传输服务 Radio Resource Contr

5、ol (RRC)Medium Access Control(MAC)Transport channelsPhysical layerControl / MeasurementsLayer 3Logical channelsLayer 2Layer 1LTELTE网络接口协议网络接口协议nPHYPHY向向MACMAC提供传输信道提供传输信道nMACMAC提供不同的逻辑信道给提供不同的逻辑信道给RLCRLCLTE无线帧结构Type1Type1帧结构：每个帧结构：每个10ms10ms无线帧，分为无线帧，分为2020个时隙，个时隙，1010个子帧。个子帧。 每个子帧每个子帧1ms1ms，包含，包含2

6、2个时隙，每个时隙个时隙，每个时隙0.5ms0.5ms。 上行和下行传输在不同频率上进行。上行和下行传输在不同频率上进行。9n LTELTE支持两种无线帧结构：支持两种无线帧结构：Type 1Type 1，适用于，适用于FDDFDD；Type 2Type 2，适用于，适用于TDDTDD； 帧结构帧结构Type1Type1FDDFDD 时间单位：时间单位：Ts=1/(15000Ts=1/(15000* *2048)s2048)sLTE无线帧结构10帧结构帧结构Type2Type2TDDTDDType2Type2帧结构：帧结构： 每个每个10ms10ms无线帧，分为无线帧，分为2 2个长度为个长度

7、为5ms5ms的半帧。的半帧。 每个半帧由每个半帧由8 8个长度为个长度为0.5ms0.5ms的时隙和的时隙和3 3 个特殊区域个特殊区域 DwPTS,GP, UpPTSDwPTS,GP, UpPTS组成组成( (“8+38+3方方案案”) )。 DwPTS,GP DwPTS,GP和和UpPTSUpPTS的总长度等于的总长度等于1ms1ms，其中其中DwPTSDwPTS和和UpPTSUpPTS的长度可配置。的长度可配置。深入深入分解分解 n 频域上，为若干个正交的子载波，子载波间隔为频域上，为若干个正交的子载波，子载波间隔为15KHz15KHz或或7.5KHz7.5KHz，如，如20M20M系

8、统带宽时有系统带宽时有12001200个子载波，个子载波，1.4M1.4M系统带宽时有系统带宽时有7272个子载波个子载波n 时域上，每个时域上，每个1ms1ms子帧，分为若干个符号（子帧，分为若干个符号（SymbolsSymbols），）， 符号之间有保护符号之间有保护间隔间隔CPCP，常规，常规CPCP时时1ms1ms有有1414个符号，扩展个符号，扩展CPCP时时1ms1ms有有1212个符号个符号LTE无线资源管理的种类：1、接纳控制算法 （RAC）：在上下行接纳控制流程中需要完成以下三个功能：（1）多业务（并发业务）优先级排序；（2）业务申请时接纳速率的确定；（3）基于RE资源的接纳

9、控制判决。2、连接态移动性管理算法（CMC）：eNB完成链接状态的移动性管理，UE完成Idle态的移动性管理，即小区选择和重选。3、 动态资源分配 （DRA）：LTE中不在存在专用资源，用户传输业务使用的资源均为共享性质，该资源的分配过程体现在MAC调度中，RRC层只负责控制信道或公共信道的分配。4、负荷控制算法 （LB）：在系统负荷过高时通过各种方法降低系统的负荷，使系统负荷限制在一定的范围内，以保证系统稳定运行。5、功率控制 （PC）：克服远近效应减小多址干扰；补偿衰落；延长电池使用时间；保证系统容量。6、无线承载控制算法 （RBC）：Active态，sleep态、DRX的状态转换7、小区

10、间干扰抑制 （ICIC）（1）ICIC：由于同频干扰素问题引起。可通过MAC调度实现，如软频率复用技术加以抑制。（2）系统间无线资源管理：切换、负荷均衡等互操作实现。8、系统间无线资源管理：n天线端口天线端口u LTE LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。u 由

11、于目前由于目前LTELTE上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，所以上行还没有引入天线端口的概念。所以上行还没有引入天线端口的概念。u 目前目前LTELTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号0505。u小区专用参考信号传输天线端口：天线端口小区专用参考信号传输天线端口：天线端口0303uMBSFNMBSFN参考信号传输天线端口：天线端口参考信号传输天线端口：天线端口4 4u终端专用参考信号传输天线端口：天线端口终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5 5LTELTE物理资

