LTE-TDD物理層技術(shù)介紹

LTETDD物理層技術(shù)介紹1整理PPT課件LTETDD物理層技術(shù)介紹1整理PPT課件目錄LTE的歷史背景LTE的主要技術(shù)指標LTE的關(guān)鍵技術(shù)LTE的物理層傳輸方案LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總結(jié)2整理PPT課件目錄LTE的歷史背景2整理PPT課件目錄LTE的歷史背景

LTE的主要技術(shù)指標LTE的關(guān)鍵技術(shù)LTE的物理層傳輸方案LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總結(jié)3整理PPT課件目錄LTE的歷史背景3整理PPT課件LTE的歷史背景GSM的巨大成功。人們體驗到移動通信的便利

“得隴望蜀”。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、應對市場挑戰(zhàn)（WiMax）和滿足用戶需求等領(lǐng)域，還是有很多局限。用戶的需求、市場的挑戰(zhàn)和IPR的制肘共同推動了3GPP組織在4G出現(xiàn)之前加速制定新的空中接口和無線接入網(wǎng)絡(luò)標準。

LTE(3.9G)應運而生。4整理PPT課件LTE的歷史背景GSM的巨大成功。人們體驗到移動通信的便利4目前世界主要運營商Vodafone、NTT、AT&T、Verizon都已經(jīng)決定采用LTE技術(shù)；WiMAX正逐步擴大影響；CDMA2000/UME的陣營進一步縮小。商用LTE標準化進展

測試WorkItemStudyItemLTE2008年2月中國移動宣布測試LTE3GPPLTE項目啟動3GPPLTE第一版本完成2007年10月WiMAX加入3G2007年12月3GPPLTETDD兩種模式合并2006年NGMN組織成立WiMAX論壇成立200320042005200620092010200720082011~20145整理PPT課件目前世界主要運營商Vodafone、NTT、AT&T、Ver目錄

LTE的歷史背景LTE的主要技術(shù)指標LTE的關(guān)鍵技術(shù)LTE的物理層傳輸方案LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總結(jié)6整理PPT課件目錄LTE的歷史背景6整理PPT課件LTE的主要技術(shù)指標(1)支持1.25MHz-20MHz帶寬峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps。頻譜效率達到3GPPR6的2-4倍提高小區(qū)邊緣的傳輸速率移動性0~15km/h(最佳性能)0～120km/h(較好性能)120km/h~350km/h(保持連接，確保不掉線)覆蓋范圍0~5km(較高頻譜利用率)5~30km(稍差的頻譜利用率)7整理PPT課件LTE的主要技術(shù)指標(1)7整理PPT課件LTE的主要技術(shù)指標(2)用戶面延遲（單向）小于5ms，控制面延遲小于100ms支持增強型的廣播多播業(yè)務(wù)支持增強的IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）和核心網(wǎng)取消CS（電路交換）域，CS域業(yè)務(wù)在PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn)，如采用VoIP支持與現(xiàn)有3GPP和非3GPP系統(tǒng)的互操作

8整理PPT課件LTE的主要技術(shù)指標(2)用戶面延遲（單向）小于5ms，控目錄

LTE的歷史背景

LTE的主要技術(shù)指標

LTE的關(guān)鍵技術(shù)LTE的物理層傳輸方案LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總結(jié)9整理PPT課件目錄LTE的歷史背景9整理PPT課件LTE的關(guān)鍵技術(shù)物理層關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)(OFDM)多天線技術(shù)(MIMO)SC-FDMA(相對OFDM多了DFT預編碼部分)系統(tǒng)級關(guān)鍵技術(shù)干擾抑制技術(shù)10整理PPT課件LTE的關(guān)鍵技術(shù)物理層關(guān)鍵技術(shù)10整理PPT課件多載波技術(shù)—OFDM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：GSM中的時域均衡技術(shù)，CDMA系統(tǒng)中的RAKE接收。隨著帶寬增大以上方案的復雜度將變得難以接受。OFDM將高速的符號流分解為多路并行的低速符號流，在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。11整理PPT課件多載波技術(shù)—OFDM高傳輸速率要求大帶寬，面臨無線信道的頻多天線技術(shù)-MIMOMIMO:在發(fā)送和接收端同時使用多天線。MIMO系統(tǒng)可利用豐富的散射徑，在不增加系統(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）。MIMO系統(tǒng)信道容量的增長與天線數(shù)目大致成線性關(guān)系。12整理PPT課件多天線技術(shù)-MIMOMIMO:在發(fā)送和接收端同時使用多天線MIMO+OFDMMIMO技術(shù)能提高傳輸?shù)目煽啃曰蛱岣呦到y(tǒng)容量。OFDM技術(shù)較容易支持高帶寬，實現(xiàn)簡單，頻譜利用率高，均衡簡單。MIMO-OFDM技術(shù)，可用資源豐富：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MIMO的均衡算法)13整理PPT課件MIMO+OFDMMIMO技術(shù)能提高傳輸?shù)目煽啃曰蛱岣呦到y(tǒng)容OFDM信號的生成

