LTE基本原理-鼎利培训

1、LTE基本原理1u TS 36.2xx 层一u TS 36.321323 层二u TS 36.331 层三PHYMAC/RLC/PDCPRRC2内容介绍第1章网络框架和协议架构第2章信道分类第3章基本传输资源结构第4章常用参数指标3无线接入技术演进：更严的时延要求UE从空闲激活时延（控制面）100ms，休眠激活时延（控制面）50ms；数据包单向传输时延（用户面）5msuLong Term Evolution：长期演进基本概念LTE和SAE共同构成了EPS：使用“EPS”承载概念提供从网关到UE的IP路由，EPS承载即IP流uEvolved Packet System：演进分组系统包含了演进后的

2、分组交换核心网：EPC（Evolved Packet Core)uSystem Architecture Evolution：系统架构演进LTE?SAE?EPS?EPC?4LTE关键技术小结u多载波技术下行：正交频分多址接入OFDMA（Orthogonal Frequency Division Access)上行：单载波频分多址接入SC-FDMA（Single Carrier OFDM）u多天线技术分集增益：利用多天线提供的空间分集来改善多径衰落 情况下传输的健壮性。阵列增益：通过预编码或波束赋形使能量集中在一个或 多个特定方向（所谓的多用户MIMO）空间复用增益：在可用天线组合所建立的多重空

3、间层 上，将多个信号流传输给单个用户u分组交换无线接口LTE是完全面向分组交换的多业务系统，应用于协议栈的所有层5LTE关键性能需求小结绝对需求下行峰值传输速率100Mbit/s峰值频谱效率5bit/s/Hz小区平均频谱效率1.62.1bit/s/Hz/cell小区边缘频谱效率0.040.06bit/s/Hz/user广播频谱效率1bit/s/Hz上行峰值传输速率50Mbit/s峰值频谱效率2.5bit/s/Hz小区平均频谱效率0.661.0bit/s/Hz/user小区边缘频谱效率0.020.03bit/s/Hz/user系统用户面时延（双向）10ms连接建立时延100ms运行带宽1.420

4、MHzVoIP容量60session/MHz/cell6用户设备能力UE Category12345最大下行速率（Mbit/s）1050100150300最大上行速率（Mbit/s）525505075所需接收天线数量22222所支持的下行MIMO流数量12224下行64QAM支持上行64QAM支持7系统架构8用户平面协议栈架构UE应用IPPDCPRLCMACPHYeNodeBPDCPRLCMACPHY9控制平面协议栈架构UERRCPDCPRLCMACPHYeNodeBPDCPRLCMACPHY10LTE总体协议栈架构11无线资源控制协议（RRC）1. 系统消息：处理包含NAS公共信息在内的系统

5、信息广播2. RRC连接控制：涉及RRC连接建立、修改、释放相关的所有过程3. 网络控制的Inter-RAT移动性包含除移动性过程之外的安全激活和UE RRC上下文信息传输4. 频带内、频间以及系统间移动性的测量配置和上报5. 杂项功能：包括诸如专用NAS信息传输和UE无线接入能力信息的传输等12分组数据汇聚协议（PDCP）1. 用户平面数据的包头压缩和解压缩。2. 安全性功能：a)用户和控制平面协议的加密和解密b)控制平面数据的完整性保护和验证3. 切换支持功能a)在切换时对上层发送的PDU顺序发送和重排序；b) 控制平面数据的完整性保护和验证。4. 丢弃超时的用户平面数据13无线链路控制协

6、议（RLC）1. RLC功能通过RLC实体来实现。2. 由3种数据传输模式来实现：a)透明模式TMb)非确认模式UMc)确认模式AM3. 对PDCP PDU进行重排，使其适应MAC层制定大小。4. 对RLC SDU进行串接/分段和重组。14媒体接入控制协议（MAC）1. MAC只有一个MAC实体。2. 传输调度功能。3. UE级别功能。4. MBMS功能。5. MAC控制功能以及传输块生成等。物理层协议（PHY）物理层位于无线接口协议栈最底层，提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能。15内容介绍第1章网络框架和协议架构第2章信道分类第3章基本传输资源结构第4章常用参数指标16物理信道下行PB

