3G通信系统复习资料完全体

3G移动通信系统笔记整理3G移动通信16班老师：刘耕兴PPT0MIMO技术内容提要：MIMO技术的背景，MIMO技术的实质，MIMO的系统模型，MIMO的信道模型MIM技术背景随着3及后移动通系高速据的发展多多输天术越越人们的趣其在率宽受的信道越显它的势。MIM技术的质－间和空复用MIM技术的点高数据速率，提高系统容量，提高传输质量信息论已经证明，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。例如：当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42b/s/Hz，这是单天线系统所能达到容量的8倍多,与发送天线数目成线性关系。有关MIMO技术的标准1.3GPP标准（WCDMA系统）空时发送分集（Space-TimeTransmitDiversity）闭环发送分集（ClosedLoopTransmitDiversity）分层空时结构（BellLaboratoriesLayeredSpace-Time）2.3GPP2标准（cdma2000系统）空时扩频（Space-TimeSpreading）正交发送分集（OrthogonalTransmitDiversity）MIMO技术的实质1分立式多天线是指各个天线间相互距离足够远，且各个发射天线到各个接收天线间的信号传输可视为互相独立的；2MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集和时间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。空间分集（1）基本原理：在发射端或接收端安置多个天线，如果天线之间相隔足够远，那么可以认为各天线是互不相关的，从而在发射端或接收端之间构筑了多条相互独立的通道。空间分集1接收分集2发送分集接收分集：是采用多个接收天线实现的空间分集，是移动通信中的传统技术，可以分为选择合并、最大比合并、等增益合并等，一般适用于上行链路。发送分集：即利用多个发射天线实现空间分集。适用于下行链路中，因为移动台很难具备多根不相关的接收天线，无法采用接收分集。作用：利用空间分集，信号既没有在时间域内引入冗余，也没有在频率域内引入冗余，但是信号赋予了一定的空间结构，在空间上引入了冗余，因此提高了传输性能。空时分集空时分集是将空间和时间结合起来，采用空时联合编码，分别在时域和空间域引入冗余，从而达到提高传输性能的一种分集方法。典型的算法即空时码算法。不但能够带来分集增益还能够带来编码增益。特点是能够抗衰落和抗噪声。空间复用空间复用技术是同时在不同发送天线上发送不同数据流，在接收端利用空间丰富的散射性将发送信号分离出来的一种技术。特点：频谱的利用率很高。受传输环境的影响大。MIMO系统模型MIMO信道模型带有相关性的信道模型：天线之间的间距，入射波的到达角，入射波的角度扩展MIMO信道Shannon容量1.基于前面所述的信道模型，根据信息论的结论，此MIMO系统能达到的系统Shannon容量为其中表示取方阵的行列式，IN是N×N单位矩阵，P为每根接收天线的信噪比，HH表示信道矩阵的共轭转置。2.由于信道矩阵H是随机的，上式的容量也是一个随机变量。MIMO信道Shannon容量（4）在理想情况下，即MIMO信道可以等效为最大数目的独立、等增益、并行的子信道时，得到最大的Shannon容量(为保证系统性能比较是在相同条件下，将发射功率归一化，每根发送天线的发射功率与成比例)当信道列矢量互相正交时可以达到的容量可以看出，对于采用多天线发送和接收技术的系统，理想情况下的信道容量将随着发射天线的数目成线性增长，这就为MIMO的高速数据速率传输奠定了理论基础。MIMO信道Shannon容量（5）当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42b/s/Hz。2.在大信噪比下，仅仅在链路的一端采用多天线，比两端都采用多天线所取得的容量要小。例如，N=M=2在大信噪比下的容量比N=4,M=1的容量要大。MIMO系统的实现结构：接收分集，发送分集，分层空时结构，空时编码，空时扩频，正交发送分集，空时发送分集接收分集采用一个发送天线，多个接收天线的分集方式，能够抗衰落和抗噪声最大比合并算法（MRC）分集增益为容量为发送分集采用多个发送天线，一个接收天线的分集方式，能够抗衰落如果和接收分集保持相同的总的发送功率，则每个发送天线的发送功率为发送分集的1/M.分集增益为分层空时结构为了充分利用MIMO的信道容量，G..J.Foschini提出了分层空时结构（BLAST）BLAST的优点是真正意义上实现了高速数据通信，因为它在多条并行信道里发送的是独立的、没有冗余的信息流，所以它的传输速率将远大于利用传统技术所得到的传输速率。