LTE基本原理和关键技术介绍

:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体SecurityLevel:HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.LTE基本原理和关键技术介绍Page2HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体目录3LTE网络架构1LTE背景介绍2LTE关键技术介绍4LTE物理层结构介绍Page3HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体Charter1LTE背景介绍1.1LTE的概念和设计目标1.2LTE的标准化进程1.3SAE简介1.4SON简介1.53GPP简介Page4HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体什么是LTE？›长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。›接入网将演进为E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。连同核心网的系统架构将演进为SAE(SystemArchitectureEvolution)。LTE基本指标带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行326Mbps(4*4MIMO)，上行86.4(UE:SingleTX)控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务频谱效率：1.69bps/Hz(2x2MIMO);1.87bps/Hz(4x2MIMO)用户数：协议要求5MHz带宽，至少支持200激活用户/小区；5M以上带宽，至少400激活用户/小区LTE概述Page5HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体0.9611.040.791.071.151.700.20.40.60.811.21.41.61.8DORADORBphaseIDORBphaseIIHSDPAHSPA+64QAMHSPA+64QAM+DCLTE2*2MIMO各制式下行频谱效率对比各制式下行峰值速率对比3.19.314.74290172326050100150200250300350DORADORBphaseI3CDORBphaseII3CDC-HSDPA64QAMLTE20MHzSISOLTE20MHz2*2MIMOLTE20MHz4*4MIMO对应扇区的平均吞吐率对应单用户信道条件很好时能体验到的峰值速率各制式对比Page6HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体Rel-8Rel-9Rel-10Rel-11Rel-122008年12月2009年12月2011年3月2012年9月(计划)2013年6月(计划)•LTE/SAE初始版本•支持LTEHomeeNodeB,LCS(位置服务),MBMS(多播组播)•对SON(自组网),跨制式互操作等增强•LTE-Advanced初始版本载波聚合高阶MIMO协同多点CoMP异构网HetNetRelay•对载波聚合(CA)进一步增强•增强的HetNet峰值:100Mbps频谱效率:1.7bps/Hz峰值:1Gbps频谱效率:3.7bps/Hz峰值:10Gbps频谱效率:10bps/Hz•LTE-Hi•3DBeamforming•MTC(MachineTypeCommunication)标准进展Page7HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体SAE简介›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：»功能平扁化，去掉CBSC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高）»把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。SGiS4S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSOperator’sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+S10UEGERANUTRANSGSN“LTE-Uu”EUTRANMMES11S5ServingSAEGatewayPDNSAEGatewayS1-ULTE网络架构Page8HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体3GPP定义的E-UTRA频段对于频率的定位要考虑：•覆盖？Or容量？•热点、热区？•漫游？•产业链？•全球频段？Or区域性频段？•主频段？辅频段•……LTE工作频段Page9HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体目录3LTE网络架构1LTE背景介绍2LTE关键技术介绍4LTE物理层结构介绍Page10HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体Charter2LTE关键技术介绍2.1OFDM介绍2.2MIMO介绍2.3小区干扰控制介绍（ICIC）2.4E-MBMS介绍2.6CL互操作介绍2.7VoLTE介绍Page11HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体MIMOOFDMLTE关键技术OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）：利用正交子载波组来实现并行传输不同用户使用不同的频率不同用户使用一个载频上的不同时隙所有用户同时使用相同的频率,通过不同的扩频编码来区分不同的用户ICICLTE核心技术—OFDMAPage12HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体OFDM系统，载波交叠，但是载波间正交OFDM属于调制复用技术，它把系统带宽分成多个的相互正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输。FreqF1F2F3F4F5F6F7FreqF1F2F3F4F5F6F7传统的多载波频分复用系统，载波间留有保护带频谱利用率高时域频域符号1f1符号2f2符号nfn传统的多载波频分复用与OFDMPage13HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体MIMOOFDMLTE关键技术多天线技术MIMOICIC多天线技术利用了“空间”信号维度，能够提高传输速率MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)即多入多出，是一种多天线传输技术：发射端利用多根发射天线将多个数据流在相同时间、频率资源上同时发送，接收端利用多根接收天线同时接收多个数据流。由于收发两端使用了多根天线，相比相同带宽的单发单收链路，MIMO信道容量有了成倍提升。LTE的核心技术－MIMOPage14HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体Page14SISOSingleInput,SingleOutputMISOMultipleInput,SingleOutputSIMOSingleInput,MultipleOutputMIMOMultipleInput,MultipleOutputLTE基本配置：基站侧2T2R，终端侧1T2R使用MIMO的若干方式Page15HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.35pt:R153G0B0:LTMedium:Arial32pt:R153G0B0黑体22pt):18pt黑色:LTRegular:Arial20pt):18pt黑色细黑体下行MIMOLTE下行支持MIMO技术进行空间维度的复用。空间复用支持单用户SU-MIMO模式或者多用户MU-MIMO模式。SU-MIMO和MU-MIMO都支持通过Pre-coding的方法来降低或者控制空间复用数据流之间的干扰，从而改善MIMO技术的性能。SU-MIMO中，空间复用的数据流调度给一个单独的用户，提升该用户的传输速率和频谱效率。MU-MIMO中，空间复用的数据流调度给多个用户，多个用户通过空分方式共享同一时频资源，系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。上行MIMO受限于终端的成本和功耗，实现单个终端上行多路射频发射和功放的难度较大。因此，LTE正研究在上行采用多个单天线用户联合进行MIMO传输的方法，称为Virtual-MIMO调度器将相同的时频资源调度给若干个不同的用户，每个用户都采用单天线方式发送数据，系统采用一定的MIMO解调方法进行数据分离。采用Virtual-MIMO方式能同时获得MIMO增益以及功率增益（相同的时频资源允许更高的功率发送），而且调度器可以控制多用户数据之间的干扰。同时，通过用户选择可以获得多用户分集增益。Pre-codingvectorsUserkdataUser2dataUser1dataChannelInformationUser1User2UserkSchedulerPre-coderS1S2Pre-codingvectorsUserkdataUser2dataUser1dataChannelInformationUser1User2UserkSchedulerPre-coderS1S2User1dataChannelInformationUser1User2UserkSchedulerMIMODecoderUserkdataUser1dataUs