LTE技術(shù)原理和系統(tǒng)設計V2-52

1、LTE 技術(shù)原理和系統(tǒng)設計技術(shù)原理和系統(tǒng)設計2移動通信的演進移動通信的演進2LTE系統(tǒng)設計需求和技術(shù)特點系統(tǒng)設計需求和技術(shù)特點2LTE功能劃分和協(xié)議架構(gòu)功能劃分和協(xié)議架構(gòu)2LTE基本原理基本原理2LTE關(guān)鍵技術(shù)分析關(guān)鍵技術(shù)分析2LTE網(wǎng)絡自組織網(wǎng)絡自組織2LTE產(chǎn)業(yè)進展產(chǎn)業(yè)進展n移動通信正在從2G向3G/B3G/4G演進, 載頻帶寬由窄帶向?qū)拵Оl(fā)展。n移動通信網(wǎng)絡將會從以語音為主導的網(wǎng)絡向以高速數(shù)據(jù)為主導的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型?！皩拵Щ瘜拵Щ背蔀橐苿油ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展趨勢成為移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢X?“寬帶化寬帶化”成為移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢成為移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢2移動通信的演進移動通信的演進2LTE系

2、統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點2LTE基本原理基本原理2LTE關(guān)鍵技術(shù)分析關(guān)鍵技術(shù)分析2LTE網(wǎng)絡自優(yōu)化網(wǎng)絡自優(yōu)化2LTE產(chǎn)業(yè)進展產(chǎn)業(yè)進展LTELTE的設計要求的設計要求l靈活的信道帶寬靈活的信道帶寬n1.4,3,5,10,15,20 MHzl更低的無線網(wǎng)時延更低的無線網(wǎng)時延n單向用戶面5 msn控制面100 msl更高的頻譜效率更高的頻譜效率n下行比WCDMA R6提高3-4倍n上行頻譜效率比R6提高2-3倍l全分組域業(yè)務全分組域業(yè)務n為傳統(tǒng)的電信業(yè)務提供QoS傳輸n不再提供CS域業(yè)務l增強的移動性能增強的移動性能n0-15公里/小時: 最優(yōu)的性能 n15-120公里/小時:較高

3、的性能 n120-350公里/小時:支持實時業(yè)務l峰值數(shù)據(jù)率更高峰值數(shù)據(jù)率更高n20MHz帶寬下，下行100Mbit/sn20MHz帶寬下，上行50Mbit/sRel-6Rel-6HSPAHSPARel-8 LTERel-8 LTE天線天線: :兩收兩發(fā)兩收兩發(fā)系統(tǒng)帶寬系統(tǒng)帶寬 (MHz)(MHz)520下行峰值速率下行峰值速率 (Mbps)(Mbps)14.4172.8下行平均頻譜效率下行平均頻譜效率（bps/Hz/cellbps/Hz/cell）0.531.69下行小區(qū)邊緣用戶頻譜效率下行小區(qū)邊緣用戶頻譜效率（bps/Hz/cellbps/Hz/cell）0.020.05上行峰值速率上行峰

4、值速率 (Mbps)(Mbps)5.7616QAM: 5764QAM: 86.4上行平均頻譜效率上行平均頻譜效率（bps/Hz/cellbps/Hz/cell）0.3320.735上行小區(qū)邊緣用戶頻譜效率上行小區(qū)邊緣用戶頻譜效率(bps/Hz/cell(bps/Hz/cell）0.0090.024LTELTE的技術(shù)特點的技術(shù)特點全全IP,IP,扁平化網(wǎng)絡架構(gòu)扁平化網(wǎng)絡架構(gòu)nE-UTRAN系統(tǒng)只由eNB組成，去掉RNC網(wǎng)元。neNB集成了更多的功能塊（RNC）: 物理層(PHY), 媒體接入層(MAC), 無線鏈路控制(RLC),分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(PDCP), 無線資源控制(RRC), 無線資源