3.将信源数据分为多个数据子流，分别经过多个信道编码器编码，或不经过信道编码，直接送入调制映射器进行信号映射。输出的多路调制信号进行空间域和时间域的信号构造（对角结构、垂直结构等）后，再由多个发射天线发射出去。经无线信道传播后，由多个接收天线接收。在接收机中经空时检测、解调、译码，得到判决数据。特点高散射，高信噪比，开环系统，因为BLAST的发射机不需要信道的信息，只需在接收端进行信道预测。结构划分：发送端将单个用户的数据串变并到多个发送天线上，同时的、并行的发送这些数据，利用多输入和多输出方式在同一频率上传输并行信息流。如果信道是多径散射环境足够强，在接收端可以采用BLAST算法，恢复出原始信号。BLAST根据构造方式的不同，可以分为对角结构（D-BLAST：DiagonalBLAST）和垂直结构（V-BLAST：VerticalBLAST）。1.D-BLAST是一种在接收端和发送端均使用多天线矩阵，并运用一种较好的斜层编码的结构，码块在空时结构中分散在对角线上。在独立的瑞利散射环境中，这种处理技术理论上可以使容量与发送天线数目成线性增长，而且接近于Shannon容量极限的90%。但是这种算法较复杂，实现较困难。2.V-BLAST是一种简化的BLAST检测算法，也就是码块垂直分散在每根天线上在室内慢衰环境中其频谱效率可以达到40bit/s/Hz。发射机结构：发射机采用循环变动的结构，就避免了某一路数据因为信道条件的不好，而导致连续的误码，从而影响整个接收机的性能。D-BLAST能够达到Shannon容量的90%，其运算极其复杂，所以贝尔实验室又进一步提出了V-BLAST算法。分层空时结构算法：ZF消除算法：使用ZF迫零矩阵，并结合干扰抵消法.ZF不消除算法：直接采用ZF迫零矩阵与接收信号相乘，一次性解调出所有天线的发射信号.MMSE消除算法：使用MMSE迫零矩阵，并结合干扰抵消法.MMSE不消除算法：直接采用MMSE迫零矩阵与接收信号相乘，一次性解调出所有天线的发射信号.由于BLAST所能达到的高容量，一般适用于无线局域网、无线本地环路以及固定点对点的无线通信，此时收端和发端都可以使用多天线。由于下行链路中，移动台无法实现多天线，所以BLAST的一个潜在的应用是在台式计算机、笔记本计算机和手持设备上应用。空时编码空时编码的概念是J.H.Winter于1987年提出的，成为近年来研究的热点。空时编码就是将空间域上的发送分集和时间域上的信道编码相结合的联合编码技术。空间域上的编码可以利用空间冗余度来实现分集，以克服信道衰落，提高性能。空时发送分集满分集度系统所能获得的最大分集增益等于发射天线数和接收天线数之积NM；满数据速率系统的数据传输速率与未使用空时分组码的单天线系统相同。也就是说，如果空时编码矩阵C具有T×N阶（其中N为发送天线数，T为发送时隙数），且T个时隙发送Z个符号时，那么满数据速率就意味着Z/T=1。空时格码是将发送分集与网格编码调制相结合的联合编码方式。所获得的编码方案在不牺牲系统带宽的情况下获得满分集增益和高编码增益，进而提高传输质量。空时格码的译码采用最大似然译码器，通常采用Viterbi译码器进行最大似然译码空时格码基本原理：假设分立式多天线阵列有M个接收天线和N个发射天线。信息源数据经空时编码后，在时隙t形成调制符号，分别由不同的发射天线同时发送出去。调制符号是信号星座图中的任一点。信号星座图是经过能量归一化的，即星座图的每一点都除以因子。假设各个天线发射的能量相同，总发射能量就为EE=ME采用STTC能同时得到编码增益和分集增益，虽然它能够提供比现在系统高3-4倍的频谱效率，但是其译码复杂度随着状态数的增加而指数增长。空时分组码是利用正交设计的原理分配各发射天线上的发射信号格式，实际上是一种空间域和时间域联合的正交分组编码方式。空时分组码可以使接收机解码后获得满分集增益，且保证译码运算仅仅是简单的线性合并，使译码复杂度大大降低。将空时发送分集加以推广至多于两根发射天线的情况，这就是空时分组码空时分组码根据调制符号的实数、复数又可分为两种情况。具体情况如下：。若调制符号为实数，比如BPSK、PAM调制，满数据速率的N×N阶的空时分组编码矩阵只存在于发射天线数N=2,4,8的情况而发射天线数N=3的情况可以由中任选3列构造，发射天线数N＝5,6,7的情况可以由中分别任选5,6,7列构造，此时的构造也都是满数据速率的，但不是方阵。并且接收端译码后都可以实现满分集度。。若调制符号为复数，比如多进制相位调制（M-PSK）、多进制正交幅度调制(M-QAM)，当发射天线数为2时，对应的空时分组码就是空时发送分集当发射天线数大于2时，已经有文献证明了，满分集度、满数据速率，又保持正交性的空时分组码是不存在的。于是，提出了对于三根发射天线，数据速率为1/2的C3；四根发射天线，数据速率为1/2的C4空时发送分集（STTD）是最简单的空时分组码，它采用两根发射天线，一根接收天线。