12、源分配物理资源分配天线端口概念天线端口概念12LTE物理资源分配RE/RB13子载波间隔 CP长度 子载波数目符号个数 RE个数15KHz常规CP12784扩展CP126727.5KHz常规CP24372RBscNRBscNDLsymbNDLsymbN资源块概念资源块概念: :一个物理资源块（一个物理资源块（PRBPRB）由）由时域上连续的时域上连续的 个符号，频域上连续个符号，频域上连续的的 个子载波组成。其中个子载波组成。其中 和和 由由CPCP类型和子载波间隔决定。类型和子载波间隔决定。nRERE（Resource ElementResource Element）为最小的资源单位，）为最

13、小的资源单位，对于每一个天线端口，时域上为一个对于每一个天线端口，时域上为一个OFDMOFDM或或者者SC-FDMASC-FDMA符号，频域上为一个子载波。符号，频域上为一个子载波。nRBRB（Resource BlockResource Block）为业务信道资源分配）为业务信道资源分配的资源单位。的资源单位。LTELTE物理资源分配物理资源分配 REG/CCE/RBG REG/CCE/RBGREGREGRBGRBG14REGREG（Resource Element GroupResource Element Group）为控）为控制区域中制区域中RERE集合，用于映射下行控制信集合，用于映

14、射下行控制信道，每个道，每个REGREG中包含中包含4 4个数据个数据RERERBG RBG （Resource Block GroupResource Block Group）为业）为业务信道资源分配的资源单位，由一组务信道资源分配的资源单位，由一组RBRB组成，分组大小与系统带宽有关组成，分组大小与系统带宽有关CCECCE（Channel Control ElementChannel Control Element）为）为PDCCHPDCCH资源分配的资源单位，由资源分配的资源单位，由9 9个个REGREG组成。组成。System Bandwidth（RB）RBG Size(P)10111

15、 26227 63364 1104CCECCE下行下行Unicast/MBSFNUnicast/MBSFN子帧子帧控制区域控制区域OFDMOFDM符号数目符号数目帧结构类型帧结构类型2 2中的子帧中的子帧1 1和子帧和子帧6 61, 21, 2存在存在MBSFNMBSFN传输的子帧传输的子帧1, 21, 2不存在不存在MBSFNMBSFN传输的子帧传输的子帧1, 2, 31, 2, 3LTELTE物理资源分配物理资源分配控制区域与数据区域控制区域与数据区域1 1、下行、下行Unicast/MBSFNUnicast/MBSFN子帧：控制区域与数据区子帧：控制区域与数据区域进行时分，控制区域域进行

16、时分，控制区域OFDMOFDM符号数目可配置符号数目可配置常规子帧：常规子帧：常规子帧由两个时隙组成，包常规子帧由两个时隙组成，包括下行括下行Unicast/MBSFNUnicast/MBSFN子帧、下行子帧、下行MBSFNMBSFN专专用载波子帧和上行常规子帧用载波子帧和上行常规子帧特殊子帧：特殊子帧：特殊子帧由三个特殊域组成，特殊子帧由三个特殊域组成，分别为分别为DwPTSDwPTS、GPGP和和UpPTSUpPTS。2 2、下行、下行MBSFNMBSFN专用载波子帧中不存在控制区域专用载波子帧中不存在控制区域3 3、上行常规子帧控制区域与数据区域进行频分、上行常规子帧控制区域与数据区域进

17、行频分1516信道类型信道类型功能功能PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)承载上行业务数据承载上行业务数据 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)PUCCH (Physical Uplink Control Channel)承载承载HARQHARQ信息信息 PRACH (Physical Random Access PRACH (Physical Random Access Channel)Channel)用于用于UEUE随机接入时发送随机

18、接入时发送preamblepreamble信息信息 信道类型信道类型功能功能PDSCH(Physical Downlink Shared Channel )PDSCH(Physical Downlink Shared Channel )承载下行业务数据承载下行业务数据 PBCH (Physical Broadcast Channel)PBCH (Physical Broadcast Channel)承载广播信息承载广播信息 PMCH ( Physical Multicast Channel)PMCH ( Physical Multicast Channel)在支持在支持MBMSMBMS业务时，

19、用于承载业务时，用于承载多小区的广播信息多小区的广播信息 PCFICH (Physical Control Format Indicator PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel)Channel)用于指示同一子帧中用于指示同一子帧中PDCCHPDCCH占占用的符号数信息用的符号数信息 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 承载下行调度信息承载下行调度信息 PHICH (Physical Hybrid AR

