4G和LTE技術(shù)資料綜述

4G和LTE技術(shù)資料第第頁(yè)4G和LTE技術(shù)資料

目錄什么是4G和LTE？與以往的技術(shù)有什么區(qū)別 2TD-LTE和FDD-LTE技術(shù)簡(jiǎn)介，全球發(fā)展概況 4什么是OFDM？基本原理和應(yīng)用 9OFDM與CDMA等技術(shù)比較 13LTE關(guān)鍵技術(shù)之OFDM和MIMO 19為什么OFDM系統(tǒng)比CDMA系統(tǒng)更容易與MIMO技術(shù)結(jié)合？ 303GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE） 32LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 33LTE系統(tǒng)接口協(xié)議 36LTE空中接口信道和映射關(guān)系 44LTE空中接口的分層結(jié)構(gòu) 50外一篇：LTE和FDD

LTE的工作頻段 52MAC

媒體接入控制層 53RLC

無(wú)線鏈路控制層 64PDCP

分組數(shù)據(jù)匯聚層 74LTE物理層概述 83LTE系統(tǒng)物理層基本過(guò)程 89LTE下行功率控制 99LTE上行功率控制 103小區(qū)間干擾抑制技術(shù) 110波束賦形天線技術(shù) 112小區(qū)間干擾消除、協(xié)調(diào)、隨機(jī)化技術(shù) 113LTE移動(dòng)性管理相關(guān)概念 119LTE小區(qū)選擇/重選 122LTE小區(qū)切換 129S1接口切換相關(guān)信令 141UU接口切換相關(guān)信令 145LTE切換流程分析 147第十三課：LTE無(wú)線資源管理 153上行物理信道處理流程 161下行物理信道處理流程 167傳輸信道復(fù)用 174第十五課：3GPP核心網(wǎng)演進(jìn) 181LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)與流程 205LTE頻率規(guī)劃 210

什么是4G和LTE？與以往的技術(shù)有什么區(qū)別認(rèn)識(shí)4G要學(xué)習(xí)4G，就要知道什么是4G，4G就是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可稱為廣帶接入和分布式網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是一個(gè)采用全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4G網(wǎng)絡(luò)采用許多關(guān)鍵技術(shù)來(lái)支撐，包括：正交頻率復(fù)用技術(shù)（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM），多載波調(diào)制技術(shù)，自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AdaptiveModulationandCoding，AMC）技術(shù)，MIMO和智能天線技術(shù)，基于IP的核心網(wǎng)，軟件無(wú)線電技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和安全性等。另外，為了與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需要用網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，所以4G將是一個(gè)復(fù)雜的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有如下特征：◆傳輸速率更快：對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶（250km/h）數(shù)據(jù)速率為2Mbps；對(duì)于中速移動(dòng)用戶（60km/h）數(shù)據(jù)速率為20Mbps；對(duì)于低速移動(dòng)用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbps；◆頻譜利用效率更高：4G在開(kāi)發(fā)和研制過(guò)程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突破性技術(shù)，無(wú)線頻譜的利用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多，而且速度相當(dāng)快，下載速率可達(dá)到5Mbps~10Mbps；◆網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬：每個(gè)4G信道將會(huì)占用100MHz或是更多的帶寬，而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5~20MHz之間；◆容量更大：4G將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來(lái)極大地提高系統(tǒng)容量，以滿足未來(lái)大信息量的需求；◆靈活性更強(qiáng)：4G系統(tǒng)采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號(hào)的正常收發(fā)。另外，用戶將使用各式各樣的設(shè)備接入到4G系統(tǒng)；◆實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信：4G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線多媒體通信服務(wù)將包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過(guò)寬頻信道傳送出去，讓用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)接入到系統(tǒng)中，因此4G也是一種實(shí)時(shí)的寬帶的以及無(wú)縫覆蓋的多媒體移動(dòng)通信；◆兼容性更平滑：4G系統(tǒng)應(yīng)具備全球漫游，接口開(kāi)放，能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過(guò)渡等特點(diǎn)；LTE：LongTermEvolution--3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)

3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE:LongTermEvolution)項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，這種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)或3.9G。3GPPLTE項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶提供>100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25MHz到20MHz多種帶寬。LTE（LongTermEvolution）是新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)。與3G采用的CDMA技術(shù)不同，LTE以O(shè)FDM（正交頻分多址）和MIMO（多輸入多輸出天線）技術(shù)為基礎(chǔ)，頻譜效率是3G增強(qiáng)技術(shù)的2～3倍。LTE包括FDD和TDD兩種制式。LTE的增強(qiáng)技術(shù)（LTE-Advanced）是國(guó)際電聯(lián)認(rèn)可的第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。正因?yàn)長(zhǎng)TE技術(shù)的整體設(shè)計(jì)都非常適合承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，因此運(yùn)營(yíng)商都非常關(guān)注LTE，并已成為全球運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主流技術(shù)。LTE的頻段FDD-LTE主流頻段為1.8G/2.6G/及低頻段700MHz、800MHz。TD-LTE主流頻段為2.6G/2.3GHz。中國(guó)政府宣布將2500-2690Mhz共190Mhz的頻譜資源全部劃分給TDD，極大地提振全球產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)對(duì)TD-LTE發(fā)展的信心，但700Mhz頻段在廣播電視模擬信號(hào)中使用，廣電已明確表示不可能出讓。LTE與以往移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率對(duì)比無(wú)線蜂窩制式GSM(EDGE)CDMA2000（1x）下行速率236kbps153kbps上行速率118kbps153kbps無(wú)線蜂窩制式CDMA2000(EVDORA)TD-SCDMA(HSPA)WCDMA(HSPA)下行速率3.1Mbps2.8Mbps14.4Mbps上行速率1.8Mbps2.2Mbps5.76Mbps無(wú)線蜂窩制式TD-LTEFDD-LTE下行速率100Mbps150Mbps上行速率50Mbps40MbpsTD-LTE和FDD-LTE技術(shù)簡(jiǎn)介，全球發(fā)展概況2013-06-05移動(dòng)通信網(wǎng)TDD-LTE與FDD-LTE的介紹與區(qū)別分別是4G兩種不同的制式，一個(gè)是時(shí)分一個(gè)是頻分，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，TDD-LTE上下行在同一個(gè)頻點(diǎn)的時(shí)隙分配；FDD-LTE上下行通過(guò)不同的頻點(diǎn)區(qū)分。TDD(TimeDivisionDuplexing)時(shí)分雙工技術(shù)，在移動(dòng)通信技術(shù)使用的雙工技術(shù)之一，與FDD相對(duì)應(yīng)。在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站到移動(dòng)臺(tái)之間的上行和下行通信使用同一頻率信道(即載波)的不同時(shí)隙，用時(shí)間來(lái)分離接收和傳送信道，某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站?；竞鸵苿?dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

TD-LTE上行理論速率為50Mbps，下行理論速率為100Mbps.FDD模式的特點(diǎn)是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上，進(jìn)行接收和傳送，用保證頻段來(lái)分離接收和傳送信道。LTE系統(tǒng)中上下行頻率間隔可以達(dá)到190MHz。FDD（頻分雙工）是該技術(shù)支援的兩種雙工模式之一，應(yīng)用FDD（頻分雙工）式的LTE即為FDD-LTE。由于無(wú)線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家的利益等因素，F(xiàn)DD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于TDD-LTE。FDD-LTE已成為當(dāng)前世界上采用的國(guó)家及地區(qū)最廣泛的，終端種類最豐富的一種4G標(biāo)準(zhǔn)。FDD-LTE上行理論速率為40Mbps，下行理論速率為150Mbps.FDD與TDD工作原理

頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)是兩種不同的雙工方式。如圖1所示，F(xiàn)DD是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來(lái)區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。

TDD用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載,其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。圖：FDD和TDD的工作原理TDD雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）能夠靈活配置頻率，使用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段；

（2）可以通過(guò)調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)；

（3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設(shè)備成本；

（4）接收上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；

（5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE技術(shù)、聯(lián)合傳輸(JT)技術(shù)、智能天線技術(shù)等,能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。但是，TDD雙工方式相較于FDD，也存在明顯的不足：（1）由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半，如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDD的發(fā)送功率；

（2）TDD系統(tǒng)上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站；

（3）TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無(wú)法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；

（4）為了避免與其他無(wú)線系統(tǒng)之間的干擾，TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜利用效率。使用TDD和FDD技術(shù)在LTE應(yīng)用上的優(yōu)劣

（1）使用TDD技術(shù)時(shí)，只要基站和移動(dòng)臺(tái)之間的上下行時(shí)間間隔不大，小于信道相干時(shí)間，就可以比較簡(jiǎn)單的根據(jù)對(duì)方的信號(hào)估計(jì)信道特征。而對(duì)于一般的FDD技術(shù)，一般的上下行頻率間隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道相干帶寬，幾乎無(wú)法利用上行信號(hào)估計(jì)下行，也無(wú)法用下行信號(hào)估計(jì)上行；這一特點(diǎn)使得TDD方式的移動(dòng)通信體制在功率控制以及智能天線技術(shù)的使用方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。但也是因?yàn)檫@一點(diǎn)，TDD系統(tǒng)的覆蓋范圍半徑要小，由于上下行時(shí)間間隔的緣故，基站覆蓋半徑明顯小于FDD基站。否則，小區(qū)邊緣的用戶信號(hào)到達(dá)基站時(shí)會(huì)不能同步。（2）TDD技術(shù)可以靈活的設(shè)置上行和下行轉(zhuǎn)換時(shí)刻，用于實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱的上行和下行業(yè)務(wù)帶寬，有利于實(shí)現(xiàn)明顯上下行不對(duì)稱的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。但是，這種轉(zhuǎn)換時(shí)刻的設(shè)置必須與相鄰基站協(xié)同進(jìn)行。（3）與FDD相比，TDD可以使用零碎的頻段，因?yàn)樯舷滦杏蓵r(shí)間區(qū)別，不必要求帶寬對(duì)稱的頻段。（4）TDD技術(shù)不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)即可。（5）移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度受限制。在高速移動(dòng)時(shí)，多普勒效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深，因此必須要求移動(dòng)速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系統(tǒng)中，在目前芯片處理速度和算法的基礎(chǔ)上，當(dāng)數(shù)據(jù)率為144kb/s時(shí)，TDD的最大移動(dòng)速度可達(dá)250km/h，與FDD系統(tǒng)相比，還有一定差距。一般TDD移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度只能達(dá)到FDD移動(dòng)臺(tái)的一半甚至更低。（6）發(fā)射功率受限。如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，但是發(fā)射時(shí)間只有FDD的大約一半，這要求TDD的發(fā)送功率要大。當(dāng)然同時(shí)也需要更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化技術(shù)。