空时码和分层空时结构的比较空时码用并行的信道得到分集，它的频谱效率不如分层空时结构。空时编码中所说的满数据速率是指系统的数据传输速率与未使用空时分组码的单发射天线相同，而并不是MIMO所能达到的最大数据速率。而分层空时结构可以实现多路完全独立数据的并行传输，因此能达到MIMO系统的最大速率；由于空时码引入了空间冗余度，使得其获得较大的分集增益，且空时格码还能得到编码增益；而分层空时结构只能获得分集增益，且不如空时码，使得它主要应用于高信噪比的条件下；。分层空时结构要求接收天线数大于发射天线数，且要在强散射的环境下，而空时码对接收端的天线没有严格的要求；在强散射环境下，BLAST是众多空时分集方案中最优的，但是随着散射环境的减弱，BLAST的所有算法的谱效率都要有所下降。、正交发送分集cdma2000前向链路中，采用正交发送分集（OTD）来利用多天线比特流分离成两组数据流，分别送到两根发送天线，每根发送天线采用唯一的Walsh码或准正交函数进行扩频。正交发送分集在cdma2000中的具体实现见下页图。比特流在分离成两组子流之后，一组数据采用重复，另一组数据采用反转，最后采用相同的扩频码进行扩频，分别送到不同的天线上发送。采用这种方法是为了保证每个用户有足够的Walsh码。空时扩频cdma2000前向链路中，同样也采用空时扩频（STS）利用多天线，其原理见下页图。码信息比特分离成奇偶两组子数据流b1,b2，经过一定的形式变换之后，分别送到两根发送天线上进行发送。发送的信号满足以下等式：分集技术的比较正交发送分集和空时扩频使得EC/IO有改善，特别是在单径慢衰落的瑞利信道中。并且通过仿真得出结论，空时扩频的性能比正交发送分集的性能要好。同样，通过链路仿真得出，空时扩频和空时发送分集性能非常接近，但是空时发送分集需要相对复杂的接收机处理，并且由于发射天线数目大于两根时，不存在满数据速率的空时块码，所以空时发送分集无法直接扩展到发射天线数目大于两根的情况。综述MIMO技术是第三代和未来移动通信系统实现高数据速率、大系统容量，提高传输质量的重要途径。其中，基于分立式多天线的MIMO技术中的分层空时结构和空时分组码都成为近年来移动通信领域的研究热点。空时分组码译码的低复杂度使其成为最广泛应用的一种空时编码，3GPP就以其作为发送分集的一种方式。分层空时结构可以获得极高的数据速率，是未来移动通信系统中为了获得大系统容量而极有可能采用的方案之一，3GPP标准已将其作为MIMO技术中的一个重要提案。cdma2000系统中采用空时扩频（STS：Space-TimeSpreading）和正交发送分集（OTD：OrthogonalTransmitDiversity）两种发送分集方案。PPT1MIMO多天线罗塞塔石碑在这块1799年被世人发现的石碑上，分别用埃及象形文，埃及草书与古希腊文三种文字刻着埃及国王托勒密五世诏书。这种记录方式对现代的研究者来说简直是福音，只要有一种文字能够被识别，诏书的内容就得以保存。多天线技术随着无线通信技术的快速发展，频谱资源的严重不足已经日益成无线通信事业发展的瓶颈，如何充分开发利用有限的频谱资源，提高频谱利用率，是当前通信界研究的热点课题之一。1影响无线通信中信息传输可靠性的主要障碍：多径效应引起的时延展宽信道时变性引起的频谱展宽空间相关引起的角度展宽2多天线技术通过对发射与接收信号的空域和时域上的处理，能提高系统的容量和质量。多天线技术的概念：多天线又叫陈列天线。它由在空间按照一定的几何形状排列的多个阵元组成。每个阵元都可以独立地接收和发射信号。更确切地说是对发射与接收信号进行空域的处理，如果与时域相结合，变成为空时信号处理技术，通过空时信号的处理来提高系统的容量与质量。随着移动通信中服务用户的增多，频率资源的日趋紧张，用户速度需求的逐渐增加，传统的FDMA、TDMA和CDMA这些时频域的信号处理技术已经不能满足需求。所以引入了多天线技术。多天线技术分类：1.智能天线技术：有效抵抗多径衰落的影响，提高通信质量;并能够克服多用户间干扰，通过空分多址增加频谱效率与信道容量;对功率的控制也可以通过在网络建设初期增加基站的覆盖范围来实现。2.MIMO技术：MIMO技术是在3G向LTE演进中被引入，由于与OFDM(正交频分复用技术)的结合而在LTE中具有了举足轻重的地位。主要区别：空间排列方式、后续信号处理的结构和方法以及工作原理MIMO技术的发展MIMO技术的研究方向MIMO系统所适用的无线信道模型。信道建模从一般的相关性信道和ULA的MIMO信道建模向更接近实际情况的各种无线通信环境和可能使用的不同天线配置方式的信道建模方向发展，信道模型更接近真实的无线环境。从信道容量的角度对MIMO的信息论研究。容量分析从独立信道和一般的相关性MIMO信道的容量分析向具体使用不同发射方案在各种MIMO信道条件下的容量分析方向发展，这种容量分析更准确。