LTE基本原理介绍

LTE介绍演讲人:李峰日期：2023/2/3IntroductiontoLTE提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术LTE网络结构

LTE语音发展规划“2012年世界电信展”于2012年10月14日在阿联酋迪拜隆重开幕。在期间举行的由国际电信联盟、中国移动等联合举办的TD-LTE技术与频谱研讨会上，我国政府首次正式公布了2.6GHz全TDD频谱规划方案，无线电管理局副局长谢存表示“中国已经决定将2.6GHz频段的2500-2690Hz，全部190MHz频率资源规划为TDD频谱。”随后，工信部确定lTE-FDD频率资源，将分配在1800MHz和2100MHz频段中未分配的两个60MHz频率资源，共120MHz用于FDD频率，该频率资源可以用于WCDMA/FDD-LTE及其演进技术。LTE的发展LTE的发展LTE网络部署统计：截止2012年7月11日，全球共部署了89张LTE商用网络：中国移动实验网建设情况：

（1）2010年上海世博会TD-LTE实验网建设；

（2）2011年6+1个城市实验网建设；

（3）2012年扩大到13个城市共20000个TD-LTE基站的实验网建设；

（4）2013年计划建设20万个TD-LTE基站。国内实验网情况：中国联通实验网建设情况：2011年联通在上海和西安部署FDD-LTE试验网，并进行性能测试——设计院参与了西安试验网项目。目前国内尚未有LTE商用网络。提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术1.OFDM技术2.LTE空口传送模式3.LTE帧结构4.LTE物理信道5.LTE物理层LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE空口关键技术正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。OFDM概念频域波形f宽频信道正交子信道LTE空口关键技术子载波间隔确定——多普勒频移影响2GHz频段，350km/h带来648Hz的多普勒频移，对高阶调制造成显著影响低速场景，多普勒频移不显著，子载波间隔可以较小高速场景，多普勒频移是主要问题，子载波间隔要较大仿真显示，子载波间隔大于11kHz，多普勒频移不会造成严重性能下降当15kHz时，E-UTRAN系统和UTRAN系统具有相同的码片速率，因此确定单播系统采用15kHz的子载波间隔独立载波MBMS应用场景为低速移动，应用更小的子载波间隔，以降低CP开销，提高频谱效率，采用7.5kH子载波LTE空口关键技术信道类型信道名称资源调度单位资源位置控制信道PCFICHREG占用4个REG，系统全带宽平均分配时域：下行子帧的第一个OFDM符号PHICHREG最少占用3个REG时域：下行子帧的第一或前三个OFDM符号PDCCHCCE下行子帧中前1/2/3个符号中除了PCFICH、PHICH、参考信号所占用的资源PBCHN/A频域：频点中间的72个子载波时域：每无线帧subframe0第二个slotPUCCH位于上行子帧的频域两边边带上业务信道PDSCH\PUSCHRB除了分配给控制信道及参考信号的资源频率CCE：ControlChannelElement。CCE=9REGREG：REgroup，资源粒子组。REG=4RERE：ResourceElement。LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms)RB：ResourceBlock。LTE系统最常见的调度单位，上下行业务信道都以RB为单位进行调度。RB=84RE。左图即为一个RB。时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波时间1个OFDM符号1个子载波LTERB资源示意图LTE资源单位：将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。时域波形tpower峰均比示意图下行多址方式—OFDMA下行多址方式特点同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。分布式：分配给用户的RB不连续集中式：连续RB分给一个用户优点：调度开销小优点：频选调度增益较大频率时间用户A用户B用户C子载波在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式LTE空口关键技术LTE空口关键技术和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续上行多址方式—SC-FDMA上行多址方式特点频率时间用户A用户B用户C子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用SingleCarrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。LTE空口关键技术OFDM技术优势1.频谱效率高；2.带宽扩展性强，目前标准可支持的带宽有1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz6种。3.抗多径衰落能力强；（1）通过IFFT变换把每个符号的信息分摊到N个时刻，在时域上展宽，相当于时间分集的效果。接收端检测的时候考虑N个采样时刻的一起处理，把它当做一个符号。符号间隔比时延大，当然就没有多径了。多径只有当时延比符号间隔长的时候才会有。（2）加上了CP的傅里叶变换，把普通卷积变成了循环卷积，这样多径导致拖尾的数据被循环到前面来了，只要多径时延不超过CP长度那么就是数据信息无丢失的。（不会丢失到下一个symbol的含义)也就是不产生符号间干扰；4.频域调度和自适应；（1）集中式载波分配方式；（2）分布式子载波分配方式。5.实现MIMO技术简单。LTE空口关键技术OFDM技术劣势1.峰均比高；2.对频率偏移特别敏感；3.多小区多址和干扰抑制。OFDM系统虽然保证了小区内用户的正交性，但无法实现自然的小区间多址。如果不采用额外设计，将面临严重的小区间干扰。可能的解决方案包括：加扰小区间频域协调干扰消除跳频等提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术1.OFDM技术2.LTE空口传送模式3.LTE帧结构4.LTE物理信道5.LTE物理层LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE空口关键技术LTE多天线技术应用无线通信系统可以利用的资源：时间、频率、功率、空间LTE系统中，对空间资源和频率资源进行了重新开发，大大提高了系统性能多天线技术通过在收发两端同时使用多根天线，扩展了空间域，充分利用了空间扩展所提供的特征，从而带来了系统容量的提高。LTE空口关键技术多路信道传输同样信息多路信道同时传输不同信息多路天线阵列赋形成单路信号传输包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况最大比合并最小均方误差或串行干扰删除波束赋形（Beamforming）发射分集分集合并通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用LTE多天线发送方式（基站射频）：LTE空口关键技术Mode传输模式技术描述应用场景1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2发射分集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3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4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5多用户MIMO基站使用相同时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。6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，使其适应当前的信道7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8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信道质量较高且具有一定空间独立性时（信道质量介于单流beamforming与空间复用之间）传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式2发射分集模式LTE空口传输模式（MIMO传送方式）：主要应用是第2、3、7模式LTE空口关键技术频域频域子载波一个一个子载波Si5Si3

