LTE介紹

系統(tǒng)集成測試部 2 目錄 總結(jié) 3 目錄 總結(jié) 4 “得隴望蜀”。人們希望享受到更加方便快捷的移動通信服務(wù)。 3G 的無線性能得到了較大的提高，但 在知識產(chǎn)權(quán)的制肘、應(yīng)對市場挑戰(zhàn)（ 滿足用戶需求等領(lǐng)域，還是有很多局限。 用戶的需求、市場的挑戰(zhàn)和 運(yùn)而生 。 5 無線通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn) 6 7 8 3時延和基于全分組的移動通信系統(tǒng)，具體目標(biāo)包括： 頻譜帶寬可配置 提高小區(qū)邊緣傳輸速率 高的頻譜利用率 低傳輸遲延 支持多媒體廣播及多播業(yè)務(wù) 全分組的包交換 與現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)共存 9 目前世界主要運(yùn)營商 T&T、 商用 測試 008年 2月中國移動宣布測試32007年 10月G 2007年 12月32006年2003 2004 2005 2006 2009 2010 2007 2008 20112014 10 目錄 總結(jié) 11 需 求 指 標(biāo) 條 件 下行峰值速率 100Mb/s，頻譜利用率 5z 20行峰值速率 50Mb/s， 頻譜利用率 z 20戶面延遲（單向） 小于 5載狀態(tài)（單用戶數(shù)據(jù)流），小 控制面延遲 小于 100駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時間 小于 50睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間 控制面容量 至少支持 200個激活用戶 5用戶吞吐量 下行鏈路平均用戶吞吐量 /6 4倍 上行鏈路平均用戶吞吐量 /6 3倍 頻譜利用率 下行鏈路頻譜效率是 4倍 加載網(wǎng)絡(luò) 下行鏈路頻譜效率是 3倍 加載網(wǎng)絡(luò) 需求及技術(shù)指標(biāo) 12 需 求 指 標(biāo) 移動性 低移動速率 015Km/支持更高移動速度 15120Km/跨蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動性支持 120350Km/h 覆蓋和容量 在 5足上述吞吐量，頻譜利用率和移動性目標(biāo) 在 30微降低 支持最大小區(qū)范圍 100維持目前的站點(diǎn)配置不變情況下，增加小區(qū)邊緣速率，改善小區(qū)邊緣用戶性能，提高小區(qū)容量。 進(jìn)一步增加的 降低終端復(fù)雜性， 碼，多用戶接入方法及 同時提供專用語音和 單獨(dú)下行載波部署移動電視。 13 需 求 指 標(biāo) 與 3與相鄰信道的 相同地理區(qū)域共存和共站址 具備 支持與現(xiàn)有 3 互操作。 業(yè)務(wù)中斷時間小于 300絡(luò)架構(gòu)和變遷 取消 路交換）域， S（包交換）域?qū)崿F(xiàn)。 支持增強(qiáng)的 14 e E E e 15 整個 基站（ 用戶設(shè)備（ 部分組成。其中， 責(zé)核心網(wǎng)部分，據(jù)處理部分稱為 稱 如上圖， 1接口連接； 2接口連接； 于 合為網(wǎng)元 所以 有較大簡化。 呼信息的調(diào)度傳輸；廣播信息的調(diào)度傳輸；以及設(shè)置和提供 呼消息發(fā)送；安全控制； 及 據(jù)的路由和傳輸，以及用戶面數(shù)據(jù)的加密。 16 P k la y P h y s la y R ad w o r k L a y T r an s p o r tN et w o r kL a y C R ad w o r k L a y k la y P h y s la y T r an s p o r tN et w o r kL a y - U U se r Pl a 7 18 T r a n s p o r t N e t w o r k L a y e r U s e r T r a n s p o r t N e t w o r k P l a n e C o n t r o l P l a n e U s e r P l a n e T r a n s p o r t U s e r N e t w o r k P l a n e R a d i o N e t w o r k L a y e r G T P - U D a t a l i n k l a y e r P h y s i c a l l a y e r U s e r P l a n e P D U s S C T P D a t a l i n k l a y e r P h y s i c a l l a y e r 19 20 AS E 1 HY E 22 目錄 移動傳播環(huán)境 總結(jié) 23 無線通信核心問題 無線通信成為富有挑戰(zhàn)性又能引起研究人員興趣的課題。 