MIMO空时信号处理算法及应用。目前已经有了大量关于MIMO空时信号处理的算法。从空间复用到空间分集都形成了丰富的系列。MIMO系统的应用与信道容量随着无线信道环境的不同而发生着变化。针对不同的信道条件产生最优的MIMO设计成为目前的研究方向。移动终端的MIMO系统的研究真正的MIMO系统要发挥它的优势必须在发射端和接收端同时使用MIMO技术。但移动终端由于本身的几何尺寸和使用上的限制,使得MIMO技术在移动终端目前难以实现,因此今后必须对在移动终端如何使用MIMO技术进行深入研究。多天线模型SISO系统模型:上式以TS进行抽样得出SISO信道容量对于时限信号{x(t):|t|<=T/2},功率受限于ＰＴ，即满足１／Ｔ∫－Ｔ／２到Ｔ／２x²（t）dt<=Pt,通过一系列的理论推导，我们可以得出一个著名的公式：C=Wlog2（1+（Pt/N0W））假设W=1HZ，Ts=1s,则Pt即发送能量，其信道容量:C=log2（1+((Es/N0)*h²)）幻灯片9SISO信道容量

S幻灯片10SIMO模型SHAPEHAPESIMO模型MISO模型信道容量：MIMO模型MIMO模型同样我们考虑到窄带平坦衰落信道的假设，有其矩阵表示：以TS进行抽样后得到如下式子MIMO信道的典型模型典型模型：1.ISTMETRA计划模型2.C.Xiao模型3.“onering”模型4.“tworing”模型多天线技术SISO系统时间分集MIMO系统空间分集然而，我们很快就发现了一个问题：不管在时间上还是空间上的分集，传输的效率并不高。比如在右图中，尽管我们有4根发送天线，但由于发送内容相同，一个时刻（t1）实际上只传输了一个符号（X）。要知道，如果在不同的天线上发送不同的数据，我们一次就可以传输4个符号！“分集”告诉我们，把数据重复发送多次可以提高传输的可靠性。“复用”则说，把资源都用来发送不同的数据可以提高传输速率。衡量空间分集的标准：分集增益（数看从发送天线到接收天线间有多少条“可辨识”的传播路径）衡量复用的标准：自由度（衡量复用的标准当然是看一个系统每时刻最多可以发送多少个不同的数据）MIMO系统中信道的衰落无线通信中最让人捉摸不透的就是信道的衰落和干扰MIMO系统中信道的衰落虽然天线间间距很小，但大量反射体的存在实际上打乱了信号的传播路径，让信号从“不同”的角度到达接收端，间接的实现了路径分离的效果。所以总结以上发现，我们找到了破解“衰落相关性”的秘籍，那就是：增大天线间距，或者差异化信号的发射角度，到达角度。2*2MIMO系统在无线通信系统中，“信道状态信息（ChannelConditionInformation，CSI）”就相当于“天气信息”，那么如果我们能够在发送端掌握到及时、准确的“信道状态信息”，是不是就能“避开”那些信道条件不好的传播路径，从而提升通信系统的性能,即2*2MIMO系统2*2MIMO系统最佳的传输矩阵H得出以下式子SVD分解：矩阵的奇异值分解PPT2多入多出(MIMO)技术概述：1.MIMO（MultipleInput-Multipleoutput）即多入多出技术，是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它扩展了一维智能天线技术，具有极高的频谱利用率，能在不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量，且信道可靠性大为增强，是新一代无线通信系统（即所谓的Beyond3G/4G）采用的核心技术之一。目前，世界各国学者都在对MIMO的理论、性能、算法和实现等各方面进行着广泛的研究，MIMO技术已成为通信技术发展中最为炙手可热的课题。2.MIMO是指信号系统发射端和接收端，分别使用了多个发射天线和接收天线，因而该技术被称为多发送天线和多接收天线（简称多入多出）技术，它可看着是分集技术的一种衍生。3.在实际的通信环境中，信号往往是通过周围物体的多次反射和散射才到达接收天线的，这被称为径，信号的多径传送会产生多径干扰，从而引起信号的衰落，因而一直被认为是不利信号准确传输的有害因素。克服的方法是采用分集的方法——它含有“分散”和“集合”二重含义，一方面它将载有相同信息的几路信号通过相对独立的途径（利用多发射天线）分散传输，另一方面设法将分散传输到接收点的几路信号最有效地收集起来（利用多接收天线），因为安排恰当的多副天线提供的多个空间信道，不会全部同时受到衰落，因此有降低信号电平的衰落幅度的作用，具有优化接收的含义。3.9.1MIMO技术原理MIMO技术的实质：是为系统提供了空间复用增益和空间分集增益。信号在传送中遇到物体发生反射和散射，产生多条路径，MIMO技术将这些路径变为传送信息子流的“虚拟信道”。在接收端可用单一天线，也可用多个天线进行接收，当然每个接收天线接收到的是所有发送信号与干扰信号的叠加，MIMO的空时解码系统利用数学算法拆开和恢复纠缠在一起的传输信号并将它们正确地识别出来。