3GPP_LTE技术介绍

LTE技术介绍第一部分无线通信技术发展第二部分LTE综述第三部分LTE技术特性3无线通讯技术发展概述无线通讯从2G→3G→3.9G发展过程，是从移动的语音业务到高速数据业务发展的过程目前已经发展到3.5G，以WCDMA系统来说，可以提供商用版本的R5版本和试验系统的R6版本3GPP组织正在完善R7/HSPA+和R8/LTE的标准，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4无线通讯技术代际进化2G2.5G3G3.5G3.75G3.9G2.75GGSMWCDMAR99GPRSEDGEHSDPAHSUPAHSPA+LTEIS-95CDMA20001XEV-DOCDMA20001XEV-DORev.AEV-DORev.BAIECDMA20001XEV-DV5WCDMA技术发展路标GSMGPRS/EDGE3GR993G+HSDPADownlinkEnhanced3GHSDPA/HSUPADownlink/UplinkEnhancedGSM(GPRS/EDGE)3GEnhancedUMTSOptimizedUMTSNGMNNGMN（LTE,…）BroadbandradioIPbasedwidebandPeertoPeer2002-32003-42005-62007-9After2009年下行吞吐率64-144kbps64-384kbps384kbps-4Mbps384kbps-7Mbps20-50Mbps第一部分无线通信技术发展第二部分LTE综述第三部分LTE技术特性7LTE：3GPPLongTermEvolutionLTE是关注于UTRAN演进的一种技术LTE采用优化的UTRAN结构LTE工程目的是确保3GPP在未来的持续竞争力LTE概况——What？8HSPA不能提供很高的数据速率，如，下行100Mbps。不能灵活地利用可获得带宽，如1.25MHz、2.5MHz。比HSPA更严格的QoS要求。更便宜的基础设施（系统构架），如扁平网络。来自诸如CDMA2000EV-DO、移动WiMAX的巨大竞争压力。LTE概况——Why？9LTE概况——Where？When？对HSPA/HSPA+适用的场合也适用于LTE。对难于安装电缆/光缆的场合。热点地区。预计：将于2010年进行商业部署10从HSPA软件升级?全新安装?与GSM/GPRS/HSPA共基站?多模终端?Veryhardtodo.AlmostMUST.Mostlyshould.Mostlyshould.LTE概况——How？11LTE概况LTE的目标减少每比特成本增加业务种类，更好的用户体验和更低的成本更加灵活地使用现有和新的频谱资源简单的网络结构和开放的接口更加合理地利用终端电量12LTE起源3GPP组织在200411月份的CanadaToronto会议上开始启动RAN（无线接入侧）的技术演进进程，并向所有感兴趣的组织开放，有超过40个运营商、制造商和研究机构参与了UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork(UTRAN）技术演进的工作LTE在发展过程中，运营商在NGMN组织中提出自己的要求，更加符合运营的需求13LTE目标减少每比特成本简单的网络结构和开放的接口更加灵活地使用现有和新的频谱资源增加业务种类更好的用户体验和更低的成本更加合理地利用终端电量14LTE项目时间表200520062007StudyItem完成WorkItem开始商用开始WorkItemStage2完成LTE立项WorkItemStage3完成2008200915User-planelatency（用户面延时）在小IP分组和空载条件下（如单小区单用户单数据流），用户面延时不超过5msControl-planecapacity（控制面容量）在5Mhz带宽内每小区最少支持200个激活状态的用户Control-planelatency（控制面延时）空闲模式（如Release6IdleMode）到激活模式（Release6CELL_DCH）的转换时间不超过100ms休眠模式（如Release6CELL_PCH）到激活模式（Release6CELL_DCH）的转换时间不超过50msPeakdatarate（峰值数据速率）下行20M频谱带宽内要达到峰值速率100Mb/s，频谱效率达到5bps/Hz上行20M频谱带宽内要达到峰值速率50Mb/s，频谱效率达到2.5bps/HzLTE关键需求116Mobility（移动性）要求E-UTRAN在0to15km/h达到最优15and120km/h的更高速度应该达到高性能在蜂窝网络中应该要保证从120km/hto350km/h的性能(甚至在某些频段达到500km/h）Spectrumefficiency（频谱效率）下行:满负载网络下,频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到Release6HSDPA下行的3到4倍上行:满负载网络下,频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到增强的Release6HSDPA上行的2到3倍Userthroughput（用户吞吐量）下行:每Mhz的平均用户吞吐量是Release6HSDPA下行吞吐量的3到4倍上行:每Mhz的平均用户吞吐量是Release6HSDPA上行吞吐量的2到3倍LTE关键需求217Spectrumflexibility（频谱灵活性）E-UTRA可以使用不同的频带宽度包括，上下行的1.25MHz,1.6MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,15MHzand20MHz，需要支持工作在成对和不成对的频段。需要支持资源的灵活使用，包括功率、调制方式、相同频段、不同频段、上下行，相邻或不相邻的频点分配等。“RadioBandResource”（RBR）指一个运营商的所有可以用的无线资源。需要支持MultimediaBroadcastMulticastService(MBMS)降低终端复杂性:采用同样的调制、编码、多址接入方式和频段。需要同时支持专用话音和MBMS业务。