20、Q Indicator Channel) PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 承载承载HARQHARQ信息信息 上行物理信道上行物理信道下行物理信道下行物理信道LTELTE物理信道物理信道17控制信息控制信息物理信道物理信道承载的信息承载的信息UCIUCIPUCCHPUCCH对下行传输的对下行传输的ACK/NACKACK/NACK的反馈、调度请求以及的反馈、调度请求以及CQICQI的测量结果的测量结果 CFICFIPCFICHPCFICHPDCCHPDCCH占用几个占用几个OFDMOFDM符号，符号，CFICFI取值为取值为1 1或或2

21、2或或3 3 HIHIPHICHPHICH对上行传输的对上行传输的ACK/NACKACK/NACK的反馈，的反馈，HIHI取值为取值为0 0或者或者1 1 DCIDCIPDCCHPDCCH资源分配信息、资源分配信息、HARQHARQ信息、上行调度确认以及其他控制信息。信息、上行调度确认以及其他控制信息。根据承载信息不同，根据承载信息不同，PDCCHPDCCH分为以下几种格式：分为以下几种格式：DCI DCI 格式格式0 0承载承载UL-SCHUL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCI DCI 格式格式1 1 承载承载SIMOSIMO方式的方式的DL-SCHDL-SCH资源分配信息；资源分配

22、信息；DCI DCI 格式格式1A1A承载简单的承载简单的 SIMOSIMO方式的方式的DL-SCHDL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCI DCI 格式格式2 2承载承载 MIMOMIMO方式的方式的DL-SCHDL-SCH资源分配信息；资源分配信息；DCIDCI格式格式3 3承载对于承载对于PUCCHPUCCH和和PUSCHPUSCH的的TPCTPC命令字（命令字（2 2比特的功率调整比特的功率调整）；）；DCIDCI格式格式3A3A承载对于承载对于PUCCHPUCCH和和PUSCHPUSCH的的TPCTPC命令字（命令字（1 1比特的功率调整比特的功率调整） 物理层信令主要用于携带

23、与资源分配相关的信息以及物理层信令主要用于携带与资源分配相关的信息以及HARQHARQ相关信息相关信息LTELTE物理信道物理信道物理层信令物理层信令n 下行物理信道的调制方式下行物理信道的调制方式n上行物理信道的调制方式上行物理信道的调制方式物理信道物理信道调制方式调制方式PDSCHPDSCHQPSK, 16QAM, 64QAMQPSK, 16QAM, 64QAMPMCHPMCHQPSK, 16QAM, 64QAMQPSK, 16QAM, 64QAMPDCCHPDCCHQPSKQPSKPBCHPBCHQPSKQPSKPCFICHPCFICHQPSKQPSKPHICHPHICHBPSKBPSK

24、物理信道物理信道调制方式调制方式PUSCHPUSCHQPSK, 16QAM, 64QAMQPSK, 16QAM, 64QAMPUCCHPUCCHBPSKBPSK，QPSKQPSKPRACHPRACHN/AN/ALTELTE物理信道物理信道调制方式调制方式18LTE物理信道下行物理信道的基本处理过程 基本处理过程基本处理过程 加扰：对将要在物理信道上传输的码字中的比特进行加扰。加扰：对将要在物理信道上传输的码字中的比特进行加扰。 调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。 层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传

25、输层。 预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复制调制符号进预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复制调制符号进行预编码。行预编码。 映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。 生成生成OFDMOFDM信号：为每个天线端口生成复值时域的信号：为每个天线端口生成复值时域的OFDMOFDM符号。符号。19LTE物理信道上行物理信道的基本处理过程 基本处理过程基本处理过程( (与下行基本相同与下行基本相同) ) 加扰：对将要在物理信道上传输的码字中的比特进行加扰。加扰：对将要在物理信道上传输的码

26、字中的比特进行加扰。 调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。 层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。 预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复制调制符号进预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复制调制符号进行预编码。行预编码。 映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。1.1. 生成生成SC-FDMASC-FDMA信号：为每个天线端口生成复值时域的信号：为每个天线端口生成复值时域的SC-FDMA

27、SC-FDMA符号。符号。20LTE物理信道上行物理信道控制信息21nPUCCHPUCCH负责上行的控制信息（负责上行的控制信息（UCIUCI）的周期上报，这些上行控制信息包括）的周期上报，这些上行控制信息包括HARQ-ACKHARQ-ACK、SRSR、CQICQI、PMIPMI、RIRI。nSRSR：调度请求。：调度请求。UEUE向基站申请资源调度的信息。向基站申请资源调度的信息。nCQICQI：Channel Quality Indicator. Channel Quality Indicator. 信道质量指示。信道质量指示。UEUE向基站反馈当前信道的质量，基向基站反馈当前信道的质量，