MIMO系统在发射端和接收端均采用多个天线和多个通道，如图3-37所示。空时分组编码就是在空间域和时间域两维方向上对信号进行编码。（1）空时网格码（STTC）（2）空时分组码（STBC）（3）分层空时码（LSTC）PPT8页：传输信息流S（k）经过空时编码形成M个信息子流这M个子流由M个天线发送出去，经空间信道后由N个接收天线接收，多天线接收机能够利用先进的空时编码处理技术分开并解码这些数据子流，从而实现最佳处理。MIMO是在收发两端使用多个天线，每个收发天线之间对应一个MIMO子信道，在收发天线之间形成M*N信道矩阵H，在某一时刻t，信道矩阵如图所示：其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益PPT9页：M个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一个频带，因而并未增加带宽。若各发射天线间的通道响应独立，则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行的信道独立传输信息，必然可以提高数据传输速率。对于信道矩阵参数确定的MIMO信道，假定发射端总的发射功率为P，与发送天线的数量M无关；接收端的噪声用n*1矩阵n表示，其元素是独立的零均值高斯复数变量，各个接收天线的噪声功率均为㎡；ρ为接地端平均信噪比。此时，发射信号是M维统计独立，能量相同，高斯分布的复向量。发射功率平均分配到每一个天线上，则容量公式为PPT10页：固定N，令M增大，使得，这时可以获得到容量的近似表达式：det代表行列式,IN代表M维单位矩阵,HH表示的共扼转置。从上式可以看出，此时的信道容量随着天线数的增加而线性增大。即可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发射功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高，充分展现了MIMO技术的巨大优越性PPT11页：贝尔实验室给出了MIMO系统的信道极限容量公式。在信道转换矩阵H为正交矩阵时，就是天线之间相互独立，互不相关的情况下，MIMO系统的信道容量公式为：1.由此可见，MIMO系统熔炼会随着发射端或者接收端天线数中较小的一方的增加而线性增加。而要达到尽可能理想的，前提是什么？天线要独立，发射天线到接受天线的所有路径的无线衰落特性相互独立。反之，MIMO的系统信道容量会降低。从上面的公式还可以看出，2x2天线配置与2x4天线配置的系统极限容量应该是接近的,但是发射天线数目反背后，可以起到分集作用，提高接收端信噪比，下行平均容量会提高。3.9.2MIMO技术的应用方案前面分析指出MIMO技术优势明显，但对频率选择性衰落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选择性衰落的能力。因此将两种技术有效整合，便成为最佳的实用方案，如图3-38所示。图中，数据进行两次串并转换。首先将数据分成N个并行数据流，将这N个数据流中的第n（n[1，N]）个数据流进行第二次串并转换成L个并行数据流，分别对应L个子载波，接着对这L个并行数据流进行IFFT变换，再将信号从频域转换到时域，然后从第n（n[1，N]）个天线上发送出去。这样共有NL个M-QAM（正交振幅调制）符号被发送。整个MIMO系统假定具有N个发送天线，M个接收天线。在接收端第m（m[1,M])个天线接收到的第l（l[1，L]）个子载波的接收信号为：其中Hm,n,l是第l个子载波频率上的从第n个发送天线到第m个接收天线之间的信道矩阵，并且假定该信道矩阵在接收端是已知的,Cn,l是第l个子载波频率上的从第n个发送天线发送的符号,Nm,l是第l个子载波频率上的从第m个接收天线接收到的高斯白噪声。这样在接收端接收到的第l个子载波频率上的N个符号可以通过V-BLAST算法进行解译码，重复进行L次以后，NL个M-QAM符号就可以被恢复出来。MIMO+OFDM系统，通过在OFDM传输系统中采用天线阵列来实现空间分集，以提高信号质量，是MIMO与OFDM相结合而产生的一种新技术。它采用了时间、频率结合空间三种分集方法，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。深刻揭示了MIMO+OFDM系统的技术原理与理论基础。多天线技术增益和系统性能改善的关系:PPT3LTE组网架构2.1层次的改变在3GUMTS中,规定的组网架构是4层:终端(UE)、基站（NodeB）、无线网络控制（RNC）、核心网。LTE/SAE将无线接入网演进为eUTRAN.去掉了RNC。在LTE架构中，减少了一层。从而减少了基站与核心网之间信息交互的多节点开销。好处：节点数量减少，用户平面时延缩短。