LTE原理及系统架构PPT课件

课程目标 学习完本课程，您将能够： 了解当前移动通信的进展，掌握后3G发展脉络； 了解LTE原理及系统架构。第1页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第2页/共92页背景介绍 无线通讯从2G、3G到3.9G发展过程，是从移动的语音业务到高速业务发展的过程。 目前可提供应用的是3.5G，以WCDMA系统来说，可以提供R5商用版本和R6试验系统；LTE概述第3页/共92页背景介绍 3GPP组织正在完善R7和R8的HSPA+和LTE标准，预计2007年冻结R7，2008年冻结R8。无线技术的发展更加注重运营商的需求 NGMN组织提出系统的发展目标。LTE概述第4页/共92页LTE简介和标准进展 3GPP于2004年12月开始LTE相关的标准工作，LTE是关于UTRAN和UTRA改进的项目，LTE的研究工作按照3GPP的工作流程分为两个阶段：SI（Study Item，技术可行性研究阶段）和WI（Work Item，具体技术规范的撰写阶段）。 LTE概述第5页/共92页LTE简介和标准进展 3GPP从2004年底开始LTE相关工作，3GPP计划从2005年3月开始，到2006年6月结束的SI，最终推迟到2006年9月结束SI阶段工作； 3GPP从2006年6月开始WI阶段的工作，计划2007年3月完成WI的Stage2阶段协议工作，2007年9月完成Stage3阶段的协议工作并结束WI； 3GPP计划2008年3月完成测试规范方面的协议制定工作。 从LTE标准发展时间可以预计20092010年左右可以开始LTE的商用。 成熟的大规模商用预计开始于2011年之后。 LTE概述第6页/共92页LTE简介和标准进展 LTE与现有3GPP的R6、R7系统结构上有很大不同，E-UTRAN在整个体系上趋于扁平化，减少了中间节点数量。这种系统结构和体系的改变使得LTE较现有UTRAN结构接口减少同时降低了成本，并且更易于对设备进行维护管理；在性能上便于减少数据传输延迟的实现。 LTE主要实现的目的是提供用户：更高的数据速率、更高的小区容量、更低的延迟时间、降低用户以及运营商的成本。LTE概述第7页/共92页LTE简介和标准进展 3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参见36系列的所有协议。LTE概述第8页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第9页/共92页LTE系统架构 LTE体系结构可以借助SAE体系结构来做详细描述。在SAE体系结构中，RNC部分功能、GGSN、SGSN 节点将被融合为一个新的节点, 即分组核心网演进EPC部分。这个新节点具有GGSN、SGSN 节点和RNC 的部分功能，如下图所示由MME和SAE gateway两实体来分别完成EPC的控制面和用户面功能。LTE系统第10页/共92页LTE网络结构 SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ” E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+ LTE系统第11页/共92页n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入网络移动性导致的接入网络移动性导致的CNCN节点间信令节点间信令 空闲模式下空闲模式下UEUE跟踪和可达性跟踪和可达性 漫游漫游 鉴权鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移动性切换用户面数据的功能的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRANE-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 将被新的接口将被新的接口S1S1替换。替换。IubIub和和IurIur将被将被X2X2 替换替换LTE网络结构LTE系统第12页/共92页LTE相关的节点接口 S1-MME E-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点 S1-U E-UTRAN和发Serving-GW之间的接口 每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中） X2 eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口 LTE-Uu 无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口LTE网络结构LTE系统第13页/共92页n 在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一个结点：eNodeB。 MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPSLTE网络结构LTE系统第14页/共92页n eNodeBeNodeB功能功能 eNodeBeNodeB具有现有具有现有3GPP R5/R6/R73GPP R5/R6/R7的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能，功能，包括物理层功能（包括物理层功能（HARQHARQ等），等），MACMAC，RRCRRC，调度，无线接入控制，移动，调度，无线接入控制，移动性管理等等。性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE网络结构LTE系统第15页/共92页LTE网络结构 E-UTRAN和EPC之间的功能划分图，可以从LTE在S1接口的协议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。LTE系统第16页/共92页控制面协议结构 RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层在用户面和控制面执行功能没有区别。LTE系统第17页/共92页用户面协议结构 用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功能。LTE系统第18页/共92页层2结构和功能下行链路LTE系统第19页/共92页层2结构和功能上行链路LTE系统第20页/共92页PDCP子层模型 LTE系统第21页/共92页RRC级功能划分 LTE中RRC子层功能与原有UTRAN系统中的RRC功能相同，包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护RRC连接等。RRC的状态设计为RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两类。 LTE系统第22页/共92页RRC_IDLE状态 NAS配置UE指定的DRX； 系统信息广播； 寻呼； 小区重选移动性； UE将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该UE； eNB中没有存储RRC上下文 LTE系统第23页/共92页RRC_CONNECTED状态 UE建立一个E-UTRAN-RRC连接； E-UTRAN中存在UE的上下文； E-UTRAN知道UE归属的小区； 网络可以与UE之间进行数据收发； 网络控制移动性过程，例如切换； 邻区测量； 在PDCP/RLC/MAC级：: UE可以与网络之间收发数据； UE监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给UE； UE报告信道质量信息和反馈信息给eNB； eNB控制实现按照UE的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于UE省电和有效利用资源。LTE系统第24页/共92页E-UTRAN和UTRAN切换时RRC状态间关系 LTE的RRC状态与现有3GPP Release 6结构中RRC状态在切换时的关系如下图所示。LTE支持与现有UTRAN的各状态间的迁移。具体状态迁移处理过程协议正在详细讨论中。LTE系统第25页/共92页LTE NAS LTE NAS 协议状态 LTE的状态类型从NAS 协议状态来看有以下三类： LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。 LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE能力信息、无线承载等）。 LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED状态。LTE系统第26页/共92页LTELTE的三类NASNAS协议状态与RRCRRC的关系以及状态间迁移LTE系统第27页/共92页S1接口 S1接口定义为E-UTRAN和EPC之间的接口。 S1接口包括两部分： 控制面的S1-C接口。 用户面的S1-U接口。 S1-C接口定义为eNB和MME功能之间的接口； S1-U定义为eNB和SAE网关之间的接口。 EPC和eNBs之间的关系是多到多，即S1接口实现多个EPC网元和多个eNB 网元之间接口功能。LTE系统第28页/共92页S1接口LTE系统第29页/共92页S1接口功能 SAE承载业务管理功能，例如建立和释放 UE在LTE_ACTIVE状态下的移动性功能，例如Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换。 S1寻呼功能 NAS信令传输功能 S1接口管理功能，例如错误指示等 网络共享功能 漫游和区域限制支持功能 NAS节点选择功能 初始上下文建立功能LTE系统第30页/共92页S1接口的信令过程 S1接口的信令过程有： SAE承载信令过程，包括SAE承载建立和释放过程。 切换信令过程 寻呼过程 NAS传输过程，包括上行方向的初始UE和下行链路的直传 错误指示过程 初始上下文建立过程LTE系统第31页/共92页S1接口的信令过程初始上下文建立过程（蓝色部分) in Idle-to-Active procedureLTE系统第32页/共92页X2接口 X2接口定义为各个eNB之间的接口。 