衰落現(xiàn)象： 大尺度衰落、小尺度衰落 干擾： 上行鏈路干擾、下行鏈路干擾、小區(qū)間干擾 核心問題： 在無線環(huán)境惡劣、頻譜資源有限的條件下，如何設(shè)計通信系統(tǒng)實現(xiàn)多用戶、高速度、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸 。 24 電磁波的傳播特性 反射： 電磁波在不同性質(zhì)介質(zhì)的交界處，會有一部分發(fā)生反射 。 繞射： 接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射。 散射： 電磁波照射到粗糙的物體表面會發(fā)生散射。 反射 繞射 散射 25 無線信道的衰落 26 大尺度衰落 當(dāng)移動臺運(yùn)動的距離與小區(qū)尺寸相當(dāng)時，會出現(xiàn)通常與頻率無關(guān)的大尺度衰落。 由隨距離而變化的信號路徑損耗和由建筑物、山脈等大型障礙物的陰影造成的。 大尺度衰落通常與基站規(guī)劃之類的問題關(guān)系密切。 27 小尺度衰落 小尺度衰落 頻率選擇性衰落 :設(shè)備接收端采用時域均衡技術(shù)，其復(fù)雜度和傳輸速率有關(guān)，成指數(shù)遞增。 時間選擇性衰落 空間選擇性衰落 28 多徑傳播 用功率時延譜（ 征無線信道的多徑特性。 1 02 1 / 29 多徑衰落 30 頻率選擇性衰落 31 多普勒頻移（時變性） t 1 時 刻t 2 時 刻t 3 時 刻t 時 刻t 時 刻t 時 刻t 1 時 刻t 2 時 刻t 3 時 刻止 運(yùn)動 14c mT f多普勒頻移 相干時間 多普勒功率譜表征無線信道的時變特征 32 多普勒頻移 33 空間選擇性（ 極化方向，角度擴(kuò)展（功率角度譜），到達(dá)或離開角，相干距離 表征空間相關(guān)性。 34 目錄 總結(jié) 35 多址接入方案 下行 上行 下行 小區(qū)搜索技術(shù) & 同步技術(shù) 上行 隨機(jī)接入 & 上行同步控制 鏈路自適應(yīng)技術(shù) 功率控制 36 多載波技術(shù) 高傳輸速率要求大帶寬 ， 面臨無線信道的頻率選擇性問題 。 傳統(tǒng)解決方案： 著帶寬增大以上方案的復(fù)雜度將變得難以接受。 多個子載波上并行傳輸。支持大帶寬，帶寬配置靈活，實現(xiàn)簡單，頻域均衡算法簡單。 37 基本原理： 把高速的數(shù)據(jù)流串 /并轉(zhuǎn)換為多個低速的數(shù)據(jù)流，在多個子載波上進(jìn)行傳輸，并行子載波上的符號周期變長，從而降低多徑時延的影響，減少碼間干擾 加子載波數(shù)目就能提高數(shù)據(jù)的傳送速率。 頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減少了子載波間的相互干擾，同時也提高了頻譜利用率。 通過采用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，無線的 于 38 多天線技術(shù) 在發(fā)送和接收端同時使用多天線。 不增加系統(tǒng)帶寬的前提下，大幅度改善系統(tǒng)性能（提高速率或可靠性）。 39 基本原理： 且不額外增加頻譜和功率資源。 而真正實現(xiàn)潛在的 要相應(yīng)的信號處理技術(shù)，這些信號處理技術(shù)統(tǒng)稱為 空間復(fù)用技術(shù)可以大大的提高系統(tǒng)的吞吐量， 空間分集技術(shù)則是提高信道的可靠性，降低 時編碼 40 現(xiàn)簡單，頻譜利用率高，均衡簡單。 用資源豐富：空域，頻域，時域，功率。實現(xiàn)相對簡單 (可對每個載波分別頻域均衡，簡化了頻率選擇性 41 子載波數(shù)目 時，承載的數(shù)據(jù)為 ，四個載波獨(dú)立的波形和迭加后的信號 4N ( 1 , 1 , 1 , 1 ) . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 143 4 峰均比（ 原因： 符號間干擾（ 原因 1：無線信道多徑（通過 原因 2：符號同步偏差 （通過幀定時同步解決） 子載波間干擾（ 原因 1：無線信道的時變性 設(shè)計合理的子載波間隔 ，多普勒分集技術(shù) 原因 2：設(shè)備的頻率偏差：載波頻率偏差 & 采樣頻率偏差 載波同步，采樣同步（晶振同源時，聯(lián)合同步） 45 P 等的方式）用于 消除了 導(dǎo)致了每 保護(hù)時間 分時間子載波 1延遲的子載波 2O F D M 符號周期子載波 2 對子載波 1 的干擾部分46 產(chǎn)生 保護(hù)時間 分時間子載波 1O F D M 符號周期子載波 2子載波347 空間分集（提高可靠性） 空時塊碼（ 空頻塊碼（ 空時格碼（ 基于 空間復(fù)用（提高速率） 8 目錄 總結(jié) 49 理層接口 R a d i o R e s o u r c e C o n t r o l ( R R C )M e d i u m A c c e s s C o n t r o l( M A C )T r a n s p o r t c h a n n e l sP h y s i c a l l a y e a y e r 3L o g i c a l c h a n n e l sL a y e r 2L a y e r 150 理層協(xié)議架構(gòu) 36. 2 11 Ph y s i c a l C h a n n e l s a n d M o d u l a t i o n 36. 2 12 M u l t i p l e x i n g a n d c h a n n e l c o d i n g 36. 2 13 Ph y s i c a l l a y e r p r o c e d u r e s 36. 2 14 Ph y s i c a l l a y e r M e a s u r e m e n t s T o /Fr o m Hi g h e r L a y e r s 51 目錄 物理信道和調(diào)制 總結(jié) 52 幀結(jié)構(gòu) O n e s l o t , Ts l o t= 1 5 3 6 0 U p P T SD w P T SO n e r a d i o f r a m e , 3 0 7 2 0 0 1 0 m sO n e h a l f - f r a m e , 1 5 3 6 0 0 5 m 7 2 0 n e s u b f r a m e , 3 0 7 2 0 U p P T SD w P T SS u b f r a m e # 2 S u b f r a m e # 3 S u b f r a m e # 4S u b f r a m e # 0 S u b f r a m e # 5 S u b f r a m e # 7 S u b f r a m e # 8 S u b f r a m e # 953 特殊子幀配置 54 上、下行子幀配置 55 資源塊定義 D M s y m b o l sO n e d o w n l i n k s l o l 1m b N R e s o u r c e b l o c kr e s o u r c e e l e m e n t sR e s o u r c e e l e m e n t),( - F D M A s y m b o l sO n e u p l i n k s l o l 1m b N R e s o u r c e b l o c kr e s o u r c e e l e m e n t sR e s o u r c e e l e m e n t),( 56 下行的時隙參數(shù) 57 物理信道分類 上行 物理層上行共享信道（ 物理層上行控制信道（ 物理層隨機(jī)接入信道（ 下行 物理層下行共享信道（ 物理層廣播信道（ 物理層多播信道（ 物理層控制格式指示信道（ 物理層下行控制信道（ 物理層 58 下行物理信道簡介 無線幀，子幀 0，時隙 1的前 4個 鄰載頻兩邊的 72子載波。單發(fā)或者發(fā)送分集，用發(fā)送天線配置模式對 每個下行子幀的第 1域 信道分組，組內(nèi)用 8個正交序列實現(xiàn) 序 個子幀， 域方向組位置和組內(nèi)編號與各 頻域位置， 于有對應(yīng)關(guān)系。 行功率控制。 