5、分配和調(diào)度,小區(qū)間無線資源管理(RRM)n更短的無線網(wǎng)絡時延: 單向用戶數(shù)據(jù)延遲 5ms, 控制信令延遲 100msneNB之間通過X2接口進行通信,以實現(xiàn)小區(qū)間優(yōu)化的無線資源管理UuUuLTELTE的技術(shù)特點的技術(shù)特點基于基于OFDMOFDM的上下行多址接入和信號調(diào)的上下行多址接入和信號調(diào)制方式制方式n上行：基于CP的SC-FDMA 下行：基于CP的OFDMAn消除無線網(wǎng)絡自干擾n資源分配更靈活上下行采用更高階的調(diào)制上下行采用更高階的調(diào)制: 64QAMn系統(tǒng)峰值頻譜效率達到 6bps/Hzn下行：QPSK、16QAM、64QAM、BPSK，上行： QPSK、16QAM、64QAM。多用戶頻率

6、選擇性資源調(diào)度多用戶頻率選擇性資源調(diào)度n干擾和多徑造成各用戶在不同頻率上的性能有差異,頻率選擇性資源調(diào)度頻率選擇性資源調(diào)度旨在讓每個用戶在最佳頻帶上傳輸從而提高多用戶下系統(tǒng)的整體頻譜效率LTELTE的技術(shù)特點的技術(shù)特點自適應多天線技術(shù)自適應多天線技術(shù)nOFDM技術(shù)與MIMO技術(shù)的融合,提高系統(tǒng)吞吐量n支持多種模式的多入多出技術(shù)(MIMO) 目前支持：1*2、2*2n自適應MIMO技術(shù)根據(jù)信道特性調(diào)整傳輸參數(shù)以在鏈路穩(wěn)定性和容量之間取得最佳折衷;跨小區(qū)間的鏈路自適應跨小區(qū)間的鏈路自適應,資源管理和干資源管理和干擾協(xié)調(diào)（擾協(xié)調(diào)（ICIC）n根據(jù)用戶所在的地理位置分配頻帶資源,降低小區(qū)間干擾,提高鏈

7、路穩(wěn)定性和優(yōu)化多小區(qū)頻譜效率2移動通信的演進移動通信的演進2LTE系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點2LTE功能劃分和協(xié)議架構(gòu)功能劃分和協(xié)議架構(gòu)2LTE基本原理基本原理2LTE關(guān)鍵技術(shù)分析關(guān)鍵技術(shù)分析2LTE網(wǎng)絡自優(yōu)化網(wǎng)絡自優(yōu)化2LTE產(chǎn)業(yè)進展產(chǎn)業(yè)進展LTELTE功能實體劃分功能實體劃分LTE E-UTRAN LTE E-UTRAN 和核心網(wǎng)的功能劃分和核心網(wǎng)的功能劃分無線接入側(cè)功能核心網(wǎng)側(cè)LTELTE無線接口協(xié)議棧無線接口協(xié)議棧- -用戶面協(xié)議棧用戶面協(xié)議棧無線接口協(xié)議棧根據(jù)用途分為：用戶面協(xié)議棧和控制面協(xié)議棧無線接口協(xié)議棧根據(jù)用途分為：用戶面協(xié)議棧和控制面協(xié)議棧用戶平面協(xié)議棧用戶

8、面?zhèn)€協(xié)議層功能用戶面?zhèn)€協(xié)議層功能PDCP層：IP頭壓縮，加密。RLC層：完成ARQ相關(guān)的功能。MAC層：為RLC提供邏輯信道、調(diào)度、HARQ相關(guān)功能。LTELTE無線接口協(xié)議棧無線接口協(xié)議棧- -控制面協(xié)議棧控制面協(xié)議?？刂破矫鎱f(xié)議棧NAS控制協(xié)議終止于控制協(xié)議終止于MME功能如下：功能如下：1）SAE承載控制承載控制 2）鑒權(quán)）鑒權(quán) 3）LTE_IDLE狀態(tài)下的移動性管理狀態(tài)下的移動性管理 4）產(chǎn)生）產(chǎn)生LTE_IDLE狀態(tài)下的尋呼消息狀態(tài)下的尋呼消息 5）安全控制）安全控制PDCP、RLC、MAC的功能和用戶平面的一樣。的功能和用戶平面的一樣。RRC協(xié)議終止于協(xié)議終止于eNB功能如下：功能