TD-LTE和FDD-LTE在全球的發(fā)展概況頻分雙工(FrequencyDivisionDuplexing,FDD)和時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplexing,TDD)兩種方式，但由于無(wú)線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家的利益等因素，LTEFDD支持陣營(yíng)更加強(qiáng)大，標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于LTETDD。截至2013年3月份，全球125個(gè)國(guó)家共計(jì)412個(gè)運(yùn)營(yíng)商投資建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)。67個(gè)國(guó)家的156個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商已商用LTE網(wǎng)絡(luò)。其中商用的TDD網(wǎng)絡(luò)共有14個(gè)。截至2013年3月份，全球已商用的FDDLTE網(wǎng)絡(luò)為149個(gè)。其中主流頻段為1.8G/2.6G/及低頻段700MHz、800MHz。到2013年3月，全球共有14個(gè)TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)。其中主流頻段為2.6G/2.3GHz。截至2013年3月份，全球97個(gè)廠家共發(fā)布了821款LTE終端產(chǎn)品，比去年同期增長(zhǎng)54%，其中智能手機(jī)增長(zhǎng)速率最快，是去年同期的4倍，現(xiàn)已有261款。TDD模式的終端共166款。目前，LTE用戶發(fā)展較好的主要為美日韓運(yùn)營(yíng)商，其初期組網(wǎng)帶寬基本為20MHz或10MHz。什么是OFDM？基本原理和應(yīng)用2013-06-06移動(dòng)通信網(wǎng)OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開(kāi)，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。以下一段節(jié)選自MSCBSC論壇會(huì)員bbgoal的《白話LTE關(guān)鍵技術(shù)》，對(duì)OFDM的描述非常通俗易懂：OFDM這個(gè)技術(shù)說(shuō)的很玄乎，其實(shí)在WIMAX和WIFI里早就利用了，我以前就說(shuō)過(guò)OFDM并不比CDMA的頻譜利用率更高，但是他的優(yōu)勢(shì)是大寬帶的支持更簡(jiǎn)單更合理，而且配合mimo更好。舉個(gè)例子，CDMA是一個(gè)班級(jí)，又說(shuō)中文又說(shuō)英文，如果大家音量控制的好的話，雖然是一個(gè)頻率但是可以達(dá)到互不干擾，所以1.25m的帶寬可以實(shí)現(xiàn)4.9m的速率。而OFDMA則可以想象成上海的高架橋，10米寬的路，上面架設(shè)一個(gè)5米寬的高架，實(shí)際上道路的通行面積就是15米，這樣雖然我水平路面不增加但是可以通行的車輛增加了。而OFDM也是利用這個(gè)技術(shù)，利用傅里葉快速變換導(dǎo)入正交序列，相當(dāng)于在有限的帶寬里架設(shè)了N個(gè)高架橋，目前是一個(gè)ofdm信號(hào)的前半個(gè)頻率和上一個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)復(fù)用，后半個(gè)頻率和后一個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)復(fù)用。那信號(hào)頻率重疊了怎么區(qū)分，很簡(jiǎn)單，OFDM，O就是正交的意思，正交就是能保證唯一性，舉例子，A和B重疊，但是A*a+B*b，a和b是不同的正交序列,如果我要從同一個(gè)頻率中只獲取A，那么通過(guò)計(jì)算，（A*a+B*b）*a=A*a*a+B*b*a=A+0=A（因?yàn)檎唬琣*a=1，a*b=0）。所以O(shè)FDMA是允許頻率重疊的，甚至理論上可以重疊到無(wú)限，但是為了增加解調(diào)的容易性，目前LTE支持OFDM重疊波長(zhǎng)的一半。正交頻分復(fù)用技術(shù)，多載波調(diào)制的一種。將一個(gè)寬頻信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。在傳統(tǒng)FDM系統(tǒng)中，為了避免各子載波間的干擾，相鄰載波之間需要較大的保護(hù)頻帶，頻譜效率較低。OFDM系統(tǒng)允許各子載波之間緊密相臨，甚至部分重合，通過(guò)正交復(fù)用方式避免頻率間干擾，降低了保護(hù)間隔的要求，從而實(shí)現(xiàn)很高的頻率效率。什么是正交？正交頻分復(fù)用技術(shù)，頻分復(fù)用大家都熟悉，但什么是正交呢？以下來(lái)自論壇會(huì)員Libin的投稿：多載波技術(shù)：多載波技術(shù)就是在原來(lái)的頻帶上劃分更多的子載波，有人會(huì)提出載波劃得太細(xì)會(huì)產(chǎn)生干擾，為了避免這種干擾，兩個(gè)子載波采用正交，每?jī)蓚€(gè)子載波是正交關(guān)系避免干擾。這就像雙絞線一樣。這樣一是避免了2個(gè)子載波間的干擾，在下一個(gè)子載波間也有了一定的間隔距離。解釋下什么是正交就是兩個(gè)波形正好差半個(gè)周期。多個(gè)窄帶子載波，并使其相耳珊交，任一個(gè)子載波都可以單獨(dú)或成組地傳輸獨(dú)立的信息流;OFDMA技術(shù)則利用有效帶寬的細(xì)分在多用戶間共享子載波。多載波的有點(diǎn)有以下幾個(gè)方面

1)可以在不改變系統(tǒng)基本參數(shù)或設(shè)備設(shè)計(jì)的情況下使用不同的頻譜帶寬。頻譜利用率高。就是一個(gè)能當(dāng)兩個(gè)用

2)可變帶寬的傳輸資源可以在頻域內(nèi)自由調(diào)度，分配給不同的用戶。

3)為軟頻率復(fù)用和小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)提供便利。OFDM技術(shù)的發(fā)展OFDM這種技術(shù)是HPA聯(lián)盟（HomePlugPowerlineAlliance）工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)，它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào)，從而完成信號(hào)傳送。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號(hào)的能力，因此常常會(huì)被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。其實(shí)，OFDM并不是如今發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，OFDM技術(shù)的應(yīng)用已有近40年的歷史，主要用于軍用的無(wú)線高頻通信系統(tǒng)。但是，一個(gè)OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，從而限制了其進(jìn)一步推廣。直到上世紀(jì)70年代，人們采用離散傅立葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波的調(diào)制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得OFDM技術(shù)更趨于實(shí)用化。80年代，人們研究如何將OFDM技術(shù)應(yīng)用于高速M(fèi)ODEM。進(jìn)入90年代以來(lái)，OFDM技術(shù)的研究深入到無(wú)線調(diào)頻信道上的寬帶數(shù)據(jù)傳輸。目前OFDM技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻、視頻領(lǐng)域和民用通信系統(tǒng)，主要的應(yīng)用包括：非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）、ETSI標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）等。在向B3G/4G演進(jìn)的過(guò)程中，OFDM是關(guān)鍵的技術(shù)之一，可以結(jié)合分集，時(shí)空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDM。OFDM中的各個(gè)載波是相互正交的，每個(gè)載波在一個(gè)符號(hào)時(shí)間內(nèi)有整數(shù)個(gè)載波周期，每個(gè)載波的頻譜零點(diǎn)和相鄰載波的零點(diǎn)重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊，所以它比傳統(tǒng)的FDMA提高了頻帶利用率。在OFDM傳播過(guò)程中，高速信息數(shù)據(jù)流通過(guò)串并變換，分配到速率相對(duì)較低的若干子信道中傳輸，每個(gè)子信道中的符號(hào)周期相對(duì)增加，這樣可減少因無(wú)線信道多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對(duì)系統(tǒng)造成的碼間干擾。另外，由于引入保護(hù)間隔，在保護(hù)間隔大于最大多徑時(shí)延擴(kuò)展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來(lái)的符號(hào)間干擾。如果用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，還可避免多徑帶來(lái)的信道間干擾。（本文部分內(nèi)容來(lái)自MSCBSC論壇會(huì)員bbgoal在論壇的帖子《白話LTE關(guān)鍵技術(shù)》和會(huì)員libin的投稿，感謝他們的貢獻(xiàn)，希望廣大C友積極投稿，投稿其實(shí)也是深度學(xué)習(xí)的一種途徑，投稿信箱：luntan@）OFDM與CDMA等技術(shù)比較2013-06-06移動(dòng)通信網(wǎng)說(shuō)到OFDM技術(shù)，一般都會(huì)提及到CDMA技術(shù)做比較。OFDM技術(shù)的出現(xiàn)，其實(shí)應(yīng)該是早于CDMA技術(shù)的，只是當(dāng)時(shí)受到了硬件的局限，讓OFDM技術(shù)顯得有點(diǎn)不合實(shí)際，所以才會(huì)基于當(dāng)時(shí)的硬件發(fā)展?fàn)顩r，發(fā)展出CDMA技術(shù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)中常見(jiàn)的多址技術(shù)包括頻分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess，、FDMA）、時(shí)分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）、碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）、空分多址（SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA）。FDMA是以不同的頻率信道實(shí)現(xiàn)通信。TDMA是以不同的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信。CDMA是以不同的代碼序列來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的。SDMA是以不同方位信息實(shí)現(xiàn)多址通信。頻分多址

