LTE原理-NSN

TDD-LTE基本原理NSN2020/1/11NSNAHMCC叶柳13866688856Charter1LTE背景介绍1LTE的概念2LTE设计目标3TDD与FDD区别•什么是LTE？–长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进–LTE与SAE是3GPP两大演进计划，LTE负责无线空口技术演进，SAE(SystemArchitectureEvolution)负责整个网络架构的演进什么是LTE，为什么需要LTE为什么需要LTE？保持3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势顺应宽带移动数据业务的发展需要移动通信数据化，宽带化，IP化高吞吐率=高频谱效率+大带宽低时延=扁平化的网络架构E-UTRAN:EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，LTE的接入网EPC：EvolvedPackageCore，LTE的核心网EPS：EvolvedPacketSystem，演进的分组系统EPS=E-UTRAN+EPC狭义来讲：LTE=E-UTRAN,SAE=EPC（概念难严格区分，理解就好）移动通信技术的演进路线多种标准共存、汇聚集中多个频段共存移动网络宽带化、IP化趋势2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA20001XEV-DO802.16e802.16mHSDPAHSPA+R7FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16dCDMAIS95CDMA20001xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPAHSPA+R7更好的覆盖峰值速率DL:100MbpsUL:50Mbps低延迟CP:100msUP:5ms更低的CAPEX&OPEX频谱灵活性更高的频谱效率LTELTE的设计目标LTE设计目标•带宽灵活配置：支持1.4MHz-20MHz带宽–实际支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz•峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps–实际实现峰值速率比目标高•控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms•能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务•支持增强型MBMS（E-MBMS）（MBMS：多媒体广播多播业务）•取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP•支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作•系统结构简单化，低成本建网3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。TD-LTE与LTEFDD技术对比技术体制TD-LTELTEFDD采用的相同的关键技术信道带宽灵活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20M帧长10ms(半帧5ms，子帧1ms)10ms(子帧1ms)信道编码卷积码、Turbo码卷积码、Turbo码调制方式QPSK，16QAM，64QAMQPSK，16QAM，64QAM功率控制开环结合闭环开环结合闭环MIMO多天线技术支持支持技术差异双工方式TDDFDD子帧上下行配置无线帧中多种子帧上下行配置方式无线帧全部上行或者下行配置HARQ个数与延时随上下行配置方式不同而不同个数与延时固定调度周期随上下行配置方式不同而不同，最小1ms1msTD-LTE与FD-LTE技术对比TD-LTE特有技术周期上下行配比5ms1DL:3UL，2DL:2UL，3DL:1UL10ms6DL:3UL，7DL:2UL，8DL:1UL，3DL:5UL上下行配比可调多子帧调度/反馈特殊时隙的应用为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息TDD系统中，上行soundingRS和PRACHpreamble可以在UpPTS上发送，DwPTS可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息–FDD仅支持1:1上下行配比–TDD可以根据不同的业务类型调整上下行时间配比，以满足上下行非对称业务需求TDD当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧，TD-LTE提出的解决方案有：multi-ACK/NACK，ACK/NACK捆绑（bundling）等当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况Charter2LTE网络架构1LTE网络构架2E-UTRAN和EPC的功能LTE网络构架网络结构扁平化E-UTRAN只有一种网元—E-NodeB全IP媒体面控制面分离与传统网络互通E-UTRAN和EPC的功能•eNB功能:–无线资源管理–IP头压缩和用户数据流加密–UE附着时的MME选择–用户面数据向S-GW的路由–寻呼消息和广播信息的调度和发送–移动性测量和测量报告的配置•MME功能:–分发寻呼信息给eNB–安全控制–空闲状态的移动性管理–SAE承载控制–非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护•S-GW功能:–终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包–支持由于UE移动性产生的用户面切换Charter3LTE物理层结构介绍1LTE支持频段2无线帧结构3物理信道4物理信号5物理层过程LTE支持的双工模式/频段/带宽TDD模式支持频段支持三种双工模式：FDD，half