9、如下：1）廣播）廣播 2）尋呼）尋呼 3）RRC連接控連接控制制 4）RB控制控制 5）移動性管理）移動性管理 6）終端的測量和測量上報控制。）終端的測量和測量上報控制。E-UTRANE-UTRAN接口協(xié)議通用模型接口協(xié)議通用模型 X2-AP Transport Network Layer User Transport Network Plane Control Plane User Plane Transport User Network Plane Radio Network Layer GTP-U UDP IP Data link layer Physical layer User Pl

10、ane PDUs SCTP IP Data link layer Physical layer E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型E-UTRAN接口的通用協(xié)議模型（如下圖）同時使用于接口的通用協(xié)議模型（如下圖）同時使用于S1接口和接口和X2接口，其接口，其定義原則為：控制平面與用戶平面分離，無線網(wǎng)絡層與傳輸網(wǎng)絡層分離。定義原則為：控制平面與用戶平面分離，無線網(wǎng)絡層與傳輸網(wǎng)絡層分離。E-UTRANE-UTRAN接口接口-S1-S1接口接口 SCTP IP Data link layer S1-AP Physical layer S1 接口控制平面 (eNB-MME)S1 接口用戶平面 (eNB-M

11、ME)MME S-GWS1-CS1-Un S1 S1接口定義為接口定義為E-UTRANE-UTRAN與與EPCEPC之間的接口之間的接口n S1 S1包括包括S1-CS1-C和和S1-US1-U，前者為，前者為eNBeNB和和MMEMME之間接口、后者為之間接口、后者為eNBeNB和和S-GWS-GW間接口。間接口。 E-UTRANE-UTRAN接口接口-X2-X2接口接口X2 接口控制平面X2接口控制平面n X2 X2接口和接口和S1S1接口極其類似，接口極其類似， X2-U X2-U和和S1-US1-U使用同樣的用戶面協(xié)議，便于使用同樣的用戶面協(xié)議，便于eNBeNB在數(shù)據(jù)前向處理時，減少協(xié)

12、議處理。在數(shù)據(jù)前向處理時，減少協(xié)議處理。2移動通信的演進移動通信的演進2LTE系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點2LTE功能劃分和協(xié)議架構(gòu)功能劃分和協(xié)議架構(gòu)2LTE基本原理基本原理2LTE關(guān)鍵技術(shù)分析關(guān)鍵技術(shù)分析2LTE網(wǎng)絡自組織網(wǎng)絡自組織2LTE產(chǎn)業(yè)進展產(chǎn)業(yè)進展LTE基本原理基本原理 正交頻分復用正交頻分復用(OFDM)基本技術(shù)基本技術(shù)頻分復用頻分復用/頻分多址頻分多址(FDM/FDMA) 傳輸方式傳輸方式: 其實是一種傳統(tǒng)的技術(shù)，將較寬的頻帶分成若其實是一種傳統(tǒng)的技術(shù)，將較寬的頻帶分成若干較窄的子載波進行并行發(fā)送時最樸素的實現(xiàn)寬帶傳輸?shù)姆椒ǜ奢^窄的子載波進行并行發(fā)送時最樸素的實現(xiàn)

13、寬帶傳輸?shù)姆椒?頻譜效率低：為了避免子載波間的干頻譜效率低：為了避免子載波間的干擾，在相鄰子載波間保留足夠間隔。擾，在相鄰子載波間保留足夠間隔。OFDM傳輸方式傳輸方式: 將高速串行數(shù)據(jù)調(diào)制在一組等差頻率集合且正交的復正弦波將高速串行數(shù)據(jù)調(diào)制在一組等差頻率集合且正交的復正弦波(子載波子載波)上并上并行發(fā)射接收端用同樣的一組子載波對輸入信號進行相關(guān)后得到解調(diào)信號行發(fā)射接收端用同樣的一組子載波對輸入信號進行相關(guān)后得到解調(diào)信號 FDM/FDMA FDM/FDMA不能像頻譜效率更高的不能像頻譜效率更高的TDM/TDMATDM/TDMA和和CDM/CDMACDM/CDMA技術(shù)一樣能夠成為無技術(shù)一樣能夠成

