LTE基本原理-鼎利培訓(xùn)

1、LTE基本原理1u TS 36.2xx 層一u TS 36.321323 層二u TS 36.331 層三PHYMAC/RLC/PDCPRRC2內(nèi)容介紹第1章網(wǎng)絡(luò)框架和協(xié)議架構(gòu)第2章信道分類第3章基本傳輸資源結(jié)構(gòu)第4章常用參數(shù)指標(biāo)3無(wú)線接入技術(shù)演進(jìn)：更嚴(yán)的時(shí)延要求UE從空閑激活時(shí)延（控制面）100ms，休眠激活時(shí)延（控制面）50ms；數(shù)據(jù)包單向傳輸時(shí)延（用戶面）5msuLong Term Evolution：長(zhǎng)期演進(jìn)基本概念LTE和SAE共同構(gòu)成了EPS：使用“EPS”承載概念提供從網(wǎng)關(guān)到UE的IP路由，EPS承載即IP流uEvolved Packet System：演進(jìn)分組系統(tǒng)包含了演進(jìn)后的

2、分組交換核心網(wǎng)：EPC（Evolved Packet Core)uSystem Architecture Evolution：系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)LTE?SAE?EPS?EPC?4LTE關(guān)鍵技術(shù)小結(jié)u多載波技術(shù)下行：正交頻分多址接入OFDMA（Orthogonal Frequency Division Access)上行：?jiǎn)屋d波頻分多址接入SC-FDMA（Single Carrier OFDM）u多天線技術(shù)分集增益：利用多天線提供的空間分集來(lái)改善多徑衰落 情況下傳輸?shù)慕研?。陣列增益：通過(guò)預(yù)編碼或波束賦形使能量集中在一個(gè)或 多個(gè)特定方向（所謂的多用戶MIMO）空間復(fù)用增益：在可用天線組合所建立的多重空

3、間層 上，將多個(gè)信號(hào)流傳輸給單個(gè)用戶u分組交換無(wú)線接口LTE是完全面向分組交換的多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)用于協(xié)議棧的所有層5LTE關(guān)鍵性能需求小結(jié)絕對(duì)需求下行峰值傳輸速率100Mbit/s峰值頻譜效率5bit/s/Hz小區(qū)平均頻譜效率1.62.1bit/s/Hz/cell小區(qū)邊緣頻譜效率0.040.06bit/s/Hz/user廣播頻譜效率1bit/s/Hz上行峰值傳輸速率50Mbit/s峰值頻譜效率2.5bit/s/Hz小區(qū)平均頻譜效率0.661.0bit/s/Hz/user小區(qū)邊緣頻譜效率0.020.03bit/s/Hz/user系統(tǒng)用戶面時(shí)延（雙向）10ms連接建立時(shí)延100ms運(yùn)行帶寬1.420

4、MHzVoIP容量60session/MHz/cell6用戶設(shè)備能力UE Category12345最大下行速率（Mbit/s）1050100150300最大上行速率（Mbit/s）525505075所需接收天線數(shù)量22222所支持的下行MIMO流數(shù)量12224下行64QAM支持上行64QAM支持7系統(tǒng)架構(gòu)8用戶平面協(xié)議棧架構(gòu)UE應(yīng)用IPPDCPRLCMACPHYeNodeBPDCPRLCMACPHY9控制平面協(xié)議棧架構(gòu)UERRCPDCPRLCMACPHYeNodeBPDCPRLCMACPHY10LTE總體協(xié)議棧架構(gòu)11無(wú)線資源控制協(xié)議（RRC）1. 系統(tǒng)消息：處理包含NAS公共信息在內(nèi)的系統(tǒng)

5、信息廣播2. RRC連接控制：涉及RRC連接建立、修改、釋放相關(guān)的所有過(guò)程3. 網(wǎng)絡(luò)控制的Inter-RAT移動(dòng)性包含除移動(dòng)性過(guò)程之外的安全激活和UE RRC上下文信息傳輸4. 頻帶內(nèi)、頻間以及系統(tǒng)間移動(dòng)性的測(cè)量配置和上報(bào)5. 雜項(xiàng)功能：包括諸如專用NAS信息傳輸和UE無(wú)線接入能力信息的傳輸?shù)?2分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）1. 用戶平面數(shù)據(jù)的包頭壓縮和解壓縮。2. 安全性功能：a)用戶和控制平面協(xié)議的加密和解密b)控制平面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和驗(yàn)證3. 切換支持功能a)在切換時(shí)對(duì)上層發(fā)送的PDU順序發(fā)送和重排序；b) 控制平面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和驗(yàn)證。4. 丟棄超時(shí)的用戶平面數(shù)據(jù)13無(wú)線鏈路控制協(xié)

