網絡優化培訓教材LTELTE概述TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup課程內容LTE背景介紹LTE基本性能要求關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup無線通信演進LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup什么是LTE長期演進LTE(LongTermEvolution)是3GPP主導的無線通信技術的演進。接入網將演進為E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。連同核心網的系統架構將演進為SAE(SystemArchitectureEvolution)。LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE頻段劃分LTE背景介紹TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupUMTSFDDfrequencyband(60MHz)NewIMT-2000frequencyband(70MHz)TD-SCDMAmainfrequencyband(15MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(40MHz)TD-SCDMAsupplementaryfrequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(100MHz)NewIMT-2000frequencyband(50MHz)課程內容LTE背景介紹LTE基本性能要求關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE系統設計目標LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup帶寬靈活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz帶寬）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延時小于100ms，用戶面延時小于5ms能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務支持增強型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域業務在PS域實現，如VOIP系統結構簡單化，低成本建網LTE系統性能指標LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup速率比較LTE基本性能要求TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup項目下行理論峰值速率上行理論峰值速率GPRS（CS1～2，MS最大8時隙）107.2kbit/s107.2kbit/sGPRS（CS1～4，MS最大8時隙）171.2kbit/s171.2kbit/sEDGE（MCS1～9，MS最大8時隙）473.6kbit/s473.6kbit/sE-EDGE（MS最大8時隙）1305.6kbit/s652.8kbit/sUMTSWCDMAR992.048kbit/s768kbit/sHSDPA14.4Mbit/s5.76Mbit/sHSPA+(2*2MIMO,16QAM)28Mbit/s11.5Mbit/sLTE(20MHz)100Mbit/s（2×2天線）50Mbit/s(2×1天線)CDMA20001XRTT307kbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORev02.4Mbit/s307kbit/sCDMA2000EV-DORevA3.1Mbit/s1.8Mbit/sCDMA2000EV-DORevB（15個無線信道）73.5Mbit/s27Mbit/sCDMA2000EV-DORevC100Mbit/s50Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,1*2SIMO)23Mbit/s4Mbit/s802.16eWiMAX(10MHzTDDDL/UL=3,2*2MIMO)46Mbit/s4Mbit/s課程內容LTE背景介紹LTE基本性能要求關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE關鍵技術:Flat-IP,OFDM,MIMO關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup扁平絡結構減少了網元數目用戶面和數據面完全分離OFDM技術在時變信道中的良好性能，接收端不需要均衡器ScalableOFDM可以使帶寬靈活擴展時頻資源的聯合調度，增加了調度的靈活性MIMO技術支持1.2.4天線的MIMO,SU-MIMO.MU-MIMOLTE的扁平化網絡架構關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup網絡結構扁平化與傳統網絡互通E-UTRAN只有一種節點網元—E-NodeB全IP媒體面控制面分離EPCRNC+NodeB=eNodeB扁平化網絡架構的優點網絡扁平化使得系統延時減少，從而改善用戶體驗，可開展更多業務網元數目減少，使得網絡部署更為簡單，網絡的維護更加容易取消了RNC的集中控制，避免單點故障，有利于提高網絡穩定性關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM概念正交頻分復用技術，多載波調制的一種。將一個寬頻信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup頻域波形f寬頻信道正交子信道與傳統FDM比較關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup傳統FDM:為避免載波間干擾，需要在相鄰的載波間保留一定保護間隔，大大降低了頻譜效率。