S

i1TD-LTE传输模式-发射分集（Mode2）

Si

5Si

4

Si

1S

i

Si

3Si

2

Si

7Si

6

Si

*Si

1*

Si

4*Si

5*

Si

2*Si

3*

Si

6*Si

7*天线端口0天线端口1天线端口2天线端口3空资源元素

Si

7

Si6

Si

5Si

4

Si

3

Si

2Si

1Si

Si

2

*

*S

i*

*

Si

6

*

Si7

*Si

4

*

*

天线端口0

天线端口1•

天线端口0传原始调制符号•

天线端口1传原始符号的变换符号•

天线端口0与2(1与3）为一个天线端口对，二者之间为SFBC；•天线端口0与1在频域上交替传送原始信号，二者之间为FSTD;2与3传送相应的交换信号,亦为FSTD。•

发射分集利用了天线间的弱相关性，在天线对上传送原始信号及其变换符号（一般为原

始符号的共轭），提高信号传输的可靠性。•

既可用于业务信道，又可用于控制信道。两天线端口---SFBC

(空频块编码）四天线端口---SFBC+FSTD

（频率偏移发射分集）LTE空口关键技术TD-LTE传输模式-空间复用（Mode3,4,6）Stream

4Stream

2Stream

3Stream

1接收机发送端Stream

4Stream

2Stream

3Stream

11234•普通的空间复用，接收端和发送端无信息交互Stream

4Stream

2Stream

3Stream

1接收机预处理Stream

4Stream

2Stream

3Stream

11234反馈信道信息•

基于非码本的预编码：

•

基于终端提供的SRS(探测参考信号)或DMRS(解调参考

信号)获得的CSI，基站自行计算出预编码矩阵

•

基于码本的预编码：

•

基于终端直接反馈的PMI(预编码矩阵索引号)从码本中

选择预编码矩阵•

空间复用利用了天线间空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传送不同的数据流，提高数据传输的峰值速率•只应用于下行业务信道（为了确保传输，控制信道普遍采用发送分集）开环空间复用闭环空间复用LTE空口关键技术TD-LTE传输模式-波束赋形（Mode7,8）两个波束传递相同信息，获得分集增益+赋型增益两个波束传递不同信息，获得复用增益+赋型增益产生定向波束，获得赋型增益定义