X2接口包含X2-C和X2-U两部分。 X2-C是各个eNB之间控制面间接口，X2-U是各个eNB之间用户面之间的接口。 S1接口和X2接口类似的地方是：S1-U和X2-U使用同样的用户面协议，以便于eNB在数据前向时，减少协议处理。LTE系统第33页/共92页X2-C接口功能 X2-C接口支持以下功能： 移动性功能，支持UE在各个eNB之间的移动性，例如切换信令和用户面隧道控制。 多小区RRM功能，支持多小区的无线资源管理，例如测量报告。 通常的X2接口管理和错误处理功能。 X2-U接口支持终端用户分组在各个eNB之间的隧道功能。隧道协议支持以下功能： 在分组归属的目的节点处SAE接入承载指示 减小分组由于移动性引起的丢失的方法LTE系统第34页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第35页/共92页LTE主要技术需求和性能指标概括增强小区覆盖增强小区覆盖峰值速率峰值速率DL: 100MbpsUL: 50Mbps减少时延减少时延CP: 100msUP: 5ms更低的更低的OPEX和和CAPEX支持不同带宽支持不同带宽增强频率效率增强频率效率LTE特征特征3GPP3GPP要求要求LTELTE支持的主要特性和性能指标如上图所示。支持的主要特性和性能指标如上图所示。 LTE主要技术特征第36页/共92页峰值数据速率下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE侧一发射天线情况下）。LTE主要技术特征第37页/共92页控制面延迟时间与控制面容量 从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的CELL_PCH状态到Release 6的CELL_DCH装态，控制面传输延迟时间小于50ms。 频谱分配是5MHz的情况下，每小区至少支持200个用户处于激活状态。 LTE主要技术特征第38页/共92页用户面延迟时间及用户面流量空载条件即单用户单个数据流情况下，小的IP包传输时间延迟小于5ms。下行链路：与Release 6 HSDPA的用户面流量相比，每MHz的下行链路平均用户流量要提升3到4倍。此时HSDPA是指1发1收，而LTE是2发2收。上行链路：与Release 6增强的上行链路用户流量相比，每MHz的上行链路平均用户流量要提升2到3倍。此时增强的上行链路UE侧是一发一收，LTE是1发2收。LTE主要技术特征第39页/共92页频谱效率下行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 HSDPA的3到4倍。 上行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 增强上行链路的2到3倍。LTE主要技术特征第40页/共92页移动性E-UTRAN可以优化15km/h以及以下速率的低移动速率时移动用户的系统特性。能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务。可以支持蜂窝网络之间以120-350km/h（甚至在某些频带下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户的服务。对高于350km/h的情况，系统要能尽量实现保持用户不掉网。LTE主要技术特征第41页/共92页覆盖（小区边界比特速率）吞吐量、频谱效率和LTE要求的移动性指标在5公里半径覆盖的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到30公里时，只对以上指标带来轻微的弱化。同时需要支持小区覆盖在100公里以上的移动用户业务。LTE主要技术特征第42页/共92页多媒体广播多播业务 (MBMS)与单播业务比较，可以使用同样的调制、编码和多址接入方法和用户带宽，同时可以降低终端复杂性。可以同时提供专用语音业务和MBMS业务给用户。可利用成对或非成对的频谱分配。进一步增强MBMS功能，支持专用载波的MBMS业务。LTE主要技术特征第43页/共92页多带宽支持E-UTRA可以应用不同大小的频谱分配， 上下行链路上，可以包括有1.25 MHz、1.6 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz 以及20 MHz。支持成对或非成对的频谱分配情况。 LTE主要技术特征第44页/共92页与已有3GPP无线接入技术的共存和交互尽量保持和3GPP Release 6的兼容，但是要注重平衡整个系统的性能和容量。可接受的系统和终端的复杂性、价格和功率消耗；降低空中接口和网络架构的成本。在Release6中使用CS域支持的一些实时业务，如语音业务，在LTE里应该能在PS域里实现（整个速度区间），且质量不能下降。E-UTRAN和UTRAN（或者GERAN）之间实时业务在切换时，中断时间不超过300ms。LTE主要技术特征第45页/共92页其他性能指标无线资源管理需求增强的支持端到端服务质量。