LTE培訓(xùn)教材-01LTE概述

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化培訓(xùn)教材LTELTE概述TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup課程內(nèi)容LTE背景介紹LTE基本性能要求關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup無線通信演進(jìn)LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup什么是LTE長期演進(jìn)LTE(LongTermEvolution)是3GPP主導(dǎo)的無線通信技術(shù)的演進(jìn)。接入網(wǎng)將演進(jìn)為E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。連同核心網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)將演進(jìn)為SAE(SystemArchitectureEvolution)。LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE頻段劃分LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupUMTSFDDfrequencyband(60MHz)NewIMT-2000frequencyband(70MHz)TD-SCDMAmainfrequencyband(15MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(40MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(50MHz)課程內(nèi)容LTE背景介紹LTE基本性能要求關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup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(shí)小于100ms，用戶面延時(shí)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(qiáng)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)LTE系統(tǒng)性能指標(biāo)LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup速率比較LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup項(xiàng)目下行理論峰值速率上行理論峰值速率GPRS（CS1～2，MS最大8時(shí)隙）107.2kbit/s107.2kbit/sGPRS（CS1～4，MS最大8時(shí)隙）171.2kbit/s171.2kbit/sEDGE（MCS1～9，MS最大8時(shí)隙）473.6kbit/s473.6kbit/sE-EDGE（MS最大8時(shí)隙）1305.6kbit/s652.8kbit/sUMTSWCDMAR992.048kbit/s768kbit/sHSDPA14.4Mbit/s5.76Mbit/sHSPA+(2*2MIMO,16QAM)28Mbit/s11.5Mbit/sLTE(20MHz)100Mbit/s（2×2天線）50Mbit/s(2×1天線)CDMA20001XRTT307kbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORev02.4Mbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORevA3.1Mbit/s1.8Mbit/sCDMA2000EV-DORevB（15個(gè)無線信道）73.5Mbit/s27Mbit/sCDMA2000EV-DORevC100Mbit/s50Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,1*2SIMO)23Mbit/s4Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,2*2MIMO)46Mbit/s4Mbit/s課程內(nèi)容LTE背景介紹LTE基本性能要求關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE關(guān)鍵技術(shù):Flat-IP,OFDM,MIMO關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup扁平絡(luò)結(jié)構(gòu)減少了網(wǎng)元數(shù)目用戶面和數(shù)據(jù)面完全分離OFDM技術(shù)在時(shí)變信道中的良好性能，接收端不需要均衡器ScalableOFDM可以使帶寬靈活擴(kuò)展時(shí)頻資源的聯(lián)合調(diào)度，增加了調(diào)度的靈活性MIMO技術(shù)支持1.2.4天線的MIMO,SU-MIMO.MU-MIMOLTE的扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通E-UTRAN只有一種節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元—E-NodeB全I(xiàn)P媒體面控制面分離EPCRNC+NodeB=eNodeB扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)扁平化使得系統(tǒng)延時(shí)減少，從而改善用戶體驗(yàn)，可開展更多業(yè)務(wù)網(wǎng)元數(shù)目減少，使得網(wǎng)絡(luò)部署更為簡單，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)更加容易取消了RNC的集中控制，避免單點(diǎn)故障，有利于提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM概念正交頻分復(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。關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup頻域波形f寬頻信道正交子信道與傳統(tǒng)FDM比較關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup傳統(tǒng)FDM:為避免載波間干擾，需要在相鄰的載波間保留一定保護(hù)間隔，大大降低了頻譜效率。

