LTE-FDD基本原理及关键技术课件

1、LTE FDD基本原理及关键技术中兴通讯学院课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE FDD的区别中兴LTE解决方案中兴LTE进展TD-LTE概述LTE简介LTE相关组织介绍更好的覆盖峰值速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps低延迟CP: 100msUP: 5ms更低的 CAPEX & OPEX频谱灵活性更高的频谱效率LTELTE的目标峰值数据率1实现峰值速率的显著提高，峰值速率与系统占用带宽成正比2在20MHz 带宽内实现100Mbit/s的下行峰值速率(频谱效率5 bit/s/Hz)3在20MHz 带宽内实现50Mbit/s的上行峰值速率(

2、频谱效率2.5 bit/s/Hz)目标移动性E-UTRAN系统应能够支持:对较低的移动速度 ( 0 - 15 km/h ) 优化在更高的移动速度下 (15 - 120 km/h ) 可实现较高的性能在120 - 350 km/h的移动速度 (在某些频段甚至应该支持500 km/h ) 下要保持网络的移动性在各种移动速度下，所支持的语音和实时业务的服务质量都要达到或超过UTRAN下所支持的频谱频谱灵活性E-UTRA系统可部署在不同尺寸的频谱中，包括1.4、 3、 5、10、15 和 20 MHz, 支持对已使用频率资源的重复利用上行和下行支持成对或非成对的频谱共存与GERAN/3G系统在相同地区

3、邻频与其他运营商在相同地区邻频在边境两侧重合的或相邻的频谱内与 UTRAN 和 GERAN切换与非 3GPP 技术 (CDMA 2000, WiFi, WiMAX)切换LTE 频段划分LTE关键技术 频谱灵活支持更多的频段灵活的带宽灵活的双工方式先进的天线解决方案分集技术（频率、时间、空间、极化）目的是提高传输都可靠性MIMO技术Beamforming技术（即波束成形，是通用信号处理技术，用于控制传播的方向和射频信号的接收）新的无线接入技术OFDMASC-FDMA（单载波频分多址）课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE FDD的区别中兴LTE解决方案

4、中兴LTE进展LTE 网络构架MME / S-GWMME / S-GWX2S1移动性管理服务网关MME/SGW 与 eNode B的接口EPCE-UTRANeNode B间的接口Node BRNC+=eNode BEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUuE-UTRAN中只有一种网元eNode B演进分组核心网EPC演进分组系统EPSLTE全网架构SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Oper

5、ators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ 网络结构扁平化 E-UTRAN只有一种 网元E-Node B 全IP 媒体面控制面分离 与传统网络互通E-UTRAN 和 EPC的功能划分3GPP TS 36.300E-UTRAN 和 EPC的功能划分（续）eNB 功能:无线资源管理IP头压缩和用户数据流加密UE附着时的MME选择用户面数据向S-GW的路由寻呼消息和广播信息的调度和发送移动性测量和测量报告的配置MME 功能:分发寻呼信息给eNB安全控制空闲状态的移动性管理SAE 承载控制非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护S-GW 功能:终止由于寻呼原因产生

6、的用户平面数据包支持由于UE移动性产生的用户面切换课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE FDD的区别中兴LTE解决方案中兴LTE进展LTE/SAE的协议结构 信令流数据流与 UMTS 的PS 域相同eNBPHYUEPHYMACRLCMAC S-GWPDCPPDCPRLCLTE无线接口 用户平面LTE无线接口 控制平面eNBMACUEMACRLCPDCPRLCMMEPDCPNASNASRRCRRCPHYPHY无线帧结构类型1每个10ms无线帧被分为10个子帧每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5msTs=1/(15000*2048) 是基本时间单元任何

7、一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行#01个无线帧 Tf = 307200 TS = 10 ms1个时隙 Tslot=15360TS=0.5ms#11个子帧#2#17#18#191个子帧子帧 #5DwPTSGPUpPTS子帧 #91个半帧 153600 TS = 5 ms1个子帧子帧 #0DwPTSGPUpPTS30720TS子帧 #41个时隙 Tslot=15360TS1个无线帧 Tf = 307200 Ts = 10 ms无线帧结构类型2每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1

