LTE关键技术与网络演进

2012年10月18日LTE关键技术与网络演进中国电信股份有限公司北京研究院汇报提纲212背景关键技术3网络演进4面临挑战LTE的来源3为了与WiMax等无线宽带技术竞争，做好“移动+BWA”，3GPP从2004年开始在R8版本的标准中研究LTE技术，R8R9R10R11R12？LTE采用OFDM、MIMO和高阶调制等技术，网络结构趋向于扁平化结构，主要技术特征如下：1.在系统带宽为20MHz情况下，最大超过下行100Mbps，上行50Mbps；2.控制面时延小于100ms，用户面延时小于10ms；3.频谱扩展性好，1.4、3、5、10、15、20、100MHz灵活配置；4.支持更多的同时在线用户，最大200活动用户/5MHz；5.移动性、覆盖、广播等方面性能提高；解决增值业务、移动互联网业务和智能终端用户的快速发展与网络承载能力限制之间的矛盾4LTE适合移动互联网应用的设计高速上网大量用户同时在线实时业务永远在线自配置自优化全IP扁平网络架构•低传输和控制延迟•横向直连接口：X2OFDMA+MIMO•170~340Mbps•频谱效率=HSPA的2~3倍LTE成为运营商未来的主要选择5GSA2012年9月的统计：全球338家运营商承诺部署LTE网络，48个国家的105个LTE网络已商用，在105个LTE商用网络中，94个为LTEFDD，9个为TD-LTE，2家融合网络；17家是CDMA运营商，均采用LTEFDD，其余为GSM/WCDMA运营商；2012年6月底LTE用户数已超过2760万，Verizon（超过1000万）、NTTDoCoMo（500万）与SKT（400万）；1.拥有新频段，2.3G容量接近饱和，3.拥有LTE专有频段，4.竞争对手技术升级的挑战，5.CDMA2000产业面临挑战，6.WiMAX和TD-S产业面临挑战运营商上市LTE终端信息GSA（10月3日截止）的统计全球67家制造商已发布467款LTE终端，其中：智能手机114款、数据卡USBDONGLE81款、路由器166款、LTE模块45款、平板电脑38款，以及笔记本电脑、PC卡等,其中智能手机增长最迅速。387款仅支持FDDLTE，39款仅支持TD-LTE，41款支持FDDLTE和TD-LTE143款支持DO双模，包括8款支持TD-LTE和DO，该8款无智能手机700M、2.6G、1.8G应用最广，支持终端数分别215、133和104款,800M/1.8G/2.6G都支持86款，1.8G终端发展最快多频多模，如CMCC无论是数据终端还是话音终端大规模采购，都要求必须至少支持TD-LTE、FDD-LTE、GSM、TD-SCDMA、WCDMA五种制式11个频段6•策略1：数据卡+Router•策略2：数据卡+Router+智能手机•智能手机是LTE发展主要推手Cat110/5Mbps（16QAM）2×1Cat251/25Mbps（16QAM）2×2Cat3102/51Mbps（16QAM）2×2Cat4150/51Mbps（16QAM）2×2Cat5302/75Mbps（64QAM）4×4Cat6300/50Mbps（16QAM）4×2Cat7300/100Mbps（16QAM）4×2LTE频率呈现区域性差异，碎片化严重频段欧洲北美韩国日本其他700M(B12/13/17)AT&T,Verizon,USCellular800/850M(B20/18/5)Vodafone,DT,TeliaSonera,OrangeLGU+,SKTKDDI1.5G(B11)NTTDocomo,KDDI1.7/2.1G(AWS/B4)AT&T,MetroPCS,Coxcomm.,USCellular,RogersWireless,Leap/Crecket1.8G(B3)Vodafone,DT,TeliaSoneraKT,SKT香港（CSL）；新加坡（M1）；澳大利亚（Telstra、Optus）1.9G(B2)Coxcomm.,USCellular,Sprint2.1G(B1)LGU+NTTDocomo2.6G(B7)Vodafone,DT,TeliaSonera,Orange,Teliafonica澳大利亚（Telstra）；香港7•策略1：低频（如Verizon700M），快速覆盖•策略2：低频+中频（如SKT800M+1800M）•策略3：中频（如Docomo2.1G和KT1.8G），重点覆盖•策略4：低频+中频+高频（如800M+1800M+2600M）•运营商频率组合一般都有中低频860MHz60MHz15MHzFDD(Up)TDDTDDEx(Down)100MHzTDD24002300ISM2483,5ISM(WLAN,oven,bluetooth…)83,5MHz2500TDD2690MSSFDD(Down)中国的LTE频谱规划(信部无[2002]479号文和【2012】436文)190019201980201020252110217018801805175530MHz30MHz1850FDDSFDDS40MHzIMT的主要频段：55+2*60=175MHzIMT的补充频段：100+2*30=160MHzIMT的卫星频段：2*30MHzIMT的扩展频段：2*85M(2G)+190MHzPHS755MHz15MHz15MHz20MHzCM:35MHz;CT:2*15MHz;CU:2*15MHz国内运营商频谱资源对比中国电信CDMA800(2X10MHz)825-835/UL870-880/DLCDMA2000(2x15+2x10MHz)825-835/UL870-880/DL1920-1935/UL2110-2125/DL2G:20MHz3G:30MHzTotal:50MHz高：2.1G，1.8G低：800M、450M中国移动GSM900(2X24MHz)885-909/UL930-954/DLGSM1800(2X2x10MHz)1710-1720/UL1805