•

波束赋型是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标用户，提高

目标用户的信噪比，从而提高用户的接收性能。

特点•波束赋型只应用于业务信道

•

控制信道仍使用发射分集保证全小区覆盖（类比于TD-SCDMA中PCCPCH也是广播发射）•可以不需要终端反馈信道信息

•

平均路损和来波方向可通过基站测量终端发射的SRS（Sounding

Reference

Signal，探测参考信号，类比于TD-SCDMA里

的midamble码）单流beamforming双流beamforming下行MIMO技术——使用场景信道容量信噪比低信噪比，斜率大，适合传输分集或波束赋形高信噪比，斜率小，适合采用空间复用以提高频谱效率LTE空口关键技术LTE空口关键技术

单用户MIMO概念：占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户或从同一个用户发给基站称为单用户MIMO。单用户MIMO和多用户MIMO的区别（接收机）：基站接收机

多用户MIMO概念：占用相同时频资源的多个并行的数据流发给不同用户或不同用户采用相同时频资源发送数据给基站，称为多用户MIMO，也称虚拟MIMO。基站接收机LTE空口关键技术

在LTE中由于采用了OFDM技术，而小区内各个用户都是正交关系，不存在干扰问题，因此非常适合使用MIMO技术。但是由于在帧结构上TDD与FDD存在比较大的差异，因此在使用MIMO技术的时候需要慎重。TDD与FDD的射频技术异同MIMO特点：可以通过天线阵列对波束赋形必须通过上行信号检测到下行的信道质量在TDD模式下由于上下行在同一频段内更适合使用MIMO在FDD模式下由于上下行不在同一频段内无法检测到上下行质量，不能实现MIMOLTE空口关键技术接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率原理接收分集的主要算法：MRC&IRC由于IRC在最大化有用信号接收的同时能最小化干扰信号，故通常情况IRC优于MRC天线数越多及干扰越强时，IRC增益越大IRC需进行干扰估计，计算复杂度较大性能比较初期引入建议：

IRC性能较好，故建议厂商支持IRC鉴于IRC复杂度较大，厂商初期可能较难支持，故同时要求MRCIRC（干扰抑制合并）合并后的SINR达到最大化有用信号方向得到高的增益干扰信号方向得到低的增益适用场景：干扰具有较强方向性的场景。MRC（最大比合并）线性合并后的信噪比达到最大化相干合并：信号相加时相位是对齐的越强的信号采用越高的权重适用场景：白噪或干扰无方向性的场景LTE天线接收方式：LTE空口关键技术LTE基站覆盖范围：