28、基站根据站根据CQICQI级数的反馈，调整当前的调制方式。如果信道质量较高，则可以采用较高阶的级数的反馈，调整当前的调制方式。如果信道质量较高，则可以采用较高阶的调制方式；反之则采用较低阶的调制方式。调制方式；反之则采用较低阶的调制方式。nPMIPMI：Precoding Matrix IndicatorPrecoding Matrix Indicator预编码矩阵指示，指示当前使用的预编码矩阵信息。预编码矩阵指示，指示当前使用的预编码矩阵信息。nRIRI：Rank indicatorRank indicator，秩指示。在发射分集的情况下，秩指示。在发射分集的情况下，RIRI恒等于恒等于1.

29、1.在空间复用下，在空间复用下，RIRI指指示为预编码的层数。示为预编码的层数。nCQICQI、PMIPMI、RIRI和下行和下行MIMOMIMO的关系。在开环空间复用下，基站只需要的关系。在开环空间复用下，基站只需要RIRI的反馈，码本（的反馈，码本（codebookcodebook）是按预定的顺序轮流使用的；在闭环空间复用下，基站同时需要）是按预定的顺序轮流使用的；在闭环空间复用下，基站同时需要CQICQI、PMIPMI、RIRI的反馈，基站会根据反馈动态选择码本，以适应不同的信道条件。在闭环空间复用下的反馈，基站会根据反馈动态选择码本，以适应不同的信道条件。在闭环空间复用下，可选择的码本

30、数量比开环空间复用的数量要多。由于闭环空间复用会根据信道的反馈，可选择的码本数量比开环空间复用的数量要多。由于闭环空间复用会根据信道的反馈动态调整策略，因此更能适应复杂的信道环境。动态调整策略，因此更能适应复杂的信道环境。Preamble格式时间长度序列长度01ms83912ms83922ms839（传输两次）33ms839（传输两次）4(仅用于FS 2)157.3us139LTE物理信道上行物理信道 PRACH22nPRACHPRACH时域结构时域结构lPreamble: CP + SequencePreamble: CP + SequencelPreamblePreamble之后需要预留保

31、护间隔之后需要预留保护间隔n一个一个PRACHPRACH占用占用6 6个个RBRBnPreamblePreamble使用使用Zadoff-ChuZadoff-Chu序列产生序列产生 n 序列长度：序列长度：l Preamble format 03Preamble format 03：839839，存在存在838838个根序列个根序列l Preamble format 4Preamble format 4：139139，存，存在在138138个根序列个根序列nPreamblePreamble信号采用的子载波间隔与信号采用的子载波间隔与上行其它上行其它SC-FDMASC-FDMA符号不同符号不同n

32、 Preamble format 03Preamble format 03：1250Hz1250Hzn Preamble format 4: 7500HzPreamble format 4: 7500HzPreamble format 03Preamble format 4CPTSEQTs3152Ts24576Ts21012Ts24576Ts6224Ts245762Ts21012Ts245762Ts448 Ts4096TLTELTE物理信道物理信道码字数目、层数目、预编码操作码字数目、层数目、预编码操作物理信道物理信道可支持的预编码操作可支持的预编码操作可支持的码字数目可支持的码字数目可支持的

33、层数目可支持的层数目PDSCHPDSCHPUSCHPUSCH单天线端口传输单天线端口传输1 11 1空间复用空间复用1 1，2 21 1，2 2，3 3，4 4传输分集传输分集1 12 2，4 4PDCCHPDCCHPBCHPBCHPCFICHPCFICHPHICHPHICHPUCCHPUCCH单天线端口传输单天线端口传输1 11 1传输分集传输分集1 12 2，4 423LTE物理信号 下行物理信号下行物理信号参考信号（参考信号（reference signalreference signal） 小区专用参考信号小区专用参考信号 MBSFNMBSFN参考信号参考信号 UEUE专用参考信号专用

34、参考信号同步信号（同步信号（synchronization signalsynchronization signal）主同步信号主同步信号辅同步信号辅同步信号 上行物理信号上行物理信号参考信号（参考信号（reference signalreference signal） 解调参考信号解调参考信号 探测探测(sounding)(sounding)参考信号参考信号24LTE物理信号下行同步信号 物理层小区物理层小区idid有有504504个，物理层小区个，物理层小区idid组有组有168168个个( (每组中有每组中有3 3个个id)id) 主同步信号序列的生成主同步信号序列的生成u一个小区中的主

