LTE基本原理介紹課件

WWW.HUAWEI.COMC&Wi售前網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部LTE基本原理Version1.12024/2/11精選2021版課件了解LTE產(chǎn)生的背景及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)掌握LTE物理層和層2的基本原理了解LTE空口關(guān)鍵技術(shù)目標(biāo)2精選2021版課件Charter1LTE背景介紹Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹內(nèi)容Page33精選2021版課件Charter1LTE背景介紹1.1LTE的概念和設(shè)計目標(biāo)1.2LTE的標(biāo)準化進程1.3SAE簡介1.4SON簡介1.53GPP簡介內(nèi)容Page44精選2021版課件LTE背景介紹什么是LTE？長期演進LTE(LongTermEvolution)是3GPP主導(dǎo)的無線通信技術(shù)的演進。接入網(wǎng)將演進為E-UTRAN

(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。連同核心網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)將演進為SAE

(SystemArchitectureEvolution)。LTE的設(shè)計目標(biāo)帶寬靈活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz帶寬）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延時小于100ms，用戶面延時小于5ms能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務(wù)支持增強型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域業(yè)務(wù)在PS域?qū)崿F(xiàn)，如VOIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化，低成本建網(wǎng)3GPP的目標(biāo)是打造新一代無線通信系統(tǒng)，超越現(xiàn)有無線接入能力，全面支撐高性能數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的，“確保在未來10年內(nèi)領(lǐng)先”。Page55精選2021版課件LTE背景介紹LTE的標(biāo)準化進程2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究項目。原定2006年6月完成的研究項目SI（StudyItem）推遲到2006年9月。完成可行性研究，并輸出技術(shù)報告。2006年9月正式開始工作項目WI（WorkItem）/標(biāo)準制定階段，原定為2007年9月完成第一個標(biāo)準版本，現(xiàn)已延期。目前LTE處于Stage3(Protocol)研究階段，正在各個子組會議上熱烈的討論。預(yù)計2008年年底會推出首個商用協(xié)議版本。LTE主要涉及36.xxx系列協(xié)議。目前協(xié)議仍在不斷完善中。LTEWIstageLTESIstageDelayed2006Mar2006Jun2006Sep2005Dec2006Dec2007Dec2008Dec2007Jun2008Jun2007Mar2007Sep2008Mar2008Sep2009MarLTEenhancementandimprovementLTERel8(Approval)LTESILTEWILTERel8(Specfinished)Page66精選2021版課件LTE背景介紹SAE簡介系統(tǒng)架構(gòu)演進SAE（SystemArchitectureEvolution），是為了實現(xiàn)LTE提出的目標(biāo)而從整個系統(tǒng)架構(gòu)上考慮的演進，主要包括：功能平扁化，去掉RNC的物理實體，把部分功能放在了E-NodeB，以減少時延和增強調(diào)度能力（如，單站內(nèi)部干擾協(xié)調(diào)，負荷均衡等，調(diào)度性能可以得到很大提高）把部分功能放在了核心網(wǎng)，加強移動交換管理，采用全IP技術(shù)，實行用戶面和控制面分離。同時也考慮了對其它無線接入技術(shù)的兼容性。Page7LTE背景介紹SON簡介自組織網(wǎng)絡(luò)SON（SelfOrganizationNetwork）是由下一代移動網(wǎng)NGMN（NextGenerationMobileNetwork）運營商發(fā)起的要求LTE實現(xiàn)的功能。運營商站在自己利益和感受的角度出發(fā)，鑒于早期通信系統(tǒng)在O&M兼容性和經(jīng)濟性比較差，而對LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault,Configuration,Alarm,Performance,Security,Inventory）：自規(guī)劃（Self-planning）自配置（Self-deployment）自優(yōu)化（Self-optimization）自維護（Self-maintenance）SON的優(yōu)勢運營商可以減少規(guī)劃、優(yōu)化、維護的成本，降低OPEX。設(shè)備商可以促進性能特性、工具等的銷售，降低交付后網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的成本；低附加值和低技術(shù)含量的工作收益將減少。Page88精選2021版課件LTE背景介紹3GPP簡介3GPP（3rdGenerationPartnershipProject）成立于1998年12月，是一個無線通信技術(shù)的標(biāo)準組織，由一系列的標(biāo)準聯(lián)盟作為成員（OrganizationalPartners）。目前有ARIB（日本）,CCSA（中國）,ETSI（歐洲）,ATIS（美洲）,TTA（韓國）,andTTC（日本）等。3GPP分為標(biāo)準工作組TSG和管理運維組兩個部分。TSG主要負責(zé)各標(biāo)準的制作修訂工作，管理運維組主要負責(zé)整理市場需求，并對TSG和整個項目的運作提供支持。TSG（TechnicalSpecificationGroups）TSGGERAN:GERAN無線側(cè)相關(guān)(2G)；TSGRAN:無線側(cè)相關(guān)(3GandLTE)；TSGSA(ServiceandSystemAspects):負責(zé)整體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和業(yè)務(wù)能力；TSGCT(CoreNetworkandTerminals):負責(zé)定義終端接口以及整個網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)相關(guān)部分。Page99精選2021版課件Charter1LTE背景介紹Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹內(nèi)容Page1010精選2021版課件Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹2.1LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2.2LTE的網(wǎng)元功能2.3LTE的協(xié)議棧介紹內(nèi)容Page1111精選2021版課件LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LTE的主要網(wǎng)元LTE的接入網(wǎng)E-UTRAN由e-NodeB組成，提供用戶面和控制面。LTE的核心網(wǎng)EPC由MME，S-GW和P-GW組成。LTE的網(wǎng)絡(luò)接口e-NodeB間通過X2接口相互連接，支持數(shù)據(jù)和信令的直接傳輸。S1接口連接e-NodeB與核心網(wǎng)EPC。其中，S1-MME是e-NodeB連接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB連接S-GW的用戶面接口。RRC:RadioResourceControlPDCP:PacketDataConvergenceProtocolRLC:RadioLinkControl