需要支持成对或不成对的频段。Coverage（覆盖）5km的小区半径下，频谱效率、移动性应该达到最优，在30km小区半径时只能有轻微下降。也需要考虑100km小区半径的情况。LTE关键需求318Architectureandmigration（网络结构和演进）单一的E-UTRAN架构E-UTRAN架构应该基于分组的，但是应该支持实时和会话类业务E-UTRAN架构应该减小“singlepointsoffailure（单点失败）”的情况出现E-UTRAN架构应该支持end-to-endQoS骨干网络的协议应该具有很高的效率Co-existenceandInter-workingwith3GPPRadioAccessTechnology(RAT)不同系统间的共存支持与GERAN/UTRAN系统的共存和切换E-UTRAN终端支持到UTRAN和/或GERAN的切入和切出的功能在实时业务情况下，E-UTRAN和UTRAN(orGERAN)之间的切换不能超过300毫秒LTE关键需求419Complexity（复杂性）要求可选项最少减小冗余RadioResourceManagementrequirements（RRM需求）增强的endtoendQoS更高的高层分组效率支持不同RadioAccessTechnologies(RAT)间的负荷分担和政策管理LTE关键需求520LTE竞争格局200620072008200920102011GSMEDGEEvolutionEDGEDL:474kbpsUL:474kbpsEnhancedEDGEDL:1.3MbpsUL:653kbpsHSDPADL:14.4MbpsUL:384kbpsIn5MHzHSDPA/HSUPADL:14.4MbpsUL:5.76kbpsIn5MHzHSPAEvolutionDL:28MbpsUL:11.5MbpsIn5MHzUMTSHSPAEvolutionLTEDL:100MbpsUL:50MbpsIn20MHzLongTermEvolutionEVDORev0DL:2.4MbpsUL:153kbpsIn1.25MHzEVDORevADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsIn1.25MHzEVDORevBDL:14.7MbpsUL:4.9MbpsIn5MHzCDMA2000EvolutionEVDORevCDL:100MbpsUL:50MbpsIn20MHzFixedWiMaxPhase1DL:23MbpsUL:4Mbps10MHz3:1TDDPhase2DL:46MbpsUL:4Mbps10MHz3:1TDDMobileWiMaxEvolution第一部分无线通信技术发展第二部分LTE综述第三部分LTE技术特性22增强小区覆盖峰值速率DL:100MbpsUL:50Mbps减少时延CP:100msUP:5ms更低的OPEX和CAPEX支持不同带宽增强频率效率LTE主要特点LTE特征23LTE网络架构与核心网演进的SAE以及与2G/3G等其他网络之间的关系。SGiS4S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSS10UEGERANUTRANSGSNLTE-Uu”E-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-UOperator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+24MME功能NAS信令以及安全性功能3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能（包括专用承载的建立）ServingGW支持UE的移动性切换用户面数据的功能E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持在新的LTE框架中，原先的Iu,将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2替换LTE网络架构25LTE相关的节点接口S1-MMEE-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点S1-UE-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）X2eNodeB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网络架构26LTE网络架构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-UTRANX2X2X2EPS27eNodeB功能eNodeB具有现有3GPPR5/R6/R7的NodeB功能和大部分的RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。RNCNodeBeNodeBLTE网络架构28LTE关键技术----OFDM/SC-FDMA物理层多址接入下行基于OFDM技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。上行基于SC-FDMA技术(SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccessing)。OFDMModulationOFDM：对于UE,OFDM用来做数据调制方案以克服多径效应，获取频率分集增益。OFDMA：对于一个eNodeB，OFDMA用来作为一种多址方式以获取多用户分集增益。不同的子载波衰落有差异。29LTE关键技术----OFDM特点易于实现对多径干扰的抑制高频谱效率接收机简化灵活的频谱扩展使用能力易受频偏的影响，如多普勒频偏、相噪等很高的峰均比，引起高峰值功率规模连续组网，需要异频组网，需要更多的频谱30LTE关键技术——下行：AMC：原理QPSK、16QAM和64QAM.“连续”的编码速率.eNodeBUE1.CQI,PCI,Rank6.Data2.Tocheckbuffer.3.Tosch