OFDM符號通帶信號可以表示為OFDM信號的基帶形式為

可用IFFT實現(xiàn)基帶的多載波調(diào)制?，F(xiàn)階段的IC技術(shù)可輕松的應對此復雜度，系統(tǒng)實現(xiàn)簡單。14整理PPT課件OFDM信號的生成OFDM符號通帶信號可以表示為14整理P

OFDM信號的時域特點子載波數(shù)目時，承載的數(shù)據(jù)為，四個載波獨立的波形和迭加后的信號

15整理PPT課件OFDM信號的時域特點子載波數(shù)目時，承載的數(shù)據(jù)為OFDM信號的頻譜結(jié)構(gòu)16整理PPT課件OFDM信號的頻譜結(jié)構(gòu)16整理PPT課件OFDM的關(guān)鍵問題峰均比（PAPR）原因：OFDM信號在時域是多個子載波信號的時域疊加LTE上行采用SC-FDMA傳輸方案符號間干擾（ISI）原因1：無線信道多徑原因2：符號同步偏差子載波間干擾（ICI）原因1：無線信道的時變性（多普勒頻移造成的隨機調(diào)頻）原因2：載波頻率偏差原因3：采樣頻率偏差17整理PPT課件OFDM的關(guān)鍵問題峰均比（PAPR）17整理PPT課件

SC-FDMA(DFTS-OFDM)的PAPR16QAM,占用512子載波中間的300個子載波18整理PPT課件SC-FDMA(DFTS-OFDM)的PAPR16QAMISI的克星—CP(1)GP（空等的方式）用于OFDM系統(tǒng)的效果消除了OFDM的符號間干擾導致了每OFDM符號內(nèi)部的子載波間干擾！19整理PPT課件ISI的克星—CP(1)19整理PPT課件ISI的克星—CP(2)

OFDM符號的循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)

20整理PPT課件ISI的克星—CP(2)OFDM符號的循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)2ISI的克星—CP(3)CP的引入解決了GP的缺陷兩徑信道中OFDM符號的傳輸21整理PPT課件ISI的克星—CP(3)CP的引入解決了GP的缺陷兩徑OFDM中的同步技術(shù)

時間同步（影響ISI）OFDM符號同步固定的載波相位偏差對性能無絲毫影響固定采樣定時偏差的影響可歸入OFDM符號同步偏差的影響OFDM系統(tǒng)對符號定時偏差不敏感。頻率同步(影響ICI)LTE規(guī)定eNB:0.05ppm,UE:0.1ppm載波頻率同步采樣頻率同步OFDM系統(tǒng)對頻率偏差非常敏感?。?！22整理PPT課件OFDM中的同步技術(shù)時間同步（影響ISI）22整理PPT課符號同步偏差的影響23整理PPT課件符號同步偏差的影響23整理PPT課件載波頻率偏差的影響整數(shù)倍頻偏（相對于子載波間隔）：無ICI，但檢測出的符號“張冠李戴”導致嚴重的誤碼率。根據(jù)LTE對晶振穩(wěn)定度的規(guī)定，此情況不會發(fā)生。小數(shù)倍頻偏：本子載波的信號能量減小，同時引入了相鄰子載波的干擾。24整理PPT課件載波頻率偏差的影響整數(shù)倍頻偏（相對于子載波間隔）：無ICI，采樣頻率偏差的影響導致ICI，且隨時間的累積時間會多出或漏掉樣值25整理PPT課件采樣頻率偏差的影響導致ICI，且隨時間的累積時間會多出或漏掉MIMO空間分集（提高傳輸可靠性）空時塊碼（STBC）空頻塊碼（SFBC）對應LTE的發(fā)送分集空時格碼（STTC）基于MIMO-OFDM的循環(huán)延遲分集(CDD)空間復用（提高傳輸速率）V-BLAST對應LTE中的分層操作26整理PPT課件MIMO空間分集（提高傳輸可靠性）26整理PPT課件在這種編碼方案中，每組m比特信息首先調(diào)制為M=2m進制符號。然后編碼器選取連續(xù)的兩個符號，根據(jù)下述變換將其映射為發(fā)送信號矩陣。

