LTE基础教学课件

LTE技术基础LTE基础目录LTE概述1LTE网络架构2

LTE关键技术3LTE发展前景4LTE基础

背景介绍技术特征与优势TD-LTE和LTEFDDLTE概述LTE基础移动通信系统发展历程IMT-AdvancedLTE3G2G1G使用蜂窝组网，广泛应用的标准有AMPS、TACS等，采用模拟技术和频分多址(FDMA)等技术目前应用最广泛的通信系统，主要包括GSM、IS-95等,完全采用数字技术，使用FDM、TDM、CDMA等技术。提供数字化的语音业务及低速数据业务国际标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。技术指标：数据传输在室内2Mbps、室外384kbps，行车144kbps；能够实现语音业务、高速率传输及宽带多媒体、无线接入Internet等服务。采用OFDM及MIMO技术，在20MHz系统带宽下，下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50Mbps，提供VoIP及IMS等高速率数据传输服务。LTE基础LTE起源基于CDMA技术的3G标准在通过HSDPA以及EnhancedUplink等技术增强之后，可以保证未来几年内的竞争力，但是需要考虑如何持续更长的时间。应对来自于WiMAX的市场压力为应对ITU的4G标准征集做准备3GPP组织在200411月份的CanadaToronto会议上开始启动RAN（无线接入侧）的技术演进进程，并向所有感兴趣的组织开放，有超过40个运营商、制造商和研究机构参与了UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork(UTRAN）技术演进的工作LTE基础LTE简介6LTE：3GPPLongTermEvolution

LTE是关注于UTRAN演进的一种技术

LTE采用优化的UTRAN结构LTE工程目的是确保3GPP在未来的持续竞争力LTE基础3GPP标准与技术演进UTRANLong-TermEvolution(LTE)(2004.11)

标准化R99/4R5R6R7HSDPAEDCHMBMSIMSLTEV12007.12PoCWLANR8R9HSPA+LTE/SAELTE+(?)2000200420082010LTE基础LTE标准化进展3GPPR8定义了LTE的基本功能，该版本于2009年3月冻结。3GPPR9主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能，以及LTE微微基站和自组织管理功能。LTE基础背景介绍

技术特征与优势

TD-LTE和LTEFDDLTE概述LTE基础LTE的目标增强小区覆盖峰值速率DL:100MbpsUL:50Mbps减少时延CP:100msUP:5ms更低的OPEX和CAPEX支持不同带宽增强频率效率LTELTE基础LTE技术指标支持1.25~20MHZ带宽，系统部署灵活。峰值速率：下行100Mbps，频谱利用率5bps/HZ；下行50Mbps，频谱利用率2.5bps/HZ。提高小区边缘的传输速率(MBMS多媒体广播多播业务1bps/HZ)。移动性：0~15km/h最佳性能；15~120km/h较好性能；120~350km/h保持连接，确保不掉线。覆盖范围：0~5km满足上述吞吐量、频谱利用率和移动性目标；5~30km轻微降低；最大可达100km。用户面延迟小于5ms，控制面延迟小于100ms。支持增强型的广播多播业务支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现。支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作，强调向下兼容。LTE基础LTE技术优势技术类别WiMAXWiFiLTE频带宽度1.5~20MHZ窄于WiMAX1.25~20MHZ覆盖范围7~10,最大50km100m100km传输速率70Mbps54Mbps上/下行50/100MbpsQoS3种QoS

无

保证实时业务VoIP移动性120km/h步行移动速度350km/hLTE与WiMAX、WiFi技术对比LTE基础3GPPWCDMA是第三代移动通信系统主流技术，在R5/R6阶段，系统支持下行14.4Mbps、上行5.76Mbps的峰值速率。为满足移动多媒体业务的使用要求，在不改变系统网络结构的前提下，通过引入64QAM、MIMO等技术，系统演进到HSPA+。LTE与HSPA+技术对比核心技术