6、議（RLC）1. RLC功能通過(guò)RLC實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 由3種數(shù)據(jù)傳輸模式來(lái)實(shí)現(xiàn)：a)透明模式TMb)非確認(rèn)模式UMc)確認(rèn)模式AM3. 對(duì)PDCP PDU進(jìn)行重排，使其適應(yīng)MAC層制定大小。4. 對(duì)RLC SDU進(jìn)行串接/分段和重組。14媒體接入控制協(xié)議（MAC）1. MAC只有一個(gè)MAC實(shí)體。2. 傳輸調(diào)度功能。3. UE級(jí)別功能。4. MBMS功能。5. MAC控制功能以及傳輸塊生成等。物理層協(xié)議（PHY）物理層位于無(wú)線接口協(xié)議棧最底層，提供物理介質(zhì)中比特流傳輸所需要的所有功能。15內(nèi)容介紹第1章網(wǎng)絡(luò)框架和協(xié)議架構(gòu)第2章信道分類第3章基本傳輸資源結(jié)構(gòu)第4章常用參數(shù)指標(biāo)16物理信道下行PB

7、CH（物理廣播信道）：用于承載重要的系統(tǒng)信息PDSCH（物理下行共享信道）：用于承載數(shù)據(jù)，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和高層信令PMCH（物理多播信道）：用于承載多播業(yè)務(wù)信息PDCCH（物理下行控制信道）：用于承載下行控制信息，PCFICH（物理控制格式指示信道）：用于指示每個(gè)子幀控制區(qū)域符號(hào)數(shù)PHICH（物理HARQ指示信道）：用于承載針對(duì)上行業(yè)務(wù)是否正確接收 ACK/NACK反饋信息。上行PRACH（物理隨機(jī)接入信道）：用于UE上行接入同步或上行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)資源請(qǐng)求。PUSCH（物理上行共享信道）：用于承載數(shù)據(jù)，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和高層信令PUCCH（物理上行控制信道）：用于承載上行控制信息，包括CQI和ACK等

8、。17傳輸信道連接MAC與PHY層下行BCH（廣播信道）：用于承載部分系統(tǒng)信息DL-SCH（下行共享信道）：用于承載數(shù)據(jù)，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和高層信令PCH（尋呼信道）：用來(lái)向UE傳輸尋呼信息及通知UE系統(tǒng)消息更新MCH（多播信道）：用來(lái)傳輸MBSFN相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)或控制信息上行RACH（隨機(jī)接入信道）：用來(lái)在UE上行沒(méi)有精確的上行時(shí)間同步時(shí)或沒(méi)有分配到上行發(fā)送資源時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)。UL-SCH（上行共享信道）：用來(lái)傳輸上行用戶數(shù)據(jù)或控制消息。18邏輯信道連接MAC與RLC層控制邏輯信道BCCH（廣播控制信道）：用于廣播系統(tǒng)信息的下行信息CCCH（公共控制信道）：UE與eNB還未確定關(guān)聯(lián)時(shí)發(fā)送控制信息的上

9、下 行信道。PCCH（尋呼控制信道）：用來(lái)通知UE來(lái)電或系統(tǒng)信息改變的下行信息MCCH（多播控制信道）：用來(lái)發(fā)送與MBSFN業(yè)務(wù)接收相關(guān)的控制信息的 下行信道DCCH（專用控制信道）：用來(lái)發(fā)送與特定UE相關(guān)的專用控制信息的上下 行信道19業(yè)務(wù)邏輯信道DTCH（專用業(yè)務(wù)信道）：用來(lái)發(fā)送專用用戶數(shù)據(jù)的上下行信道MTCH（多播業(yè)務(wù)信道）：用來(lái)發(fā)送與MBSFN業(yè)務(wù)用戶數(shù)據(jù)的下行信道邏輯信道連接MAC與RLC層20內(nèi)容介紹第1章網(wǎng)絡(luò)框架和協(xié)議架構(gòu)第2章信道分類第3章基本傳輸資源結(jié)構(gòu)第4章常用參數(shù)指標(biāo)21LTE基本時(shí)頻資源結(jié)構(gòu)22LTE支持兩種幀結(jié)構(gòu)：TYPE1FDD；TYPE2TDDLTE基本幀結(jié)構(gòu)23