在LTE系统中，影响系统覆盖距离的参数除了传统意义上的发射功率、天线类型与俯仰角等参数外还有CP配置、GP配置、随机接入突发信号格式和RB配置等。下面重点分析以上这4个参数对系统覆盖距离的影响。CP配置对覆盖距离的影响1.在LTE系统中，插入CP循环前缀可以小区内频域上的干扰，且CP的长度必须大于时延的长度。2.正常CP有7个OFDM符号，第1个OFDM符号的CP长度是5.21μs，第2到第7个OFDM符号的CP长度是4.69μs。正常CP可以在1.4km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于市区、郊区、农村以及小区半径低于5km的山区环境。3.扩展CP有6个OFDM符号，每个OFDM符号的CP长度均是16.67μs。扩展CP可以在10km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于覆盖距离大于5km的山区环境以及需要超远距离覆盖的海面和沙漠等环境。LTE空口关键技术GP配置对覆盖距离的影响TD-LTE系统利用时间上的间隔完成双工转换，但为避免干扰，需预留一定的保护间隔（GP）。GP的大小与系统覆盖距离有关，GP越大，覆盖距离也越大。GP主要由传输时延和设备收发转换时延构成，即：GP=2×传输时延+TRx-Tx,Ue最大覆盖距离=传输时延*c=(GP-(TRx-Tx,Ue))*C/2其中c是光速。TRx-Tx,Ue为UE从下行接收到上行发送的转换时间，该值与输出功率的精确度有关，典型值是10μs～40μs，因此GP越大覆盖距离越大。在系统设计中，常规CP的特殊子帧配置7即10:2:2是典型配置，该配置下理论覆盖距离达到18.4km，既能保证足够的覆盖距离，同时下行容量损失又有限。扩展CP的特殊子帧配置0即3:8:1，覆盖距离可以达到97km，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖场景。LTE空口关键技术随机接入突发信号格式对覆盖距离的影响在TS36.211中定义了五种随机接入突发信号格式。物理层随机接入突发信号由CP、前导序列Preamble、保护时间GT三部分组成。由于接入时隙需要克服上行链路的传播时延以及用户上行链路带来的干扰，因此需要在时隙设计中留出足够的保护时间，该保护时间即为GT。GT长度决定了能够支持的接入半径：小区覆盖距离=GT*c/2(其中c是光速)。前导信号格式小区覆盖半径覆盖类型前导信号格式0最大小区覆盖距离14km适合于正常覆盖小区前导信号格式1最大小区覆盖距离77km适合于大的覆盖小区前导信号格式2最大小区覆盖距离29km前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于较大覆盖小区以及UE移动速度较快的场景前导信号格式3最大小区覆盖距离107km前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖前导信号格式4最大小区覆盖距离1.4km适合于室内和室外密集市区LTE空口关键技术RB配置对覆盖距离的影响在同等条件下，RB配置增加对下行覆盖的影响不大，但会引起上行底噪的抬升。由于终端功率有限，如果已达到终端最大发射功率，再增加RB会减小上行覆盖半径。

小区用户数增加，则系统负荷升高，系统干扰水平上升，所需的干扰余量越大，基站覆盖半径越小。在LTE规划时，需要兼顾容量与覆盖的平衡，降低投资成本。

LTE的覆盖距离由多种参数决定。在系统规划时，需要根据小区的位置和无线环境，确定各个参数的合理数值，做到既满足覆盖距离的要求，又不损失过多的系统容量，降低建设成本，提高性价比。LTE小区覆盖距离小结提纲

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LTE空口关键技术1.OFDM技术2.LTE空口传送模式3.LTE帧结构4.LTE物理信道5.LTE物理层LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE空口关键技术

FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；TDD:上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行；基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送；H-FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送；H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信机并节省双工器的成本。

双工方式LTE空口关键技术FDD帧结构---帧结构类型1，适用于FDD与HDFDD一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成；LTE空口关键技术子帧:1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧:1ms#2#3#4半帧:5ms半帧:5ms帧:10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点：无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDDLTE的帧长一样。特殊子帧DwPTS+GP+UpPTS=1msDL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDTD-LTE上下行配比表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。TDD帧结构---帧结构类型2，适用于TDDLTE空口关键技术TD-S=3:3根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为26Mbps左右（采用10:2:2，特殊时隙可以用来传输业务）TD-LTE=2:2+10:2:2TD-SCDMA时隙=675usDwPTS=75usGP=75usUpPTS=125usTD-LTE子帧=1ms=30720Ts10:2:2=21952Ts:4384Ts:4384Ts3:9:2=6592Ts:19744Ts:4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms=2.15ms特殊时隙特殊时隙共存要求：上下行没有交叠（图中Tb>Ta）。则TD-LTE的DwPTS必须小于0.85ms（26112Ts)。可以采用10:2:2的配置0.675ms1msLTE空口关键技术TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA时隙=675usDwPTS=75usGP=75usUpPTS=125usTD-LTE子帧=1ms=30720Ts10:2:2=21952Ts:4384Ts:4384Ts3:9:2=6592Ts:19744Ts:4384Ts0.7ms0.675ms1ms=1.475ms共存要求：上下行没有交叠（图中Tb>Ta）。