系统带宽

上下行峰值速率

网络结构

多址技术

演进方式HSPA+16QAMMIMO

5MHZ21/11Mbps（如果同时采用64QAM和2×2MIMO，下行可达42Mbps）RNC集中控制

CDMAHSPA基础上软件升级LTE

OFDMMIMO1.25~20MHZ

50/100Mbps接入网扁平化下/上行：OFDMASC-FDMA从HSPA演进需硬件升级LTE与HSPA+LTE基础背景介绍LTE技术特征TD-LTE和LTEFDDLTE概述LTE基础LTE系统定义的两种双工方式：FDD：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。TDD：用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式下，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。LTE基础TD-LTE与LTEFDD技术对比LTETDD的优势：频谱配置：现有的通信系统GSM900和1800均采用FDD双工方式，FDD双工方式占用了大量的频段资源，同时一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置，造成频谱浪费。而LTETDD系统无需成对的频率,可以方便的配置在零散频段上,具有一定的频谱灵活性，能有效的提高频谱利用率。支持非对称业务：在未来的移动通信系统中,除了语音业务之外，数据和多媒体业务将成为主体，且上网、文件传输和多媒体等业务通常具有上下行不对称特性。根据LTETDD帧结构的特点，LTETDD系统可以根据业务类型灵活配置帧的上下行配比，在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。智能天线的使用：智能天线技术是未来无线技术的发展方向，它能降低多址干扰，增加系统的吞吐量。与TD-SCDMA的共存：

LTETDD系统还有一个LTEFDD无法比拟的优势，就是与TD-SCDMA系统的共存。LTETDD帧结构是基于我国TD-SCDMA的帧结构，能够方便的实现TD-LTE系统与TD-SCDMA系统的共存和融合。LTE基础LTETDD的不足：由于保护间隔的使用降低了频谱利用率，特别是提供广覆盖的时候，使用长CP，对频谱资源造成了浪费。使用HARQ（混合自动重传请求）技术时，LTETDD使用的控制信令比LTEFDD更复杂，且平均RTT（往返时延）稍长于LTEFDD的8ms。由于上下行信道占用同一频段的不同时隙，为了保证上下行帧的准确接收，系统对终端和基站的同步要求很高。由此可见，LTEFDD和TD-LTE的协调发展更有利于实现LTE产业的规模效应最大化，也有利于实现对频谱资源最有效率的使用。LTE基础LTE网络架构LTE基础LTE网络结构S-GatewayP-GatewayMMEHSSeNodeBUEIMS接入部分接入控制部分网络控制部分终端部分LTE采用扁平化，IP化的网络架构；E-UTRAN用e-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。LTE接入网络的关键控制节点IP多媒体子系统，本质上是一种网络结构服务器，IMS中控制层重要组成部分LTE基础LTE网络结构E-UTRAN，由eNB构成EPC（EvolvedPacketCore）由MME（MobilityManagementEntity），S-GW（ServingGateway）以及P-GW（PDNGateway）构成S1接口---eNB与EPCX2接口---eNB与eNBUu接口---eNB与UE在LTE系统架构中，RAN演进成E-UTRAN，且只有一个节点：eNodeB。LTE基础LTE网元功能eNodeB资源调度无线资源管理（RRM）IP头压缩与用户数据流加密UE附着时的MME选择提供到S-GW的用户面数据的路由寻呼消息广播消息的调度与发送移动性测量与测量报告的配置上行传输层数据包的分类表示LTE基础LTE网元功能MME寻呼消息分发安全控制空闲状态下的移动性管理EPC承载控制非接入层信令的加密与完整性保护服务网关S-GW终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包支持由于UE移动性产生的用户平面切换PDN-GWUE的IP地址分配、QOS保证、计费、IP数据包过滤LTE基础LTE相关的节点接口S1-MMEE-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点S1-UE-UTRAN和发Serving-GW之间的接口每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）X2eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口LTE-Uu无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口LTE基础S1接口协议栈