時(shí)分多址

碼分多址

正交頻分多址OFDM將傳輸頻寬分割成多個(gè)窄頻寬的子通道，同時(shí)使用多個(gè)載波來(lái)載送訊息，由于訊息資料被平均分配于各個(gè)子通道同時(shí)傳送，有效降低每個(gè)子通道之實(shí)質(zhì)資料量與傳送速率，因而具有良好頻譜使用效率及絕佳多重路徑損耗(multipathfading)之免疫力。CDMA是一種分碼多工擴(kuò)頻(SpreadSpectrum)技術(shù)，將原始窄頻訊息以擬真雜訊亂碼(Pseudorandomnoisecode)擴(kuò)展成寬頻訊號(hào)，所有使用者資訊在同一頻道同時(shí)收送資料，因而有效的增進(jìn)頻譜使用效益。更由于將傳送訊息隱藏于雜訊中，故具備高隱密性，不易被偵搜之特性。對(duì)于單蜂窩或多蜂窩的環(huán)境,OFDM性能遠(yuǎn)優(yōu)于CDMA。在單蜂窩的環(huán)境下，OFDM可允許同時(shí)通話的用戶數(shù)為CDMA的2至10倍。對(duì)于多蜂窩環(huán)境，OFDM可允許同時(shí)通話的用戶數(shù)為CDMA的0.7至4倍。OFDM和CDMA在用戶容量上的差異主要在于是否使用了蜂窩分區(qū)（cellsectorization）和語(yǔ)音激活檢測(cè)技術(shù)（voiceactivitydetection）。如：用1.25MHz的帶寬和19.5kbit/s的用戶數(shù)據(jù)率時(shí)，CDMA在單蜂窩系統(tǒng)中性能較差，在每個(gè)蜂窩（cell）中僅允許7～16個(gè)用戶同時(shí)通話,而對(duì)于OFDM系統(tǒng)則可以達(dá)到128個(gè)用戶。這種CDMA的低蜂窩容量是由于在反向傳輸鏈接中使用非正交碼導(dǎo)致了較高的用戶間干擾造成的。CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，它的基本思想是將信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各個(gè)子載波并行傳輸。OFDM和CDMA技術(shù)各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，而采用多種新技術(shù)的OFDM也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性、更高的頻譜利用率、更靈活的調(diào)制方式和抗多徑干擾能力。下面主要從調(diào)制技術(shù)、峰均功率比、抗窄帶干擾能力等角度分析這兩種技術(shù)在性能上的具體差異。CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，它的基本思想是將信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各個(gè)子載波并行傳輸。OFDM和CDMA技術(shù)各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，而采用多種新技術(shù)的OFDM也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性、更高的頻譜利用率、更靈活的調(diào)制方式和抗多徑干擾能力。下面主要從調(diào)制技術(shù)、峰均功率比、抗窄帶干擾能力等角度分析這兩種技術(shù)在性能上的具體差異。——調(diào)制技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線系統(tǒng)中頻譜效率可以通過(guò)采用16QAM（正交幅度調(diào)制）、64QAM乃至更高階的調(diào)制方式得到提高，而且一個(gè)好的通信系統(tǒng)應(yīng)該在頻譜效率和誤碼率之間獲得最佳平衡。在CDMA系統(tǒng)中，下行鏈路可支持多種調(diào)制，但每條鏈路的符號(hào)調(diào)制方式必須相同，而上行鏈路卻不支持多種調(diào)制，這就使得CDMA系統(tǒng)喪失了一定的靈活性。并且，在這種非正交的鏈路中，采用高階調(diào)制方式的用戶必將會(huì)對(duì)采用低階調(diào)制的用戶產(chǎn)生很大的噪聲干擾。在OFDM系統(tǒng)中，每條鏈路都可以獨(dú)立調(diào)制，因而該系統(tǒng)不論在上行還是在下行鏈路上都可以容易地同時(shí)容納多種混合調(diào)制方式。這就可以引入“自適應(yīng)調(diào)制”的概念。它增加了系統(tǒng)的靈活性，例如，在信道好的條件下終端可以采用較高階的如64QAM調(diào)制以獲得最大頻譜效率，而在信道條件變差時(shí)可以選擇QPSK（四相移相鍵控）調(diào)制等低階調(diào)制來(lái)確保信噪比。這樣，系統(tǒng)就可以在頻譜利用率和誤碼率之間取得最佳平衡。此外，雖然信道間干擾限制了某條特定鏈路的調(diào)制方式，但這一點(diǎn)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃和無(wú)線資源管理等手段來(lái)解決?！寰β时龋≒APR）。這也是設(shè)備商們應(yīng)該考慮的一個(gè)重要因素。因?yàn)镻APR過(guò)高會(huì)使得發(fā)送端對(duì)功率放大器的線性要求很高，這就意味著要提供額外功率、電池備份和擴(kuò)大設(shè)備的尺寸，進(jìn)而增加基站和用戶設(shè)備的成本。CDMA系統(tǒng)的PAPR一般在5～11dB，并會(huì)隨著數(shù)據(jù)速率和使用碼數(shù)的增加而增加。目前已有很多技術(shù)可以降低CDMA的PAPR。在OFDM系統(tǒng)中，由于信號(hào)包絡(luò)的不恒定性，使得該系統(tǒng)對(duì)非線性很敏感。如果沒(méi)有改善非線性敏感性的措施，OFDM技術(shù)將不能用于使用電池的傳輸系統(tǒng)和手機(jī)等。目前有很多技術(shù)可以降低OFDM的PAPR?！拐瓗Ц蓴_能力。CDMA的最大優(yōu)勢(shì)就表現(xiàn)在其抗窄帶干擾能力方面。因?yàn)楦蓴_只影響整個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的一小部分；而OFDM中窄帶干擾也只影響其頻段的一小部分，而且系統(tǒng)可以不使用受到干擾的部分頻段，或者采用前向糾錯(cuò)和使用較低階調(diào)制等手段來(lái)解決?！苟鄰礁蓴_能力。在無(wú)線信道中，多徑傳播效應(yīng)造成接收信號(hào)相互重疊，產(chǎn)生信號(hào)波形間的相互干擾，使接收端判斷錯(cuò)誤。這會(huì)嚴(yán)重地影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。為了抵消這種信號(hào)自干擾，CDMA接收機(jī)采用了RAKE分集接收技術(shù)來(lái)區(qū)分和綁定多路信號(hào)能量。為了減少干擾源，RAKE接收機(jī)提供一些分集增益。然而由于多路信號(hào)能量不相等，試驗(yàn)證明，如果路徑數(shù)超過(guò)7或8條，這種信號(hào)能量的分散將使得信道估計(jì)精確度降低，RAKE的接收性能下降就會(huì)很快。OFDM技術(shù)與RAKE接收的思路不同，它是將待發(fā)送的信息碼元通過(guò)串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時(shí)它使用循環(huán)前綴（CP）作為保護(hù)間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大減少了信道間干擾。當(dāng)然，這樣做也付出了帶寬的代價(jià)，并帶來(lái)了能量損失：CP越長(zhǎng)，能量損失就越大?！β士刂萍夹g(shù)。在CDMA系統(tǒng)中，功率控制技術(shù)是解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的重要方法，而且功率控制的有效性決定了網(wǎng)絡(luò)的容量。相對(duì)來(lái)說(shuō)功率控制不是OFDM系統(tǒng)的基本需求。OFDM系統(tǒng)引入功率控制的目的是最小化信道間干擾?！W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。由于CDMA本身的技術(shù)特性，CDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃問(wèn)題不很突出，但卻面臨著碼的設(shè)計(jì)規(guī)劃問(wèn)題。OFDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最基本目的是減少信道間的干擾。由于這種規(guī)劃是基于頻率分配的，設(shè)計(jì)者只要預(yù)留些頻段就可以解決小區(qū)分裂的問(wèn)題?！饧夹g(shù)。均衡技術(shù)可以補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的ISI。在CDMA系統(tǒng)中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。由于擴(kuò)頻碼自身良好的自相關(guān)性，使得在無(wú)線信道傳輸中的時(shí)延擴(kuò)展可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)一個(gè)碼片的長(zhǎng)度，就可被RAKE接收端視為非相關(guān)的噪聲，而不再需要均衡。對(duì)OFDM系統(tǒng)，在一般的衰落環(huán)境下，均衡不是改善系統(tǒng)性能的有效方法，因?yàn)榫獾膶?shí)質(zhì)是補(bǔ)償多徑信道特性。而OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了多徑信道的分集特性，因此該系統(tǒng)一般不必再作均衡。（本文由論壇會(huì)員lsaaa投稿，感謝他的貢獻(xiàn)，希望廣大C友積極投稿，投稿其實(shí)也是深度學(xué)習(xí)的一種途徑，投稿信箱：luntan@）LTE關(guān)鍵技術(shù)之OFDM和MIMO2013-06-06移動(dòng)通信網(wǎng)概述：LTE是LongTermEvolution,大多數(shù)資料也都有介紹，是3G伙伴組織3GPP牽頭制定的第四代移動(dòng)通信技術(shù)。我這里特別要指出的是LTE是一個(gè)站在巨人肩膀上的技術(shù)，借鑒了很多其它通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，如OFDM和MIMO都是借鑒的Wimax，HARQ是借鑒的CDMA,所以通信技術(shù)發(fā)展到LTE算是一個(gè)集大成者，另外隨著3GPP2沒(méi)落和高通宣布CDMA支持LTE的演進(jìn)，LTE可以說(shuō)將來(lái)有一統(tǒng)通信技術(shù)的趨勢(shì)。背景簡(jiǎn)述：在講LTE關(guān)鍵技術(shù)之前先講講影響通信速率的關(guān)鍵點(diǎn)吧，大家都知道通信技術(shù)越發(fā)展速率越快，可是到底是哪些技術(shù)促成了速率的提升呢？下面我寫(xiě)一個(gè)公式:

C=BxV在這里，C表示為速率，B是帶寬，V是每Hz的速率，通過(guò)這個(gè)公式我們可以發(fā)現(xiàn)，如果想提高網(wǎng)絡(luò)的速度有2個(gè)方法，一個(gè)是增加帶寬，一個(gè)是增加頻帶利用率。那么LTE是如何在這兩方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的呢？首先講講增加帶寬，這個(gè)技術(shù)說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單但是實(shí)際上是非常復(fù)雜的，也是直接導(dǎo)致CDMA技術(shù)在4G被pass的原因之一。如果將一個(gè)通信技術(shù)的頻譜從1.25MHz擴(kuò)展到20MHz，要面臨很多的問(wèn)題，第一個(gè)是多載波的聚合，舉個(gè)例子，你原來(lái)只需要管理個(gè)單車道，現(xiàn)在突然給你個(gè)100車道，第一個(gè)就是協(xié)調(diào)問(wèn)題，要保證不亂，其次調(diào)度問(wèn)題，要保證高效，所以復(fù)雜程度大大的增加，其次是頻譜特性問(wèn)題，那有的人會(huì)問(wèn)，干嘛要多載波聚合，直接一個(gè)載波不行了么？如果你真的搞一個(gè)20Mhz的載波，跨度那么大，頻率特性就很難兼顧，包括傳播特性，擴(kuò)頻效率等，另外包太大的話調(diào)度的精度也受影響，因此LTE選擇了含正交子載波技術(shù)的OFDM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多增加帶寬。其次就是增加頻帶利用率，在這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下信道編碼的方式，信源要最終發(fā)射必須要經(jīng)過(guò)編碼和調(diào)制，編碼的作用是將前后的信息位建立聯(lián)系并最終保證糾錯(cuò)，相當(dāng)于一種冗余，而調(diào)制的方式則是通過(guò)相位來(lái)區(qū)別更多的符號(hào)，相當(dāng)于一種壓縮，那么高效的編碼和高階的調(diào)制無(wú)疑會(huì)增加頻譜利用率，在這點(diǎn)上LTE并沒(méi)有多大進(jìn)步，和3G一樣，最高速率用的是turbo編碼和64QAM調(diào)制技術(shù)，但是LTE支持MIMO也是一種增加頻譜利用率的方式。所以，LTE速率的提升關(guān)鍵就在于OFDM和MIMO這兩個(gè)技術(shù)，下面先重點(diǎn)講解這兩個(gè)技術(shù)。LTE關(guān)鍵技術(shù)：一、

OFDM（orthogonalfrequentlydivisionmultiplexing）正交頻分復(fù)用。OFDM原理很簡(jiǎn)單，就是將大的頻譜分為若干小的子載波，各相鄰子載波相互重疊，相鄰子載波互相正交（通過(guò)傅里葉變實(shí)現(xiàn)），從而使其重疊但不干擾。然后將串行數(shù)據(jù)映射到子載波上傳輸，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。圖1

OFDM由上圖可以看出，OFDM和傳統(tǒng)的FDM多載波調(diào)制技術(shù)的區(qū)別，傳統(tǒng)的多載波是分開(kāi)的，載波之間要有保護(hù)間隔，而OFDM則是重疊在一起的，最大的一個(gè)好處就是節(jié)省了帶寬，同時(shí)OFDM是統(tǒng)一調(diào)度，而傳統(tǒng)的FDM是子載波分別調(diào)度，效率是不一樣的。同時(shí)OFDM的子載波也不同于傳統(tǒng)的載波，他非常小，小于信道相干帶寬，這樣的好處是可以克服頻率選擇性衰落，舉個(gè)例子，1hz和1.1hz之間的無(wú)線特性幾乎一樣，而1hz和101hz之間的無(wú)線特性就差別大了，帶寬越小，衰落越一致，同理一個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)間也是很小的，小于相干時(shí)間可以克服時(shí)間選擇性衰落，等效為一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)。

而對(duì)于OFDM來(lái)說(shuō)，最難的還是在于如何保證各個(gè)子載波間的正交，其重要的一點(diǎn)就是利用了快速傅里葉變換，還有就是近代芯片運(yùn)算能力的增加。傅里葉變換本身很復(fù)雜（LTE用的是快速傅里葉變換，簡(jiǎn)單了很多），下面是個(gè)簡(jiǎn)化版的公式

由于是簡(jiǎn)化版的，所以這個(gè)公式的版本還有很多，表明意思即可，看公式只有當(dāng)m和n相等時(shí)才會(huì)得出1，m和n不等的話就是0。這就是正交的自相關(guān)性，也就是只有自己才能解出自己，別人不行，這點(diǎn)很重要。下面舉個(gè)例子，例如信息A在子載波m上傳遞，信息B在n上傳遞，那么當(dāng)子載波重疊后，我要將A取出怎么辦？可以計(jì)算下。由于A在m子載波上，所以我用去取A，都積分也就是A的m載波和m載波自相關(guān)，所以=1，而B(niǎo)的n載波和m載波完全不想關(guān)，所以=0。從而保證了各個(gè)子載波雖然重疊但是不會(huì)互相干擾。OFDM有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也有其不可克服的缺點(diǎn)，如由于一個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間和頻率都很小所以對(duì)頻偏比較敏感，還有由于信號(hào)重疊厲害就會(huì)需要克服較大的峰均比PARA。二、

OFDMA正交頻分多址OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccessOFDM是一種頻分技術(shù)，而OFDMA則是利用這種頻分技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的多址技術(shù)，很多人會(huì)搞混，舉個(gè)例子說(shuō)，OFDM像是數(shù)字，而OFDMA是學(xué)號(hào)，利用學(xué)好可以區(qū)分學(xué)生，但是實(shí)際講述的時(shí)候還是很難分開(kāi)講，因?yàn)镺FDMA就是基于OFDM。嚴(yán)格的是OFDMA=OFDM+FDMA+TDMA從而實(shí)現(xiàn)區(qū)分用戶的目的OFDMA要實(shí)現(xiàn)主要有2點(diǎn)1、將高速串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為并行，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，必須為并行能進(jìn)行傅里葉變換。2、將每一路調(diào)制到各個(gè)子載波上，子載波在經(jīng)過(guò)快速傅里葉變換FFT（或者IFFT）實(shí)現(xiàn)互相正交。圖2

OFDM發(fā)射圖OFDMA繼承了OFDM的特點(diǎn)，具有隨著帶寬的增加，OFDMA信號(hào)仍能保持正交的特點(diǎn)，而CDMA則會(huì)因?yàn)槎噍d波多徑而失去正交。同時(shí)OFDMA可以輕松實(shí)現(xiàn)頻域調(diào)度，避免了傳統(tǒng)FDMA技術(shù)的調(diào)度和協(xié)調(diào)難題，還有就是更加支持MIMO。尤其是OFDMA對(duì)頻譜的支持多樣，現(xiàn)網(wǎng)是支持6種帶寬，如下圖，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活使用。圖3支持帶寬另外，OFDMA在實(shí)際應(yīng)用中分為集中式和分布式，如圖4，集中式會(huì)將連續(xù)的子載波都分給1個(gè)用戶，而分布式則是交叉分布，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是現(xiàn)網(wǎng)多用集中式，調(diào)度起來(lái)簡(jiǎn)單效率高。圖4子載波分配方式其實(shí)OFDM還有很多東西要講，也很復(fù)雜，但是我個(gè)人認(rèn)為大家只需要理解精髓就可以了，OFDM技術(shù)在我們LTE中最重要的一點(diǎn)就是可以快速的實(shí)現(xiàn)子載波的正交。注：LTE上行的技術(shù)是SC-FDMA，很多人說(shuō)不是OFDM，其實(shí)就是理解錯(cuò)了，因?yàn)镾C-FDMA字面理解是單載波頻分多址，實(shí)際上就是在OFDM之前增加了一步，DFT擴(kuò)頻，模擬出一個(gè)單載波，由于單載波可以克服OFDMA多子載波造成的峰均比問(wèn)題，所以對(duì)于功放能力較差的手機(jī)來(lái)說(shuō)也是一種變通的做法。三、

CP（cyclicprefix）循環(huán)前綴在上面的圖2，在并串轉(zhuǎn)換后需要插入一個(gè)CP，那么CP的作用是干嘛用的呢。眾所周知，信號(hào)在空間的傳遞是會(huì)經(jīng)過(guò)反射和折射的，那么一路信號(hào)到達(dá)接收端會(huì)變成幾路，這幾路會(huì)存在時(shí)延導(dǎo)致互相干擾，如圖5圖5多徑導(dǎo)致符號(hào)間干擾上面就是典型的多徑導(dǎo)致符號(hào)間干擾，由于第2徑的第一個(gè)信號(hào)延遲，一部分落到第1徑的第二個(gè)符號(hào)上，導(dǎo)致第二個(gè)符號(hào)正交性破壞從而失去正交性無(wú)法解調(diào)出來(lái)。為了避免這種狀況，就設(shè)計(jì)了保護(hù)間隔出來(lái)，在每個(gè)信號(hào)之前增加一個(gè)間隔，只要時(shí)延小于間隔就不會(huì)互相影響，如圖6圖6加入保護(hù)間隔加入了保護(hù)間隔后，雖然第2徑第一個(gè)信號(hào)延遲了，但是剛好落入第1徑的第二個(gè)符號(hào)的保護(hù)間隔內(nèi)，在解調(diào)時(shí)會(huì)隨著CP一起拋棄，不會(huì)干擾到第二個(gè)符號(hào)，但是上圖有個(gè)問(wèn)題，就是第2徑的第二個(gè)符號(hào)的保護(hù)間隔落入了第1徑的第二個(gè)符號(hào)內(nèi)，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生干擾呢？答案是肯定的，因?yàn)楸Ｗo(hù)間隔本身也不是正交的，那么解決的辦法就是采用CP，循環(huán)前綴。圖7

CP所謂循環(huán)前綴CP的意思就是我這個(gè)保護(hù)間隔不用傳統(tǒng)的全0，而是用我自身的一部分，如圖7，將符號(hào)的最后一部分拿出來(lái)放到前面當(dāng)保護(hù)間隔，就是CP。由于保護(hù)間隔是信號(hào)的一部分，所以不會(huì)破壞符號(hào)本身的正交性，是一種非常聰明的做法。由于基站覆蓋的距離遠(yuǎn)近不同，多徑延遲也不同，所以CP也分3種。常規(guī)，擴(kuò)展和超長(zhǎng)擴(kuò)展，應(yīng)用范圍也不同。圖8cp長(zhǎng)度一般來(lái)說(shuō)超長(zhǎng)擴(kuò)展除非在海邊等特殊場(chǎng)景其它地方是用不到的，所以常見(jiàn)的就常規(guī)和擴(kuò)展2種，CP的長(zhǎng)度也會(huì)影響物理層資源塊的大小，間接影響速率。（以目前移動(dòng)LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的密度，我估計(jì)只有常規(guī)CP就行了）四、

MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)系統(tǒng)MIMO技術(shù)可以說(shuō)是4G必備的技術(shù)，無(wú)論哪種4G制式都會(huì)用，原理是通過(guò)收發(fā)端的多天線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的傳輸，從而增加速率。MIMO大致可以分為3類，空間分集，空間復(fù)用和波束賦形。有的資料加了一個(gè)多用戶MIMO，其實(shí)就是單用戶的一個(gè)引申。1、空間分集（發(fā)射分集、傳輸分集）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關(guān)性，發(fā)射或接收一個(gè)數(shù)據(jù)流，避免單個(gè)信道衰落對(duì)整個(gè)鏈路的影響。其實(shí)很簡(jiǎn)單，看圖就明白了。圖9空間分集其實(shí)說(shuō)白了，就是2跟天線傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)，但是2個(gè)天線上的數(shù)據(jù)互為共軛，一個(gè)數(shù)據(jù)傳2遍，有分集增益，保證數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確傳輸。2、空間復(fù)用（空分復(fù)用）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關(guān)性，向一個(gè)終端/基站并行發(fā)射多個(gè)數(shù)據(jù)流，以提高鏈路容量（峰值速率）。圖10空間復(fù)用

如果上一個(gè)技術(shù)是增加可靠性，這個(gè)技術(shù)就是增加峰值速率，2個(gè)天線傳輸2個(gè)不同的數(shù)據(jù)流，相當(dāng)于速率增加了一倍，當(dāng)然，必須要在無(wú)線環(huán)境好的情況下才行。

另外注意一點(diǎn)，采用空間復(fù)用并不是天線多了就行，還要保證天線之間相關(guān)性低才行，否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)法解出2路數(shù)據(jù)，直說(shuō)大家理解不了，可以通過(guò)數(shù)學(xué)公式來(lái)闡明。假設(shè)收發(fā)雙方是MIMO2*2，如圖11圖11例子那么UE側(cè)的計(jì)算公式是由于是UE接收，所以y1和y2都知道，h和n是天線的相關(guān)特性也都知道，求x。假如天線的相關(guān)性較高，h11和h21相等，h12和h22相等，或者等比例，那么這個(gè)公式就無(wú)解。如

是一個(gè)二元一次方程，由于上下兩個(gè)方程成比例，所以無(wú)法解出x1和x2的。也就無(wú)法使用空間復(fù)用，因?yàn)檫@兩根天線相關(guān)性太高了，如果想解決的話，可以增加天線的間隔從而使h不成比例，一般建議大于4倍波長(zhǎng)，具體要看天線說(shuō)明。3、波束賦形利用較小間距的天線陣元之間的相關(guān)性，通過(guò)陣元發(fā)射的波之間形成干涉，集中能量于某個(gè)（或某些）特定方向上，形成波束，從而實(shí)現(xiàn)更大的覆蓋和干擾抑制效果。圖12各種波束賦形上面是單播波束賦形，波束賦形多址和多播波束賦形，通過(guò)判斷UE位置進(jìn)行定向發(fā)射，提高傳輸可靠性。這個(gè)在TD-SCDMA上已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用。而至于多用戶MU-MIMO，實(shí)際上是將兩個(gè)UE認(rèn)為是一個(gè)邏輯終端的不同天線，其原理和單用戶的差不多，但是采用MU-MIMO有個(gè)很重要的限制條件，就是這2個(gè)UE信道必須正交，否則解不出來(lái)。這個(gè)在用戶較多的場(chǎng)景還行，用戶少了的話很難找到。（也有中說(shuō)法只要相關(guān)性弱就行）4、LTEr8版本中的MIMO分類目前的R8版本主要分了7類MIMO，具體現(xiàn)網(wǎng)中使用哪種需要網(wǎng)優(yōu)人員結(jié)合實(shí)際情況去設(shè)置相關(guān)的門(mén)限和條件。下面列出這7類分別講解下原理和適用場(chǎng)景。（1）

單天線傳輸，也是基礎(chǔ)模式，兼容單天線ue。（2）

不同模式在不同天線上傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)，適用于覆蓋邊緣。（3）

開(kāi)環(huán)空分復(fù)用，無(wú)需用戶反饋，不同天線傳輸不同的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于速率增加一倍，適用于覆蓋較好區(qū)域（4）

同上，只不過(guò)增加了用戶反饋，對(duì)無(wú)線環(huán)境的變化更敏感（5）

多個(gè)天線傳輸給多個(gè)用戶，如果用戶較多且每個(gè)用戶數(shù)據(jù)量不大的話可以采用，增加小區(qū)吞吐量。（6）

閉環(huán)波束賦形一種，基于碼本的（預(yù)先設(shè)置好），預(yù)編碼矩陣是在接收端終端獲得，并反饋PMI，由于有反饋所以可以形成閉環(huán)。（7）

無(wú)需碼本的波束賦形，適用于TDD，由于TDD上下行是在同一頻點(diǎn)，所以可以根據(jù)上行推斷出下行，無(wú)需碼本和反饋，F(xiàn)DD由于上下行不同頻點(diǎn)所以不能使用。5、上行MIMO技術(shù)由于我的資料都是R8版本的，所以截止到R8版本，上行支持MU-MIMO,但是上行天線只支持1發(fā)，也就是1x2和1x4，可以采用最高階的64qam調(diào)制。小結(jié)：

OFDM和MIMO雖然不是LTE最先采用但是確是LTE精髓所在，如果你能理解的話就有一定編碼的知識(shí)就會(huì)知道為何LTE能夠?qū)崿F(xiàn)那么高的速率了，希望看完本文能讓你對(duì)此有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。本文由論壇會(huì)員bbgoal(hntele)投稿，感謝他的貢獻(xiàn)。bbgoal在論壇有《白話LTE關(guān)鍵技術(shù)》系列，以及LTE群中在線視頻講解LTE技術(shù)，感興趣的C友可以前往觀看。為什么OFDM系統(tǒng)比CDMA系統(tǒng)更容易與MIMO技術(shù)結(jié)合？2013-06-06移動(dòng)通信網(wǎng)為什么OFDM系統(tǒng)比CDMA系統(tǒng)更容易與MIMO技術(shù)結(jié)合？

MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是有效避免天線之間的干擾，以區(qū)分多個(gè)并行數(shù)據(jù)流。眾所周知，在水平衰落信道中可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的MIMO接收。而在頻率選擇性信道中，由于天線間干擾和符號(hào)間干擾混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡分開(kāi)處理。如果采用將MIMO接收和信道均衡混合處理的MIMO接收均衡的技術(shù)，則接收機(jī)會(huì)比較復(fù)雜。