则TD-LTE的DwPTS必须小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S=4:2

根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20%）计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75=20%TD-LTE=3:1+3:9:2LTE空口关键技术TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS+GP+UpPTS永远等于1ms特殊子帧配置NormalCPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTSTD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持特殊子帧配置LTE空口关键技术主同步信号PSS在DwPTS上进行传输DwPTS上最多能传两个PDCCHOFDM符号（正常时隙能传最多3个）只要DwPTS的符号数大于等于6，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据DwPTSLTE空口关键技术UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号）根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入UpPTSLTE空口关键技术FDD帧结构与TDD帧结构的异同相同点：每个无线帧都包含10个子帧、20个时隙在常规CP下每个时隙都占7个OFDM符号。不同点：FDD帧结构中每个半帧的第一帧都含有控制面的各种信息。而TDD帧结构中其控制面信息包含在特殊帧中，但具体传输的OFDM符号有很大的变动。如：同步信号在FFD帧结构中主同步与辅同步信号都在第一帧的最好两个符号中。在TDD结构中，主同步符号位于DwPTS的第三个符号，辅同步信号在第一个子帧和第6个子帧的最后一个符号。LTE空口关键技术

FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。

TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。TDD的优势TDD相对于FDD来说有那些优势与劣势呢？TDD的劣势能够灵活配置频率具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术基站的接收和发送可以共用部分射频单元,不需要收发隔离器，节约成本。能够灵活配置频率能够很好的支持非对称业务TDD要发送和FDD同样多的数据，就要增大TDD的发送功率为了避免与其他无线系统之间的干扰，TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术1.OFDM技术2.LTE空口传送模式3.LTE帧结构4.LTE物理信道5.LTE物理层LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE空口关键技术下行信道映射关系上行信道映射关系逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。

物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。LTE空口关键技术信道类型信道名称功能简介控制信道PBCH(物理广播信道）MIBPDCCH（下行物理控制信道)传输上下行数据调度信令上行功控命令寻呼消息调度授权信令RACH响应调度授权信令PHICH(HARQ指示信道）传输控制信息HI（ACK/NACK)PCFICH（控制格式指示信道）指示PDCCH长度的信息PRACH（随机接入信道）用户接入请求信息PUCCH（上行物理控制信道）传输上行用户的控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等。

业务信道PDSCH（下行物理共享信道）下行用户数据、RRC信令、SIB、寻呼消息PUSCH（上行物理共享信道）上行用户数据、用户控制信息反馈，包括CQI,PMI,RI物理信道功能描述LTE空口关键技术PBCH：物理广播信道调制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道调制方式：QPSKPMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSKLTE空口关键技术PUSCH：物理上行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道LTE空口关键技术LTE空口关键技术同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理ID（PCI），区分不同的小区

P-SCH(主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步

S-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步时域结构频域结构PSS位于DwPTS的第三个符号SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号SCH(P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置SCH(同步信道)LTE空口关键技术LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0～503之间的一个号码即可基本概念小区ID获取方式在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即可获得该小区物理IDLTE的方式类似，UE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，即主同步信道P-SCH中传播的序列，共有3种可能性）辅同步序列（SSS，即辅同步序列S-SCH中传播的序列，共有168种可能性）由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID配置原则因为PCI和小区同步序列关联，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。小区物理ID（PCI）LTE空口关键技术频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz（72个子载波）时域：每5ms无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCHPBCH(广播信道)

广播消息MIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：系统带宽系统帧号(SFN）PHICH配置SIB承载在PDSCH，携带信息和TD-S的类似，例如：PLMNTrackareacode小区IDUE公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的

小区重选参数、切换参数SIB1SIB2SIB3~8LTE空口关键技术指示上行传输数据是否正确收到采用BPSK调制指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号上发送采用QPSK调制随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰PCFICH(物理层控制格式指示信道)

PHICH(物理HARQ指示信道)LTE空口关键技术频域：所有子载波时域：每个子帧的前n个OFDM符号，n<=3用于发送上/下行调度信息、功控命令等通过下行控制信息块DCI下发命令。不同用户使用不同的DCIPDCCH(物理下行控制信道)覆盖方面DCI占用的物理资源可变，范围为1~8个CCEDCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，解调门限越低，覆盖范围越大PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降LTE空口关键技术信道及信号REPCFICH4*4=16PHICHmin3*4=12max25*4=100RS两天线端口4*100=4001symbol12*100=12002symbol2*1200=24003symbol3*1200=3600PDCCH可用资源有限，每个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数支持用户数的计算假定：用户每10ms被调度一次用户分布如下：10%用户采用1CCE20%用户采用2CCE20%用户采用4CCE50%用户采用8CCE两天线端口10ms调度次数10ms调度用户数2:2PDCCH占OFDMSYMBOL数目