35、同步信号在一个小区中的主同步信号在3 3个不同序列中选择。个不同序列中选择。u3 3个序列和一个物理层小区个序列和一个物理层小区idid组下的组下的3 3个物理层小区个物理层小区idid有一一对应的关系有一一对应的关系u由频域由频域 Zadoff-Chu Zadoff-Chu 序列产生。序列产生。 辅同步信号序列的生成辅同步信号序列的生成u两个长度为两个长度为3131的二进制交错级联产生。的二进制交错级联产生。u二进制序列是由二进制序列是由 生成长生成长3131的的M M序列循环移位得到。序列循环移位得到。u级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进行加扰。级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进行

36、加扰。25LTELTE物理信道与信号物理信道与信号物理资源的总体映射物理资源的总体映射主辅同步信号、导频信号、广播信息映射位置是固定的，控制格式指示信主辅同步信号、导频信号、广播信息映射位置是固定的，控制格式指示信息的位置可以估算出，也基本上是固定的。一般来说，先映射以上固定信息；息的位置可以估算出，也基本上是固定的。一般来说，先映射以上固定信息；再按照广播信息规定的再按照广播信息规定的HARQHARQ指示信息位置，映射指示信息位置，映射HARQHARQ指示信息；然后在相应的指示信息；然后在相应的控制符号内其他的控制符号内其他的RERE上，映射控制信息；最后把业务信息映射到剩余的上，映射控制信

37、息；最后把业务信息映射到剩余的RERE上。上。 （1 1）确定系统参数；）确定系统参数； （2 2）参考符号的物理资源映射；）参考符号的物理资源映射； （3 3）同步信号的物理资源映射；）同步信号的物理资源映射； （4 4） PBCHPBCH符号的物理资源映射；符号的物理资源映射； （5 5） PCFICHPCFICH符号的物理资源映射；符号的物理资源映射； （6 6） PHICHPHICH符号的物理资源映射；符号的物理资源映射； （7 7） PDCCHPDCCH符号的物理资源映射；符号的物理资源映射； （8 8） PDSCHPDSCH（PMCHPMCH）符号的物理资源映射）符号的物理资源映射

38、。26下行同步上行初始同步：nUE在随机接入信道上发送preamble码neNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反馈给UEnUE根据该信息进行后续的发送时间调整 上行同步保持：neNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字nUE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送时间提前量进行调整下行初始同步：n初始下行同步是小区搜索过程。 UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步 下行同步保持：n小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与eNB之间的时间同步 LTELTE物

39、理层过程物理层过程同步同步27LTELTE物理层过程物理层过程同步同步28n搜索搜索PSCHPSCH，确定，确定5ms5ms定时、获得小区定时、获得小区IDIDn解调解调SSCHSSCH，取得，取得10ms10ms定时，获得小区定时，获得小区IDID组组n检测下行参考信号，获取检测下行参考信号，获取BCHBCH的天线配置的天线配置nUEUE就可以读取就可以读取PBCHPBCH的系统消息（的系统消息（PCHPCH配置、配置、RACHRACH配置、邻区列表等）配置、邻区列表等）nSCHSCH结构基于结构基于1.25MHz1.25MHz固定带宽。固定带宽。UEUE必需的小必需的小区信息有：小区总发射

40、带宽、小区区信息有：小区总发射带宽、小区IDID、小区、小区天线配置、天线配置、CPCP长度配置、长度配置、BCHBCH带宽带宽5ms 定时，获得 (2)IDN10ms 定时，获得 (1)IDN计算得到 (2)ID(1)IDcellID3NNN读取MIB读取SIBLTELTE物理层过程物理层过程小区搜索小区搜索小区搜索是UE接入网络，为用户提供各种业务的基础 292UEeNBMsg1: preamble on PRACHMsg2: RA response on PDCCH and PDSCHmin delay2ms1Msg3: connection requirement, ect3Delay

41、 about5msMsg4: contention resolution4DelayBased on eNBLTELTE物理层过程物理层过程随机接入随机接入n随机接入过程的目的随机接入过程的目的nUEUE通过接入过程获得时间同步通过接入过程获得时间同步, ,保保证数据发送在系统接收窗口内证数据发送在系统接收窗口内; ;并并获取获取UEUE标识标识n系统进行接纳控制系统进行接纳控制n随机过程随机过程n通过通过PRACHPRACH发送发送rach preamble rach preamble nUEUE监控监控PDCCHPDCCH获得相应的上下行资获得相应的上下行资源配置；源配置；n从相应的从相应