2）简化了控制面从睡眠状态到激活状态的过程，减少了状态迁移时间。3）降低了系统复杂性，减少了接口类型。2.1.2接口的变化1.在eNodeB之间增加了一个X2接口。可以以光纤为载体，实现无线侧IP化传输，让基站网元之间可以协调工作。这一点，是LTE相比以往无线制式的最为本质的不同。2.eNode的互联，任何亮点之间的传输故障，不会造成基站成为孤点。而在UMTS中，一点RNC与NodeB之间连接断掉，NodeB立即变为孤点。最小化了SinglePointsofFailure。3.2基站的变化在3G阶段，无线接入网UTRAN，由NodeB和RNC组成。LTE中eUTRAN去掉了RNC这个网元之后，底层功能给了eNB，高层给了核心网的AGW（AccesseNodeB在原来的NodeB基础上，增加了原RNC的系统接入控制，承载控制，移动性管理，宏分集合并，无线资源管理等控制功能原SGSN，GGSN路由选择功能。可以这样理解，eNodeB的功能主要是从3G阶段的NodeB，RNC，SGSN，GGSN四个网元的部分功能演化而来的。

WLAN中，AP有胖瘦之分，比如IEEE802.11a/b/g/n，位瘦AP，主要功能只有接入点功能。而胖AP除了接入点功能之外，还有AC（AccessControl，接入控制）功能，加密，认证，转发，管理维护，移动性等等。可以理解为，LTE的eNodeB变胖了。802.11ac802.11ac是802.11n的继任者。工作频率为5.8GHz频段。能够提供能够提供最少1Gbps带宽进行多站式无线局域网通信，或是最少500Mbps的单一连接传输带宽。技术指标：160MHz的RF（射频）带宽，更多的MIMO空间流（8路），多用户MIMO，以及更高阶的调制。802.11ad与UWB极高带宽与传输速度。这两个标准处在竞争状态。相对而言，UWB的呼声更高。UWB（UltraWideband）关键词：脉冲无线电。802.15.3a不用载波，而是用宽度在ns级的快速上升和下降脉冲。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用面就广。802系列IEEE802.1：高层局域网协议（Bridging(networking)andNetworkManagement）IEEE802.2：逻辑链路控制（Logicallinkcontrol）IEEE802.3：以太网（Ethernet）IEEE802.4：令牌总线（Tokenbus）IEEE802.5：令牌环（Token-Ring）IEEE802.6：城域网（MAN,MetropolitanAreaNetwork）IEEE802.7：宽带TAG（BroadbandLANusingCoaxialCable）IEEE802.8：光纤分布式数据接口（FDDI）IEEE802.9：综合业务局域网（IntegratedServicesLAN）IEEE802.10：局域网网络安全（InteroperableLANSecurity）IEEE802.11：无线局域网（WirelessLAN&Mesh）IEEE802.12：需求优先级（Demandpriority）IEEE802.13：（未使用）IEEE802.14：电缆调制解调器（Cablemodems）IEEE802.15：无线个人网（WirelessPAN）（蓝牙）IEEE802.15.1：无线个人网络（WPAN,WirelessPersonalAreaNetwork）IEEE802.15.4：低速无线个人网络（LR-WPAN,LowRateWirelessPersonalAreaNetwork）ZigBeeIEEE802.16：宽带无线接入（BroadbandWirelessAccess）E/MIEEE802.17：弹性数据包环传输技术（Resilientpacketring）IEEE802.18：无线电管制技术（RadioRegulatoryTAG）IEEE802.19：共存标签（CoexistenceTAG）IEEE802.20：移动宽带无线接入（MobileBroadbandWirelessAccess）IEEE802.21：媒介独立换手（MediaIndependentHandover）IEEE802.22：无线区域网（WirelessRegionalAreaNetwork）IEEE802.23：紧急服务工作组2.3EPC（EvolvedPacketCore）EPC演进的分组核心EPC演进CS域没有了，减少了CS域的网元种类，实现了核心网IP化。---VoIP全面基于分组业务。全网IP化。各网元之间接口都使用IP传输。eNodeB之间也以IP传输。CS域业务由PS域承载。（IPvs.ATM）Qos？用户面与控制面的分离。LTE核心网支持多网融合，包括非3GPP制式。如GSM，CDMA，WLAN，WiMAX。功能划分