FDMOFDMOFDM:各(子)載波重疊排列，同時(shí)保持(子)載波的正交性（通過FFT實(shí)現(xiàn)）。從而在相同帶寬內(nèi)容納數(shù)量更多(子)載波，提升頻譜效率。OFDM發(fā)收機(jī)原理關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM的實(shí)現(xiàn)方法關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup正交性的體現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup在一個(gè)OFDM符號內(nèi)包含多個(gè)子載波。所有的子載波都具有相同的幅值和相位，從圖中可以看出，每個(gè)子載波在一個(gè)OFDM符號周期內(nèi)都包含整數(shù)倍個(gè)周期，而且各個(gè)相鄰的子載波之間相差1個(gè)周期。OFDM技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM技術(shù)的優(yōu)勢-頻譜效率高關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup各子載波可以部分重疊，理論上可以接近Nyquist極限。實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)各用戶之間的正交性，避免用戶間干擾，取得很高的小區(qū)容量。相對單載波系統(tǒng)（WCDMA），多載波技術(shù)是更直接實(shí)現(xiàn)正交傳輸?shù)姆椒∣FDM技術(shù)的優(yōu)勢-帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波數(shù)量，幾百kHz—幾百M(fèi)Hz都較容易實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)FT尺寸帶來的系統(tǒng)復(fù)雜度增加相對并不明顯。非常有利于實(shí)現(xiàn)未來寬帶移動通信所需的更大帶寬，也更便于使用2G系統(tǒng)退出市場后留下的小片頻譜。單載波CDMA只能依賴提高碼片速率或多載波CDMA的方式支持更大帶寬，都可能造成接收機(jī)復(fù)雜度大幅上升。OFDM系統(tǒng)對大帶寬的有效支持成為其相對單載波技術(shù)的決定性優(yōu)勢。OFDM技術(shù)的優(yōu)勢-抗多徑衰落關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup多徑干擾在系統(tǒng)帶寬增加到5MHz以上變得相當(dāng)嚴(yán)重。OFDM將寬帶轉(zhuǎn)化為窄帶傳輸，每個(gè)子載波上可看作平坦衰落信道。插入CP可以用單抽頭頻域均衡（FDE）糾正信道失真，大大降低了接收機(jī)均衡器的復(fù)雜度單載波信號的多徑均衡復(fù)雜度隨著帶寬的增大而急劇增加，很難支持較大的帶寬。對于更大帶寬20M以上，OFDM優(yōu)勢更加明顯OFDM技術(shù)的優(yōu)勢-頻域調(diào)度和自適應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup集中式、分布式子載波分配方式集中式子載波分配方式：時(shí)域調(diào)度、頻域調(diào)度分布式子載波分配方式：終端高速移動或低信干噪比，無法有效頻域調(diào)度OFDM技術(shù)的優(yōu)勢-實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)簡單關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO技術(shù)關(guān)鍵是有效避免天線間的干擾（IAI），以區(qū)分多個(gè)并行數(shù)據(jù)流。在平坦衰落信道可以實(shí)現(xiàn)簡單的MIMO接收。頻率選擇性衰落信道中，IAI和符號間干擾（ISI）混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡分開處理OFDM不足-峰均比（PAPR）高關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup時(shí)域波形tpower峰均比示意圖同相位的子載波的波形在時(shí)域上直接疊加。因子載波數(shù)量多，造成峰均比(PAPR)較高，調(diào)制信號的動態(tài)范圍大，提高了對功放的要求。下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比OFDM不足-對頻率偏移特別敏感關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE使用頻率同步解決頻偏問題OFDM不足-ISI和ICI關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup受頻率偏差的影響高速移動引起的Doppler頻移系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已通過增大導(dǎo)頻密度（大致為每0.25ms發(fā)送一次導(dǎo)頻，時(shí)域密度大于TD-S）來減弱此問題帶來的影響 子載波間干擾(ICI）折射、反射較多時(shí)，多徑時(shí)延大于CP(CyclicPrefix，循環(huán)前綴)，將會引起ISI及ICI系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已考慮此因素，設(shè)計(jì)的CP能滿足絕大多數(shù)傳播模型下的多徑時(shí)延要求（4.68us)，從而維持符號間無干擾受時(shí)間偏差的影響ISI(符號間干擾）&ICI如何解決？——加保護(hù)間隔OFDM符號間保護(hù)間隔-CP關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP使一個(gè)符號周期內(nèi)因多徑產(chǎn)生的波形為完整的正弦波，因此不同子載波對應(yīng)的時(shí)域信號及其多徑積分總為0，消除載波間干擾(ICI)應(yīng)用于OFDM系統(tǒng)。每個(gè)子載波寬度僅為15kHz且交疊存在，子載波間干擾（ICI）對系統(tǒng)影響較大，因此采用CP消除ICI保護(hù)間隔中的信號與該符號尾部相同，即循環(huán)前綴（CyclicPrefix,簡稱CP）既可以消除多徑的ISI,又可以消除ICICP長度的確定關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載波間干擾越短越好：越短，CP開銷越小，系統(tǒng)頻譜效率越高越長越好：可以避免符號間干擾和子載波間干擾子載波間隔確定關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力子載波間隔越小，調(diào)度精度越高，系統(tǒng)頻譜效率越高子載波間隔越小，對多普勒頻移和相位噪聲過于敏感當(dāng)子載波間隔在10KHz以上，相位噪聲的影響相對較低多普勒頻移影響大于相位噪聲（以此為主）LTE系統(tǒng)上行和下行多址方案關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup下行使用OFDMA高PAPR，功放成本高性能方面有優(yōu)勢，2dB左右載波分配非常靈活，可以適應(yīng)非連續(xù)的頻帶分配上行使用SC-FDMA低PAPR，對功放要求低由于載波間正交性被破壞有一定的性能損失載波分配不夠靈活下行多址方式——OFDMA關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實(shí)現(xiàn)多址。因?yàn)樽虞d波相互正交，所以小區(qū)內(nèi)用戶之間沒有干擾。分布式：分配給用戶的RB不連續(xù)集中式：連續(xù)RB分給一個(gè)用戶優(yōu)點(diǎn)：調(diào)度開銷小優(yōu)點(diǎn)：頻選調(diào)度增益較大頻率時(shí)間用戶A用戶B用戶C子載波在這個(gè)調(diào)度周期中，用戶A是分布式，用戶B是集中式上行多址方式——SC-FDMA關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup和OFDMA相同，將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實(shí)現(xiàn)多址。注意不同的是：任一終端使用的子載波必須連續(xù)上行多址方式特點(diǎn)考慮到多載波帶來的高PAPR會影響終端的射頻成本和電池壽命，LTE上行采用SingleCarrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特點(diǎn)是，在采用IFFT將子載波轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號之前，先對信號進(jìn)行了FFT轉(zhuǎn)換，從而引入部分單載波特性，降低了峰均比。頻率時(shí)間用戶A用戶B用戶C子載波在任一調(diào)度周期中，一個(gè)用戶分得的子載波必須是連續(xù)的MIMO的定義關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup廣義定義：多進(jìn)多出（Multiple-InputMultiple-Output）多個(gè)輸入和多個(gè)輸出既可以來自于多個(gè)數(shù)據(jù)流，也可以來自于一個(gè)數(shù)據(jù)流的多個(gè)版本。按照這個(gè)定義，各種多天線技術(shù)都可以算作MIMO技術(shù)狹義定義：多流MIMO——提高峰值速率多個(gè)信號流在空中并行傳輸按照這個(gè)定義，只有空間復(fù)用和空分多址可以算作MIMOMIMO系統(tǒng)收發(fā)端結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO（Multiple-InputMultiple-Output）