42、的PDSCHPDSCH获取随机接入响应获取随机接入响应，包含上行授权、定时消息和，包含上行授权、定时消息和C-C-RNTIRNTIn UEUE从从PUSCHPUSCH发送连接请求发送连接请求neNBeNB从从PDSCHPDSCH发送冲突检测发送冲突检测n相关信道相关信道nPRACHPRACHnPDCCHPDCCHnPDSCHPDSCHnPUSCHPUSCH30第二部分：第二部分：LTE关键技术关键技术u1 1、多址技术、多址技术u2、多天线技术多天线技术u3、链路自适应链路自适应技术技术u4、 HARQHARQu5、 信道调度与信道调度与快速调度快速调度u6、小区间干扰消除小区间干扰消除32多

43、址方式概述LTELTE采用采用OFDMAOFDMA（正交频分多址：（正交频分多址：Orthogonal Frequency Division Multiple Orthogonal Frequency Division Multiple AccessAccess）作为下行多址方式）作为下行多址方式33nLTELTE采用采用DFT-S-OFDMDFT-S-OFDM（离散傅立叶变换扩展（离散傅立叶变换扩展OFDMOFDM：Discrete Fourier Transform Discrete Fourier Transform Spread OFDMSpread OFDM）、或者称为）、或者称为S

44、C-FDMASC-FDMA（单载波（单载波FDMAFDMA：Single Carrier FDMASingle Carrier FDMA）作为）作为上行多址方式上行多址方式OFDMOFDMOFDM即正交频分多路复用（即正交频分多路复用（Orthogonal Frequency Division MultiplexingOrthogonal Frequency Division Multiplexing），），与传统的多载波调制（与传统的多载波调制（MCMMCM）相比，相比，OFDMOFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且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能够保持

45、各个子载波之间的正交性34nOFDMOFDM的基本原理是将高速的数据流分解为的基本原理是将高速的数据流分解为N N个并行的低速数据流，在个并行的低速数据流，在N N个子载波个子载波上同时进行传输。这些在上同时进行传输。这些在N N子载波上同时传输的数据符号，构成一个子载波上同时传输的数据符号，构成一个OFDMOFDM符号符号OFDMCPOFDMCPn各个子载波之间要求完全正交，各个子载波各个子载波之间要求完全正交，各个子载波收发完全同步收发完全同步n发射机和接收机要精确同频、同步发射机和接收机要精确同频、同步n多径效应会引起符号间干扰以及载波间干多径效应会引起符号间干扰以及载波间干扰扰积分区间

46、内信号不具有整数个周期积分区间内信号不具有整数个周期 多径情况下空闲保护间隔在子载波间造成的干扰多径情况下空闲保护间隔在子载波间造成的干扰 带循环前缀的带循环前缀的OFDMOFDM符号符号保护间隔保护间隔(Guard Interval)(Guard Interval)和循环前缀和循环前缀(cyclic prefix)(cyclic prefix)35n 采样频率采样频率FsFsn 采样周期采样周期TsTsn FFTFFT点数点数NFFTNFFTn 子载波间隔子载波间隔f f n 有用符号时间有用符号时间TuTun 循环前缀时间循环前缀时间TcpTcpn OFDMOFDM符号时间符号时间TOFD

47、MTOFDMn 可用子载波数目可用子载波数目NcNc关键参数： f , Tcp以及Nc采样频率以及FFT点数与实现相关OFDMOFDM主要参数主要参数36n 子载波间隔子载波间隔n 15kHz15kHz，用于单播（，用于单播（unicastunicast）和多播（）和多播（MBSFNMBSFN）传输）传输n 7.5kHz7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的，仅仅可以应用于独立载波的MBSFNMBSFN传输传输 n 子载波数目子载波数目n 循环前缀长度循环前缀长度n 一个时隙中不同一个时隙中不同OFDMOFDM符号的循环前缀长度不同符号的循环前缀长度不同 信道带宽（信道带宽（MHz）1.435