7、CH（物理广播信道）：用于承载重要的系统信息PDSCH（物理下行共享信道）：用于承载数据，包括业务数据和高层信令PMCH（物理多播信道）：用于承载多播业务信息PDCCH（物理下行控制信道）：用于承载下行控制信息，PCFICH（物理控制格式指示信道）：用于指示每个子帧控制区域符号数PHICH（物理HARQ指示信道）：用于承载针对上行业务是否正确接收 ACK/NACK反馈信息。上行PRACH（物理随机接入信道）：用于UE上行接入同步或上行数据到达时资源请求。PUSCH（物理上行共享信道）：用于承载数据，包括业务数据和高层信令PUCCH（物理上行控制信道）：用于承载上行控制信息，包括CQI和ACK等

8、。17传输信道连接MAC与PHY层下行BCH（广播信道）：用于承载部分系统信息DL-SCH（下行共享信道）：用于承载数据，包括业务数据和高层信令PCH（寻呼信道）：用来向UE传输寻呼信息及通知UE系统消息更新MCH（多播信道）：用来传输MBSFN相关的用户数据或控制信息上行RACH（随机接入信道）：用来在UE上行没有精确的上行时间同步时或没有分配到上行发送资源时接入网络。UL-SCH（上行共享信道）：用来传输上行用户数据或控制消息。18逻辑信道连接MAC与RLC层控制逻辑信道BCCH（广播控制信道）：用于广播系统信息的下行信息CCCH（公共控制信道）：UE与eNB还未确定关联时发送控制信息的上

9、下 行信道。PCCH（寻呼控制信道）：用来通知UE来电或系统信息改变的下行信息MCCH（多播控制信道）：用来发送与MBSFN业务接收相关的控制信息的 下行信道DCCH（专用控制信道）：用来发送与特定UE相关的专用控制信息的上下 行信道19业务逻辑信道DTCH（专用业务信道）：用来发送专用用户数据的上下行信道MTCH（多播业务信道）：用来发送与MBSFN业务用户数据的下行信道逻辑信道连接MAC与RLC层20内容介绍第1章网络框架和协议架构第2章信道分类第3章基本传输资源结构第4章常用参数指标21LTE基本时频资源结构22LTE支持两种帧结构：TYPE1FDD；TYPE2TDDLTE基本帧结构23

10、TDD-LTE帧结构对于TDD，一个无线帧10ms，每个无线帧由两个半帧构成，每个半帧长度为5ms。每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和UpPTS三个特殊时隙构成，总长度为1ms。DwPTS：下行时隙，用来传输同步信号以及下行控制信道，也可以传下行数据；GP：是DwPTS与UpPTS之间的转换保护间隔，GP越大，说明小区覆盖半径越大UpPTS：上行时隙，可以用来传输TDD专有的短RACH，也可以用来传SRS等。24物理信道时频资源占用25特殊时隙配置26上下行配比配置27内容介绍第1章网络框架和协议架构第2章信道分类第3章基本传输资源结构第4章常用参数及指标28网络标识类参数网络中识别

11、用户、 小区等的参数，主要有：IMSI：国际移动用户识别码TAI：全球唯一跟踪区标识ECGI：E-UTRAN全球小区识别码GUTI：全球唯一临时标识，在网络中唯一标识UE，可以减少IMSI，IMEI等用户私有参数暴露在网络传输中30网络标识类参数EARFCN：频点号PCI：物理小区标识BAND：频段参数解释取值范围EARFCNLTE的频点号（使用频率-当前频段起始频率）10+频点偏移量PCIPhysical Cell ID，同一区域内小区不能定义相同的值0503Band频带号143，其中TDD为334330频率频点转换关系31物理资源类参数参数解释取值范围Special SubFrame Pa

12、tterns特殊子帧类型(特殊子帧DwPTS,GP,UpPTS的配比方式)0-8SubFrame Assignment Type上、下行子帧配置06Frame NumberLTE中用10bit承载SFN(system frame number)数据，在MIB中承载，在PBCH中传输。SFN位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。01023SubFrame Number1帧由10个子帧组成，取值090932信号测量类参数 RSRP/RSRQ/RSSI是LTE中判定信号强度、信号质量的三个参数。参数解释取值范围RSRP(dBm)Reference Signal Receiving Powe