1CCE2CCE4CCE8CCE1max12660301236min114542412332max330162783699min3121567836963max46223011456143min444220110521363:11max16880401648min152723216442max44021610448132min416208104481283max63831815878198min61430415272188PDCCH(物理下行控制信道)容量方面LTE空口关键技术PDCCH受到诸多因素影响：CCE聚合度、DCIFormat、邻小区干扰、天线数及发送方式等PDCCH/PCFICH功控：由于PDCCH/PCFICH采用QPSK调制方式进行发送，因此可对PDCCH/PCFICH进行下行功控；针对边缘用户的PDCCH/PCFICH信息发送，可通过借用中心用户控制信道的功率，增大边缘户用下行功率的方式，从而扩大覆盖范围PDCCH链路自适应：将PDCCH自适应与功率控制结合起来保证在恶劣无线条件下的PDCCH性能，以SINR作为触发门限，即当SINR低于一定门限，PDCCH会采用8CCE+powerboostingPCFICH功控：同PDCCH功控，可以有效提升在恶劣无线条件下的PCFICH性能以上功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用原理介绍引入分析LTE空口关键技术最大发射功率受到用户数、基站总功率及射频协议的限制如果基站发射功率为40W时，PDCCH/PCFICH单天线平均发射功率为：37dBm-10log(1200）=6.2dBm射频协议规定：相邻RE间功率差需要小于10dB链路预算结果：根据链路预算，不考虑其他信道受限，PDCCH功率提升3dB，覆盖距离可增大20%左右；理论分析LTE空口关键技术初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，Format0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4长度配置LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。格式时间长度覆盖范围01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争

PRACH(物理随机接入信道)接入类型建议频域：1.08MHz带宽（72个子载波）时域：普通上行子帧中（format0~3）及UpPTS（format4）每10ms无线帧接入0.5~6次，每个子帧采用频分方式可支持多个随机接入资源。LTE空口关键技术供UE传输控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等一个控制信道由1个RBpair组成，位于上行子帧的两边边带上在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH资源上发送。上行容量与吞吐量是PUCCH的RB资源个数与PUSCH的RB资源个数的折中PUCCH（上行物理控制信道）控制信道示意图LTE空口关键技术用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度用于估计上行信道，做下行波束赋形

用于上行控制和数据信道的相关解调信道估计、测量。位于每个时隙数据部分之间下行导频，用作信道估计。用作同步

仅出现于波束赋型模式，用于UE解调用于下行信道估计，及非beamforming模式下的解调。调度上下行资源用作切换测量TD-LTETD-SCDMA下行参考信号上行参考信号CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble码相同点：都是公共导频，分布于全带宽内不同点：CRS还可用作非beamforming模式下的解调相同点：主要用于业务信道的解调不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故DRS及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:仅用于BF模式下业务信道的解调DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调TD-LTE特有，上行实现Sounding后，可以实现BF和更准确的上下行频选调度LTE空口关键技术两天线端口示意图DRS（专用参考信号）CRS（公共参考信号）天线端口5示意图