有效支持高层传输。支持负荷共享和不同无线接入技术之间的策略管理。减小CAPEX和OPEX体系结构的扁平化和中间结点的减少使得设备成本和维护成本得以显著降低。LTE主要技术特征第46页/共92页E-UTRAN物理层技术特征传输信道的下行链路物理层处理包括以下步骤：CRC插入、信道编码、HARQ、信道交织、加扰、调制和层间映射与预编码以及映射到指定资源和天线口等功能。PDSCH和PUSCH都基本采用24bit的CRC。支持三种调制方式QPSK、16QAM和64QAM。下行链路的物理层过程有链路自适应（AMC，Link adaptation）、功率控制和小区搜索；上行链路的物理层过程有链路自适应、功率控制和上行链路的定时控制。LTE主要技术特征第47页/共92页信道类型和映射关系LTE的信道类型和映射关系从传输信道的设计方面来看，LTE的信道数量将比WCDMA系统有所减少。最大的变化是将取消专用信道，在上行和下行都采用共享信道（SCH）。LTE的逻辑信道可以分为控制信道和业务信道两类来描述，控制信道包括有广播控制信道BCCH、寻呼控制信道PCCH、公共控制信道CCCH、多播控制信道MCCH和专用控制信道DCCH几类；业务信道分为专用业务信道DTCH和多播业务信道MTCH两类。LTE的传输信道按照上下行区分，下行传输信道有寻呼信道PCH、广播信道BCH、多播信道MCH和下行链路共享信道DL-SCH，上行传输信道有随机接入信道RACH和上行链路共享信道UL-SCH。LTE的物理信道按照上下行区分，下行物理信道有公共控制物理信道CCPCH、物理数据共享信道PDSCH和物理数据控制信道PDCCH，上行物理信道有物理随机接入信道PRACH、物理上行控制信道PUCCH、物理上行共享信道PUSCH。LTE主要技术特征第48页/共92页下行传输信道和物理信道的映射LTE主要技术特征第49页/共92页上行传输信道和物理信道的映射LTE主要技术特征第50页/共92页下行逻辑信道和传输信道的映射 LTE主要技术特征第51页/共92页上行逻辑信道和传输信道的映射LTE主要技术特征第52页/共92页各类信道的物理层模型 下边几个图形分别描述各类信道的物理层模型。下图中NodeB在LTE中称为E-NodeB或eNB。LTE主要技术特征第53页/共92页DL-SCH物理层模型 CRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource mappingCoding + RMQPSK, 16QAM, 64QAMData modulationInterleavingHARQMAC schedulerN Transport blocks(dynamic size S1., SN)Node BRedundancy fordata detectionRedundancy forerror detectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQ infoACK/NACKChannel-stateinformation, etc.Antenna mappingCRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource demappingDecoding + RMData demodulationDeinterleavingHARQUEHARQ infoACK/NACKAntenna demappingErrorindicationsCRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource mappingCoding + RMQPSK, 16QAM, 64QAMData modulationInterleavingHARQMAC schedulerN Transport blocks(dynamic size S1., SN)Node BRedundancy fordata detectionRedundancy forerror detectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQ infoACK/NACKChannel-stateinformation, etc.Antenna mappingCRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource demappingDecoding + RMData demodulationDeinterleavingHARQUEHARQ infoACK/NACKAntenna demappingErrorindicationsLTE主要技术特征第54页/共92页 BCH 物理层模型LTE主要技术特征第55页/共92页PCH 物理层模型 LTE主要技术特征第56页/共92页MCH物理层模型 LTE主要技术特征第57页/共92页 UL-SCH 物理层模型LTE主要技术特征第58页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第59页/共92页无线承载控制RBCRBC功能体位于eNB，主要用于建立维护和释放无线承载包括配置与其关联的无线资源。