FDMOFDMOFDM:各(子)載波重疊排列，同時保持(子)載波的正交性（通過FFT實現）。從而在相同帶寬內容納數量更多(子)載波，提升頻譜效率。OFDM發收機原理關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM的實現方法關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup正交性的體現關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup在一個OFDM符號內包含多個子載波。所有的子載波都具有相同的幅值和相位，從圖中可以看出，每個子載波在一個OFDM符號周期內都包含整數倍個周期，而且各個相鄰的子載波之間相差1個周期。OFDM技術優缺點關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM技術的優勢-頻譜效率高關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup各子載波可以部分重疊，理論上可以接近Nyquist極限。實現小區內各用戶之間的正交性，避免用戶間干擾，取得很高的小區容量。相對單載波系統（WCDMA），多載波技術是更直接實現正交傳輸的方法OFDM技術的優勢-帶寬擴展性強關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupOFDM系統的信號帶寬取決于使用的子載波數量，幾百kHz—幾百MHz都較容易實現，FFT尺寸帶來的系統復雜度增加相對并不明顯。非常有利于實現未來寬帶移動通信所需的更大帶寬，也更便于使用2G系統退出市場后留下的小片頻譜。單載波CDMA只能依賴提高碼片速率或多載波CDMA的方式支持更大帶寬，都可能造成接收機復雜度大幅上升。OFDM系統對大帶寬的有效支持成為其相對單載波技術的決定性優勢。OFDM技術的優勢-抗多徑衰落關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup多徑干擾在系統帶寬增加到5MHz以上變得相當嚴重。OFDM將寬帶轉化為窄帶傳輸，每個子載波上可看作平坦衰落信道。插入CP可以用單抽頭頻域均衡（FDE）糾正信道失真，大大降低了接收機均衡器的復雜度單載波信號的多徑均衡復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加，很難支持較大的帶寬。對于更大帶寬20M以上，OFDM優勢更加明顯OFDM技術的優勢-頻域調度和自適應關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup集中式、分布式子載波分配方式集中式子載波分配方式：時域調度、頻域調度分布式子載波分配方式：終端高速移動或低信干噪比，無法有效頻域調度OFDM技術的優勢-實現MIMO技術簡單關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO技術關鍵是有效避免天線間的干擾（IAI），以區分多個并行數據流。在平坦衰落信道可以實現簡單的MIMO接收。頻率選擇性衰落信道中，IAI和符號間干擾（ISI）混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡分開處理OFDM不足-峰均比（PAPR）高關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup時域波形tpower峰均比示意圖同相位的子載波的波形在時域上直接疊加。因子載波數量多，造成峰均比(PAPR)較高，調制信號的動態范圍大，提高了對功放的要求。下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比OFDM不足-對頻率偏移特別敏感關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupLTE使用頻率同步解決頻偏問題OFDM不足-ISI和ICI關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup受頻率偏差的影響高速移動引起的Doppler頻移系統設計時已通過增大導頻密度（大致為每0.25ms發送一次導頻，時域密度大于TD-S）來減弱此問題帶來的影響 子載波間干擾(ICI）折射、反射較多時，多徑時延大于CP(CyclicPrefix，循環前綴)，將會引起ISI及ICI系統設計時已考慮此因素，設計的CP能滿足絕大多數傳播模型下的多徑時延要求（4.68us)，從而維持符號間無干擾受時間偏差的影響ISI(符號間干擾）&ICI如何解決？——加保護間隔OFDM符號間保護間隔-CP關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP使一個符號周期內因多徑產生的波形為完整的正弦波，因此不同子載波對應的時域信號及其多徑積分總為0，消除載波間干擾(ICI)應用于OFDM系統。每個子載波寬度僅為15kHz且交疊存在，子載波間干擾（ICI）對系統影響較大，因此采用CP消除ICI保護間隔中的信號與該符號尾部相同，即循環前綴（CyclicPrefix,簡稱CP）既可以消除多徑的ISI,又可以消除ICICP長度的確定關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupCP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載波間干擾越短越好：越短，CP開銷越小，系統頻譜效率越高越長越好：可以避免符號間干擾和子載波間干擾子載波間隔確定關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力子載波間隔越小，調度精度越高，系統頻譜效率越高子載波間隔越小，對多普勒頻移和相位噪聲過于敏感當子載波間隔在10KHz以上，相位噪聲的影響相對較低多普勒頻移影響大于相位噪聲（以此為主）LTE系統上行和下行多址方案關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup下行使用OFDMA高PAPR，功放成本高性能方面有優勢，2dB左右載波分配非常靈活，可以適應非連續的頻帶分配上行使用SC-FDMA低PAPR，對功放要求低由于載波間正交性被破壞有一定的性能損失載波分配不夠靈活下行多址方式——OFDMA關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。因為子載波相互正交，所以小區內用戶之間沒有干擾。分布式：分配給用戶的RB不連續集中式：連續RB分給一個用戶優點：調度開銷小優點：頻選調度增益較大頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在這個調度周期中，用戶A是分布式，用戶B是集中式上行多址方式——SC-FDMA關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup和OFDMA相同，將傳輸帶寬劃分成一系列正交的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。注意不同的是：任一終端使用的子載波必須連續上行多址方式特點考慮到多載波帶來的高PAPR會影響終端的射頻成本和電池壽命，LTE上行采用SingleCarrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特點是，在采用IFFT將子載波轉換為時域信號之前，先對信號進行了FFT轉換，從而引入部分單載波特性，降低了峰均比。頻率時間用戶A用戶B用戶C子載波在任一調度周期中，一個用戶分得的子載波必須是連續的MIMO的定義關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup廣義定義：多進多出（Multiple-InputMultiple-Output）多個輸入和多個輸出既可以來自于多個數據流，也可以來自于一個數據流的多個版本。按照這個定義，各種多天線技術都可以算作MIMO技術狹義定義：多流MIMO——提高峰值速率多個信號流在空中并行傳輸按照這個定義，只有空間復用和空分多址可以算作MIMOMIMO系統收發端結構關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO（Multiple-InputMultiple-Output）

實現多路數據流并行發送，獲得空間復用增益，提高傳輸的有效性

實現多個子信道信號的有效合并，獲得空間分集增益，提高傳輸的可靠性利用信道空間特性MIMO信道容量分析關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup不同天線數目下，Shannon容量與SNR曲線M：發射天線數N：接收天線數信息論已經證明：當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時MIMO系統能夠很好的提高系統的抗衰落和抗噪聲性能，從而獲得巨大的容量MIMO技術的分類關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO陣列增益

智能天線-Beamforming

擴大系統的覆蓋區域提高頻譜利用率提高接收信噪比利用天線陣間的相關性復用增益

開環MIMO-SM

閉環MIMO-SM

提高數據傳輸速率提高系統有效性要求天線間相關性小分集增益

STBC、STTC、CDD

提高數據的可靠性要求天線間相關性小開環空間復用關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroupMIMO-SpatialMultiplexing普通的空間復用，接收端和發送端無信息交互利用多天線間的獨立信道衰落，增加系統容量閉環空間復用關鍵技術TechnologySupportDepartmentShanghai

BeidianIndustryGroup線性預編碼（Precoding）系統接收端根據信道估計得到信道信息；按照某種準則從碼本中選取最優的預編碼碼字；然后將該碼字的序號反饋給發射端；發射端根據反饋的序號從碼本中