PPT4TDD与FDD4.1TDD与FDD技术差异1.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。2.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。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。3.为了建立起上行和下行的通道，FDD通过频率来分割，在两个对称频率上，一个管下载，一个管上传。就好像是双车道，两个方向的汽车互不干扰，畅通无阻。4.TDD采用另一种方式。它只用一个频率，既负责上传，又负责下载。好处是比FDD省了一个频率占用，资源利用率更高（实际上TDD为了避免干扰，需要预留较大保护带，也会消耗一些资源）。因为是“单行道”上跑双向“车流”，TDD只能通过时间来控制交通（时分双工），一会让下载的流量通过，一会又让上传的流量通过。速率理论上讲，在相同的带宽条件下，比如FDD分配10M+10M，TDD分配20M，TDD的速率会低于FDD,这主要原因是TDD的帧结构中有个叫做特殊子帧的帧，这些帧会被浪费一部分（比如其中的保护时隙）并不传送任何数据，而FDD的帧不存在这种完全浪费掉的情况。现实网络中，其实差异并没有这么大。性能差异——移动性支持由于FDD是连续控制系统，而TDD是时间分隔控制的系统。所以在高速移动时，由于多普勒效应影响。一般情况下，TDD移动台移动速度只能达到FDD一半甚至更低。原因是，在高速移动是，信道状态变化太剧烈。而资源的调度需要时间。这个调度时间，FDD是上下行同时调度而TDD是分时调度。所以响应时间会慢许多。性能差异——覆盖面高通曾发表报告说TDD覆盖仅为FDD的80%。在发射功率相同的情况下，TDD上行链路存在发射功率的时间（一个10ms帧中）要比FDD时间短。换一个角度，从时域上看，一个10ms中，TDD上行链路可占用4ms（4个子帧），而FDD上行链路占用10ms，所以FDD较TDD模式可使用的RB资源更多，产生吞吐量越大。频段分配3GPP规定了TDD和FDD两种制式不同的频段，从LTE频谱分配来看，FDD频段普遍较低，TDD频段主要分布在高频段，网络的频谱越高覆盖能力越弱在3G制式中，WCDMA采用FDD方式，而TD-SCDMA采用TDD方式。所以，LTEFDD标准化与产业化程度是领先于LTETDD的。换句话说，支持LTEFDD的阵营更强大。这两者最大的差异除了双工方式不同之外，还有一点存在巨大差异。4.2帧结构不同FDD帧结构TDD帧结构PPT5基本术语解释移动通信技术的演进路线：多种标准共存、汇聚集中多个频段共存移动网络宽带化、IP化趋势LTELTE（LongTermEvolution）是3GPP主导制定的无线通信技术，关注的核心：无线接口和无线组网架构的技术演进问题。“确保在未来10年内领先”。带宽灵活配置。下行100Mbps，上行50Mbps。时延控制。高速接入支持。。结构简化。LTE设计目标：“最小化可选项，没有冗余的强制特性”EDGE+、HSPA+和LTE什么是区别无线制式的重要标准？——多址技术。LTE的多址技术：OFDMAWCDMA是宽带CDMATD-SCDMA是SDMA（智能天线空分多址）、TDMA、CDMA、FDMA、而EDGE+、HSPA+就是LTE技术做到的向后兼容。EDGE+、HSPA+与LTE技术特性对比几个基本术语正交性、相关性。简单来说，所谓正交，就是相互之间没有交集，互不干扰。相反，相关性则体现了两者之间有联系，任意一方会对另一方产生一定的影响。正交码、正交子载波。正交码是在CDMA中广泛采用的一种扩频码片序列。其作用就是使得相互正交的码片序列可以在同一时隙，频点，空间资源上传送不同的信息，而接收端使用相同的扩频码就可以把原始信息正确解扩出来。正交子载波在无线制式中，频分多址作为一个重要技术被广泛采用。但传统频分多址用不相重叠的两个频带且频带间有一定的保护带宽来区分不同信道。我们惊喜地发现，频带有所重叠的载波，也可以区分不同的信道。这就引入了正交子载波的概念。什么样的子载波是正交的？正弦波和余弦波有这样的特点：（1）正弦波和余弦波的乘积在一个周期T内的积分等于0正弦波或余弦波的平方在一个周期T内积分大于0在发送端用一定频率的正弦波调制的无线信号，把要调制的数据（a=0或1）作为正弦波的系数。若在接收端用余弦波解调，得到的数据永远是0用正弦波解调，就能把数据a解调出来。同样的，任意两个不同的正弦波或余弦波（频率为ω的整数倍），任意一个正弦波和任意一个余弦波都是正交的。这就是ＬＴＥ关键技术之一的ＯＦＤＭ正交频分技术复用、分集、多址技术分集技术.同一信号经过相互独立的不同通路，在接收端加以整合。.种类很多。.ＬＴＥ的ＭＩＭＯ技术，是实现空间复用和空间分集的关键。