8、ms支持5ms和10ms上下行切换点子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD上下行配比方式“D”代表此子帧用于下行传输，“U” 代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组

9、成的特殊子帧。 特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms 。ConfigurationNormal cyclic prefixExtended cyclic prefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101 OFDMsymbols381 OFDMsymbols1948321039231121014121372 OFDMsymbols5392 OFDMsymbols82693917102-8111-系统占用带宽分析占用带宽 = 子载波宽度 x 每RB的子载波数目 x RB数目子载波宽度 = 15KHz每RB的子载波数目

10、 = 12名义带宽(MHz)1.435101520RB数目615255075100实际占用带宽(MHz)1.082.74.5913.518资源分组RE (Resource Element)最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波用 (k, l) 标记RB ( Resource Block)业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12个子载波FDD_LTE峰值速率FDD-LTE峰值速率计算20M带宽情况下峰值速率=PRB数*12个子载波*14个符号*调制阶数（下载64，上行16QAM）*MIMO*（1-系统开销占比）/1MSLTE物理信道概述物理层周围的无线接口协议结构LTE

11、上行/下行信道BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH逻辑信道传输信道物理信道CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH下行信道上行信道逻辑信道传输信道物理信道逻辑信道MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下：BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。

12、PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务 传输信道对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。 LTE中规定的传输信道类型如下：BCH：广播信道，用于传输

13、BCCH逻辑信道上的信息。PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DL-SCH的TTI是1ms。MCH：多播信道，用于支持MBMS。UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道 物理信道和信号上行物理信道PUSCHPUCCHPRACH上行物理信号参考信号（Reference Signal：RS）下行物理信道PDSCH:PBCHPMCHPCFICHPDCCHPHICH下行物理信号同步信号（

14、Synchronization Signal）参考信号（Reference Signal）物理信道一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息物理信号一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息物理层过程小区搜索Step1、搜索PSCH，确定5ms定时、获得小区IDStep2、解SSCH，取得10ms定时，获得小区ID组；Step3、检测下行参考信号，获取BCH的天线配置；然后UE就可以读取PBCH的系统消息（PCH配置、RACH配置、邻区列表等）SCH结构基于1.25MHz固定带宽。UE必需的小区信息有：小区总发射带宽、小区ID、小区天线配置、CP长度配置、BCH带

15、宽物理层过程 随机接入通过PRACH发送RACH preamble UE监控PDCCH获得相应的上下行资源配置；从相应的PDSCH获取随机接入响应，包含上行授权、定时消息和分配给UE的标识 UE从PUSCH发送连接请求eNB从PDSCH发送冲突检测2UEeNBMsg1: preamble on PRACHMsg2: RA response on PDCCH and PDSCHmin delay2ms1Msg3: connection requirement, ect3Delay about5msMsg4: contention resolution4DelayBased on eNBCell

16、reselectionCell updateLTE intra-system mobilityIntra-frequency handoverInter-frequency handover (same band)Inter-frequency handover (diff band)LTE UTRAN inter-workingReselection LTE UTRANPS handover LTE-UTRANPS handover UTRAN - LTELTE GERAN inter-workingReselection LTE GERANeNACC LTE -GERANPS handov

17、er GERAN - LTELTEGERANLTEGERANGERANLTELTEUTRANLTEUTRANUTRANLTEeNode BLTE Intra-system HO eNode BLTE 移动性管理LTE 移动性管理课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE FDD的区别中兴LTE解决方案中兴LTE进展LTE测试中常用指标无线指标解释PCI：物理小区标识，由主同步码和辅同步码组成，其中主同步码有3个不同取值，辅同步码有168个不同取值，共有504个PCI码。RSRP：参考信号接收功率，是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量

18、需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值。RSRQ：N*RSRP/(LTE载波RSSI）之比，表示LTE参考信号接收质量，这种度量主要是根据信号质量来对不同LTE候选小区进行排序。这种测量用作切换和小区重选决定的输入。SINR：是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值；可以简单的理解为“信噪比”RI：rank indication;秩指示，单双流指示。PDSCH RB Number： PDSCH（物理下行共享信道）信道每秒的RB数PUSCH RB Number : PUSCH信道每秒的RB数PDSCH total BLE

19、R:块误码率。PDSCH Transimission Mode:1.TM1，单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。2. TM2，发送分集模式：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益。3. TM3，大延迟分集：合适于终端（UE）高速移动的情况。4. TM4，闭环空间复用：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。5. TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。6. TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。7. TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。8.