MAC:MediumAccessControlPHY:PhysicallayerEPC:EvolvedPacketCoreMME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGatewayP-GW:PDNGateway與傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)比較，LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)更加簡單扁平，降低組網(wǎng)成本，增加組網(wǎng)靈活性，并能大大減少用戶數(shù)據(jù)和控制信令的時延。Page1212精選2021版課件LTE的網(wǎng)元功能e-NodeB的主要功能包括：無線資源管理功能，即實現(xiàn)無線承載控制、無線許可控制和連接移動性控制，在上下行鏈路上完成UE上的動態(tài)資源分配（調(diào)度）；用戶數(shù)據(jù)流的IP報頭壓縮和加密；UE附著狀態(tài)時MME的選擇；實現(xiàn)S-GW用戶面數(shù)據(jù)的路由選擇；執(zhí)行由MME發(fā)起的尋呼信息和廣播信息的調(diào)度和傳輸；完成有關(guān)移動性配置和調(diào)度的測量和測量報告。MME的主要功能包括：

NAS(Non-AccessStratum)非接入層信令的加密和完整性保護；AS(AccessStratum)接入層安全性控制、空閑狀態(tài)移動性控制；EPS(EvolvedPacketSystem)承載控制；支持尋呼，切換，漫游，鑒權(quán)。S-GW的主要功能包括：分組數(shù)據(jù)路由及轉(zhuǎn)發(fā)；移動性及切換支持；合法監(jiān)聽；計費。P-GW的主要功能包括：分組數(shù)據(jù)過濾；UE的IP地址分配；上下行計費及限速。Page1313精選2021版課件LTE的協(xié)議棧介紹LTE協(xié)議棧的兩個面：用戶面協(xié)議棧：負責(zé)用戶數(shù)目傳輸控制面協(xié)議棧：負責(zé)系統(tǒng)信令傳輸用戶面的主要功能：頭壓縮加密調(diào)度ARQ/HARQ用戶面協(xié)議棧

控制面協(xié)議棧

控制面的主要功能：RLC和MAC層功能與用戶面中的功能一致PDCP層完成加密和完整性保護RRC層完成廣播，尋呼，RRC連接管理，資源控制，移動性管理，UE測量報告控制NAS層完成核心網(wǎng)承載管理，鑒權(quán)及安全控制Page1414精選2021版課件Charter1LTE背景介紹Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹內(nèi)容Page1515精選2021版課件Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹3.1LTE支持頻段3.2無線幀結(jié)構(gòu)3.3物理信道3.4物理信號3.5物理層過程內(nèi)容Page1616精選2021版課件LTE支持頻段E-UTRABandUplink(UL)Downlink(DL)DuplexModeFUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high11920MHz–1980MHz2110MHz–2170MHzFDD21850MHz–1910MHz1930MHz–1990MHzFDD31710MHz–1785MHz1805MHz–1880MHzFDD41710MHz–1755MHz2110MHz–2155MHzFDD5824MHz–849MHz869MHz–894MHzFDD6830MHz–840MHz875MHz–885MHzFDD72500MHz–2570MHz2620MHz–2690MHzFDD8880MHz–915MHz925MHz–960MHzFDD91749.9MHz–1784.9MHz1844.9MHz–1879.9MHzFDD101710MHz–1770MHz2110MHz–2170MHzFDD111427.9MHz–1452.9MHz1475.9MHz–1500.9MHzFDD12698MHz–716MHz728MHz–746MHzFDD13777MHz–787MHz746MHz–756MHzFDD14788MHz–798MHz758MHz–768MHzFDD……

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…17704MHz–716MHz734MHz–746MHzFDD...…