48、101520子载波数目子载波数目721803006009001200LTE系统中，利用NFFT=2048的采样周期定义基本时间单元：Ts = 1/Fs = 1/(15000 x2048) 秒OFDMOFDMAOFDMOFDMA主要参数主要参数37OFDMOFDMAOFDMOFDMA优缺点优缺点OFDMOFDM系统的优点：系统的优点：n各子信道上的正交调制和解调可以采用各子信道上的正交调制和解调可以采用IDFTIDFT和和DFTDFT实现，运算量小，实现简单。实现，运算量小，实现简单。nOFDMOFDM系统可以通过使用不同数量的子信道，实现上下行链路的非对称传输。系统可以通过使用不同数量的子信道

49、，实现上下行链路的非对称传输。n所有的子信道不会同时处于频率选择性深衰落，可以通过动态子信道分配充分所有的子信道不会同时处于频率选择性深衰落，可以通过动态子信道分配充分利用信噪比高的子信道，提升系统性能。利用信噪比高的子信道，提升系统性能。OFDMOFDM系统的缺点：系统的缺点：n对频率偏差敏感：传输过程中出现的频率偏移，如多普勒频移，或者发射机载对频率偏差敏感：传输过程中出现的频率偏移，如多普勒频移，或者发射机载波频率与接收机本地振荡器之间的频率偏差，会造成子载波之间正交性破坏。波频率与接收机本地振荡器之间的频率偏差，会造成子载波之间正交性破坏。n存在较高的峰均比存在较高的峰均比(PARA)

50、(PARA)：OFDMOFDM调制的输出是多个子信道的叠加，如果多个信调制的输出是多个子信道的叠加，如果多个信号相位一致，叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平均功率，导致较大的峰号相位一致，叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平均功率，导致较大的峰均比，这对发射机均比，这对发射机PAPA的线性提出了更高的要求。的线性提出了更高的要求。38OFDMDFT-S-OFDMOFDMDFT-S-OFDM技术原理技术原理nLTELTE系统中上行链路采用系统中上行链路采用SC-FDMASC-FDMA技术，以期降低技术，以期降低PAPRPAPR，提高功率效，提高功率效率，通过率，通过DFT-S-OFDMDFT-

51、S-OFDM技术来实现。技术来实现。nDFT-S-OFDMDFT-S-OFDM可以认为是可以认为是SC-FDMASC-FDMA的频域产生方式，是的频域产生方式，是OFDMOFDM在在IFFTIFFT调调制前进行了基于傅立叶变换的预编码。制前进行了基于傅立叶变换的预编码。nDFT-S-OFDMDFT-S-OFDM与与OFDMOFDM的区别在于：的区别在于：OFDMOFDM是将符号信息调制到正交的子是将符号信息调制到正交的子载波上载波上，而，而DFTS-OFDMDFTS-OFDM是将是将M M个输入符号的频谱信息调制到多个正交个输入符号的频谱信息调制到多个正交的子载波上去。的子载波上去。n单载波的

52、实质是一个星座点符号分布在所有分配给他的频率上。单载波的实质是一个星座点符号分布在所有分配给他的频率上。n单载波本身不一定单载波本身不一定PAPRPAPR小，但一般单载波容易做到小，但一般单载波容易做到PAPRPAPR小。小。n如果如果DFTDFT后的信号不是等间隔或者集中分布在所分到的子载波上，后的信号不是等间隔或者集中分布在所分到的子载波上，也是单载波，但是也是单载波，但是PAPRPAPR就比较大。就比较大。 39SC-FDMASC-FDMA与与OFDMAOFDMA最大的区别最大的区别：SC-FDMA的用户原始信息符号在时域传输，而OFDMA的用户原始信息在频域传输。SC-FDMA比OFD

53、MA多了一个DFT预编码过程。OFDMA在频域上传输，可以利用频率选择性衰落，SC-FDMA在时域上传输，可以利用时域选择性衰落。实际上信道大都是慢衰落信道（时域选择性不强），但多径延时严重（频率选择性强），所以利用频率选择性的OFDMA的性能一般比利用时域选择性的SC-FDMA要好LTELTE上行多址方式选择上行多址方式选择SC-FDMASC-FDMA的好处：的好处：SC-FDMA的在任何时刻都传输的是单个符号，但带宽却是所分配的整个带宽，而OFDMA在任何时刻都是多个独立符号的叠加；从IDFT前端来看，SC-FDMA的频域子载波信号是相关的数据。OFDMA则相互独立的信息符号直接输入到子载