天線1發(fā)送信號矩陣的第一行，而天線2發(fā)送信號矩陣的第二行。AlamoutiSTBC編碼STBC編碼最先是由Alamouti引入的，采用兩個發(fā)射天線。這種STBC編碼最大的優(yōu)勢在于，檢測簡單，并可獲得滿分集的增益。Tarokh進將2天線STBC編碼推廣到多天線形式，提出了通用的正交設(shè)計準則。STBC鼻祖—Alamouti方案(1)27整理PPT課件在這種編碼方案中，每組m比特信息首先調(diào)制衰落信道最大似然檢測Alamouti方案(2)28整理PPT課件衰落信道最大似然檢測Alamouti方案(2)28整理PP空間復用技術(shù)V-BLASTSTBC編碼最大的優(yōu)勢在于，采用簡單的最大似然譯碼準則，可以獲得滿分集增益，但是不能提供編碼增益分層空時碼能極大的提高系統(tǒng)的頻譜效率29整理PPT課件空間復用技術(shù)V-BLASTSTBC編碼最大的優(yōu)勢在于，采用V-BLAST的檢測—MMSE算法

常用的V-BLAST檢測算法是MMSE算法，即最小均方誤差算法。該算法的目標函數(shù)是最小化發(fā)送信號向量xt與接收信號向量線性組合wHrt之間的均方誤差，即：其中w是nR×nT的線性組合系數(shù)矩陣,由于上述目標函數(shù)是凸函數(shù)，因此可以求其梯度得到最優(yōu)解。令,得MMSE檢測的系數(shù)矩陣為：30整理PPT課件V-BLAST的檢測—MMSE算法常用的多小區(qū)干擾抑制干擾隨機化隨機化鄰小區(qū)干擾，改善譯碼器性能比特加擾干擾協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)鄰小區(qū)資源，降低被干擾概率干擾消除改進物理層算法，消除鄰小區(qū)干擾31整理PPT課件多小區(qū)干擾抑制干擾隨機化31整理PPT課件目錄

LTE的歷史背景

LTE的主要技術(shù)指標LTE的關(guān)鍵技術(shù)

LTE的物理層傳輸方案LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總結(jié)32整理PPT課件目錄LTE的歷史背景32整理PPT課件LTE物理層傳輸方案基本傳輸方案物理信道定義及過程LTE物理層過程33整理PPT課件LTE物理層傳輸方案基本傳輸方案33整理PPT課件LTE物理層協(xié)議架構(gòu)