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…E-UTRABandUplink(UL)Downlink(DL)DuplexModeFUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high331900MHz–1920MHz1900MHz–1920MHzTDD342010MHz–2025MHz2010MHz–2025MHzTDD351850MHz–1910MHz1850MHz–1910MHzTDD361930MHz–1990MHz1930MHz–1990MHzTDD371910MHz–1930MHz1910MHz–1930MHzTDD382570MHz–2620MHz2570MHz–2620MHzTDD391880MHz–1920MHz1880MHz–1920MHzTDD402300MHz–2400MHz2300MHz–2400MHzTDDTDD模式支持頻段FDD模式支持頻段根據(jù)2008年底凍結(jié)的LTER8協(xié)議：支持兩種雙工模式：FDD和TDD支持多種頻段，從700MHz到2.6GHz支持多種帶寬配置，協(xié)議規(guī)定以下帶寬配置：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHz協(xié)議還在更新中，部分頻段的支持情況可能會有所變動Page17無線幀結(jié)構(gòu)（1）LTE共支持兩種無線幀結(jié)構(gòu)：類型1，適用于頻分雙工FDD類型2，適用于時分雙工TDDFDD類型無線幀結(jié)構(gòu)：LTE采用OFDM技術(shù)，子載波間隔為

f=15kHz，2048階IFFT，則幀結(jié)構(gòu)的時間單位為Ts=1/(2048*15000)秒FDD類型無線幀長10ms，如下圖所示。每幀含有20個時隙，每時隙為0.5ms。普通CP配置下，一個時隙包含7個連續(xù)的OFDM符號（Symbol）FDD類型無線幀結(jié)構(gòu)資源塊的概念：LTE具有時域和頻域的資源，資源分配的最小單位是資源塊RB（ResourceBlock），RB由RE（ResourceElement）組成，如右圖示RE是二維結(jié)構(gòu)，由時域符號（Symbol）和頻域子載波（Subcarrier）組成1個時隙和12個連續(xù)子載波組成一個RBPage1818精選2021版課件無線幀結(jié)構(gòu)（2）TDD類型無線幀結(jié)構(gòu)：同樣采用OFDM技術(shù)，子載波間隔和時間單位均與FDD相同。幀結(jié)構(gòu)與FDD類似，每個10ms幀由10個1ms的子幀組成；子幀包含2個0.5ms時隙。10ms幀中各個子幀的上下行分配策略可以設(shè)置。如右邊表格所示。DL/UL子幀分配Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDDwPTS:DownlinkPilotTimeSlotGP:GuardPeriodUpPTS:UplinkPilotTimeSlotTDD類型無線幀結(jié)構(gòu)D:DownlinksubframeU:UplinksubframeS:SpecialsubframePage1919精選2021版課件無線幀結(jié)構(gòu)（3）CP長度配置：為克服OFDM系統(tǒng)所特有的符號間干擾ISI，LTE引入了循環(huán)前綴CP（CyclicPrefix）。CP的長度與覆蓋半徑有關(guān)，一般情況下下配置普通CP（NormalCP）即可滿足要求；廣覆蓋等小區(qū)半徑較大的場景下可配置擴展CP（ExtendedCP）。CP長度配置越大，系統(tǒng)開銷越大。ConfigurationDLOFDMCPLengthULSC-FDMACPLengthSub-carrierofeachRBSymbolofeachslotNormalCP

f=15kHz160forslot#0144forslot#1~#6160forslot#0144forslot#1~#6127ExtendedCP

f=15kHz512forslot#0~#5512forslot#0~#56

f=7.5kHz1024forslot#0~#2NULL24(DLonly)3(DLonly)上下行CP長度配置上下行普通CP配置下時隙結(jié)構(gòu)（△f=15kHz）上下行擴展CP配置下時隙結(jié)構(gòu)（△f=15kHz）下行擴展CP配置下時隙結(jié)構(gòu)（△f=7.5kHz）Page2020精選2021版課件物理信道—概述下行信道：PhysicalBroadcastChannel(PBCH)：物理廣播信道，承載小區(qū)ID等系統(tǒng)信息，用于小區(qū)搜索過程。PhysicalDownlinkControlChannel(PDCCH)：物理下行控制信道，承載尋呼和用戶數(shù)據(jù)的資源分配信息，以及與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)的HARQ信息。PhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)：物理下行共享信道，承載下行用戶數(shù)據(jù)。PhysicalControlFormatIndicatorChannel(PCFICH)：物理控制格式指示信道，承載控制信道所在OFDM符號的位置信息。PhysicalHybridARQIndicatorChannel(PHICH)：物理HARQ指示信道，承載HARQ的ACK/NACK信息。PhysicalMulticastChannel(PMCH)：物理多播信道，承載多播信息。上行信道：PhysicalRandomAccessChannel(PRACH)：物理隨機接入信道，承載隨機接入前導(dǎo)。

PhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH)：物理上行共享信道，承載上行用戶數(shù)據(jù)。PhysicalUplinkControlChannel(PUCCH)：物理上行控制信道，承載HARQ的ACK/NACK，調(diào)度請求(SchedulingRequest)，信道質(zhì)量指示(ChannelQualityIndicator)等信息下行傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系上行傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系PhysicalLayerMAC

LayerPhysicalLayerMAC

LayerPage21物理信道—下行物理信道調(diào)制方式物理信道調(diào)制方式PBCHQPSKPCFICHQPSKPDCCHQPSKPHICHBPSKPDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAM下行信道處理過程加擾：物理層傳輸?shù)拇a字都需要經(jīng)過加擾；調(diào)制：對加擾后的碼字進行調(diào)制，生成復(fù)數(shù)值的調(diào)制符號；層影射：將復(fù)數(shù)調(diào)制符號影射到一個或多個發(fā)射層中；預(yù)編碼：對每個發(fā)射層中的復(fù)數(shù)調(diào)制符號進行預(yù)編碼，并影射到相應(yīng)的天線端口；RE影射：將每個天線端口的復(fù)數(shù)調(diào)制符號影射到相應(yīng)的RE上；OFDM信號生成：每個天線端口信號生成OFDM信號。下行信道的調(diào)制方式如右表所示Page2222精選2021版課件物理信道—上行物理信道調(diào)制方式PUCCHBPSK,QPSKPUSCHQPSK,16QAM,64QAMPRACHZadoff-Chu序列上行信道處理過程加擾調(diào)制：對加擾后的碼字進行調(diào)制，生成復(fù)數(shù)值的調(diào)制符號；轉(zhuǎn)換預(yù)編碼：生成復(fù)數(shù)值的符號；RE影射：將復(fù)數(shù)符號影射到相應(yīng)的RE上；SC-FDMA信號生成：每個天線端口信號生成SC-FDMA信號。上行信道的調(diào)制方式如右表所示Page2323精選2021版課件物理信號—下行（1）下行參考信號RS（ReferenceSignal）：類似CDMA的導(dǎo)頻信號。用于下行物理信道解調(diào)及信道質(zhì)量測量（CQI）。協(xié)議指定有三種參考信號。其中，小區(qū)特定參考信號（Cell-SpecificReferenceSignal）為必選，另外兩種參考信號（MBSFNSpecificRS&UE-SpecificRS）為可選。小區(qū)特定參考信號在時頻域的位置示意圖單天線端口雙天線端口四天線端口天線端口0天線端口1天線端口2天線端口3下行參考信號特點：小區(qū)特定參考信號由小區(qū)特定參考信號序列及頻移影射得到。RS本質(zhì)上是在時頻域上傳播的偽隨機序列。在某一天線端口上，RS的頻域間隔為6個子載波。RS離散地分布在時頻域上，相當(dāng)于對信道的時頻域特性進行抽樣，供下行信道估計和信號解調(diào)提供參考。RS分布越密集，則信道估計越精確，但開銷越大，影響系統(tǒng)容量。MBSFN:Multicast/BroadcastoveraSingleFrequencyNetworkRE該天線口不傳輸RS該天線口的RS符號R1：第一個天線口傳輸?shù)腞SR2：第二個天線口傳輸?shù)腞SR3：第三個天線口傳輸?shù)腞SR4：第四個天線口傳輸?shù)腞SPage2424精選2021版課件物理信號—下行（2）同步信號（SynchronizationSignal）：同步信號用于小區(qū)搜索過程中UE和E-UTRAN的時頻同步。同步信號包含兩個部分：主同步信號（PrimarySynchronizationSignal）：用于符號timing對準，頻率同步，以及部分的小區(qū)ID偵測次同步信號（SecondarySynchronizationSignal）：用于幀timing對準，CP長度偵測，以及小區(qū)組ID偵測同步信號特點：無論系統(tǒng)帶寬是多少，同步信號只位于系統(tǒng)帶寬的中部，占用62個子載波。同步信號只在每個10ms幀的第1個和第11個時隙中傳送。主同步信號位于傳送時隙的最后一個符號，次同步信號位于傳送時隙的倒數(shù)第二個符號。同步信號結(jié)構(gòu)Page2525精選2021版課件物理信號—上行上行參考信號RS（ReferenceSignal）：上行的導(dǎo)頻信號，用于E-UTRAN與UE的同步和上行信道估計。