20、TM8，双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。9. TM9, 传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。TM2发送分集，TM3空分复用，TM7单流波束复行，TM8双流波束复行TD-LTE关键技术频域多址技术 OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术 AMC快速MAC调度技术小区干扰消除LTE多址技术的要求更大的带宽和带宽灵活性 随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响. 在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽. 扁平化架构 当

21、分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现. 便于上行功放的实现 SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比, 有利于终端采用更高效率的功放. 简化多天线操作 OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.OFDM基本思想OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输OFDM子载波的带宽 信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落”OFDM符号持续时间 Urban - Suburban - Ru

22、ral Solution B (Germany 800MHz spectrum license rule):Rural - Suburban - Urban - Dense Urban立体化覆盖解决方案B8200R8882AntennaR8882B8200Antenna分布式基站面覆盖分布式基站线路覆盖Value AreaB8200分布式站点热点覆盖R88882R8882分布式站点，组网灵活，布网快捷；适合于空间少，承载轻，天线距离远的场景。B8200统一连接传输和网管R8882R8882R8882LTE 2.1G CC BPL CPRI linkR8882R8882R8882CDMA 800

23、M CC CHCPRI linkB8200在原有CDMA设备基础上，单独增加LTE BBU和RRU设备，LTE设备可独立连接网管和传输，也可和CDMA共网管和传输新建LTE网络方案-分布式基站堆叠方案1 BPL support 3 cellsMax. DL 200Mbps, UL 75MbpsMinimal ConfigurationB8200 CC R8882R8882R8882LTE S111 All BandsBPL CPRI linkR88823 BPLs support 3 cellsMax. DL 600Mbps, UL 225MbpsMaximal ConfigurationR8

24、882CPRI linkR8882R8882B8200LTE S111 All Bands CC BPL R8882BS8700的3小区配置应用（10M或20M带宽）R8882R8882R8882B8200R8882R8882R8882CDMA 1xS444+DO S333 800MLTE S111+DO S333 2.1GHz CC BPL BPL 10MHz or 20MHz2 BPL support 6 cellsMax. DL 400Mbps, UL 150MbpsCPRI linkR8882R88823小区后续支持CL双频段双模演进新建LTE网络方案-宏站BBU堆叠方案BBU(CDM

25、A)BBU(LTE)BBU(CDMA)1x-EVDOLTE1x-EVDOLTE1x-EVDOLTEBBU(LTE)BBU(CDMA)CDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DO1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTEBBU支持C/L双模方式一：增加LTE RSU方式二：替换为CL双模RSU增加LTE专用BBURRU支持C/L双模客户利益：最大限度保护客户现有投资支持CL高载波，大容量共网管，方便管理RRU可光纤级联，省工程成本描述：C/L BBU专用，支持高载波，

26、大容量BBU支持单独出E1，GE口；也支持级联接以太网C/L RRU可单独接C/LBBU,也支持光纤级联* ZTE SDR基站BS8800，BS8900有LTE BBU预留空间WITH DOOR OPENBS8800新增LTE配置应用CDMA RSUPower Distribution增加LTE BBU增加LTE RSUCDMA BBUBS8900A,三小区配置带电池BC8910ARC8910ABS8900A新增LTE配置应用增加LTE BBU,堆叠放置PC8910A增加LTE RRUB8200GSM S333 900MHzCDMA 1XS222+DO S333 800M bandLTE S1

27、11 2.1GHz FS CC UBPG BPL CH BPL: LTE基带板BPC: UMTS基带板UBPG: GSM基带板RRU in GSM Single modeRRU in CDMA single mode RRU in LTE single mode RRU in UMTS Single modeUMTS S222 2100MHzBPC Example: GSM S333 + UMTS S222 + CDMA 1X S222+DO S333(800M) + LTE S111(2.1G)多模配置演进课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE F

