LTE培训教材-01LTE概述

网络优化培训教材LTELTE概述TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup课程内容LTE背景介绍LTE基本性能要求关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup无线通信演进LTE背景介绍TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup什么是LTE长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。接入网将演进为E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。连同核心网的系统架构将演进为SAE(SystemArchitectureEvolution)。LTE背景介绍TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE频段划分LTE背景介绍TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupUMTSFDDfrequencyband(60MHz)NewIMT-2000frequencyband(70MHz)TD-SCDMAmainfrequencyband(15MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(40MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(50MHz)课程内容LTE背景介绍LTE基本性能要求关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE系统设计目标LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP系统结构简单化，低成本建网LTE系统性能指标LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup速率比较LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup项目下行理论峰值速率上行理论峰值速率GPRS（CS1～2，MS最大8时隙）107.2kbit/s107.2kbit/sGPRS（CS1～4，MS最大8时隙）171.2kbit/s171.2kbit/sEDGE（MCS1～9，MS最大8时隙）473.6kbit/s473.6kbit/sE-EDGE（MS最大8时隙）1305.6kbit/s652.8kbit/sUMTSWCDMAR992.048kbit/s768kbit/sHSDPA14.4Mbit/s5.76Mbit/sHSPA+(2*2MIMO,16QAM)28Mbit/s11.5Mbit/sLTE(20MHz)100Mbit/s（2×2天线）50Mbit/s(2×1天线)CDMA20001XRTT307kbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORev02.4Mbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORevA3.1Mbit/s1.8Mbit/sCDMA2000EV-DORevB（15个无线信道）73.5Mbit/s27Mbit/sCDMA2000EV-DORevC100Mbit/s50Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,1*2SIMO)23Mbit/s4Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,2*2MIMO)46Mbit/s4Mbit/s课程内容LTE背景介绍LTE基本性能要求关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE关键技术:Flat-IP,OFDM,MIMO关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup扁平络结构减少了网元数目用户面和数据面完全分离OFDM技术在时变信道中的良好性能，接收端不需要均衡器ScalableOFDM可以使带宽灵活扩展时频资源的联合调度，增加了调度的灵活性MIMO技术支持1.2.4天线的MIMO,SU-MIMO.MU-MIMOLTE的扁平化网络架构关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup网络结构扁平化与传统网络互通E-UTRAN只有一种节点网元—E-NodeB全IP媒体面控制面分离EPCRNC+NodeB=eNodeB扁平化网络架构的优点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取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM概念正交频分复用技术，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。关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup频域波形f宽频信道正交子信道与传统FDM比较关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。

FDMOFDMOFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。OFDM发收机原理关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM的实现方法关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup正交性的体现关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup在一个OFDM符号内包含多个子载波。所有的子载波都具有相同的幅值和相位，从图中可以看出，每个子载波在一个OFDM符号周期内都包含整数倍个周期，而且各个相邻的子载波之间相差1个周期。OFDM技术优缺点关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM技术的优势-频谱效率高关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。实现小区内各用户之间的正交性，避免用户间干扰，取得很高的小区容量。相对单载波系统（WCDMA），多载波技术是更直接实现正交传输的方法OFDM技术的优势-带宽扩展性强关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波数量，几百kHz—几百MHz都较容易实现，FFT尺寸带来的系统复杂度增加相对并不明显。非常有利于实现未来宽带移动通信所需的更大带宽，也更便于使用2G系统退出市场后留下的小片频谱。单载波CDMA只能依赖提高码片速率或多载波CDMA的方式支持更大带宽，都可能造成接收机复杂度大幅上升。OFDM系统对大带宽的有效支持成为其相对单载波技术的决定性优势。OFDM技术的优势-抗多径衰落关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup多径干扰在系统带宽增加到5MHz以上变得相当严重。OFDM将宽带转化为窄带传输，每个子载波上可看作平坦衰落信道。插入CP可以用单抽头频域均衡（FDE）纠正信道失真，大大降低了接收机均衡器的复杂度单载波信号的多径均衡复杂度随着带宽的增大而急剧增加，很难支持较大的带宽。对于更大带宽20M以上，OFDM优势更加明显OFDM技术的优势-频域调度和自适应关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup集中式、分布式子载波分配方式集中式子载波分配方式：时域调度、频域调度分布式子载波分配方式：终端高速移动或低信干噪比，无法有效频域调度OFDM技术的优势-实现MIMO技术简单关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO技术关键是有效避免天线间的干扰（IAI），以区分多个并行数据流。在平坦衰落信道可以实现简单的MIMO接收。频率选择性衰落信道中，IAI和符号间干扰（ISI）混合在一起，很难将MIMO接收和信道均衡分开处理OFDM不足-峰均比（PAPR）高关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup时域波形tpower峰均比示意图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。下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比OFDM不足-对频率偏移特别敏感关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE使用频率同步解决频偏问题OFDM不足-ISI和ICI关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup受频率偏差的影响高速移动引起的Doppler频移系统设计时已通过增大导频密度（大致为每0.25ms发送一次导频，时域密度大于TD-S）来减弱此问题带来的影响 子载波间干扰(ICI）折射、反射较多时，多径时延大于CP(CyclicPrefix，循环前缀)，将会引起ISI及ICI系统设计时已考虑此因素，设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求（4.68us)，从而维持符号间无干扰受时间偏差的影响ISI(符号间干扰）&ICI如何解决？——加保护间隔OFDM符号间保护间隔-CP关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP使一个符号周期内因多径产生的波形为完整的正弦波，因此不同子载波对应的时域信号及其多径积分总为0，消除载波间干扰(ICI)应用于OFDM系统。每个子载波宽度仅为15kHz且交叠存在，子载波间干扰（ICI）对系统影响较大，因此采用CP消除ICI保护间隔中的信号与该符号尾部相同，即循环前缀（CyclicPrefix,简称CP）既可以消除多径的ISI,又可以消除ICICP长度的确定关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP长度的考虑因素：频谱效率/符号间干扰和子载波间干扰越短越好：越短，CP开销越小，系统频谱效率越高越长越好：可以避免符号间干扰和子载波间干扰子载波间隔确定关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup考虑因素：频谱效率和抗频偏能力子载波间隔越小，调度精度越高，系统频谱效率越高子载波间隔越小，对多普勒频移和相位噪声过于敏感当子载波间隔在10KHz以上，相位噪声的影响相对较低多普勒频移影响大于相位噪声（以此为主）LTE系统上行和下行多址方案关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup下行使用OFDMA高PAPR，功放成本高性能方面有优势，2dB左右载波分配非常灵活，可以适应非连续的频带分配上行使用SC-FDMA低PAPR，对功放要求低由于载波间正交性被破坏有一定的性能损失载波分配不够灵活下行多址方式——OFDMA关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup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。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是集中式上行多址方式——SC-FDMA关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup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特点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。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MIMO的定义关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup广义定义：多进多出（Multiple-InputMultiple-Output）多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本。按照这个定义，各种多天线技术都可以算作MIMO技术狭义定义：多流MIMO——提高峰值速率多个信号流在空中并行传输按照这个定义，只有空间复用和空分多址可以算作MIMOMIMO系统收发端结构关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO（Multiple-InputMultiple-Output）

实现多路数据流并行发送，获得空间复用增益，提高传输的有效性

实现多个子信道信号的有效合并，获得空间分集增益，提高传输的可靠性利用信道空间特性MIMO信道容量分析关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup不同天线数目下，Shannon容量与SNR曲线M：发射天线数N：接收天线数信息论已经证明：当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时MIMO系统能够很好的提高系统的抗衰落和抗噪声性能，从而获得巨大的容量MIMO技术的分类关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO阵列增益

智能天线-Beamforming

扩大系统的覆盖区域提高频谱利用率提高接收信噪比利用天线阵间的相关性复用增益

开环MIMO-SM

闭环MIMO-SM

提高数据传输速率提高系统有效性要求天线间相关性小分集增益

STBC、STTC、CDD

提高数据的可靠性要求天线间相关性小开环空间复用关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO-SpatialMultiplexing普通的空间复用，接收端和发送端无信息交互利用多天线间的独立信道衰落，增加系统容量闭环空间复用关键技术TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup线性预编码（Precoding）系统接收端根据信道估计得到信道信息；按照某种准则从码本中选取最优的预编码码字；然后将该码字的序号反馈给发射端；发射端根据反馈的序号从码本中