13、r，是在某个Symbol内承载Reference Signal的所有RE上接收到的信号功率的平均值取值-141-40RSRQ(dB)Reference Signal Receiving Quality，是RB*RSRP与RSSI的比值取值-40-6RSSI(dBm)Received Signal Strength Indicator，是在这个Symbol内接收到的所有信号（包括导频信号和数据信号，邻区干扰信号，噪音信号等）功率的平均值取值-125033TM模式TM mode传输模式解释 应用场景Release 8TM1单天线传输 信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站TM2发射分

14、集 发射分集，两个天线所传的东西都是一样的，即一个codeword，保证传输质量 同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送 信道质量不好时，如小区边缘TM3开环空间复用终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号信道质量高且空间独立性强时TM4闭环空间复用需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性 信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好 TM5多用户MIMO 基站使用相同的频资源将多个数据流发送给不同用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。TM6单层闭环空间复用 终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适

15、应当前的信道TM7单流Beamforming发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发射信号具有波束赋形效果 信道质量不好时，如小区边缘Release 9TM8双流Beamforming结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率 Release 10TM9单用户达到8层，多用户到4层 34信道质量及控制信息分类参数解释CQIReport TypePUCCH report的类型，指此PUCCH信道中承载的信息：1.TYPE1(CQI feedback for the UE selected

16、 sub-bands)2.TYPE2(wideband CQI and PMI feedback.)3.TYPE3(RI feedback)4.TYPE4(wideband CQI)Reprot Mode报告上报模式，信令详解中mode1-0/mode1-1/mode2-0/mode2-1指报告周期性上报，mode1-2/mode2-2/mode3-0/mode3-1指报告非周期性上报Periodicity上报周期，单位为msDCIPDCCH formatPDCCH类型PDCCH CCE StartCCE的起始位置，必须是对应CCE Number的整数倍PDCCH CCEs NumberCCE

17、数量，与PDCCH类型对应PDCCH REGs NumberREG数量， CCEs number*9Aggregation Level用于PDCCH盲检测，对于不同的期望信息UE用相应的X-RNTI去和CCE信息做CRC校验，如果CRC校验成功，那么UE就知道这个信息是自己需要的，也知道相应的DCI format，调制方式，从而进一步解出DCI内容。这就是所谓的“盲检”过程。协议首先划分了CCE公共搜索空间（Common Search Space）和UE特定搜索空间（UE-Specific Search Space），对于不同的信息在不同的空间里搜索。35无线网络临时标识RNTI类型DCI类型

18、作用RA-RNTIDCI format1a/1c用于随机接入响应；与时频资源位置绑定SI-RNTIDCI format1a/1c用于标识SIB消息的传输P-RNTIDCI format1a/1c用于标识寻呼消息的传输TPC-RNTIDCI format3/3a用于标识联合编码TPC命令传输的用户组Temp C-RNTIDCI format 1/1a用于Msg3的传输；冲突解决C-RNTIDCI format 1/1a/1b/1d/2/2a用于动态调度的PDSCH传输SPS C-RNTIDCI format 1a用于半持续调度的PDSCH传输在UE接入过程中，先用到RA-RNTI，再分配Temp

19、 C-RNTI，待完成附着后再进行C-RNTI的分配。36调制和编码方案（Modulation and Coding Scheme）eNB可以选择QPSK、16QAM、64QAM方案和各种编码率来响应CQI反馈37CQI/PMI/RIUE根据信道状况在上行信道中向基站上报PMI,RI,CQI，基站根据这些信息动态选择空间复用的模式及码本，使得无线资源利用率最大化。CQI indexmodulation code rate x 1024 efficiency0out of range1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165Q

20、PSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.554738CQI/PMI/RICQI计算与上报分为：宽带CQIwideband CQI子带CQIsubband CQI高层配置子带CQIHigh layer configured subband CQIPMI计算与上报分为：单PMIsingle PMI多PMImultiple PMI39CQI/PMI/RIPUSCHS上CQI/PMI非周期性上报：40在不同的传输模式下，UE支持的上报模式如下所示：T