当为一个业务建立一个无线承载时，无线承载控制要考虑E-UTRAN整体资源状况、正在进行的会话的QOS需求和新业务的QOS需求。 RBC 也需要考虑维护正在会话中的无线承载由于移动性或其他原因而改变无线资源环境时的处理。RBC同时需要考虑关联无线承载在会话终止、切换或其他场景时，释放无线资源的处理。 无线资源管理第60页/共92页无线接纳控制RACRAC功能体位于eNB，主要任务是接纳或拒绝新的无线承载的建立请求。RAC需要考虑E-UTRAN的整体资源状况、QOS需求、优先级以及正在进行的会话所提供的QOS和新无线承载请求的QOS需求。RAC的目标是确保更好的利用无线资源（只要在无线资源可用时，即可接纳无线承载请求），同时要保证正在进行的会话的服务质量（如果影响到正在进行的会话，则拒绝无线承载请求）。无线资源管理第61页/共92页连接移动性控制CMC连接移动性控制功能位于eNB，主要用于管理在空闲模式或激活模式移动性时连接的无线资源。在空闲模式，小区选择算法通过设置参数来控制（门限和滞后参数值），定义最好小区或决定UE开始选择一个新小区的时间。同样，E-UTRAN的广播参数配置UE在激活模式下的测量和报告过程，需要支持无线连接的移动性。切换的决策可以通过UE或者是eNB的测量来作为依据。此外，切换决策也可以采用其他的输入，例如邻区的负荷、业务流的属性、传输和硬件资源以及其他运营商定义的策略等。无线资源管理第62页/共92页分组调度PS-动态资源分配DRA动态资源分配功能体位于eNB，动态资源分配或分组调度用于给用户和控制面包分配资源，或取消分配资源，也包括对资源块的缓冲和处理资源。动态资源分配包括几个子任务，包括选择要被调度的无线承载和管理必须的资源。分组调度典型的功能是考虑与无线承载关联的QOS需求、UE的信道质量信息、缓存状态以及干扰条件等。动态资源分配也需要在小区间干扰协调时，考虑限制或选择一些可用的资源块。无线资源管理第63页/共92页小区间干扰协调ICIC小区间干扰协调功能位于eNB，ICIC用于管理无线资源特别是无线资源块，以便于小区间的干扰可以被控制。本质上ICIC是一个多小区的无线资源管理功能，所以需要考虑来自多个小区的信息，例如资源使用状态和业务负荷情况。上行链路和下行链路的首选ICIC方法应不同。无线资源管理第64页/共92页负载均衡LB负荷均衡功能位于eNB，负责处理多个小区上业务负荷的不均匀分布。负荷均衡的目的是影响负荷的分布，以使得高效的利用无线资源、保证用户业务QOS以及降低掉话率。负荷均衡算法可能触发切换或者小区重选的决策，以用于重新分配业务流，把高负荷小区的业务流分配到卫充分利用的小区上。无线资源管理第65页/共92页RAT间的无线资源管理无线接入技术间的无线资源管理主要用于管理无线接入技术间移动，特别是无线接入技术间切换时连接的无线资源。在无线接入技术间切换时，切换决策需要考虑所涉及的无线接入技术的资源状况、以及UE的能力和运营商策略等。无线资源管理第66页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第67页/共92页移动性过程E-UTRAN内部的移动性过程E-UTRAN内部的移动性过程包括小区选择过程、小区重选过程、切换、数据前向、无线链路失败以及无线接入网共享等。待五月3GPP会议后补充内容。RAT间切换待3GPP会议确定后补充内容。移动性过程第68页/共92页随机接入随机接入过程分为两类：非同步随机接入和同步随机接入。非同步随机接入是在UE还未获得上行时间同步或丧失同步时，用于NodeB估计、调整UE上行发射时钟的过程。这个过程也同时用于UE向NodeB请求资源分配上行接入信道基本带宽为1.25MHz，但也可能采用更宽的带宽或多个1.25MHz信道。目前LTE正在考虑两种非同步随机接入方法。第一种接入过程为：UE一次性发送用于同步和资源请求的Preamble，NodeB也一次性反馈时钟信息和资源分配信息；第2种接入过程为：UE先发送用于同步的Preamble，NodeB反馈时钟信息和可供UE发送资源请求信息的资源。而后UE再使用NodeB分配的资源在共享信道或随机接入信道（对基于LCR-TDD的TDDLTE系统）发送资源请求，然后NodeB再反馈数据发送资源分配。RACH的发送将采用开环功率控制技术，也就是说，系统会根据需要调整每次RACH信号的发射功率。FDD系统的开环功控将采用可变步长的功率渐增（Powerramping）方法，而TDD系统的开环功控可以针对每次RACH发送独立的调整发射功率。移动性过程第69页/共92页随机接入 同步随机接入 用于在UE已经取得并保持着和NodeB的同步时进行随机接入。同步随机接入的目的主要是请求资源分配。 上行接入的最小带宽等于资源分配的基本单位（即375kHz），但也可能采用更宽的带宽或多个1.25MHz信道。RACH信号的长度可以根据不同的小区大小进行调整（静态、半静态或动态），以在开销、延迟和覆盖之间取得最佳的折衷。两种过程的处理基本相同，只是同步随机接入省去了同步的过程。