上行參考信號有兩種：解調(diào)參考信號DMRS(DemodulationReferenceSignal),PUSCH和PUCCH傳輸時的導(dǎo)頻信號Sounding參考信號SRS(SoundingReferenceSignal),無PUSCH和PUCCH傳輸時的導(dǎo)頻信號上行參考信號特點：由于上行采用SC-FDMA，每個UE只占用系統(tǒng)帶寬的一部分，DMRS只在相應(yīng)的PUSCH和PUCCH分配帶寬中傳輸。DMRS在時隙中的位置根據(jù)伴隨的PUSCH和PUCCH的不同格式而有所差異。SoundingRS的帶寬比單個UE分配到的帶寬要大，目的是為e-NodeB作全帶寬的上行信道估計提供參考。SoundingRS在每個子幀的最后一個符號發(fā)送，周期/帶寬可以配置。SoundingRS可以通過系統(tǒng)調(diào)度由多個UE發(fā)送。伴隨PUSCH傳輸?shù)腄MRS位置圖DMRS占用每個時隙的第4個符號TimeFreqTimeFreqTimeFreq伴隨PUCCH傳輸?shù)腄MRS位置圖（PUCCH傳輸ULACK信令）DMRS占用每個時隙的3個符號伴隨PUCCH傳輸?shù)腄MRS位置圖（PUCCH傳輸CQI信令）DMRS占用每個時隙的2個符號PUCCH在系統(tǒng)帶寬的兩端，并在兩個時隙間跳頻某用戶分配到的上行帶寬系統(tǒng)帶寬Page2626精選2021版課件物理層過程—小區(qū)搜索小區(qū)搜索（CellSearch）基本原理：小區(qū)搜索是UE實現(xiàn)與E-UTRAN下行時頻同步并獲取服務(wù)小區(qū)ID的過程。小區(qū)搜索分兩個步驟：第一步：UE解調(diào)主同步信號實現(xiàn)符號同步，并獲取小區(qū)組內(nèi)ID；第二步：UE解調(diào)次同步信號實現(xiàn)幀同步，并獲取CP長度和小區(qū)組ID。關(guān)于CellID：LTE協(xié)議規(guī)定物理層CellID分為兩個部分：小區(qū)組ID（CellGroupID）和組內(nèi)ID（IDwithinCellGroup）。目前最新協(xié)議規(guī)定物理層小區(qū)組有168個，每個小區(qū)組由3個ID組成，因此共有168*3=504個獨立的CellID其中代表小區(qū)組ID，取值范圍0~167；代表組內(nèi)ID，取值范圍0~2初始化小區(qū)搜索（InitialCellSearch）：UE上電后開始進行初始化小區(qū)搜索，搜尋網(wǎng)絡(luò)。一般而言，UE第一次開機時并不知道網(wǎng)絡(luò)的帶寬和頻點。UE會重復(fù)基本的小區(qū)搜索過程，歷遍整個頻譜的各個頻點嘗試解調(diào)同步信號。這個過程耗時，但一般對此的時間要求并不嚴格?？梢酝ㄟ^一些方法縮短以后的UE初始化時間，如UE儲存以前的可用網(wǎng)絡(luò)信息，開機后優(yōu)先搜索這些網(wǎng)絡(luò)。一旦UE搜尋到可用網(wǎng)絡(luò)并與網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)時頻同步，獲得服務(wù)小區(qū)ID，即完成小區(qū)搜索后，UE將解調(diào)下行廣播信道PBCH，獲取系統(tǒng)帶寬、發(fā)射天線數(shù)等系統(tǒng)信息。完成上述過程后，UE解調(diào)下行控制信道PDCCH，獲取網(wǎng)絡(luò)指配給這個UE的尋呼周期。然后在固定的尋呼周期中從IDLE態(tài)醒來解調(diào)PDCCH，監(jiān)聽尋呼。如果有屬于該UE的尋呼，則解調(diào)指定的下行共享信道PDSCH資源，接收尋呼。搜索頻點同步信號廣播信道控制信道共享信道Page2727精選2021版課件物理層過程—隨機接入隨機接入（RandomAccess）基本原理：隨機接入是UE與E-UTRAN實現(xiàn)上行時頻同步的過程。隨機接入前，物理層應(yīng)該從高層接收到下面的信息：隨機接入信道PRACH參數(shù)：PRACH配置，頻域位置，前導(dǎo)（preamble）格式等；小區(qū)使用preamble根序列及其循環(huán)位移參數(shù)，以解調(diào)隨機接入preamble。物理層的隨機接入過程包含兩個步驟：UE發(fā)送隨機接入preamble；E-UTRAN對隨機接入的響應(yīng)。隨機接入的具體過程：高層請求發(fā)送隨機接入preamble，繼而觸發(fā)物理層隨機接入過程；高層在請求中指示preambleindex，preamble目標(biāo)接收功率，相關(guān)的RA-RNTI，以及隨機接入信道的資源情況等信息；UE決定隨機接入信道的發(fā)射功率為preamble的目標(biāo)接收功率+路徑損耗。發(fā)射功率不超過UE最大發(fā)射功率，路徑損耗為UE通過下行鏈路估計的值；通過preambleindex選擇preamble序列；UE以計算出的發(fā)射功率，用所選的preamble序列，在指定的隨機接入信道資源中發(fā)射單個preamble；在高層設(shè)置的時間窗內(nèi)，UE嘗試偵測以其RA-RNTI標(biāo)識的下行控制信道PDCCH。