-duplexFDD，和TDD支持多种频段FDD系统从700MHz到2.6GHzTDD系统频点在1900MHz~2620MHz区间支持多种带宽配置：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHzE-UTRABandFrequencyRangeDuplexMode331900MHz–1920MHzTDD34(A)2010MHz–2025MHzTDD351850MHz–1910MHzTDD361930MHz–1990MHzTDD371910MHz–1930MHzTDD38(D)2570MHz–2620MHzTDD39(F)1880MHz–1920MHzTDD40(E)2300MHz–2400MHzTDD36.104协议频点编号计算E-UTRABandDownlinkUplinkFDL_low[MHz]NOffs-DLRangeofNDLFUL_low[MHz]NOffs-ULRangeofNUL3319003600036000–3619919003600036000–361993420103620036200–3634920103620036200–363493518503635036350–3694918503635036350–369493619303695036950–3754919303695036950–375493719103755037550–3774919103755037550–377493825703775037750–3824925703775037750–382493918803825038250–3864918803825038250–386494023003865038650–3964923003865038650–39649FDL=FDL_low+0.1(NDL–NOffs-DL)FUL=FUL_low+0.1(NUL–NOffs-UL)上下行载波频率用EARFCN表示EARFCN:E-UTRAAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber取值范围：0-65535FDLFUL均为中心频率无线帧结构LTEFDD与TDD均采用OFDM技术子载波间隔均为f=15kHzLTE共支持两种无线帧结构类型1，适用于频分双工FDD类型2，适用于时分双工TDD1radioframe(无线帧)=10ms1subframe(子帧)=1ms1slot(时隙)=0.5ms1radioframe=10subframes=20slots#0#1#2#3#19#18Oneradioframe,Tf=307200Ts=10msOneslot,Tslot=15360Ts=0.5msOnesubframeFDD类型无线帧结构Oneslot,Tslot=15360TsGPUpPTSDwPTSOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalf-frame,153600Ts=5ms30720TsOnesubframe,30720TsGPUpPTSDwPTSSubframe#2Subframe#3Subframe#4Subframe#0Subframe#5Subframe#7Subframe#8Subframe#9TDD类型无线帧结构DwPTS:DownlinkPilotTimeSlotGP:GuardPeriodUpPTS:UplinkPilotTimeSlot每个slot包含有7个OFDM符号DL/UL子帧分配选项Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDTDD上下行子帧配比与特殊时隙配比LTE-TDD帧结构主要特点是上下行转换上下行转换的子帧叫做特殊子帧包括：DwPTS,GP,UpPTS上下行时隙配比和特殊子帧配比需要规划UpPTS主要承载短RACH和SoundingRS短RACH可配，占1个OFDM符号SRS必然存在，占1个OFDM符号D:DownlinksubframeU:UplinksubframeS:Specialsubframe特殊子帧配置NormalCPExtendedCPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101381194183121031921311211011412113725392822693291271022---81112---特殊子帧分配选项LTE资源块基本概念载波带宽[MHz]1.435101520RE数目(每个OFDM符号)721803006009001200RB数目（每个slot）615255075100RE(ResourceElement)物理层资源的最小粒度时域：1个OFDM符号，频域：1个子载波RB（ResourceBlock）物理层数据传输的资源分配频域最小单位时域：1个slot，频域：12个连续子载波(Subcarrier)TTI物理层数据传输调度的时域基本单位1TTI=1subframe=2slots1TTI=14个OFDM符号(NormalCP)1TTI=12个OFDM符号(ExtendedCP)CCEControlChannelElement控制信道的资源单位1CCE=36REs1CCE=9REGs(1REG=4REs)物理信道概述下行物理信道与信号名称功能简介PBCHPhysicalbroadcastchannel/广播信道用于承载系统广播消息PDSCHPhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道用于承载下行用户数据PCFICHPhysicalcontrolformatindicatorchannel/控制格式指示信道用于指示下行控制信道使用的资源PDCCHPhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道用于上下行调度、功控等控制信令的传输PHICHPhysicalHybridARQIndicatorChannel/HARQ指示信道用于上行数据传输ACK/NACK信息的反馈PMCHPhysicalmulticastchannel/多播信道用于传输广播多播业