因此，由于每個(gè)OFDM子載波內(nèi)的信道(帶寬只有15KHz)可看作水平衰落信道，MIMO系統(tǒng)帶來(lái)的額外復(fù)雜度可以控制在較低的水平（隨天線數(shù)量呈線性增加）。相對(duì)而言，單載波MIMO系統(tǒng)的復(fù)雜度與天線數(shù)量和多徑數(shù)量的乘積的冪成正比，很不利于MIMO技術(shù)的應(yīng)用。MIMO系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中多徑分量，也就是說(shuō)MIMO可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落，MIMO系統(tǒng)依然是無(wú)能為力。目前解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)，還有一種是利用OFDM。4G需要極高頻譜利用率的技術(shù)，而OFDM提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是MIMO-OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外ODFM由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)（SFN）可以用于寬帶OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）2013-06-08移動(dòng)通信網(wǎng)3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）3GPPR8（Release8）在提出LTE的同時(shí)，也提出了SAE（ServiceArchitectureEvolution系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)演進(jìn)）的概念，SAE由演進(jìn)分組核心網(wǎng)（EPCEvolvedPacketCore）和演進(jìn)統(tǒng)一陸地?zé)o線接入網(wǎng)（E-UTRAN）兩大部分構(gòu)成。SAE采用了全I(xiàn)P的構(gòu)架，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使之更加扁平，集成其他非3GPP的接入技術(shù)，能支持更加靈活的業(yè)務(wù)。該體系結(jié)構(gòu)將節(jié)點(diǎn)類型從以前的4種（NodeB，RNC，SGSN和GGSN）縮減到只有2種（eNodeB和GW）。所有接口均支持基于IP的協(xié)議，所有的業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)言基于IP（VoIP）的數(shù)據(jù)連接，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)商的成本。演進(jìn)系統(tǒng)支持不同的IP版本，并支持沒(méi)有IP連接的終端的IP地址配置，在終端附著到網(wǎng)絡(luò)的初始接入階段就建立IP。演進(jìn)分組核心網(wǎng)（EPC）提供通向外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（例如互聯(lián)網(wǎng)，公司局域網(wǎng)）和運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)（例如彩信，多媒體廣播與多播業(yè)務(wù)）的通道，支持多種不同接入技術(shù)（例如，EDGE，WCDMA，LTE，WLAN，CDMA2000等）之間的移動(dòng)切換。演進(jìn)統(tǒng)一陸地?zé)o線接入網(wǎng)（E-UTRAN）負(fù)責(zé)所有激活終端（例如傳送數(shù)據(jù)的終端）與無(wú)線相關(guān)的功能。終端直接接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)基站（eNodeB），然后通過(guò)EPC獲得相應(yīng)的服務(wù)。EPC包括控制平面和用戶平面，移動(dòng)性管理實(shí)體（MMS）是工作在控制平面的節(jié)點(diǎn)。用戶平面由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（P-GW）組成，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（P-GW）是所有接入技術(shù)的通用錨點(diǎn)，為所有用戶提供一個(gè)穩(wěn)定的IP接入點(diǎn)，無(wú)論他們是在一種接入技術(shù)之內(nèi)移動(dòng)，還是在多種接入技術(shù)之間移動(dòng)。服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）是3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的錨點(diǎn)，負(fù)責(zé)接入eNodeB，為L(zhǎng)TE接入用戶的移動(dòng)提供服務(wù)。移動(dòng)性管理實(shí)體功能與網(wǎng)關(guān)功能分離，即控制平面/用戶平面分離，有助于網(wǎng)絡(luò)部署、單個(gè)技術(shù)的演進(jìn)以及全面靈活的擴(kuò)容。SAE是一個(gè)同時(shí)支持GSM、WCDMA/HSPA和LTE技術(shù)的通用分組核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)用戶在LTE系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間無(wú)縫移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從3G到LTE的靈活遷移，也能夠集成采用基于客戶端和網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)IP，WiMAX等的非3GPP接入技術(shù)。本文由論壇會(huì)員kokoro投稿，感謝他的貢獻(xiàn)。LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2013-06-08移動(dòng)通信網(wǎng)整個(gè)LTE系統(tǒng)由演進(jìn)型分組核心網(wǎng)（EvolvedPacketCore，EPC）、演進(jìn)型基站（eNodeB）和用戶設(shè)備（UE）三部分組成，如圖1所示。其中，EPC負(fù)責(zé)核心網(wǎng)部分，EPC控制處理部分稱為MME，數(shù)據(jù)承載部分稱為SAEGateway(S-GW)；eNodeB負(fù)責(zé)接入網(wǎng)部分，也稱E-UTRAN；UE指用戶終端設(shè)備。圖1：LTE網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架eNodeB與EPC通過(guò)S1接口連接；eNodeB之間通過(guò)X2接口連接；eNodeB與UE之間通過(guò)Uu接口連接。與UMTS相比，由于NodeB和RNC融合為網(wǎng)元eNodeB，所以LTE少了Iub接口。X2接口類似于Iur接口，S1接口類似于Iu接口，但都有較大簡(jiǎn)化。相應(yīng)的，其核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的功能劃分也有所變化，如圖2所示：圖2核心網(wǎng)和接入網(wǎng)之間功能劃分MME的功能主要包括：尋呼消息發(fā)送；安全控制；Idle狀態(tài)的移動(dòng)性管理；SAE承載管理；以及NAS信令的加密與完整性保護(hù)等。S‐GW的功能主要包括：數(shù)據(jù)的路由和傳輸，以及用戶面數(shù)據(jù)的加密。本文由論壇會(huì)員lsaaa投稿，感謝他的貢獻(xiàn)。LTE系統(tǒng)接口協(xié)議2013-06-08移動(dòng)通信網(wǎng)空中接口協(xié)議棧空中接口是指終端和接入網(wǎng)之間的接口，通常也稱之為無(wú)線接口。無(wú)線接口協(xié)議主要是用來(lái)建立、重配置和釋放各種無(wú)線承載業(yè)務(wù)。無(wú)線接口協(xié)議棧根據(jù)用途分為用戶平面協(xié)議棧和控制平面協(xié)議棧。2.1控制平面協(xié)議控制平面負(fù)責(zé)用戶無(wú)線資源的管理，無(wú)線連接的建立，業(yè)務(wù)的QoS保證和最終的資源釋放，如圖3所示：控制平面協(xié)議棧主要包括非接入層（Non‐AccessStratum，NAS）、無(wú)線資源控制子層（RadioResourceControl，RRC）、分組數(shù)據(jù)匯聚子層（PacketDateConvergenceProtocol，PDCP）、無(wú)線鏈路控制子層（RadioLinkControl，RLC）及媒體接入控制子層（MediaAccessControl，MAC）?？刂破矫娴闹饕δ苡缮蠈拥腞RC層和非接入子層（NAS）實(shí)現(xiàn)。NAS控制協(xié)議實(shí)體位于終端UE和移動(dòng)管理實(shí)體MME內(nèi)，主要負(fù)責(zé)非接入層的管理和控制。實(shí)現(xiàn)的功能包括：EPC承載管理，鑒權(quán)，產(chǎn)生LTE‐IDLE狀態(tài)下的尋呼消息，移動(dòng)性管理，安全控制等。RRC協(xié)議實(shí)體位于UE和eNodeB網(wǎng)絡(luò)實(shí)體內(nèi)，主要負(fù)責(zé)接入層的管理和控制，實(shí)現(xiàn)的功能包括：系統(tǒng)消息廣播，尋呼建立、管理、釋放，RRC連接管理，無(wú)線承載（RadioBearer，RB）管理，移動(dòng)性功能，終端的測(cè)量和測(cè)量上報(bào)控制。PDCP、MAC和RLC的功能和在用戶平面協(xié)議實(shí)現(xiàn)的功能相同2.2用戶平面協(xié)議用戶平面用于執(zhí)行無(wú)線接入承載業(yè)務(wù)，主要負(fù)責(zé)用戶發(fā)送和接收的所有信息的處理，如圖2‐4所示：

圖4用戶平面協(xié)議棧用戶平面協(xié)議棧主要由MAC，RLC，PDCP三個(gè)子層構(gòu)成。PDCP主要任務(wù)是頭壓縮，用戶面數(shù)據(jù)加密。MAC子層實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的功能，包括信道管理與映射、數(shù)據(jù)包的封裝與解封裝，HARQ功能，數(shù)據(jù)調(diào)度，邏輯信道的優(yōu)先級(jí)管理等。RLC實(shí)現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)包的封裝和解封裝，ARQ過(guò)程，數(shù)據(jù)的重排序和重復(fù)檢測(cè)，協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)等。3、S1接口協(xié)議棧3.1S1接口用戶平面S1用戶面接口（S1‐U）是指連接在eNodeB和S‐GW之間的接口。S1‐U接口提供eNodeB和S‐GW之間用戶平面協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDateUnite，PDU）的非保障傳輸。S1接口用戶平面協(xié)議棧如圖2‐5所示。S1‐U的傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP層之上，UDP/IP協(xié)議之上采用GPRS用戶平面隧道協(xié)議（GPRSTunnelingProtocolforUserPlane，GTP‐U）來(lái)傳輸S‐GW和eNodeB之間的用戶平面PDU。圖5S1接口用戶平面（eNB-S-GW）3.2S1接口控制平面S1控制平面接口（S1‐MME）是指連接在eNodeB和MME之間的接口。S1控制平面接口如圖6所示。與用戶平面類似，傳輸網(wǎng)絡(luò)層建立在IP傳輸基礎(chǔ)上；不同之處在于IP層之上采用SCTP層來(lái)實(shí)現(xiàn)信令消息的可靠傳輸。應(yīng)用層協(xié)議棧可參考S1‐AP(S1應(yīng)用協(xié)議)。圖6S1接口控制平面（eNB-MME）在IP傳輸層，PDU的傳輸采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。每個(gè)S1‐MME接口實(shí)例都關(guān)聯(lián)一個(gè)單獨(dú)的SCTP，與一對(duì)流指示標(biāo)記作用于S1‐MME公共處理流程中；只有很少的流指示標(biāo)記作用于S1‐MME專用處理流程中。MME分配的針對(duì)S1‐MME專用處理流程的MME通信上下文指示標(biāo)記，以及eNodeB分配的針對(duì)S1‐MME專用處理流程的eNodeB通信上下文指示標(biāo)記，都應(yīng)當(dāng)對(duì)特定UE的S1‐MME信令傳輸承載進(jìn)行區(qū)分。通信上下文指示標(biāo)記在各自的S1‐AP消息中單獨(dú)傳送。3.3主要功能S1接口主要具備以下功能：（1）EPS承載服務(wù)管理功能，包括EPS承載的建立、修改和釋放。（2）S1接口UE上下文管理功能。（3）EMM‐CONNECTED狀態(tài)下針對(duì)UE的移動(dòng)性管理功能。包括Intra‐LTE切換、Inter‐3GPP‐RAT切換。（4）S1接口尋呼功能。尋呼功能支持向UE注冊(cè)的所有跟蹤區(qū)域內(nèi)的小區(qū)中發(fā)送尋呼請(qǐng)求。基于服務(wù)MME中UE的移動(dòng)性管理內(nèi)容中所包含的移動(dòng)信息，尋呼請(qǐng)求將被發(fā)送到相關(guān)eNodeB。（5）NAS信令傳輸功能。提供UE與核心網(wǎng)之間非接入層的信令的透明傳輸。（6）S1接口管理功能。如錯(cuò)誤指示、S1接口建立等。（7）網(wǎng)絡(luò)共享功能。（8）漫游與區(qū)域限制支持功能。（9）NAS節(jié)點(diǎn)選擇功能。（10）初始上下文建立功能。4、X2接口協(xié)議棧4.1X2接口用戶平面X2接口用戶平面提供eNodeB之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸功能。X2的用戶平面協(xié)議棧如圖2‐7所示，與S1‐UP協(xié)議棧類似，X2‐UP的傳輸網(wǎng)絡(luò)層基于IP傳輸，UDP/IP之上采用GTP‐U來(lái)傳輸eNodeB之間的用戶面PDU。

圖7X2接口用戶面（eNB-eNB）4.2X2接口控制平面X2控制面接口(X2‐CP)定義為連接eNB之間接口的控制面。X2接口控制面的協(xié)議棧如圖8所示，傳輸網(wǎng)絡(luò)層是建立在SCTP上，SCTP是在IP上。應(yīng)用層的信令協(xié)議表示為X2‐AP(X2應(yīng)用協(xié)議)。圖8X2接口控制面每X2‐C接口含一個(gè)單一的SCTP并具有雙流標(biāo)識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用X2‐C的一般流程。具有多對(duì)流標(biāo)識(shí)僅應(yīng)用于X2‐C的特定流程。源eNB為X2‐C的特定流程分配源eNB通信的上下文標(biāo)識(shí)，目標(biāo)eNB為X2‐C的特定流程分配目標(biāo)eNB通信的上下文標(biāo)識(shí)。這些上下文標(biāo)識(shí)用來(lái)區(qū)別UE特定的X2‐C信令傳輸承載。通信上下文標(biāo)識(shí)通過(guò)各自的X2‐AP消息傳輸。4.3主要功能X2‐AP協(xié)議主要支持以下功能：