CRSDRS位置分布于下行子帧全带宽上分布于用户所用PDSCH带宽上作用下行信道估计，调度下行资源切换测量波束赋形时，用于UE解调应用发射分集、空间复用的业务和控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的业务信道LTE空口关键技术小区导频功率提升：LTE中导频有两类，即小区导频和用户专用导频，功率提升仅针对小区导频可有效扩大覆盖范围：LTE定义小区导频上的发射功率强度可高于业务信道，以提高小区边缘导频的信道估计性能，从而扩大覆盖范围动态调整范围：协议中有8个导频功率密度/业务功率密度的级别，最大6db，最小-3db扩大覆盖：小区导频（CRS）的功率增强可提升小区边缘的信道估计性能，在覆盖范围较大，导频覆盖受限的场景下，可采用PowerBoosting方案扩大覆盖设备能力：导频功率提升功能对设备的射频模块有要求（协议中已明确相关的射频指标：RE间功率差小于10dB），从前期测试来看，设备均已满足所有的射频指标要求，故可要求此功能；该功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用原理介绍引入分析提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术1.OFDM技术2.LTE空口传送模式3.LTE帧结构4.LTE物理信道5.LTE物理层LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE空口关键技术第一步：UE用3个已知的主同步序列和接收信号做相关，找到最大相关峰值，从而获得该小区的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上图的紫色位置），达到OFDM符号同步。PSC每5ms发射一次，所以UE此时还不能确定哪里是整个帧的开头。另外，小区的主同步序列是构成小区ID的一部分。第二步：UE用168个已知的辅同步序列在特定位置（上图中的蓝色位置，即SSC）和接收信号做相关，找到该小区的辅同步序列。SSC每5ms发射一次，但一帧里的两次SSC发射不同的序列。UE据此特性获得帧同步。辅同步序列也是构成小区ID的一部分。第三步：到此，下行同步完成。同时UE已经获取了该小区的小区IDS1核心网下行同步子帧0(下行)特殊子帧#2子帧2(上行)PSC(PrimarySynchronizationChannel)SSC(SecondarySynchronizationChannel)下行同步是UE进入小区后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能开始接收其他信道（如广播信道）并进行其他活动。FDD的同步过程与TDD模式下的同步过程基本一致，但是其同步帧的位置不一样，LTE-FDD的主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。TD-LTELTE-FDD下行同步LTE空口关键技术S1核心网PreamblePRACH信道可以承载在UpPTS上，但因为UpPTS较短，此时只能发射短Preamble码。短Preamble码能用在最多覆盖1.4公里的小区。PRACH信道也可承载在正常的上行子帧。这时可以发射长preamble码。长preamble码有4种可能的配置，对应的小区覆盖半径从14公里到100公里不等。PRACH信道在每个子帧上只能配置一个。考虑到LTE中一共有64个preamble码，在无冲突的情况下，每个子帧最多可支持64个UE同时接入。子帧0(下行)特殊子帧子帧2(上行)长Preamble短Preamble在UE收取了小区广播信息之后，当需要接入系统时，UE即在PRACH信道发送Preamble码，开始触发随机接入流程上行随机接入LTE空口关键技术降低小区间干扰补偿路径损耗和阴影衰落，适应信道变化

方案信道PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH开环功控(补偿路径损耗和阴影衰落）确定UE发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础;闭环功控（适应信道变化）eNodeB通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的SINR，和目标值SINRtarget比较，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率；外环功控根据BLER的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值SINRtarget目的上行功控LTE空口关键技术半静态分配RS和PDSCH的功率比值，保证RS和PDSCH的功率分配合理下行业务信道若进行功控，则会出现业务信道功率与导频功率无固定关系。使得UE反馈的CQI信息不能正确反映业务信道的实际质量PDSCH下行功率分配原因下行功率分配信道注：规范没有规定PBCH等控制信道的功率如何控制，应该取决于厂家实现。在3GPP定义规范时，经过长期的讨论，认为关键的控制信道如PBCH，PDCCH不会存在覆盖问题下行功率分配方式下行功控LTE空口关键技术RSEPRE在整个系统带宽内是常数（-60，50）dBm；且在所有子帧内是常数(PB=0)在覆盖范围较大时，可能会出现因导频功率不足，而导致覆盖受限的场景。故可采用导频功率增强方案，即Powerboosting,提高信道估计的性能，从而扩大覆盖(PB=1,2,3）1/22/533/43/5214/515/4102、4天线端口

单天线端口PBRS分为两类：有RS的PDSCH、无RS的PDSCHPDSCH推荐配置PB=1，即两类PDSCH上的功率相同，此时功率利用率最高。两天线端口为例PRB中各信道RE及导频分布图每个symbol上的最大发射功率为43dBm（20W)；无powerboosting时有RS的PDSCHEPRE=10lg[(5/4)*20*1000/*(12*100)]=13dBmRSEPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=12dBmPowerboosting时，有RS的PDSCHEPRE=10lg[20*1000/*(12*100)]=12dBmRSEPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=15dBm激活Powerboosting时，RS的功率可以配置为比PDSCH的功率高3dB或6dBPDCCHPDSCHRSPPDSCH功率分配LTE空口关键技术系统支持下行频选调度，在低速时开启此功能，且开启门限值可配；上行频选比下行频选增益小、代价高，不做要求，但必须支持上行跳频以获得频率分集增益OFDM系统作为多子载波系统，可以通过频率选择性调度，为用户分配信道质量较好的频率资源，从而获得频率分集增益