14、為無線通信的核心傳輸技術(shù)。線通信的核心傳輸技術(shù)。 引入引入FFTFFT（快速傅里葉變換）數(shù)字信（快速傅里葉變換）數(shù)字信號處理技術(shù)號處理技術(shù)FFTFFT允許將允許將FDMFDM的各個子載波重疊排列，的各個子載波重疊排列，重疊子載波排列大大提高頻譜效率。重疊子載波排列大大提高頻譜效率。FFTFFT同時保證各個子載波之間的正交同時保證各個子載波之間的正交性。性。f1f2f3傳統(tǒng)傳統(tǒng)FDM頻譜頻譜f1f2f3OFDM頻譜頻譜LTE基本原理基本原理 正交頻分復用正交頻分復用(OFDM)的特點的特點 OFDM的多載波傳輸方式頻譜效率高的多載波傳輸方式頻譜效率高: 由于正確的頻率采樣由于正確的頻率采樣(對應

15、于時域相關(guān)積分對應于時域相關(guān)積分)后無子載波間干擾后無子載波間干擾, OFDM允許相鄰正交子載波間的頻譜有交疊允許相鄰正交子載波間的頻譜有交疊 比傳統(tǒng)比傳統(tǒng)FDM頻頻譜效率高譜效率高 OFDM接收接收無符號間干擾和子載波間干擾無符號間干擾和子載波間干擾:循環(huán)前綴循環(huán)前綴(CP)的加入保證了時域截窗內(nèi)的加入保證了時域截窗內(nèi)的子載波為完整的整倍數(shù)周期波形保證了無符號間干擾；的子載波為完整的整倍數(shù)周期波形保證了無符號間干擾；FFT技術(shù)能夠保證子載波間技術(shù)能夠保證子載波間的正交性從而避免了子載波間干擾。的正交性從而避免了子載波間干擾。f0-f1: 子載波間隔子載波間隔 帶寬擴展性強：由于帶寬擴展性強：

16、由于OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波數(shù)量，因此系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波數(shù)量，因此OFDM系統(tǒng)具有很好的帶寬擴展性，小到幾百系統(tǒng)具有很好的帶寬擴展性，小到幾百kHz，大到幾百，大到幾百MHz，都比較容易實現(xiàn)，都比較容易實現(xiàn)，F(xiàn)FT大小尺寸帶來的系統(tǒng)復雜度增加相對并不明顯。大小尺寸帶來的系統(tǒng)復雜度增加相對并不明顯。LTE基本原理基本原理 下行下行OFDMA 正交頻分多址技術(shù)正交頻分多址技術(shù)OFDMA傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)OFDM調(diào)制技術(shù)和多用戶子調(diào)制技術(shù)和多用戶子載波分配結(jié)合的傳輸技術(shù)載波分配結(jié)合的傳輸技術(shù)每個用戶使用一個二維時頻每個用戶使用一個二維時頻子載波集進行傳輸子載波集進行傳輸,

17、其帶寬可其帶寬可靈活動態(tài)分配靈活動態(tài)分配同時避免了符號間干擾同時避免了符號間干擾,子載子載波間干擾和多用戶接入干擾波間干擾和多用戶接入干擾缺陷缺陷: 峰均比高峰均比高, 不適合終端不適合終端信號波形信號波形IFFTLTE基本原理基本原理 OFDMA的多用戶時頻二維頻譜的多用戶時頻二維頻譜OFDMA的多載波傳輸方式將頻譜劃分為時頻二維資源：頻域的子載波和時域的符號間隔。的多載波傳輸方式將頻譜劃分為時頻二維資源：頻域的子載波和時域的符號間隔。多用戶資源分配以資源塊多用戶資源分配以資源塊(180KHz x 0.5ms)為顆粒度在時隙和頻域上靈活分配為顆粒度在時隙和頻域上靈活分配,以滿足不同用戶混合業(yè)