10、TDD-LTE幀結(jié)構(gòu)對(duì)于TDD，一個(gè)無(wú)線幀10ms，每個(gè)無(wú)線幀由兩個(gè)半幀構(gòu)成，每個(gè)半幀長(zhǎng)度為5ms。每一個(gè)半幀由8個(gè)常規(guī)時(shí)隙和DwPTS、GP和UpPTS三個(gè)特殊時(shí)隙構(gòu)成，總長(zhǎng)度為1ms。DwPTS：下行時(shí)隙，用來(lái)傳輸同步信號(hào)以及下行控制信道，也可以傳下行數(shù)據(jù)；GP：是DwPTS與UpPTS之間的轉(zhuǎn)換保護(hù)間隔，GP越大，說(shuō)明小區(qū)覆蓋半徑越大UpPTS：上行時(shí)隙，可以用來(lái)傳輸TDD專有的短RACH，也可以用來(lái)傳SRS等。24物理信道時(shí)頻資源占用25特殊時(shí)隙配置26上下行配比配置27內(nèi)容介紹第1章網(wǎng)絡(luò)框架和協(xié)議架構(gòu)第2章信道分類第3章基本傳輸資源結(jié)構(gòu)第4章常用參數(shù)及指標(biāo)28網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)類參數(shù)網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別

11、用戶、 小區(qū)等的參數(shù)，主要有：IMSI：國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼TAI：全球唯一跟蹤區(qū)標(biāo)識(shí)ECGI：E-UTRAN全球小區(qū)識(shí)別碼GUTI：全球唯一臨時(shí)標(biāo)識(shí)，在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識(shí)UE，可以減少IMSI，IMEI等用戶私有參數(shù)暴露在網(wǎng)絡(luò)傳輸中30網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)類參數(shù)EARFCN：頻點(diǎn)號(hào)PCI：物理小區(qū)標(biāo)識(shí)BAND：頻段參數(shù)解釋取值范圍EARFCNLTE的頻點(diǎn)號(hào)（使用頻率-當(dāng)前頻段起始頻率）10+頻點(diǎn)偏移量PCIPhysical Cell ID，同一區(qū)域內(nèi)小區(qū)不能定義相同的值0503Band頻帶號(hào)143，其中TDD為334330頻率頻點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系31物理資源類參數(shù)參數(shù)解釋取值范圍Special SubFrame Pa

12、tterns特殊子幀類型(特殊子幀DwPTS,GP,UpPTS的配比方式)0-8SubFrame Assignment Type上、下行子幀配置06Frame NumberLTE中用10bit承載SFN(system frame number)數(shù)據(jù)，在MIB中承載，在PBCH中傳輸。SFN位長(zhǎng)為10bit，也就是取值從0-1023循環(huán)。01023SubFrame Number1幀由10個(gè)子幀組成，取值090932信號(hào)測(cè)量類參數(shù) RSRP/RSRQ/RSSI是LTE中判定信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)質(zhì)量的三個(gè)參數(shù)。參數(shù)解釋取值范圍RSRP(dBm)Reference Signal Receiving Powe

13、r，是在某個(gè)Symbol內(nèi)承載Reference Signal的所有RE上接收到的信號(hào)功率的平均值取值-141-40RSRQ(dB)Reference Signal Receiving Quality，是RB*RSRP與RSSI的比值取值-40-6RSSI(dBm)Received Signal Strength Indicator，是在這個(gè)Symbol內(nèi)接收到的所有信號(hào)（包括導(dǎo)頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，鄰區(qū)干擾信號(hào)，噪音信號(hào)等）功率的平均值取值-125033TM模式TM mode傳輸模式解釋 應(yīng)用場(chǎng)景Release 8TM1單天線傳輸 信息通過(guò)單天線進(jìn)行發(fā)送無(wú)法布放雙通道室分系統(tǒng)的室內(nèi)站TM2發(fā)射分

14、集 發(fā)射分集，兩個(gè)天線所傳的東西都是一樣的，即一個(gè)codeword，保證傳輸質(zhì)量 同一信息的多個(gè)信號(hào)副本分別通過(guò)多個(gè)衰落特性相互獨(dú)立的信道進(jìn)行發(fā)送 信道質(zhì)量不好時(shí)，如小區(qū)邊緣TM3開環(huán)空間復(fù)用終端不反饋信道信息，發(fā)射端根據(jù)預(yù)定義的信道信息來(lái)確定發(fā)射信號(hào)信道質(zhì)量高且空間獨(dú)立性強(qiáng)時(shí)TM4閉環(huán)空間復(fù)用需要終端反饋信道信息，發(fā)射端采用該信息進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理以產(chǎn)生空間獨(dú)立性 信道質(zhì)量高且空間獨(dú)立性強(qiáng)時(shí)。終端靜止時(shí)性能好 TM5多用戶MIMO 基站使用相同的頻資源將多個(gè)數(shù)據(jù)流發(fā)送給不同用戶，接收端利用多根天線對(duì)干擾數(shù)據(jù)流進(jìn)行取消和零陷。TM6單層閉環(huán)空間復(fù)用 終端反饋RI=1時(shí)，發(fā)射端采用單層預(yù)編碼，使其適