自适应自适应（Self-Adaptive）是指在通信系统中，系统自身能根据环境，目标、资源供给等条件的变化，调节自身的状态，无需人为参与，称为自适应。自适应的实现：功率控制或者速率控制。功率自适应功率控制是无线链路自适应的一项重要技术,功率控制分为开环功控和闭环功控速率自适应随着距离变化，环境变化等，调整速率，以确保正确性和可连接性。共享和专用联系电路交换域（ＣＳ域）与分组交换域（ＰＳ域）对应的专用信道与共享信道的区别如下，用户数据的排列与占用信道的时间与容量皆不相同。竞争方式、调度方式无线资源配置的方式可以分为两种：基于竞争的分配方式和基于调度的分配方式。.竞争，则无人管理，各发各的消息。谁抢到谁就是老大。.调度方式则是有领导安排分配，现在轮没轮到你是领导决定的。１.轮询算法（最公平）２.最大载干比算法（可能是最不公平）３.部分公平算法（在公平与不公平之间努力寻找平衡点）业务面和控制面业务信道（TrafficChannel，TCH）与控制信道（ControlChannel，CCH）集中和分布（分散）层级化、扁平化、网状网层级化与扁平化对比扁平化网络

PPT6OFDMLTE关键技术——OFDM3.1OFDM技术原理在20世纪60年代，世界上第一个多载波调制系统（MCMMultiCarrierModulation）由美国军方建立。但很快，OFDM技术发展遇到了瓶颈。使用FFT可以很好地实现OFDM技术，但是技术条件限制，实现FFT的设备复杂度过大等原因限制。导致OFDM技术在很长时间内应用仅限于军事领域。DSP（DigitalSignalProcessing）芯片技术发展，使得FFT技术的实现设备成本降低，小型化。OFDM技术走向了高速数字移动通信领域。早期使用了OFDM的无线制式有：WLAN，WiMAX等。3.1.1OFDM与CDMA为什么LTE中选择OFDM而非CDMA？CDMA不适合宽带传输。因为在大宽带时，扩频实现变得困难，复杂度上升。WCDMA只有5M带宽，而未来的带宽需求是100M以上。CDMA技术绝大多数属于高通专利，每年的专利费很高。而OFDM技术专利期限已过。不存在专利限制。在高带宽上，OFDM的优势非常明显。如果LTE采用CDMA演进，可重用物理层技术，有利于UTRAN的平滑演进，但是无法满足带宽灵活，时延低，等目标。OFDM的应用，除了可以满足以上目标外，更重要的是更有利于实现MIMO。3.1.2OFDM本质在传统FDM中，对于滤波器的要求非常高。而且通过保护频带，确实可以避免不同载波间的干扰，但对频率利用率来说，是灾难性的。且如果载波数量多了，滤波器的实现就变得非常困难。而OFDM是利用相互正交的子载波去实现多载波通信的。OFDM的调制解调过程3.2OFDM系统实现OFDM主要有三大模块1.串并2.FFT/IFFT3.CP3.2.1并行传输无线信号传输过程中，影响信号接收质量的因素有哪些？多径效应是影响较大的其中之一空间选择性衰落频率选择性衰落时间选择性衰落如何解决？信道均衡是纠正信道对不同频率响应差异，恢复信号的常用手段。但是在高带宽下，信道均衡的操作非常困难。3.2.2FFTOFDM中的各个子载波是正交的，而实际传输的时候，我们不可能把成百上千的子载波每个都单独发送。能做到的就是将大量的子载波进行整合。提出使用快速傅里叶变换可以较好地实现正交变换，但是再OFDM早期，FFT需要的采样点太多，而DSP运算能力有限，所以限制了OFDM的应用。在发射端，OFDM系统使用IFFT模块来实现多载波映射叠加过程，使得OFDM的大量窄带子载波频域信号，经过IFFT变换为时域信号。而在接收端不再如传统系统中采用带通滤波器来分隔子载波，而是使用FFT模块把重叠在一起的波形分隔出来。3.2.3循环前缀多径时延对于传输系统的影响是什么？——ISI符号间干扰。在OFDM系统中，由于多径效应，不同子载波到达接收端后，不能再保持绝对正交性。失去正交的子载波之间，就会有强干扰——多载波间干扰（InterCarrierInterference，ICI）如何解决？如果在OFDM符号发送前，在码元间插入保护间隔。如何实现保护时间间隔？插入循环前缀。插入循环前缀CP（CyclicPrefix）的实质目的是为了在真正符号出现前，“浪费”掉一定的码元时间，从而起到保护的作用。将每个OFDM符号的尾部一段复制到符号之前来实现。为什么不直接加空闲的保护时间段？总的来说CP的作用主要有两个：1.作为保护间隔，减少了ISI。2.保证了子信道间的正交性，大大减少ICI。3.3OFDM重要参数FFT参数使用FFT的目的是为了实现频域多个子载波与时域信号之间的映射。与FFT相关的参数有FFT采样点数NFFT，采样频率Fs，采样周期Ts。采样点NFFT越大，信息失真就越小，但是对芯片运算要求高。Fs与Ts互为倒数。频域参数△f，为OFDM子载波间隔。不能设计过小，原因是？不能设计过大，原因是？过小使得频率间隔小，从而对抗多普勒频移能力下降。过大