移动性过程第70页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第71页/共92页调度下行链路的调度：Node B的调度程序 (对于单播传输) 动态控制，在给定时间，时间和频率资源分配给某一用户。下行链路控制信令通知UE分配给其的资源和对应的传输格式。调度程序可以同时从可用的方法中选择最好的复接策略。 上行链路的调度：上行链路可以允许NodeB控制的调度和基于竞争的接入。物理层过程第72页/共92页链路自适应下行链路自适应的核心技术是自适应调制和编码（AMC）。采用RB-commonAMC。也就是说，对于一个用户的一个数据流，在一个TTI内，一个层2的PDU只采用一种调制编码组合（但在MIMO的不同流之间可以采用不同的AMC组合）。编码和调制的完整过程参见右图所示来描述。物理层过程第73页/共92页链路自适应 上行链路自适应比下行包含更多的内容，除了AMC外，还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调整。上行链路自适应用于在系统吞吐量最大时，保证每个UE请求的最小传输性能，例如用户数据速率、包丢失率、延迟时间等。UE发射带宽的调整主要基于平均信道条件（如路损和阴影）、UE能力和要求的数据率。该调整是否也基于快衰落和频域调度，有待于进一步研究。物理层过程第74页/共92页小区搜索可用于小区搜索的信道包括同步信道（SCH）和广播信道（BCH），SCH用来取得下行系统时钟和频率同步，而BCH则用来取得小区的特定信息。另外，参考信号也可能被用于一部分小区搜索过程。总的来说，UE在小区搜索过程中需要获得的信息包括：符号时钟和频率信息、小区带宽、小区ID、帧时钟信息、小区多天线配置、BCH带宽以及SCH和BCH所在的子帧的CP长度。物理层过程第75页/共92页小区干扰抑制采用小区干扰抑制技术提高小区边缘的数据率和系统容量等。下行方向的干扰抑制有三类，这三类技术在小区间的干扰抑制执行时并不互斥： 随机的小区间干扰、小区间干扰取消、小区间干扰调和与避免。上行方向的干扰抑制方法有四种方式：协调和避免（例如通过时频资源的分片和重用）、随机的小区间干扰、小区间干扰取消和功率控制。此外在基站侧采用波束成形天线的解决方法也是一种通常采用的下行链路小区间干扰抑制的方法。物理层过程第76页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第77页/共92页物理层多址方式LTE的下行采用OFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行基于SC-FDMA（单载波频分多址接入）。OFDM和SC-FDMA的子载波宽度确定为15kHz，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。LTE上行采用的SC-FDMA具体采用DFT-S-OFDM技术来实现，该技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。LTE关键技术第78页/共92页宏分集（软切换）网络扁平化的构架决定暂不考虑宏分集。不支持软切换方式。下行宏分集只是在提供多小区广播（broadcast）业务时，由于放松了对频谱效率的要求，可以通过采用较大的循环前缀（CP），解决小区之间的同步问题，从而可能采用下行宏分集。而对于单播业务不考虑宏分集。LTE关键技术第79页/共92页调制和编码调制：上行链路与下行链路都支持QPSK、16QAM和64QAM.三种调制技术 编码：LTE主要考虑Turbo码，但也正在考虑其他编码方式，如LDPC码等。LTE关键技术第80页/共92页双工方式LTE支持FDD、TDD两种双工方式。LTE关键技术第81页/共92页多天线技术多天线技术是指采用下行MIMO和发射分集的技术。LTE最基本的多天线技术配置是下行采用双发双收的2*2天线配置，上行采用单发双收的1*2天线配置，现阶段考虑的最高要求是下行链路MIMO和天线分集支持四发四收的4*4的天线配置或者四发双收的4*2天线配置。考虑的MIMO技术包括空间复用（SM）、空分多址（SDMA）、预编码（Pre-coding）、秩自适应（Rankadaptation）、以及开环发射分集（STTD，主要用于控制信令的传输）。具体的技术仍在选择中尚未最终确定。如果所有空分复用（SDM）数据流都用于一个UE，则称为单用户（SU）MIMO，如果将多个SDM数据流用于多个UE，则称为多用户（MU）MIMO。小区侧的多发射天线的操作模式，即为MIMO模式，是指空间复用、波束成型、单数据流发射分集模式。MIMO模式受限于UE的能力，例如接收天线的个数。LTE关键技术第82页/共92页系统参数设定方法 为了减小信令开销并提高传输效率，3GPP把传输时间间隔（TTI）一般规定为1ms。 LTE要求单向传输延迟小于5ms，这就要求系统采用很小的最小交织长度TTI。通常建议采用0.5ms的子帧长度，此时一个TTI包含两个子帧。对于TDD技术，由于0.5ms的子帧长度与UMTS中TDD技术的时隙长度不匹配，进而造成TD-SCDMA系统与LTE的TDD系统难以邻频共址而共存。