59 01116100 1.2 3 4 560 12 3 4 560 下行導(dǎo)頻圖案 0l 0l 0l 0 元 素 ( k , l )空 符 號對 應(yīng) 天 線 的 參 考 符 號0l 0l 0l 0l 0l 0l0l 0l 0l 0l 0l 6l 0l 0l 6l 0l 6 時 隙 奇 數(shù) 時 隙天 線 端 口 0 天 線 端 口 1 天 線 端 口 2 天 線 端 口 3偶 數(shù) 時 隙 奇 數(shù) 時 隙 偶 數(shù) 時 隙 奇 數(shù) 時 隙 偶 數(shù) 時 隙 奇 數(shù) 時 隙0 塊不同的天線在不同的時頻資源放置導(dǎo)頻符號 61 加 擾 調(diào) 制 發(fā) 送 預(yù) 編 碼 資 源 映 射S C - F D M 生 成)( ( ( ( ,( ( 2m o d)()()( 64(行物理信道發(fā)送流程 加 擾 調(diào) 制層映射預(yù)編碼資 源 映 射O F D 生 成加 擾 調(diào) 制 資 源 映 射O F D 生 成)( ( ( ,( ( ( 異或 64集 ( 0 ) ( 0 )( 1 ) ( 1 )( ) ( )()( ) ( )Py i x i x i )()()()()()()1()0()1()0( )(2()12()2()2()1()0()1()0()1()0()1()0(3 目錄 復(fù)用和信道編碼 總結(jié) 64 傳輸信道到物理信道的映射 P C H D L - S C H B C C H P D S C 傳 輸 信 道下 行 物 理 信 道P B C H P F C I C H P H I C H P D C C I H I D C 控 制 信 息R A C H U L - S C S C H P U C C A C 傳 輸 信 道上 行 物 理 信 道U C 控 制 信 息65 信道編碼 碼方案 碼速率 ( o c t a l ) 1 7 1 ( o c t a l ) 1 6 5 ( o c t a l )0(1(k )2(n p u t T u r b o c o d e i n t e r n a l i n t e r l e a v e rO u t p u tO u t p u t1 s t c o n s t i t u e n t e n c o d e r2 n d c o n s t i t u e n t e n c o d e kx尾 卷積編碼器 ()212, 0 , 1 , . . . , ( 1 )( ) ( ) m o c i Ki f i f i K 66 上行傳輸信道處理 T r a n s p o r t b l o c k C R C a t t a c h m e n tC o d e b l o c k s e g m e n t a t i o nC o d e b l o c k C R C a t t a c h m e n tC h a n n e l c o d i n gR a t e m a t c h i n gC o d e b l o c k c o n c a t e n a t i o nD a t a a n d C o n t r o l m u l t i p l e x i n gC h a n n e l c o d i n ., . . . , 110 ,. . , )(1)(1)(0 ,., 110 , . . ., . , . . , ., . . . , h a n n e l i n t e r l e a v e ., h a n n e l c o d i n 10 ,., o r 010 A C K 10 ,., ., h a n n e l c o d in 7 下行傳輸信道處理 C h a n n e l c o d in gR a t e m a t c h in gC o d e b lo c k c o n c a t e n a t io ., ., 110 ,. . , )(1)(1)(0 ,., 110 , . . ., . , r a n s p o r t b lo c k C R C a t t a c h m e n tC o d e b lo c k s e g m e n t a t io nC o d e b lo c k C R C a t t a c h m e n R C a c h m e n tC h a n n e l c o d in gR a m a tc h in ., ., ., 1)(1)(0 ,.,110 ,., h a n n e l c o d in , h a n n e l c o d in 68 目錄 物理層過程 總結(jié) 69 小區(qū)搜索過程 S u b f r a m e 2 S u b f r a m e 3 S u b f r a m e 4 S u b f r a m e 7 S u b f r a m e 8 S u b f r a m e 91 0 m s r a d i o f r a m eO n e s u b f r a m e , 3 0 7 2 0 u b f r a m e 5S u b f r a m e