15、應(yīng)當(dāng)前的信道TM7單流Beamforming發(fā)射端利用上行信號(hào)來(lái)估計(jì)下行信道的特征，在下行信號(hào)發(fā)送時(shí)，每根天線上乘以相應(yīng)的特征權(quán)值，使其天線陣發(fā)射信號(hào)具有波束賦形效果 信道質(zhì)量不好時(shí)，如小區(qū)邊緣Release 9TM8雙流Beamforming結(jié)合復(fù)用和智能天線技術(shù)，進(jìn)行多路波束賦形發(fā)送，既提高用戶信號(hào)強(qiáng)度，又提高用戶的峰值和均值速率 Release 10TM9單用戶達(dá)到8層，多用戶到4層 34信道質(zhì)量及控制信息分類參數(shù)解釋CQIReport TypePUCCH report的類型，指此PUCCH信道中承載的信息：1.TYPE1(CQI feedback for the UE selected

16、 sub-bands)2.TYPE2(wideband CQI and PMI feedback.)3.TYPE3(RI feedback)4.TYPE4(wideband CQI)Reprot Mode報(bào)告上報(bào)模式，信令詳解中mode1-0/mode1-1/mode2-0/mode2-1指報(bào)告周期性上報(bào)，mode1-2/mode2-2/mode3-0/mode3-1指報(bào)告非周期性上報(bào)Periodicity上報(bào)周期，單位為msDCIPDCCH formatPDCCH類型PDCCH CCE StartCCE的起始位置，必須是對(duì)應(yīng)CCE Number的整數(shù)倍PDCCH CCEs NumberCCE

17、數(shù)量，與PDCCH類型對(duì)應(yīng)PDCCH REGs NumberREG數(shù)量， CCEs number*9Aggregation Level用于PDCCH盲檢測(cè)，對(duì)于不同的期望信息UE用相應(yīng)的X-RNTI去和CCE信息做CRC校驗(yàn)，如果CRC校驗(yàn)成功，那么UE就知道這個(gè)信息是自己需要的，也知道相應(yīng)的DCI format，調(diào)制方式，從而進(jìn)一步解出DCI內(nèi)容。這就是所謂的“盲檢”過(guò)程。協(xié)議首先劃分了CCE公共搜索空間（Common Search Space）和UE特定搜索空間（UE-Specific Search Space），對(duì)于不同的信息在不同的空間里搜索。35無(wú)線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)RNTI類型DCI類型

18、作用RA-RNTIDCI format1a/1c用于隨機(jī)接入響應(yīng)；與時(shí)頻資源位置綁定SI-RNTIDCI format1a/1c用于標(biāo)識(shí)SIB消息的傳輸P-RNTIDCI format1a/1c用于標(biāo)識(shí)尋呼消息的傳輸TPC-RNTIDCI format3/3a用于標(biāo)識(shí)聯(lián)合編碼TPC命令傳輸?shù)挠脩艚MTemp C-RNTIDCI format 1/1a用于Msg3的傳輸；沖突解決C-RNTIDCI format 1/1a/1b/1d/2/2a用于動(dòng)態(tài)調(diào)度的PDSCH傳輸SPS C-RNTIDCI format 1a用于半持續(xù)調(diào)度的PDSCH傳輸在UE接入過(guò)程中，先用到RA-RNTI，再分配Temp

19、 C-RNTI，待完成附著后再進(jìn)行C-RNTI的分配。36調(diào)制和編碼方案（Modulation and Coding Scheme）eNB可以選擇QPSK、16QAM、64QAM方案和各種編碼率來(lái)響應(yīng)CQI反饋37CQI/PMI/RIUE根據(jù)信道狀況在上行信道中向基站上報(bào)PMI,RI,CQI，基站根據(jù)這些信息動(dòng)態(tài)選擇空間復(fù)用的模式及碼本，使得無(wú)線資源利用率最大化。CQI indexmodulation code rate x 1024 efficiency0out of range1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165Q

20、PSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.554738CQI/PMI/RICQI計(jì)算與上報(bào)分為：寬帶CQIwideband CQI子帶CQIsubband CQI高層配置子帶CQIHigh layer configured subband CQIPMI計(jì)算與上報(bào)分為：?jiǎn)蜳MIsingle PMI多PMImultiple PMI39CQI/PMI/RIPUSCHS上CQI/PMI非周期性上報(bào)：40在不同的傳輸模式下，UE支持的上報(bào)模式如下所示：T