如果偵測到，則相應(yīng)的下行共享信道PDSCH則傳往高層，高層從共享信道中解析出20位的響應(yīng)信息。隨機接入信道隨機接入前導(dǎo)下行控制信道隨機接入響應(yīng)RA-RNTI:RandomAccessRadioNetworkTemporaryIdentifierPage2828精選2021版課件物理層過程—功率控制功率控制（PowerControl）基本原理：下行功控決定了每個RE（ResourceElement）上的能量EPRE（EnergyperResourceElement）；上行功控決定了每個DFT-S-OFDM（上行SC-FDMA的復(fù)用調(diào)制方式）符號上的能量。上行功控：上行功控的方式有開環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種?？梢酝ㄟ^X2接口交換各小區(qū)的過載指示OI（OverloadIndicator）實現(xiàn)小區(qū)間的集中式功控，使得功控有可能提升整個系統(tǒng)的性能。上行功控可以分別控制PUSCH，PUCCH，PRACH和SoundingRS。各種信道/信號的功控大同小異，以PUSCH功控為例：PUSCH功控為慢速功控，補償路徑損耗和陰影衰落，以及控制小區(qū)間干擾。功控的原理如上式。影響PUSCH的發(fā)射功率PPUSCH的因素有UE最大發(fā)射功率PMAX，UE分配的資源MPUSCH，初始發(fā)射功率PO_PUSCH，估計路徑損耗PL，調(diào)制編碼因子△TF，系統(tǒng)調(diào)整因子f（開環(huán)功控時f不起作用）下行功控：下行RS一般以恒定功率發(fā)射，下行共享信道PDSCH的發(fā)射功率是與RS發(fā)射功率成一定比例的。下行功控根據(jù)UE上報的CQI與目標(biāo)CQI的對比，調(diào)整下行發(fā)射功率。UE上報CQI下行發(fā)射功率X2上行發(fā)射功率系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)EPRE:EnergyperResourceElementDFT-SOFDM:DiscreteFourierTransformSpreadOFDMPage2929精選2021版課件Charter1LTE背景介紹Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹內(nèi)容Page3030精選2021版課件Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹4.1LTE層2概述4.2MAC層介紹4.3RLC層介紹4.4PDCP層介紹4.5層1層2數(shù)據(jù)流小結(jié)內(nèi)容Page3131精選2021版課件LTE層2分為以下幾個子層：MAC層（MediumAccessControl）RLC層（RadioLinkControl）PDCP層（PacketDataConvergenceProtocol）層2的主要功能頭壓縮，加密分段/串接，ARQ調(diào)度，優(yōu)先級處理，復(fù)用/解復(fù)用，HARQLTE層2概述下行層2結(jié)構(gòu)上行層2結(jié)構(gòu)Page3232精選2021版課件MAC層的主要功能邏輯信道（LogicalChannel）與傳輸信道（TransportChannel）間的映射將RLC層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（ProtocolDataUnit）復(fù)用到傳輸塊TB（TransportBlock）中，然后通過傳輸信道傳送到物理層。相反的過程即是解復(fù)用的過程業(yè)務(wù)量測量報告通過HARQ糾錯對單個UE的邏輯信道優(yōu)先級處理多個UE間的優(yōu)先級處理（動態(tài)調(diào)度）傳輸格式選擇填充MAC層的邏輯信道控制信道（ControlChannel）：傳輸控制面信息業(yè)務(wù)信道（TrafficChannel）：傳輸用戶面信息MAC層介紹MAC層結(jié)構(gòu)MAC層上行信道映射MAC層下行信道映射控制信道業(yè)務(wù)信道Page3333精選2021版課件RLC層的主要功能上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的傳輸支持確認模式AM和非確認模式UM數(shù)據(jù)傳輸支持透傳模式TM通過ARQ糾錯（無需CRC校驗，由物理層提供CRC校驗）對傳輸塊TB進行分段（Segmentation）處理：僅當(dāng)RLCSDU不完全符合TB大小時，將SDU分段到可變大小的RLCPDU中，而不用進行填充對重傳的PDU進行重分段（Re-segmentation）處理：僅當(dāng)需要重傳的PDU不完全符合用于重傳的新TB大小時，對RLCPDU進行重分段處理多個SDU的串接（Concatenation）順序傳遞上層PDU（除切換外）協(xié)議流程錯誤偵測和恢復(fù)副本偵測SDU丟棄復(fù)位RLCPDU結(jié)構(gòu)RLCheader承載的PDU序列號與SDU序列號無關(guān)根據(jù)調(diào)度機制，RLCPDU的大小動態(tài)可變。