34整理PPT課件LTE物理層協(xié)議架構(gòu)34整理PPT課件基本傳輸方案TD-SCDMA3GPPLTE802.16e基本傳輸技術(shù)與多址技術(shù)CDMA下行OFDMA，上行SC-FDMAOFDMA雙工方式TDDFDD和TDD盡可能融合，F(xiàn)DD半雙工FDD、TDD和FDD半雙工幀結(jié)構(gòu)10ms無線幀分為2個5ms子幀，幀長10ms，分為10個子幀，20個時隙。規(guī)定了5ms，10ms和20ms等多種不同的幀結(jié)構(gòu)子幀結(jié)構(gòu)每個子幀分為7個正常時隙和DwPTS、GP、UpPTS三個特殊時隙;每個正常時隙長0.675ms下行7或6個OFDM符號上行7或6個OFDM符號每個幀分為下行子幀和上行子幀，兩者之間用適當?shù)谋Ｗo時隙分隔。調(diào)制方式QPSK,16QAMQPSK，16QAM和64QAM；BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。編碼方式卷積編碼和Turbo碼以Turbo碼為主，正在考慮LDPC碼。有卷積碼、卷積Turbo碼和低密度奇偶校驗碼多天線技術(shù)智能天線基本MIMO模型：下行2×2，上行1×2個天線，考慮最多4×4配置。支持MIMO（多入多出）和AAS（自適應天線陣）兩種不同的多天線實現(xiàn)方式。HARQChase合并與增量冗余HARQ,Chase合并與增量冗余HARQ,正在考慮異步HARQ和自適應HARQ采用最為簡單的停-等（SAW）機制，HARQ的控制開銷最小并且對發(fā)射和接收的緩存要求最小。35整理PPT課件基本傳輸方案TD-SCDMA3GPPLTE802.16e基下行傳輸方案參數(shù)36整理PPT課件下行傳輸方案參數(shù)36整理PPT課件LTETDD無線幀結(jié)構(gòu)(1)每個時隙0.5ms,上行包含7個或6個SC-FDMA符號。最小時頻分配單位RB：時間方向0.5ms的時隙長度，頻率方向12個子載波。物理層以子幀(1ms)為單位接收，是偶數(shù)個RB的。5ms轉(zhuǎn)換周期37整理PPT課件LTETDD無線幀結(jié)構(gòu)(1)每個時隙0.5ms,上行包含LTETDD無線幀結(jié)構(gòu)(2)radioframe10ms;half-frame5ms;subframe1ms;slot0.5ms;SC-FDMA1/15k(=66.67e-6)s.10ms轉(zhuǎn)換周期38整理PPT課件LTETDD無線幀結(jié)構(gòu)(2)radioframe10時隙的時間方向參數(shù)39整理PPT課件時隙的時間方向參數(shù)39整理PPT課件資源塊定義資源塊40整理PPT課件資源塊定義資源塊40整理PPT課件上行共享信道導頻圖案41整理PPT課件上行共享信道導頻圖案41整理PPT課件下行導頻圖案不同的天線在不同的時頻資源放置導頻符號42整理PPT課件下行導頻圖案不同的天線在不同的時頻資源放置導頻符號42整理PLTE傳輸方案基本傳輸方案傳輸信道，物理信道的定義及過程LTE物理層過程43整理PPT課件LTE傳輸方案基本傳輸方案43整理PPT課件上行物理信道分類物理層上行共享信道（PUSCH）物理層上行控制信道（PUCCH)物理層隨機接入信道（PRACH）44整理PPT課件上行物理信道分類物理層上行共享信道（PUSCH）44整理PP下行物理信道分類物理層下行共享信道（PDSCH）物理層廣播信道（PBCH）物理層多播信道（PMCH）物理層控制格式指示信道（PCFICH）物理層下行控制信道（PDCCH）物理層HARQ指示信道（PHICH）45整理PPT課件下行物理信道分類物理層下行共享信道（PDSCH）45整理PP傳輸信道到物理信道的映射46整理PPT課件傳輸信道到物理信道的映射46整理PPT課件信道編碼TrCH編碼方案碼速率UL-SCHTurboCoding1/3DL-SCHPCHMCHBCHTailingbitingCC1/3控制信息編碼方案碼速率DCITailingbitingCC1/3CFIBlockcode1/16HIRepetition1/3UCIBlockcode可變TailingbitingCC1/3刪尾卷積編碼器Turbo編碼器僅僅內(nèi)交織器與TD-SCDMA不同47整理PPT課件信道編碼TrCH編碼方案碼速率UL-SCHDL-SCHPCH卷積碼的速率匹配48整理PPT課件卷積碼的速率匹配48整理PPT課件Turbo的速率匹配

49整理PPT課件Turbo的速率匹配49整理PPT課件上行傳輸信道處理UL-SCHUCI50整理PPT課件上行傳輸信道處理UL-SCHUCI50整理PPT課件下行傳輸信道處理BCH；DCIDL-SCH;PCH;MCH51整理PPT課件下行傳輸信道處理BCH；DCIDL-SCH;PCH;MC物理層上行共享信道過程QPSK16QAM64QAMDFTIFFT52整理PPT課件物理層上行共享信道過程QPSKDFTIFFT52整理PPT課物理層下行共享信道過程與加擾序列異或QPSK16QAM64QAMIFFT分集(SFBC)復用(SM)小延遲CDD大延遲CDD53整理PPT課件物理層下行共享信道過程與加擾序列QPSKIFFT分集(SF