原理介绍

引入建议移动速率由于频选调度需要终端反馈信道信息，如果反馈时延大于信道变化时间，那么频选调度增益将不明显；移动速率越高，UE反馈的CQI信息越不准确，因此频选增益只能在一定移动速率下获得系统开销要获得上行频选增益，要求终端周期发送信道探测（Sounding）信号，但sounding信号的发送会增大终端耗电要获得下行频选增益，需要终端及时反馈信道信息增益影响因素频率选择性调度LTE空口关键技术背景及技术原理各小区相互协调，对无线资源的使用进行限制，减小同频干扰部分频率复用：限制相邻小区的小区边缘仅使用彼此错开的部分频率资源，如左图所示软频率复用：将小区边缘频率资源划分为N份，各小区边缘仅在某一份资源上满功率发送，区域资源上非满功率发送应用效果分析由于静态及半静态ICIC均需要做复杂的网络规划，且从仿真来看，频率效率会有下降，故不做要求；而动态ICIC无需网络规划，且能获得部分干扰协调增益，故要求设备支持动态ICIC应用效分析厂家支持情况及引入建议根据上下行的无线信道特点和无线资源的质量动态调度小区的无线资源（频率、功率）实现小区间干扰协调，保证同频组网的性能小区间干扰消除提纲

LTE发展现状

LTE空口关键技术LTE网络结构

LTE语音发展规划LTE网络结构LTE致力于无线接入网的演进（E-UTRAN）。系统架构演进（SAE）则致力于分组网络的演进（演进型分组核心网EPC）。LTE和SAE共同组成演进型分组系统（EPS）。EPCE-UTRAN用户设备EPS网络结构LTE网络结构EPS网络节点示意图网络结构包括CN(EPC)、E-UTRAN、UE，eNodeB通过X2接口连接，构成E-UTRAN(接入网)，eNodeB通过S1接口与EPC(CN)连接，UE通过LTE-Uu接口与eNodeB连接。LTE网络结构无线资源管理●无线承载控制●无线准入控制●连接移动性控制●UE上下行动态资源分配IP数据包头压缩和用户数据流加密UE连接期间选择MME寻呼消息的调度和传输广播信息的调度和传输移动和调度的测量，并进行测量和测量报告的配置E-UTRAN总体架构LTE网络结构核心网(EPC)HSSP-GWS-GWMMEPCRFE-UTRANSGiS5/S8S1-US6aS1-MMEGxRxOperator’sIPservices(e.g.IMS,PSS)LTE/SAE核心网负责UE的控制和承载建立，EPC包含的逻辑节点有：PDNGateway(P-GW)、ServingGateway(S-GW)、MME、HomeSubscribierServer(HSS)、PolicyControlandChargingRulesFunction(PCRF)。EPC组成结构LTE网络结构P-GW主要实现功能S-GW主要实现功能MME主要实现功能处理UE和CN之间的控制信令，通过NAS协议实现。寻呼和控制信息分发承载控制保证NAS信令安全移动性管理UE的IP地址分配QoS保证计费IP数据包过滤所有IP数据包均通过S-GWUE在小区间切换时，作为移动性控制锚点下行数据缓存LTE与其他3GPP技术互联时作为移动性锚点核心网节点主要功能：LTE网络结构E-UTRANRadioAccessPDCPRLCMACNASRRCL2无线接口协议根据用途分为用户面(Userplane)协议栈和控制面(Controlplane)协议栈。用户面控制面用户面主要执行头压缩、调度、加密等功能控制面主要执行系统信息广播、RRC连接管理、RB控制、寻呼、移动性管理、测量配置及报告等无线接口协议LTE网络结构S1接口S1接口连接E-UTRAN与CN，S1