18、務的需求以滿足不同用戶混合業(yè)務的需求LTE基本原理基本原理 OFDMA和和CDMA頻域特性比較頻域特性比較CDMA技術(shù)技術(shù): 每個碼道的發(fā)射信號都是寬帶信號每個碼道的發(fā)射信號都是寬帶信號,帶寬是碼片速率的倒數(shù)帶寬是碼片速率的倒數(shù), 因而多用因而多用戶的信號在頻譜上是重疊的戶的信號在頻譜上是重疊的 需要復雜的聯(lián)合檢測算法分開用戶需要復雜的聯(lián)合檢測算法分開用戶.頻域頻域f發(fā)射的CDMA信號頻譜接收的CDMA信號頻譜f通過多徑信道OFDMA技術(shù)技術(shù):每個子載波信號是窄帶信號，不同子載波信號經(jīng)過多徑信道后保持正交無每個子載波信號是窄帶信號，不同子載波信號經(jīng)過多徑信道后保持正交無相互干擾多用戶可分配不同

19、子載波集發(fā)射相互干擾多用戶可分配不同子載波集發(fā)射, 接收端經(jīng)過接收端經(jīng)過FFT運算后在頻域分開運算后在頻域分開ff發(fā)射的OFDMA信號頻譜接收的OFDMA信號頻譜頻域頻域用戶1用戶2用戶3用戶4用戶1用戶2用戶3用戶4通過多徑信道LTE基本原理基本原理 上行上行SC-FDMA單載波頻分多址單載波頻分多址l上行采用上行采用SC-FDMA作為多址接作為多址接入及信號調(diào)制技術(shù)入及信號調(diào)制技術(shù)nOFDMA的劣勢是調(diào)制輸出信號的峰均比較高，使得功放效率降低，不適合上行終端的信號傳輸nSC-FDMA對調(diào)制信號先進行離散付立葉變換,再對輸出結(jié)果在連續(xù)的子載波子集上做OFDM調(diào)制從而降低信號峰均比, 同時保持

20、了OFDMA抗多徑和無多用戶接入干擾的優(yōu)勢LTE基本原理基本原理 上行上行SC-FDMA的多用戶時頻二維頻譜的多用戶時頻二維頻譜l不同用戶在同一傳輸間隔占用不相交的子帶不同用戶在同一傳輸間隔占用不相交的子帶l同一用戶在不同傳輸間隔可以占用不相同的子帶同一用戶在不同傳輸間隔可以占用不相同的子帶LTE基本原理基本原理 信號基本參數(shù)信號基本參數(shù)信道帶寬信道帶寬 BWChannel （MHz）1.43 5101520資源塊數(shù)資源塊數(shù) NRB615 255075100信道帶寬可擴展而不影響下面的信號參數(shù)信道帶寬可擴展而不影響下面的信號參數(shù)下行符號配置下行符號配置每個資源塊的每個資源塊的子載波數(shù)子載波數(shù)每

21、個時隙的符每個時隙的符號數(shù)號數(shù)正常循環(huán)前正常循環(huán)前綴綴: 4.6875usf=15KHz127擴展的循環(huán)擴展的循環(huán)前綴前綴:16.67usf=15KHz6f=7.5KHz243上行符號配置上行符號配置每個資每個資源塊的源塊的子載波子載波數(shù)數(shù)每個時隙每個時隙的符號數(shù)的符號數(shù)正常循環(huán)前綴正常循環(huán)前綴 4.6875us127擴展的循環(huán)前綴擴展的循環(huán)前綴16.67us126OFDM符號的時長符號的時長=1/f + 循環(huán)前綴長度循環(huán)前綴長度, 參數(shù)的選取在抗多徑和多譜勒的參數(shù)的選取在抗多徑和多譜勒的性能之間取折衷性能之間取折衷LTE基本原理基本原理 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)(FDD)說明：本圖為了顯示資源分配的效果