28、DD的区别中兴LTE解决方案新建网络解决方案CDMA网络向LTE演进方案中兴LTE解决方案基于SDR平台的Uni-RAN方案Iub/AbisRRU 800MHzLTE, CDMA2000 1X/DO Baseband UnitRRU 1.9GHzBSCRRU2.6GHzS1IP basedbackhaulCDMA2000 1X/DO CN& SAELTELTE & CDMA2000 EVDOLTE &CDMA2000 1X分布式架构，多模演进和共存CDMA2000 1X + DOCDMA2000 1X + LTECDMA2000 1X/DO + LTE CL平滑演进方案-同频平滑演进ZTE S

29、DR Platform1. Add LTE cardsLTE support1. Add RRUs and LTE cards to support MIMOCDMA 1x/EVDO system 统一SDR平台，只需增加少许硬件，即可平滑升级最大限度保护现有投资多模eNodeBCDMA 1xCDMA EVDOLTEZTE SDR Platform2. Add RRUs to support MIMOCL演进方案2-同频共RRU支持MIMO 更高的处理能力 Add LTE cardsLTE with MIMO supportCDMA 1x/ EVDO system40W * 22T4R20MH

30、z bandwidth (硬件支持30M)700M, DD, 800M, 1900M, 2.1G, 2.6GHzCDMA 800MLTE 2.1GB8200R8882R8882R8882 CC BPL CPRI linkR8882R8882R8882CDMA 800M CC CHCPRI linkB8200在原有CDMA设备基础上，只需新增LTE信道板和新频段RRU，共网管和传输，不新增机房空间Add LTE 信道板R8882BS8700双模应用-双频段CL平滑演进方案-宏站共CC支持CL双模方案BBU（CDMA)BBU(CDMA<E)1x-EVDOLTE1x-EVDOLTE1x-EVDO

31、LTEBBU(CDMA<E)CDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DO1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTEBBU支持C/L双模方式一：增加LTE RSU方式二：替换为CL双模RSU增加LTE信道板RRU支持C/L双模CDMALTECDMALTECDMALTEMulti-ModeBBURSU82GSM/LTE 2100MHzCCUBPGBPLFSExample: DO S333 & LTE S111 2100MHzB8200BS8800双模应用-同频段CD

32、MACD MARSU82 1X S222+D0 S333 800MHzRSU82 LTE S111+DO S333 2100MHzB8200CHBPLFSCCExample: CDMA 1XS222+DO S333(800M) + LTE S111+DO S333ZXSDR BS8800Multi-Mode BBUTX/RX RXCDMALTECDMALTECDMALTECDMABS8800CL双模应用-双频段课程内容LTE概述 LTE网络架构 LTE协议栈LTE关键技术TD-LTE与LTE FDD的区别中兴LTE解决方案中兴LTE进展中兴LTE战略投入西安LTE主要研发基地产品规划、系统和终

33、端研发中兴将在西安投资60亿建立下一代移动通讯研发和制造中心深圳总部系统硬件平台上海系统算法南京核心网EPC美国研究所系统算法欧洲研究所基带算法、PA超过2000名工程师参与LTE研发2345612011 Q3大规模商用 2010 Q3小规模商用2009 Q3开始外场测试2008 Q1发布LTE测试样机2007 Q1开始产品研发2006 Q4参加NGMN/LSTI2005 Q2开始LTE关键技术研究ZTE MILESTONE中兴通讯LTE的全球应用 商用合同实验局/测试局700,000 站点7017ZTE LTE 获奖情况2008200920102011InfoVison Award Winn

34、er for Innovative SDR base station, BrusselsZTE and CSL have been awarded the LTE Infrastructure Innovation award as part of the Global Telecoms Business Innovation Awards 2010ZTE LTE SON Technology and Solution is awarded Excellent Model by PTExpo and Chinese telecom industry pressFrost & Sullivan, a world leader in growth consulting,