所以定义基本的子帧长度为0.5ms，考虑与低码速率的TDD（LCR-TDD，即TD-SCDMA）系统兼容时可以采用0.675ms的子帧长度。系统可以动态调整TTI，以在支持其他业务时，可以避免由于不必要的IP包分割造成额外的延迟与信令开销。 上、下行系统分别将频率资源分为若干资源单元（RU）和物理资源块（PRB），RU和PRB分别是上、下行资源的最小分配单位，大小同为25个子载波，由于一个子载波宽度为15kHz，所以共375kHz。下行用户的数据以虚拟资源块（VRB）的形式发送，VRB可以采用集中（localized）或分散（distributed）方式映射到PRB上。集中方式即占用若干相邻的PRB，这种方式下，系统可以通过频域调度获得多用户增益。分布方式即占用若干分散的PRB，这种方式下，系统可以获得频率分集增益。上行RU可以分为LocalizedRU（LRU）和DistributedRU（DRU），LRU包含一组相邻的子载波，DRU包含一组分散的子载波。为了保持单载波信号格式，如果一个UE占用多个LRU，这些LRU必须相邻；如果占用多个DRU，所有子载波必须等间隔。LTE关键技术第83页/共92页导频结构 参考信号（即，导频）设计分为上行和下行导频设计两类。 下行导频设计： 下行导频格式如下图所示，系统采用TDM（时分复用）的导频插入方式。每个子帧可以插入两个导频符号，第1和第2导频分别在第1和倒数第3个符号。导频的频域密度为6个子载波，第1和第2导频在频域上交错放置。采用MIMO时须支持至少4个正交导频（以支持4天线发送），但对智能天线例外。在一个小区内，多天线之间主要采用FDM（频分复用）方式的正交导频。在不同的小区之间，正交导频在码域实现（CDM）。LTE关键技术第84页/共92页 对多小区MBMS系统，可以考虑采用两种参考符号结构：各小区相同的（cell-common）的参考符号和各小区不同的（cell-specific）参考符号。目前假设cell-common结构为基本结构，是否支持cell-specific参考符号还有待于进一步研究。LTE关键技术第85页/共92页 上行导频设计： 上行参考符号位于两个SC-FDMA短块中，用于NodeB的信道估计和信道质量（CQI）估计。参考符号的设计需要满足两种SC-FDMA传输：集中式（Localized）SC-FDMA和分布式（Distributed）SC-FDMA的需要。由于SC-FDMA短块的长度仅为长块的一半，SC-FDMA参考符号的子载波宽度为数据子载波宽度的2倍。 与下行相似，上行参考符号也可能采用正交设计，以支持多个MIMO天线之间、多个UE之间的参考符号区分。上行正交参考符号也可以用FDM、TDM、CDM或上述方法的混合方法实现。其中CDM方法通过一个CAZAC序列的不同循环位移样本实现。 LTE关键技术第86页/共92页 针对用于信道估计的参考符号，首先考虑不同UE的参考符号之间将采用FDM方式区分。参考符号可能采用集中式发送（只对集中式SC-FDMA情况），也可能采用分散式发送。在采用分散式发送时，如果SB1和SB2都用于发送参考符号，SB1和SB2中的参考符号将交错放置，以获得更佳的频域密度。对分布式SC-FDMA情况，也可以考虑采用TDM和CDM方式对不同UE的参考符号进行复用。特别对于一个NodeB内的多个UE，将采用分布式FDM和CDM的方式。多天线UE情况下的上行参考符号结构尚有待于进一步研究。 为了满足频域调度的需要，可能需要对整个带宽进行信道质量估计，因此即使数据采用本集中式发送，用于信道质量估计的参考符号也需要在更宽的带宽内进行分布式发送。不同UE的参考符号可以采用分布式FDM或CDM（也基于CAZAC序列）复用在一起。LTE关键技术第87页/共92页混合自动重传（HARQ）和自动重传（ARQ ）上下行都采用增量冗余HARQ方式。相位合并也是一种特定的增量冗余情况所以也支持。MAC子层上的HARQ有以下特性：使用N个过程的停-等HARQ方式；HARQ基于应答ACK/无应答NACK方式；下行链路上，支持自适应传输参数的异步再传，也会考虑其他优化方式；上行链路上，HARQ基于同步再传，正在考虑是否在再传时应用资源分配和调制编码等技术。RLC子层上的ARQ有以下特性：采用ARQ再传得是RLC的PDU还是SDU，还处于研究阶段，尚未确定；ARQ再传是基于RLC的状态报告以及HARQ和ARQ的交互作用。LTE关键技术第88页/共92页课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统第89页/共92页中兴通讯LTE系统LTE研发尚未考虑。该部分待后续完善。我司现阶段LTE方面主要进行了的工作为标准部门人员参与3GPP有关LTE标准制定工作，从2005年初开始在LTE的框架和功能结构，例如RAN2和RAN3的移动性管理的切换等方面提出多项意见和建议提案，同时在RAN1方面对于LTE关键技术的多址方式选择、调制和编码技术选择、多天线技术MIMO方面、系统TTI参数设置、帧结构设置、导频结构设计、链路自适应以及小区干扰抑制技术、HARQ和OFDMA的降低PAPR技术等各个方面进行了研究和仿真工作。 中兴通讯LTE系统第90页/共92页第91页/共92页感谢您的观看。第92页/共92页