22、，每個小方格表示的是一個符號的時域長度12個子載波的資源LTE基本原理基本原理 下行物理層基本信號下行物理層基本信號l物理層主同步信號（物理層主同步信號（P-SS） 用于終端的下行同步并確定該小區(qū)在小區(qū)身份組中的成員序號(0-2), 占用載頻中央62子載波用于調(diào)制Zadoff-Chu序列, 在每幀的時隙時隙0和時隙和時隙10各選1個符號發(fā)送（倒數(shù)第一個符號）l物理層輔助同步信號（物理層輔助同步信號（S-SS） 用于終端的下行同步并確定該小區(qū)的小區(qū)身份組序號(0 167), 占用載頻中央62子載波用于調(diào)制偽隨機BPSK序列,在每幀的時隙0和時隙10各選1個符號發(fā)送（倒數(shù)第二個符號）LTE基本原理

23、基本原理 下行物理層參考信號下行物理層參考信號下行物理信號圖例: 下圖給出了與小區(qū)相關(guān)的參考信號(RS)在不同天線配置情況下在資源塊(RB)中的分布. 可以看出不同天線口對應的參考信號沒有交疊,同時天線口2和3分配的參考信號比天線口0和1少一倍.LTE基本原理基本原理 下行物理層信道下行物理層信道l物理層下行共享信道（物理層下行共享信道（PDSCH）n承載下行業(yè)務數(shù)據(jù), 尋呼消息, 可采用 QPSK，16QAM或64QAMl物理層廣播信道物理層廣播信道 (PBCH) n承載廣播信息, 固定占用載波信道中間6RBs (1.08MHz), 采用QPSKl物理層下行控制信道物理層下行控制信道 (PD

24、CCH) n承載信道分配和控制信息, 采用QPSKl物理層格式指示信道物理層格式指示信道 (PCFICH) n承載PDCCH在子幀占用的符號數(shù)目, 采用QPSKl物理層混合自動重傳物理層混合自動重傳(HARQ)請求指示信道請求指示信道(PHICH)n承載HARQ ACK/NACK, 采用BPSK,支持碼分多路信道l物理層多播信道物理層多播信道 (PMCH) n承載多播信息, 采用QPSK，16QAM和64QAMLTE基本原理基本原理 下行物理層信道的時頻二維分布下行物理層信道的時頻二維分布LTE基本原理基本原理 上行物理層基本信號上行物理層基本信號l上行信道解調(diào)參考信號上行信道解調(diào)參考信號(S

25、RS)n用于上行同步和信道估計, 來解調(diào)上行共享信道(PUSCH)和上行控制信道(PUCCH). 該參考信號還可用于其他物理參數(shù)的測量如上行干擾和上行信噪比等.l上行信道測量參考信號上行信道測量參考信號(SRS)n用于基站對上行信道特性的測量, 測量結(jié)果可用于基站對用戶的資源調(diào)度以獲取多用戶分集增益. 該參考信號的發(fā)送周期和子幀偏移需要配置.LTE基本原理基本原理 上行物理層信道上行物理層信道l物理層上行共享信道（物理層上行共享信道（PUSCH）n承載上行業(yè)務數(shù)據(jù)和上行控制信息(UCI), 采用 QPSK，16QAM或64QAMl物理層上行控制信道物理層上行控制信道 (PUCCH) n承載上行

26、控制信息(UCI): HARQ ACK/NACK,CQI/PMI, RI, 采用BPSK或QPSKl物理層隨機接入信道物理層隨機接入信道 (PRACH)n用于終端發(fā)起與基站的通信, 基站通過接收PRACH確定接入終端身份并計算該終端的延遲2移動通信的演進移動通信的演進2LTE系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點系統(tǒng)設計要求和技術(shù)特點LTE功能劃分和協(xié)議架構(gòu)功能劃分和協(xié)議架構(gòu)2LTE基本原理基本原理2LTE關(guān)鍵技術(shù)分析關(guān)鍵技術(shù)分析2LTE網(wǎng)絡自組織網(wǎng)絡自組織2LTE產(chǎn)業(yè)進展產(chǎn)業(yè)進展LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-多天線技術(shù)的空間復用多天線技術(shù)的空間復用MIMOn 收發(fā)兩端配置多個天線可構(gòu)成多入多出(MIMO)信道如上

