LTE基本原理简介介绍

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.反白:FrutigerNextLTMedium:Arial47pt黑体28pt反白细黑体2012/11/6LTE基本原理简介HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage2Page2了解LTE产生的背景及网络架构了解LTE物理层和物理层的基本过程了解LTE空口关键技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage3Page3Charter1LTE背景介绍Charter2LTE网络架构介绍Charter3LTE物理层结构介绍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage4Page4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当年的两大演进计划，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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage5LTE设计目标带宽灵活配置：支持1.25MHz-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）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”。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage6OFDM基本思想OFDM系统将系统带宽划分为多个相互交叠的子载波，每个子载波间隔为OFDM符号周期的倒数，每个子载波的频谱均为SINC函数，该函数以子载波间隔为周期周期性地出现零值，这样恰好在其他子载波的峰值位置处贡献为零，因此各子载波之间是完全正交的。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage7保护间隔(GuardInterval)用于消除OFDM符号间的ISI(Inter-SymbolInterference)保护间隔要大于信道的时延扩展一般在保护间隔时间内填充CyclicPrefix（CP，循环前缀），以保证子载波间的正交性UsefulOFDMsymboldurationOFDMsymbolsmPrefixlengthcopyOFDM保护间隔HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptOFDM系统的主要优点频谱利用率高传统FDM是用滤波器把整个频带分割成互不重叠的子载波，子载波之间的保护频带很宽，OFDM允许子载波频谱交叠，从而提高频谱利用效率。减小ISIOFDM把高速串行数据变成低速并行数据传输，增加每个符号的周期长度，从而有效对抗无线信道的时延扩展，减小ISI。受频率选择性衰落影响小单个子载波信道是平坦的，而整个系统带宽是呈现频率选择性由于无线信道的频率选择性衰落，不可能所有的子载波都处于比较深的衰落中，因此可以通过动态比特分配和动态子信道分配，充分利用信噪比高的子信道，提高系统性能。抵抗窄带干扰OFDM通过把高速串行数据映射到并行的多个子载波上，窄带干扰只能影响一部分子载波，接收端可以通过纠错译码恢复干扰引起的错误。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage9OFDM系统的主要缺点对频率偏差敏感OFDM的子载波互相交叠，只有保证接收端精确的频率取样才能避免子载波间干扰。无线终端移动引起的Doppler频移也会使接收端发生频率偏移，接收端本地振荡器与发射端的频率偏差也是一种频率偏移。频率偏移会引起子载波间干扰（ICI），对频率偏移敏感是OFDM的缺点之一。较高的峰均比（PAPR）OFDM发送端输出信号是多个子载波相加的结果，目前应用的子载波数量从几十个到几千个，如果各个子载波同相位，相加后就会出现很大的幅值，即调制信号的动态范围很大，这对后级RF功率放大器提出了很高的要求。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage10codewordUE1User1SFBCModUE1Layer1,CW1,AMC1UE2Layer2,CW2,AMC2MIMOencoderandlayermappingMIMOencoderandlayermappingNeedUEFeedbackPMIMIMOencoderandlayermappingNotNeedUEFeedbackPMIXTransmissionDiversity–SFBC/PrecodingRank1SpaceMultiplexing–MCW/PrecodingRank2Close-LoopMIMO–PrecodingRank1/Rank2Open-LoopMIMO–SFBC/MCWMIMO的主要模式HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage11多天线技术的优势阵列增益（Arraygain）分集增益（Diversitygain）空间复用增益（Spatialmultiplexinggain）干扰抑制增益（co-channelinterferencereduction）改善系统覆盖改善系统容量提高峰值速率提高频谱利用率HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage12Page12Charter1LTE背景介绍Charter2LTE网络架构介绍Charter3LTE物理层结构介绍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage13Page13系统架构演进SAE（SystemArchitectureEvolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：接入网：扁平化，IP化，去掉RNC的物理实体，功能实体分解到基站和核心网元大部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力少部分功能放在了核心网，加强移动性管理核心网：用户面和控制面分离原有SGSN实体分解为MME(控制面实体)和Gateway（用户面实体）SGiS4S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSOperator’sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+S10UEGERANUTRANSGSN“LTE-Uu”EUTRANMMES11S5ServingSAEGatewayPDNSAEGatewayS1-U系统架构演进HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage14Page14LTE的接入网架构LTE的主要网元E-UTRAN(接入网)：e-NodeB组成EPC(核心网)：MME，S-GW，P-GWLTE的网络接口X2接口：e-NodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输S1接口：连接e-NodeB与核心网EPC的接口eNBMME/S-GWMME/S-GWeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2E-UTRAN与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage15Page15LTE的网元功能e-NodeB的主要功能包括：无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）用户数据流的IP报头压缩和加密UE附着状态时MME的选择实现S-GW用户面数据的路由选择执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告MME的主要功能包括：NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护；AS(AccessStratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；EPS(EvolvedPacketSystem)承载控制；支持寻呼，切换，漫游，鉴权。S-GW的主要功能包括：分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。P-GW的主要功能包括：分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。interneteNBRBControlConnectionMobilityCont.eNBMeasurementConfiguration&ProvisionDynamicResourceAllocation(Scheduler)PDCPPHYMMES-GWS1MACInterCellRRMRadioAdmissionControlRLCE-UTRANEPCRRCMobilityAnchoringEPSBearerControlIdleStateMobilityHandlingNASSecurityP-GWUEIPaddressallocationPacketFilteringEPC:EvolvedPacketCoreMME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGatewayP-GW:PDNGatewayHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage16Page16Charter1LTE背景介绍Charter2LTE网络架构介绍Charter3LTE物理层结构介绍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage17LTE支持的双工模式/频段/带宽支持两种双工模式：FDD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,20MHz协议还在更新中，部分频段的支持情况可能会有所变动E-UTRABandUplink(UL)Downlink(DL)FUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high11920MHz–1980MHz2110MHz–2170MHz21850MHz–1910MHz1930MHz–1990MHz31710MHz–1785MHz1805MHz–1880MHz41710MHz–1755MHz2