實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)流并行發(fā)送，獲得空間復(fù)用增益，提高傳輸?shù)挠行?/p>

實(shí)現(xiàn)多個(gè)子信道信號的有效合并，獲得空間分集增益，提高傳輸?shù)目煽啃岳眯诺揽臻g特性MIMO信道容量分析關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup不同天線數(shù)目下，Shannon容量與SNR曲線M：發(fā)射天線數(shù)N：接收天線數(shù)信息論已經(jīng)證明：當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)MIMO系統(tǒng)能夠很好的提高系統(tǒng)的抗衰落和抗噪聲性能，從而獲得巨大的容量MIMO技術(shù)的分類關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO陣列增益

智能天線-Beamforming

擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域提高頻譜利用率提高接收信噪比利用天線陣間的相關(guān)性復(fù)用增益

開環(huán)MIMO-SM

閉環(huán)MIMO-SM

提高數(shù)據(jù)傳輸速率提高系統(tǒng)有效性要求天線間相關(guān)性小分集增益

STBC、STTC、CDD

提高數(shù)據(jù)的可靠性要求天線間相關(guān)性小開環(huán)空間復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO-SpatialMultiplexing普通的空間復(fù)用，接收端和發(fā)送端無信息交互利用多天線間的獨(dú)立信道衰落，增加系統(tǒng)容量閉環(huán)空間復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup線性預(yù)編碼（Precoding）系統(tǒng)接收端根據(jù)信道估計(jì)得到信道信息；按照某種準(zhǔn)則從碼本中選取最優(yōu)的預(yù)編碼碼字；然后將該碼字的序號反饋給發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)反饋的序號從碼本中