27、左圖. 其平坦衰落數(shù)學模型如上右圖.n 如果上述H可逆, 則可用接收到的y=y1,y2解出x=x1,x2, 這樣相對于單入單出(SIMO),數(shù)據(jù)率提高了2倍! n 通常而言,對于M發(fā)N收, 數(shù)據(jù)率相對于1發(fā)1收最高可提高min(M,N)倍. n H可逆的前提是收發(fā)之間必須要有豐富的多徑! MIMO與OFDM最佳匹配x1x2y1y2HyHxvxHy111212221121121vvxxhhhhyyMIMO用于空間復用增益的基本信道模型用于空間復用增益的基本信道模型TXRX2個獨立的等效個獨立的等效SISOx1x2y1y2TXRXh2h1h11h12h21h22單用戶雙單用戶雙數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流單用戶雙

28、單用戶雙數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-多天線技術(shù)的空間分集多天線技術(shù)的空間分集MIMOn 多天線發(fā)射分集技術(shù)把多徑信號在接收端合并,提高鏈路抗衰落的能力, 亦即降低在同等平均接收信號強度下的誤碼率;n 2發(fā)2收能提供最大4階的分集增益, 使得誤碼率與平均信噪比的4次方成反比。y11y212, 1,|222221212211432121*2122*1112*2221*1211*2221*1211ixhhhhxvvvvxxhhhhhhhhyyyyii22211211*12*212221121122211211vvvvxxxxhhhhyyyyMIMO用于分集增益的基本信道模型用于分集增益的基本

29、信道模型TXRX-x2* x1x1* x2Hy22y12更穩(wěn)健的等效更穩(wěn)健的等效SISORXTXx2 x1y1y2H=sqrt(|h11|2+|H12|2+|h21|2+|h22|2)0100200300400500600700-60-50-40-30-20-100sampling at 15KHzdB 2 X 2 combined channelchannel path 1channel path 2channel path 3channel path 4h11h12h21h22LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-多天線技術(shù)的多用戶多天線技術(shù)的多用戶MIMO11212221121121vvxxhhhhy

30、yMU-MIMOn 上行單用戶MIMO受限于終端發(fā)射功率n eNB調(diào)度兩個用戶在同一無線資源上傳輸數(shù)據(jù),從而提高系統(tǒng)吞吐量.n 兩個被調(diào)度用戶的空間特性具有較大差異y1TX x1 x2HRXy2用戶用戶1用戶用戶2h11h12h21h22MU-MIMO用于上行傳輸?shù)幕拘诺滥Ｐ陀糜谏闲袀鬏數(shù)幕拘诺滥Ｐ蛓HxvxHy1x1x2y1y2h2h1用戶用戶1用戶用戶2TXRXTXTX2個獨立的等效個獨立的等效SISOLTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-多天線技術(shù)的自適應切換多天線技術(shù)的自適應切換n LTE提供了統(tǒng)一的發(fā)射信號處理架構(gòu)，通過終端反饋的機制來實施多天線的自適應切換提供了統(tǒng)一的發(fā)射信號處理架構(gòu)，通過終

31、端反饋的機制來實施多天線的自適應切換n 終端反饋終端反饋 CQI/RI/PMI, 分別代表分別代表n 調(diào)制編碼方式調(diào)制編碼方式n 多天容量增益的階數(shù)多天容量增益的階數(shù)n 多天線預編碼的矢量多天線預編碼的矢量/矩陣矩陣n 支持的多天線傳輸模式：支持的多天線傳輸模式：n 發(fā)射分集發(fā)射分集, 適用于發(fā)射天線間相關(guān)性弱適用于發(fā)射天線間相關(guān)性弱的多天線信道。的多天線信道。n 閉環(huán)閉環(huán)/開環(huán)空間復用，適用于收發(fā)之間多徑豐富且收開環(huán)空間復用，適用于收發(fā)之間多徑豐富且收發(fā)同時多徑角度擴展大的多天線信道。發(fā)同時多徑角度擴展大的多天線信道。n 秩為秩為1的預編碼，的預編碼，適用于發(fā)射天線間相關(guān)性強的多天適用于發(fā)射