54、波上，存在多个独立符号叠加的问题。所以，应用统计分析或者从直观上看，SC-FDMA的峰均比会比OFDMA低n 子载波间隔子载波间隔n 15kHz15kHzn 子载波数目子载波数目n 循环前缀长度循环前缀长度n 一个时隙中不同一个时隙中不同DFTS-OFDMDFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同符号的循环前缀长度不同 信道带宽（信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目子载波数目721803006009001200OFDMDFTS-OFDMOFDMDFTS-OFDM关键参数关键参数41n上行多天线技术上行多天线技术n 上行传输天线选择上行传输天线选择(TSTD)(TSTD)n MU-M

55、IMOMU-MIMOn 下行多天线技术下行多天线技术n 传输分集：传输分集：SFBC, SFBC+FSTDSFBC, SFBC+FSTD，闭环，闭环Rank1Rank1预编码预编码n 空间复用：开环空间复用，闭环空间复用以及空间复用：开环空间复用，闭环空间复用以及MU-MIMOMU-MIMOn 波束赋形波束赋形n多天线技术分类多天线技术分类n MIMOMIMOn SISOSISOn SIMOSIMOn MISOMISO多天线技术多天线技术LTELTE的基本配置是的基本配置是DL 2DL 2* *2 2 和和UL 1UL 1* *2 , 2 , 最大支持最大支持 4 4* *4 442LTE下行

56、MIMO模式n LTE LTE 定义了定义了7 7种下行种下行MIMOMIMO传输模式传输模式431单天线端口，端口单天线端口，端口 0 2发射分集发射分集 3开环空分复用开环空分复用457闭环空分复用闭环空分复用多用户多用户 MIMO单天线端口，端口单天线端口，端口 5 6闭环闭环 Rank =1 预编码预编码 提高用户峰值速率提高用户峰值速率提高小区吞吐量提高小区吞吐量增强小区覆盖增强小区覆盖兼容单发射天线兼容单发射天线提高传输可靠性，改提高传输可靠性，改善信噪比善信噪比多天线技术空间复用MIMOMIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据技术的基本出发点是将用户数据分解为多个

57、并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性（空间特性（Spatial SignatureSpatial Signature），利用解调技术，最终恢），利用解调技术，最终恢复出原数据流。复出原数据流。 44n 下行下行MU-MIMO: MU-MIMO: 将多个数据流传输个不同的用户终端，多个用户终端以将多个数据流传输个不同的用户终端，多个用户终端以及及eNBeNB构成下行构成下行MU-MIMOMU-MIMO系统系统

58、n 下行下行MU-MIMOMU-MIMO可以在接收端通过消除可以在接收端通过消除/ /零陷的方法，分离传输给不同用户零陷的方法，分离传输给不同用户的数据流的数据流n 下行下行MU-MIMOMU-MIMO还可以通过在发送端采用波束赋形的方法，提前分离不同还可以通过在发送端采用波束赋形的方法，提前分离不同用户的数据流，从而简化接收端的操作用户的数据流，从而简化接收端的操作n LTE LTE下行目前同时支持下行目前同时支持SU-MIMOSU-MIMO和和MU-MIMOMU-MIMO多天线技术多天线技术空间复用空间复用45 n 波束赋形技术要求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多波束赋形技术要

59、求使用小间距的天线阵列，且天线单元数目要足够多n 波束赋形技术的实现方式是将一个单一的数据流通过加权形成一个指波束赋形技术的实现方式是将一个单一的数据流通过加权形成一个指向用户方向的波束，从而使得更多的功率可以集中在用户的方向上向用户方向的波束，从而使得更多的功率可以集中在用户的方向上n 波束赋形技术可以充分的利用波束赋形技术可以充分的利用TDDTDD系统的信道对称性系统的信道对称性n DOA DOAn SVD SVD多天线技术多天线技术波束赋形波束赋形46n 主要在下行方向，上行方向虽然支持主要在下行方向，上行方向虽然支持MU-MIMOMU-MIMO，但是每一个，但是每一个UEUE来看，其与

60、单天来看，其与单天线传输没有区别线传输没有区别n 统一流程如下统一流程如下层（层（LayerLayer）有不同的解释：）有不同的解释： 在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时，层数目等于天线端口数目；在在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时，层数目等于天线端口数目；在使用空间复用传输时，层数目等于空间信道的使用空间复用传输时，层数目等于空间信道的RankRank数目，即实际传输的流数目。数目，即实际传输的流数目。多天线技术多天线技术实现方式实现方式47链路自适应技术链路自适应技术可以通过两种方法实现：功率控制和速率控制。链路自适应技术可以通过两种方法实现：功率控制和速率控制。一般意义上的链