用户平面接口：位于e-NodeB和S-GW之间，传输网络层建立在IP传输层之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU。控制平面接口：位于e-NodeB和MME之间，传输网络层利用IP传输，为了可靠传输信令消息，在IP层之上添加了SCTP，应用层的信令协议为S1-AP。LTE基础S1接口S1接口主要功能SAE承载管理功能（包括SAE承载的建立、修改、释放）连接状态下UE的移动性管理功能S1寻呼功能NAS信令传输功能S1接口管理功能网络共享功能漫游和区域限制支持功能网络节点选择功能初始上下文建立功能LTE基础X2接口

协议栈

X2用户平面接口是e-NodeB之间的接口，E-UTRAN的传输网络层是基于IP传输的，UDP/IP之上是利用GTP-U来传送用户平面PDU。

X2控制平面接口是e-NodeB之间的接口，传输网络层是利用IP和SCTP协议，而应用层信令协议为X2接口应用协议X2-AP。

X2接口的主要功能

移动性负载管理

X2接口的建立和重启错误处理LTE基础LTE关键技术1多载波技术2多天线技术3全IP网络LTE基础多载波技术OFDM原理：将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，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。LTE下行链路采用正交频分多址（OFDMA）技术。LTE上行链路采用单载波频分多址（SC-FDMA）技术。无线环境下的传输技术OFDMA/SC-FDMA提高频谱利用率，有效抵抗频率选择性衰落，有效抑制多径干扰。降低均衡要求，降低终端成本。宽带资源配置灵活。LTE基础多天线技术多天线技术（MIMO）MIMO技术是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原始数据流。

LTE基础MIMO的优点分集增益：利用多个天线提供的空间分集，可以改进多径衰落信道中传输的可靠性。列阵增益：通过预编码或波束成形，集中一个或多个指定方向上的能量，可以提高发射功率和进行波束形成。空分复用增益：利用空间信道的强弱相关性，在多个相互独立的空间信道上，传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。因此，充分利用MIMO系统能够大幅度的提高系统容量，获得较高的频谱利用率，从而可以获得更高的数据率、更好的传输品质和更大的系统覆盖范围。LTE基础全IP网络LTE驱动无线接入网与核心网转型全IP网络关键技术：AllIP，扁平化网络架构GGSNSGSNRNCNodeBMMES/PGWeNodeB

优化的网络架构能得到更好的性能，推动IP网络应用。网络扁平化使得系统延时减小，从而改善用户体验，可开展更多业务。网元数目减少，系统部署更为简单，网络的维护更加容易，有效降低TCO（Totalcostofownership

）。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。MME/X-GW集成全部CN和部分RNC的功能eNodeB全部NodeB的功能和RNC的主要功能LTE基础LTE发展前景LTE基础LTE的应用场景对HSPA/HSPA+适用的场合也适用于LTE对难于安装电缆/光缆的场合热点地区LTE业务应用：集团客户：网真、企业综合类应用、多媒体视频会议、移动商务类业务家庭客户：视频监控、家庭综合接入网关、家庭多媒体电话、三屏合一个人客户：移动互联网类业务、网络游戏、手机电视LTE基础LTE市场发展动态LTE发展现状运营商力挺：目前LTE已经得到了拥有最多运营商的GSM协会的支持，各主流运营商纷纷表态选择LTE。在全球移动运营商的普遍支持下，LTE展现了美好的未来。2012年全球LTE用户将达到2400万，LTE将成为移动宽带技术中长期的继任者。设备商跟进：按照3GPP制订的工作计划，LTE将于2008年或2009年推出商用产品。与此对应，设备制造商纷纷计划推出可商用LTE产品计划。芯片厂商的加入：2008年底韩国厂商率先推出LTE芯片产品，移动通信大会上高通和英飞凌推出LTE芯片，国内厂商以TD-SCDMA为基础推动TD-LTE。LTE发展前景运营商决定技术路线的发展方向4G时代的主流标准：LTE将超越UMB以及WiMAX而在3G向4G的演进中成为主流LTE—3G与4G的桥梁未来几年LTE市场将高速增长LTE基础LTE产品情况：