32、天線間相關(guān)性強的多天線信道。線信道。CQIRIPMILTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-頻率選擇性調(diào)度頻率選擇性調(diào)度n 在多徑信道中，每個用戶在不同的頻率子帶上的增益是不同的。在多徑信道中，每個用戶在不同的頻率子帶上的增益是不同的。n 頻率選擇性調(diào)度把每個用戶調(diào)度在其信道增益最大的頻率資源上頻率選擇性調(diào)度把每個用戶調(diào)度在其信道增益最大的頻率資源上。n 容量增益：系統(tǒng)容量是各用戶在分配的容量增益：系統(tǒng)容量是各用戶在分配的頻率資源上頻率資源上容量之和容量之和 (香農(nóng)公式香農(nóng)公式).n 在頻率選擇性調(diào)度可讓在頻率選擇性調(diào)度可讓下式中每一項的下式中每一項的SNRi 最大最大,因而系統(tǒng)總?cè)萘孔畲笠蚨到y(tǒng)總?cè)萘孔畲?

33、31)1log(iiiSNRRBC120140160180200220240260280300-10-8-6-4-202resource indexdBchannel responses at different frequencies user 1user 2user 3用戶用戶3的最佳資源的最佳資源RB3用戶用戶1的的最佳資源最佳資源RB1用戶用戶2的的最佳資源最佳資源RB2n 在頻選的基礎上再進行子帶內(nèi)在頻選的基礎上再進行子帶內(nèi)的自適應編碼和調(diào)制的自適應編碼和調(diào)制(AMC)LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-靜態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)和功率控制靜態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)和功率控制nLTE同頻組網(wǎng)的最大問題是小區(qū)間干

34、擾降低小區(qū)邊緣的頻譜效率同頻組網(wǎng)的最大問題是小區(qū)間干擾降低小區(qū)邊緣的頻譜效率nLTE采用了采用了小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICIC)和和功率控制功率控制(PC)相結(jié)合的方法來控制和降低干擾相結(jié)合的方法來控制和降低干擾;l上行功率控制上行功率控制: 在傳統(tǒng)的功率控制中在傳統(tǒng)的功率控制中,終端終端UE的發(fā)射功率要完全補償路損的發(fā)射功率要完全補償路損PL2, 即即Ptx=Prx-PL2. 在在LTE中中, 終端終端UE要計算到本小區(qū)和鄰小區(qū)的路損要計算到本小區(qū)和鄰小區(qū)的路損PL1和和PL2,跟據(jù)路損差跟據(jù)路損差計算補償因子計算補償因子alpha.l部分頻率復用部分頻率復用 :系統(tǒng)將頻率資源分為系

35、統(tǒng)將頻率資源分為2個復用集，一個頻率復用因子為個復用集，一個頻率復用因子為1的頻率集合，應的頻率集合，應用于中心用戶用于中心用戶(CCU)調(diào)度；一個頻率復用因子大于調(diào)度；一個頻率復用因子大于1的頻率集合，應用于邊緣用戶的頻率集合，應用于邊緣用戶(CEU)調(diào)度調(diào)度;Ptx=Prx-alpha * PL2, alpha 120MHz20MHz帶寬化分成帶寬化分成A,B,C 3塊塊, 分別應用于不同扇區(qū)分別應用于不同扇區(qū)的邊緣用戶的邊緣用戶. 而中心用戶可而中心用戶可使用該扇區(qū)未用的使用該扇區(qū)未用的2塊頻譜塊頻譜UE1UE3UE2UE3UE1UE2LTE關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)-動態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)動態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)nLTE支持同頻組網(wǎng)下動態(tài)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)支持同頻組網(wǎng)下動態(tài)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)n任何小區(qū)可通過任何小區(qū)可通過X2消息發(fā)送強干擾指示消息發(fā)送強干擾指示 (HII)給相鄰小區(qū)給相鄰小區(qū),事先控制使得相鄰小區(qū)調(diào)度事先控制使得相鄰小區(qū)調(diào)度資源避開干擾資源避開干擾.n小區(qū)還可通