-1815/DL1725-1735/UL1820-1830/DLTD-SCMDA：2010-2025;TD-LTETrail:2570-26201880-1900;2320-23702G:88MHz3G:15MHz4G:120MHzTotal:243MHz高：1.9G，2.6G，3.5G，低：450M、700M中国联通GSM900(2X6MHz)909-915/UL954-960/DLGSM1800(2X15MHz)1740-1755/UL1835-1850/DLWCDMA(2X15MHz)1940-1955/UL2130-2145/DL2G:42MHz3G:30MHzTotal:72MHz高：1.8G/2.1G底：450M、900M2G3G/4G总计9LTE频率预期汇报提纲1012背景关键技术3网络演进4面临挑战LTE及其演进成为宽带无线发展共识LTE-Advanced及802.16m成为4G（IMT-A）的2大技术新一代技术以OFDMA为特征，4G概念弱化LTEFDD802.16mLTE+802.16e(OFDM/MIMO)HSPA+HSPAWCDMADORevBDO-ADORev0cdma20001XGSMGPRS/EDGEIS-95cdmaOne注：彼此兼容200kbps300kbps-10Mbps50Mbps50M-1GbpsDORevA数据速率TD-LTETDLTE+TD-HSPA+TD-HSPATD-SCDMAFDDTDD3GPP23GPPIEEE802.16LTE2G3G及增强4GR99R4R5R6R7R8R9R10无线接入网采用WCDMA技术:RNC+NodeBIur、Iub、Iu采用ATM标准OSA便于第三方参与各种新业务的开发CAMEL3无线接入网引入TD-SCDMACS域承载与控制分离:MSCServer+MGW新的信令:BICC、SIP-T、H.248TrFO技术无线接入网引入HSDPAIMS域：接入无关性CAMEL43GPP的标准完善（R10冻结）无线接入网引入HSUPA（5.76Mbps）、WiFi、MBMSIMS域增强：接入无关性和QoS网络共享：多接入，核心网络共享无线接入网引入LTE(100/50Mbps，20MHz)无线接入网引入HSPA+（28-42/10Mbps），提供xDSL和CableModem等固定接入方式)无线接入网引入LTE+(1000/250Mbps，100MHz）引入基于LTE的定位技术、基于LTE的家庭基站技术eCSFB、eHRPD和PCC增强LTE使用的先进技术多址技术：OFDMA多天线技术:MIMO信源编码技术:AMR/VoIP纠错编码技术:TC/HARQ干扰消除技术：ICIC/SFR链路自适应:AMC/CQI动态资源调度：eNodeB扁平架构：X2新一代核心网：EPC策略控制：PCC广播多播：e-MBMS。。。。。13高速率传输：100/50Mbps高频谱利用率:2-3倍HSPA多用户接入：200个/5MHz高抗干扰能力速率能够按需分配时延降低：10/100ms提供不同QoS要求的多种业务与其他系统互操作：C+W+LTDMAFDMACDMAOFDMAffftftfftftf•TimeDivision•FrequencyDivision•CodeDivision•FrequencyDivision•OrthogonalsubcarriersLTE关键技术–OFDMAUser1User2User3User..LTE帧结构15资源单元（RE）：1个OFDM符号，子载波间隔15KHz资源块（RB）：12个子载波（180KHz）1个时隙（0.5ms）7个OFDM符号（短CP）：84个RE6个OFDM符号（长CP）：72个RE频带可扩展性：5MHz（300子载波，25RB）10MHz（600子载波，50RB）15MHz（900子载波，75RB）20MHz（300子载波，100RB）15kHzfrequencyLTE关键技术–MIMO16空间复用：高速数据被分成几个并行的低速数据流，在无线链路两端均采用多根天线分别同时接收与发射，在无需增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提升通信系统的容量与可靠性。传输分集：利用发射、接受分集获得分集增益，从而提高信噪比波束赋形技术：使辐射方向图的主瓣自适应的指向用户来波方向，从而提高性噪比空间复用传输分集波束赋形LTE关键技术–链路自适应17链路自适应的核心技术是自适应调制和编码(AMC)，系统根据信道质量为每个子载波动态选择合适的调制方案和编码率。CQIModulationEfficiencyActualcodingrateRequiredSINR1QPSK0.15230.07618-4.462QPSK0.23440.11719-3.753QPSK0.37700.18848-2.554QPSK0.6016308/1024-1.155QPSK0.8770449/10241.756QPSK1.1758602/10243.65716QAM1.4766378/10245.2816QAM1.9141490/10246.1916QAM2.4063616/10247.551064QAM2.7305466/102410.851164QAM3.3223567/102411.551264QAM3.9023666/102412.751364QAM4.5234772/102414.551464QAM5.1152873/102418.151564QAM5.5547948/102419.25下行链路，eNodeB可以根据CQI反馈来选择调制和编码率。是上行eNodeB能通过信道探测，如SRS（探测参考信号），对支持的上行数据速率做出估计。LTE关键技术–HARQ18混合自动重传请求（HARQ）技术是基于前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）等差错