RLC根據(jù)PDU的大小對SDU進行分段和串接，一個PDU的數(shù)據(jù)可能來自一個或多個SDURLC層介紹RLC層結(jié)構(gòu)AM:AcknowledgeModeUM:Un-acknowledgeModeTM:TransparentModeTB:TransportBlockSDU:ServiceDataUnitPDU:ProtocolDataUnitRLCPDU結(jié)構(gòu)分段串接Page3434精選2021版課件PDCP層的主要功能為：用戶面的功能：頭壓縮/解壓縮：ROHC用戶數(shù)據(jù)傳輸：接收來自上層NAS層的PDCPSDU，然后傳遞到RLC層。反之亦然RLC確認模式AM下，在切換時將上層PDU順序傳遞RLC確認模式AM下，在切換時下層SDU的副本偵測RLC確認模式AM下，在切換時將PDCPSDU重傳加密基于計時器的上行SDU丟棄控制面的功能：加密及完整性保護控制數(shù)據(jù)傳輸：接收來自上層RRC層的PDCPSDU，然后傳遞到RLC層。反之亦然PDCPPDU結(jié)構(gòu)：PDCPPDU和PDCPheader均為8位格式PDCPheader長度為1或2字節(jié)PDCP層介紹PDCP層結(jié)構(gòu)ROHC:RobustHeaderCompressionPDCPPDU結(jié)構(gòu)Page3535精選2021版課件層1和層2的數(shù)據(jù)傳遞來自上層的數(shù)據(jù)包加頭封裝后傳遞到下層。反之，來自下層的數(shù)據(jù)包被拆封去頭后傳遞到上層。調(diào)度器在RLC，MAC和物理層均起作用。多個用戶的數(shù)據(jù)包在MAC層實現(xiàn)復(fù)用。物理層實現(xiàn)CRC校驗。層1層2數(shù)據(jù)流小結(jié)Page3636精選2021版課件Charter1LTE背景介紹Charter2LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議棧介紹Charter3LTE物理層結(jié)構(gòu)介紹Charter4LTE層2結(jié)構(gòu)介紹Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹內(nèi)容Page3737精選2021版課件Charter5LTE空口關(guān)鍵技術(shù)介紹5.1OFDM介紹5.2MIMO介紹5.3調(diào)度和鏈路自適應(yīng)介紹5.4E-MBMS介紹5.5小區(qū)干擾控制介紹內(nèi)容Page3838精選2021版課件概述OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）屬于調(diào)制復(fù)用技術(shù)，它把系統(tǒng)帶寬分成多個的相互正交的子載波，在多個子載波上并行數(shù)據(jù)傳輸。各個子載波的正交性是由基帶IFFT實現(xiàn)的。由于子載波帶寬較?。?5kHz），多徑時延將導(dǎo)致符號間干擾ISI，破壞子載波之間的正交性。為此，在OFDM符號間插入保護間隔，通常采用循環(huán)前綴CP來實現(xiàn)。OFDM的意義OFDM具有很多能滿足E-UTRAN需求的優(yōu)點，是B3G和4G的核心技術(shù)之一。因此在3GPP制定LTE標(biāo)準的過程中，OFDM技術(shù)被采納并寫入標(biāo)準中。OFDM是一種調(diào)制復(fù)用技術(shù)，相應(yīng)的多址接入技術(shù)為OFDMA，用于LTE的下行。OFDMA其實是TDMA和FDMA的結(jié)合。相對應(yīng)，LTE的上行采用SC-FDMA多址接入技術(shù)，其調(diào)制復(fù)用是通過DFT-Spread-OFDM實現(xiàn)的。OFDM概述OFDM與OFDMA的比較Page3939精選2021版課件OFDMA的優(yōu)點頻譜分配方式靈活，能適應(yīng)1.4MHz~20MHz的帶寬范圍配置。由于OFDM子載波間正交復(fù)用，不需要保護帶，頻譜利用率高；合理配置循環(huán)前綴CP，能有效克服無線環(huán)境中多徑干擾引起的ISI，保證小區(qū)內(nèi)用戶間的相互正交，改善小區(qū)邊緣的覆蓋；支持頻率維度的鏈路自適應(yīng)和調(diào)度，對抗信道的頻率選擇性衰落，獲得多用戶分集增益，提高系統(tǒng)性能；子載波帶寬在10KHz的數(shù)量級，每個子載波經(jīng)歷的是頻譜的平坦衰落，使得接收機的均衡容易實現(xiàn)；OFDM容易和MIMO技術(shù)相結(jié)合。