（1）支持UE在EMM‐CONNECTED狀態(tài)時(shí)的LTE接入系統(tǒng)內(nèi)的移動(dòng)性管理功能。如在切換過(guò)程中由源eNB到目標(biāo)eNB的上下文傳輸；源eNB與目標(biāo)eNB之間用戶平面隧道的控制、切換取消等。（2）上行負(fù)載管理功能。（3）一般性的X2管理和錯(cuò)誤處理功能，如錯(cuò)誤指示等。本文由論壇會(huì)員lsaaa投稿，感謝他的貢獻(xiàn)。LTE空中接口信道和映射關(guān)系2013-06-13移動(dòng)通信網(wǎng)LTE空中接口概述空中接口是指終端與接入網(wǎng)之間的接口，簡(jiǎn)稱Uu口，通常也成為無(wú)線接口。在LTE中，空中接口是終端和eNodeB之間的接口?？罩薪涌趨f(xié)議主要是用來(lái)建立、重配置和釋放各種無(wú)線承載業(yè)務(wù)的?？罩薪涌谑且粋€(gè)完全開(kāi)放的接口，只要遵守接口規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備就能夠互相通信?？罩薪涌趨f(xié)議棧主要分為三層兩面，三層是指物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，兩面是指控制平面和用戶平面。從用戶平面看，主要包括物理層、MAC層、RLC層、PDCP層，從控制平面看，除了以上幾層外，還包括RRC層，NAS層。RRC協(xié)議實(shí)體位于UE和ENB網(wǎng)絡(luò)實(shí)體內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對(duì)接入層的控制和管理。NAS控制協(xié)議位于UE和移動(dòng)管理實(shí)體MME內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對(duì)非接入層的控制和管理。空中接口協(xié)議棧具體結(jié)構(gòu)如圖1和2所示。層2（MAC層、RLC層、PDCP層）各層具體功能將在后面幾節(jié)中描述。圖1空中接口用戶面協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖2空中接口控制面協(xié)議棧結(jié)構(gòu)信道的定義和映射關(guān)系LTE沿用了UMTS里面的三種信道，邏輯信道，傳輸信道與物理信道。從協(xié)議棧的角度來(lái)看，物理信道是物理層的，傳輸信道是物理層和MAC層之間的，邏輯信道是MAC層和RLC層之間的，它們的含義是：（1）邏輯信道，傳輸什么內(nèi)容，比如廣播信道（BCCH），也就是說(shuō)用來(lái)傳廣播消息的；（2）傳輸信道，怎樣傳，比如說(shuō)下行共享信道DL-SCH，也就是業(yè)務(wù)甚至一些控制消息都是通過(guò)共享空中資源來(lái)傳輸?shù)?，它?huì)指定MCS，空間復(fù)用等等方式，也就說(shuō)是告訴物理層如何去傳這些信息；（3）物理信道，信號(hào)在空中傳輸?shù)某休d，比如PBCH，也就是在實(shí)際的物理位置上采用特定的調(diào)制編碼方式來(lái)傳輸廣播消息了。1.物理信道物理層位于無(wú)線接口協(xié)議的最底層，提供物理介質(zhì)中比特流傳輸所需要的所有功能。物理信道可分為上行物理信道和下行物理信道。LTE定義的下行物理信道主要有如下6種類型：（1）物理下行共享信道（PDSCH）：用于承載下行用戶信息和高層信令。（2）物理廣播信道（PBCH）：用于承載主系統(tǒng)信息塊信息，傳輸用于初始接入的參數(shù)。（3）物理多播信道（PMCH）：用于承載多媒體/多播信息。（4）物理控制格式指示信道（PCFICH）：用于承載該子幀上控制區(qū)域大小的信息。（5）物理下行控制信道（PDCCH）：用于承載下行控制的信息，如上行調(diào)度指令、下行數(shù)據(jù)傳輸是指、公共控制信息等。（6）物理HARO指示信道（（PHICH）：用于承載對(duì)于終端上行數(shù)據(jù)的ACK/NACK反饋信息，和HARO機(jī)制有關(guān)。LTE定義的上行物理信道主要有如下3種類型：（1）物理上行共享信道（PUSCH）：用于承載上行用戶信息和高層信令。（2）物理上行控制信道（PUCCH）：用于承載上行控制信息。（3）物理隨機(jī)接入信道（PRACH）：用于承載隨機(jī)接入前道序列的發(fā)送，基站通過(guò)對(duì)序列的檢測(cè)以及后續(xù)的信令交流，建立起上行同步。2.傳輸信道物理層通過(guò)傳輸信道向MAC子層或更高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸信道特性由傳輸格式定義。傳輸信道描述了數(shù)據(jù)在無(wú)線接口上是如何進(jìn)行傳輸?shù)?，以及所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)特征。如數(shù)據(jù)如何被保護(hù)以防止傳輸錯(cuò)誤，信道編碼類型，CRC保護(hù)或者交織，數(shù)據(jù)包的大小等。所有的這些信息集就是我們所熟知的“傳輸格式”。傳輸信道也有上行和下行之分。LTE定義的下行傳輸信道主要有如下4種類型：（1）廣播信道（BCH）：用于廣播系統(tǒng)信息和小區(qū)的特定信息。使用固定的預(yù)定義格式，能夠在整個(gè)小區(qū)覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播。（2）下行共享信道（DL-SCH）：用于傳輸下行用戶控制信息或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。能夠使用HARQ；能夠通過(guò)各種調(diào)制模式，編碼，發(fā)送功率來(lái)實(shí)現(xiàn)鏈路適應(yīng)；能夠在整個(gè)小區(qū)內(nèi)發(fā)送；能夠使用波束賦形；支持動(dòng)態(tài)或半持續(xù)資源分配；支持終端非連續(xù)接收以達(dá)到節(jié)電目的；支持MBMS業(yè)務(wù)傳輸。（3）尋呼信道（PCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不知道UE所處小區(qū)位置時(shí)，用于發(fā)送給UE的控制信息。能夠支持終端非連續(xù)接收以達(dá)到節(jié)電目的；能在整個(gè)小區(qū)覆蓋區(qū)域發(fā)送；映射到用于業(yè)務(wù)或其他動(dòng)態(tài)控制信道使用的物理資源上。（4）多播信道（MCH）：用于MBMS用戶控制信息的傳輸。能夠在整個(gè)小區(qū)覆蓋區(qū)域發(fā)送；對(duì)于單頻點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)支持多小區(qū)的MBMS傳輸?shù)暮喜?；使用半持續(xù)資源分配。LTE定義的上行傳輸信道主要有如下2種類型：

（1）上行共享信道（UL-SCH）：用于傳輸下行用戶控制信息或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。能夠使用波束賦形；有通過(guò)調(diào)整發(fā)射功率、編碼和潛在的調(diào)制模式適應(yīng)鏈路條件變化的能力；能夠使用HARQ；動(dòng)態(tài)或半持續(xù)資源分配。

（2）隨機(jī)接入信道（RACH）：能夠承載有限的控制信息，例如在早期連接建立的時(shí)候或者RRC狀態(tài)改變的時(shí)候。3.邏輯信道邏輯信道定義了傳輸?shù)膬?nèi)容。MAC子層使用邏輯信道與高層進(jìn)行通信。邏輯信道通常分為兩類：即用來(lái)傳輸控制平面信息的控制信道和用來(lái)傳輸用戶平面信息的業(yè)務(wù)信道。而根據(jù)傳輸信息的類型又可劃分為多種邏輯信道類型，并根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型，提供不同的傳輸服務(wù)。LTE定義的控制信道主要有如下5種類型：（1）廣播控制信道（BCCH）：該信道屬于下行信道，用于傳輸廣播系統(tǒng)控制信息。（2）尋呼控制信道（PCCH）：該信道屬于下行信道，用于傳輸尋呼信息和改變通知消息的系統(tǒng)信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)沒(méi)有用戶終端所在小區(qū)信息的時(shí)候，使用該信道尋呼終端。（3）公共控制信道（CCCH）：該信道包括上行和下行，當(dāng)終端和網(wǎng)絡(luò)間沒(méi)有RRC連接時(shí)，終端級(jí)別控制信息的傳輸使用該信道。（4）多播控制信道（MCCH）：該信道為點(diǎn)到多點(diǎn)的下行信道，用于UE接收MBMS業(yè)務(wù)。（5）專用控制信道（DCCH）：該信道為點(diǎn)到點(diǎn)的雙向信道，用于傳輸終端側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)存在RRC連接時(shí)的專用控制信息。LTE定義的業(yè)務(wù)信道主要有如下2種類型：（1）專用業(yè)務(wù)信道（DTCH）：該信道可以為單向的也可以是雙向的，針對(duì)單個(gè)用戶提供點(diǎn)到點(diǎn)的業(yè)務(wù)傳輸。（2）多播業(yè)務(wù)信道（MTCH）：該信道為點(diǎn)到多點(diǎn)的下行信道。用戶只會(huì)使用該信道來(lái)接收MBMS業(yè)務(wù)。4.相互映射關(guān)系MAC子層使用邏輯信道與RLC子層進(jìn)行通信，使用傳輸信道與物理層進(jìn)行通信。因此MAC子層負(fù)責(zé)邏輯信道和傳輸信道之間的映射。（1）邏輯信道至傳輸信道的映射LTE的映射關(guān)系較UTMS簡(jiǎn)單很多，上行的邏輯信道全部映射在上行共享傳輸信道上傳輸；下行邏輯信道的傳輸中，除PCCH和MBMS邏輯信道有專用的PCH和MCH傳輸信道外，其他邏輯信道全部映射到下行共享信道上（BCCH一部分在BCH上傳輸）。具體的映射關(guān)系如圖3和圖4所示。圖3上行邏輯信道到傳輸信道的映射關(guān)系圖4下行邏輯信道到傳輸信道的映射關(guān)系（2）傳輸信道至物理信道的映射上行信道中，UL-SCH映射到PUSCH上，RACH映射到PRACH上。下行信道中，BCH和MCH分別映射到PBCH和PMCH，PCH和DL-SCH都映射到PDSCH上。具體映射關(guān)系如圖5和圖6所示。圖5上行傳輸信道到物理信道的映射關(guān)系圖6下行傳輸信道到物理信道的映射關(guān)系LTE空中接口的分層結(jié)構(gòu)2013-06-13移動(dòng)通信網(wǎng)LTE空中接口的分層結(jié)構(gòu)LTE空中接口采用分層結(jié)構(gòu)，與WCDMA空中接口的分層結(jié)構(gòu)一模一樣，從上到下也是分為RRC-PDCP-RLC-MAC-PHY等幾個(gè)層次，其中RRC屬于網(wǎng)絡(luò)層，PDCP、RLC和MAC屬于鏈路層，PHY屬于物理層。因此，如果熟悉WCDMA空中接口的話，LTE空中接口的結(jié)構(gòu)應(yīng)該不會(huì)感到陌生。接下來(lái)簡(jiǎn)要介紹各個(gè)層次的功能。RRC無(wú)線資源控制負(fù)責(zé)LTE空中接口的無(wú)線資源分配與控制，還承擔(dān)了NAS信令的處理和發(fā)送工作。由于RRC承擔(dān)了LTE空中接口的無(wú)線資源管理工作，可以看成LTE空中接口的大腦，是LTE空中接口最重要的組成部分。從RRC的功能看，LTE空中接口與WCDMA空中接口沒(méi)有什么區(qū)別。PDCP是LTE空中接口的一個(gè)顯著變化，在WCDMA中盡管定義了PDCP，但是并沒(méi)有實(shí)施，PDCP是可有可無(wú)的；在LTE中，PDCP成了必須的一個(gè)子層。理解PDCP還是要從控制面與用戶面分別看?？刂泼嫔螾DCP執(zhí)行加密以及完整性保護(hù)。用戶面上PDCP執(zhí)行加密、包頭壓縮以及切換支持（也就是順序發(fā)送以及重復(fù)性檢查）。RLCLTE的RLC與WCDMA的RLC大同小異：也分為3種工作模式：TM、UM以及AM。不過(guò)由于LTE取消了CS域，沒(méi)有了CS相關(guān)的承載和信道，結(jié)構(gòu)變得比較簡(jiǎn)單。另外，加密的工作也從RLC中取消了。MAC是LTE與WCDMA空中接口功能接近，但是實(shí)施方式差異比較大的地方。比如隨機(jī)接入是MAC的主要任務(wù)，LTE與WCDMA都具備，但是實(shí)施方法差異很大，LTE還引入了無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入。LTE的物理層反映了LTE的鮮明技術(shù)特點(diǎn)：OFDM+多天線，其中的時(shí)頻結(jié)構(gòu)、參考信號(hào)的位置、物理信道的種類，都是LTE所特有的。但是，LTE依舊保留了Turbo編碼以及QAM的調(diào)制方式。詳解PDCP

PDCP：PacketDataConvergenceProtocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議。PDCP協(xié)議發(fā)軔于WCDMA空中接口，壯大于LTE空中接口。PDCP位于RLC子層之上，是L2的最上面的一個(gè)子層，只負(fù)責(zé)處理分組業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。PDCP主要用于處理空中接口上承載網(wǎng)絡(luò)層的分組數(shù)據(jù)，例如IP數(shù)據(jù)流。在WCDMA空中接口中，PDCP的功能主要是壓縮IP數(shù)據(jù)包的包頭。由于IP數(shù)據(jù)包都帶有一個(gè)很大的數(shù)據(jù)包頭（20字節(jié)），僅僅傳輸這些頭部信息就需要大量的無(wú)線資源，而這些頭部信息往往又可壓縮，為了提高IP數(shù)據(jù)流在空中接口上的傳輸效率，需要對(duì)IP數(shù)據(jù)包頭部信息進(jìn)行壓縮。但是WCDMA現(xiàn)網(wǎng)對(duì)IP包頭壓縮需求并不迫切，因此現(xiàn)網(wǎng)沒(méi)有實(shí)施PDCP。在LTE空中接口中，PDCP的功能變得不可或缺，這是由于LTE中拋棄了CS域，必須采用VoIP，而VoIP的數(shù)據(jù)包尺寸很小，IP包頭就成了很大的累贅，必須壓縮。LTE的PDCP的功能還進(jìn)行了延伸，將加密功能也收歸旗下，因此也就從僅僅處理用戶面擴(kuò)展到了用戶面以及控制面大小通吃。LTE的PDCP甚至還加入了無(wú)損切換的支持。LTE空中接口中PDCP由規(guī)范TS36.323定義。從PDCP上，我們看到了一個(gè)跑龍?zhí)椎牡轿枧_(tái)主角的華麗變身過(guò)程。本文由論壇會(huì)員readhere投稿，感謝他的貢獻(xiàn)，部分原文可參閱：/page.php?id=1732。readhere在論壇有《讀懂OFDM公開(kāi)課》系列，感興趣的C友可以前往觀看。外一篇：LTE和FDD

LTE的工作頻段2013-06-13移動(dòng)通信網(wǎng)TD-LTE的工作頻段在R8中，TDD可用的頻段從33到40號(hào)，有8個(gè)。其中B38：2.57~2.62GHz，可全球漫游；B39：1.88~1.92GHz，這是國(guó)內(nèi)TD-SCDMA的頻段；B40：2.3~2.4GHz，可全球漫游。B是Band的縮寫(xiě)，代表頻段的意思。這些頻段中，中國(guó)移動(dòng)采用B38以及B39來(lái)實(shí)施室外覆蓋，B40來(lái)實(shí)施室內(nèi)覆蓋。B38、B39、B40在中國(guó)移動(dòng)分別又有綽號(hào)：D頻段、F頻段和E頻段。到了R10，3GPP又引入了新的TDD頻段，其中B41為2500~2690MHz，非常重要。因?yàn)橹袊?guó)政府已經(jīng)宣布，將B41的全部頻段用于TD-LTE。FDDLTE的工作頻段

在R8中，第一個(gè)工作頻段是3G的2.1GHz頻段，不過(guò)由于3G系統(tǒng)正在使用，因此，第7個(gè)工作頻段B7，也就是2.6GHz的頻段成為L(zhǎng)TE部署時(shí)的第一個(gè)頻段，目前在北歐商用。值得一提的是，Band7上下行的中間就是TDD的B38。由于2.6G覆蓋能力弱，因此美國(guó)商用系統(tǒng)，例如Verizon、AT&T采用了700M的頻段，其中Verizon為B13，AT&T主要是B17。從全球的角度看，目前國(guó)際上LTE1800的造勢(shì)活動(dòng)很熱鬧，LTE1800就是原來(lái)的GSM1800，稱為B3。對(duì)中國(guó)而言，B3還是很有商用價(jià)值的，特別適合聯(lián)通。對(duì)于電信來(lái)說(shuō)，B1應(yīng)該是首選。本文由論壇會(huì)員readhere投稿，感謝他的貢獻(xiàn)，部分原文可參閱：/page.php?id=1675。readhere在論壇有《讀懂OFDM公開(kāi)課》系列，感興趣的C友可以前往觀看。MAC

媒體接入控制層2013-06-13移動(dòng)通信網(wǎng)MAC媒體接入控制層1.MAC層功能概述不同于UMTS，MAC子層只有一個(gè)MAC實(shí)體，包括傳輸調(diào)度功能、MBMS功能、MAC控制功能、UE級(jí)別功能以及傳輸塊生成等功能塊。MAC層結(jié)構(gòu)如圖1圖1MAC層結(jié)構(gòu)圖MAC層的各個(gè)子功能塊提供以下的功能：

（1）實(shí)現(xiàn)邏輯信道到傳輸信道的映射；

（2）來(lái)自多個(gè)邏輯信道的MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）的復(fù)用和解復(fù)用；

（3）上行調(diào)度信息上報(bào)，包括終端待發(fā)送數(shù)據(jù)量信息和上行功率余量信息?；贖ARQ機(jī)制的錯(cuò)誤糾正功能；

（4）通過(guò)HARO機(jī)制進(jìn)行糾錯(cuò)；

（5）同一個(gè)UE不同邏輯信道之間的優(yōu)先級(jí)管理；

（6）通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)度進(jìn)行UE之間的優(yōu)先級(jí)管理；

（7）傳輸格式的選擇，通過(guò)物理層上報(bào)的測(cè)量信息，用戶能力等，選擇相應(yīng)的傳輸格式（包括調(diào)制方式和編碼速率等），從而達(dá)到最有效的資源利用；

（8）MBMS業(yè)務(wù)識(shí)別；

（9）填充功能，即當(dāng)實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)量不能填滿整個(gè)授權(quán)的數(shù)據(jù)塊大小時(shí)使用。各功能與位置和鏈路方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。圖2MAC功能與位置和鏈路方向的關(guān)系2.MAC層關(guān)鍵過(guò)程

1.調(diào)度與UMTS不同，LTE完全取消了專用信道，并引入了共享信道的概念。在不同UE不同邏輯信道之間劃分共享信道資源的功能成為調(diào)度。早期的很多接入系統(tǒng)每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)都有專門(mén)的信道，雖然到了HSPA時(shí)已經(jīng)有共享信道的概念，但是主要還是針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LTE的幾乎所有的應(yīng)用與業(yè)務(wù)都是使用共享信道，由于各個(gè)業(yè)務(wù)與應(yīng)用的對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求是不同的，如何為具有不同帶寬要求、不同時(shí)延保障、不同QOS等級(jí)的各種業(yè)務(wù)合理地分配資源，在滿足業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，提高網(wǎng)絡(luò)的總體吞吐量和頻譜效率，是分組調(diào)度的核心任務(wù)。LTE中引入了動(dòng)態(tài)調(diào)度和半持續(xù)調(diào)度兩種調(diào)度模式，其中半持續(xù)調(diào)度是在動(dòng)態(tài)調(diào)度基礎(chǔ)上為支持VoIP等業(yè)務(wù)引入的。（1）動(dòng)態(tài)調(diào)度這種方法由MAC層（調(diào)度器）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地分配時(shí)頻資源和允許傳輸?shù)乃俾?，靈活性很高，但控制信令開(kāi)銷也大，適合突發(fā)特征明顯的業(yè)務(wù)。動(dòng)態(tài)調(diào)度的基本過(guò)程是：

a)eNodeB在控制信道上發(fā)送資源調(diào)度信令；b)UE檢測(cè)控制信道，如果發(fā)現(xiàn)針對(duì)自己的資源調(diào)度信令，則按照信令中的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上行和下行的動(dòng)態(tài)調(diào)度過(guò)程如圖3、4所示。

圖3上行動(dòng)態(tài)調(diào)度過(guò)程

圖4下行動(dòng)態(tài)調(diào)度過(guò)程上行調(diào)度具體過(guò)程如下：（1）eNodeB通過(guò)