下行多址接入技術(shù)OFDMACDMA多載波頻譜不重疊，需要留有保護帶OFDMA子載波頻譜重疊，頻譜利用率高在時頻域上的多用戶分布（下行）OFDMA的缺點對時域和頻域的同步要求高。子載波間隔小，系統(tǒng)對頻率偏移敏感，收發(fā)兩端晶振的不一致也會引起ICI，頻偏估計不精確會導(dǎo)致信號檢測性能下降；移動場景中多普勒頻移引起的頻偏同樣會導(dǎo)致ICI，需要設(shè)置合理的頻率同步參數(shù)；OFDM的峰均功率比PAPR高，對功放的線性度和動態(tài)范圍要求很高。FreqFreqF1F2F3F4F5F6F7F1F2F3F4F5F6F7Page40SC-FDMA的特點受終端電池容量和成本的限制，上行需要采用PAPR比較低的調(diào)制技術(shù)，提高功放的效率。LTE的上行采用SC-FDMA（SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccessing），能夠靈活實現(xiàn)動態(tài)頻帶分配，其調(diào)制是通過DFT-S-OFDM（DiscreteFourierTransformSpreadOFDM）技術(shù)實現(xiàn)的。DFT-S-OFDM類似于OFDM，每個用戶占用系統(tǒng)帶寬中的某一部分，占用帶寬大小取決于用戶的需求和系統(tǒng)調(diào)度結(jié)果。與傳統(tǒng)單載波技術(shù)相比，DFT-S-OFDM中不同用戶占用相互正交的子載波，用戶之間不需要保護帶，具有更高的頻率利用效率。上行多址接入技術(shù)SC-FDMA在時頻域上的多用戶分布（上行）DFT-S-OFDM調(diào)制過程兩種子載波映射方式集中式（Localized）分布式（Distributed）集中式：將若干連續(xù)子載波分配給一個用戶，這種方式下系統(tǒng)通過頻域調(diào)度，選擇較優(yōu)的子載波組進行傳輸，獲得多用戶分集增益。分布式：系統(tǒng)將分配給一個用戶的子載波分散到整個帶寬，獲得頻率分集增益。但這種方式信道估計較復(fù)雜，也無法進行頻域調(diào)度。Page4141精選2021版課件下行MIMOLTE下行支持MIMO技術(shù)進行空間維度的復(fù)用?？臻g復(fù)用支持單用戶SU-MIMO模式或者多用戶MU-MIMO模式。SU-MIMO和MU-MIMO都支持通過Pre-coding的方法來降低或者控制空間復(fù)用數(shù)據(jù)流之間的干擾，從而改善MIMO技術(shù)的性能。SU-MIMO中，空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流調(diào)度給一個單獨的用戶，提升該用戶的傳輸速率和頻譜效率。MU-MIMO中，空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流調(diào)度給多個用戶，多個用戶通過空分方式共享同一時頻資源，系統(tǒng)可以通過空間維度的多用戶調(diào)度獲得額外的多用戶分集增益。上行MIMO受限于終端的成本和功耗，實現(xiàn)單個終端上行多路射頻發(fā)射和功放的難度較大。因此，LTE正研究在上行采用多個單天線用戶聯(lián)合進行MIMO傳輸?shù)姆椒ǎQ為Virtual-MIMO調(diào)度器將相同的時頻資源調(diào)度給若干個不同的用戶，每個用戶都采用單天線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用一定的MIMO解調(diào)方法進行數(shù)據(jù)分離。采用Virtual-MIMO方式能同時獲得MIMO增益以及功率增益（相同的時頻資源允許更高的功率發(fā)送），而且調(diào)度器可以控制多用戶數(shù)據(jù)之間的干擾。同時，通過用戶選擇可以獲得多用戶分集增益。MIMO技術(shù)MU-MIMOVirtual-MIMOPage4242精選2021版課件用戶復(fù)用和調(diào)度LTE可以支持較大的系統(tǒng)帶寬（10/15/20MHz），通常會面臨頻率選擇性衰落的問題。某用戶的子載波在相干帶寬內(nèi)的衰落特性可以認為是相同的，但更遠的子載波上的衰落特性就不相同了。如果知道各個用戶在各個子載波上的衰落特性，則可以為不同的用戶盡量選擇條件比較好的子載波進行數(shù)據(jù)傳輸，從而使得絕大部分用戶的傳播條件比較好，實現(xiàn)多用戶分集增益，提高頻譜效率。相干帶寬內(nèi)的子載波具有近似的衰落值，可以把相鄰的一些子載波劃成一個子帶Subband，以子帶為單位進行調(diào)度。接收方在一定的時間內(nèi)針對每個子帶反饋一個信號質(zhì)量指示，而無需對每個子載波進行反饋，減少信令開銷。LTE的調(diào)度周期可以為一個或多個TTI長度。為了在頻域調(diào)度獲得多用戶分集增益，發(fā)射端必須知道所有用戶在所有子載波上的瞬時衰落值，F(xiàn)DD系統(tǒng)上下行衰落不一致，必須通過反向鏈路將信道信息回傳給發(fā)射端，這些信道質(zhì)量指示均為額外開銷，