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1、项目2LTE网络和LTE关键技术的认知【项目内容】对LTE的发展进程、特性进行介绍，从整体上讲解LTE是怎么来的，是什么及未来发展的方向；在了解LTE背景下对LTE关键技术进行介绍，以便深入地理解LTE的技术知识。【知识目标】了解LTE标准化进程、发展现状及发展方向。熟知LTE的网络架构、不同制式LTE的帧结构和LTE的信道及映射。理解LTE的调制技术、多天线技术、调度机制以及中调度机制和功率分配。掌握LTE中的不同状态、系统消息类型和功能、同步和小区搜索以及接入过程等。,任务1 认知LTE【知识链接1】LTE初步认识从20世纪70年代开始，现代通信技术进入到一个飞速发展阶段；从第一代的模拟技
2、术到OFDM的大数据时代，移动通信先后经历1G到4G的发展历程，如图2-1所示。受不同时期技术的限制，每个时代通信的容量和质量都不一样；简单地说1G是小容量语音时代，2G是语音+文本时代，3G是语音+图片+小视频时代，4G才真正进入大数据时代。而在近代通信行业发展的过程中，“宽带接入移动化”和“移动通信宽带化”相互竞争与融合，正是这种竞争与融合的关系大幅推动了近代通信的进步，演绎出802.16m和LTE的行业标准。2004年IEEE开始802.16系列标准（WiMAX）制定，其理论速率达到75Mbit/s。这一标准的提出极大地刺激了3GPP组织，3GPP意欲打造新的通信标准，并要在较长时间处于
3、国际领先水平。2008年12月R8版本发布，即LTE正式面世。,图2-1 移动通信技术发展历程,LTE采用扁平化系统设计,它具有以下特性：（1）高速率：在20MHz带宽时，下行速率达到100Mbit/s，上行速率达到50Mbit/s；随着技术的更新和发展，LTE的上下行速率将会进一步提升。（2）高效率：LTE下行频谱效率为5bit/s/Hz，是HSDPA的34倍；上行频谱效率2.5bit/s/Hz，是HSUPA的23倍。（3）高容量：配置在5MHz带宽情况下，LTE可支持200个激活用户；配置在20MHz带宽情况下，LTE可支持400个激活用户。（4）低时延：无线接入网UE到eNodeB之间用
4、户面的连接时延小区5ms，控制面的连接小区100ms。（5）低成本：采用扁平化结构，减少网元种类；即相对于3G系统结构，减少了RNC，减少了投入。LTE基站可与3G、2G共址建设，并支持多制式间互操作，可灵活组网，减少建站成本。LTE系统具备自组织网络（Self Organization Network，SON）功能，即自规划（Self-Planning）、自配置（Self-Configuration）、自优化（Self-Optimization）、自维护（Self-Maintenance）的能力；减少运营成本。（6）灵活带宽：LTE支持6种带宽配置，即支持1.4MHz、3 MHz、5MHz、
5、10MHz、15MHz、20MHz不同的带宽。（7）增强移动性：015千米/小时为最优的性能，15120千米/小时是较高的性能，120350千米/小时可支持实时业务。,任务2 了解LTE的发展【知识链接1】LTE网络的标准化进展,第三代合作伙伴项目（3GPP）的组织成立于1999年 1月，是欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA、美国的ATIS和中国的CCSA六个标准化组织。它是制定LTE/LTE Advanced、3G UTRA、2G GSM系统标准的开发机构，由4个技术规范组（TSG）组成。3GPP组织由项目协调组（Project Cooperation Group，P
6、CG）负责3GPP总的管理、时间计划、工作分配等；而技术规范组（Technology Standards Group，TSG）负责技术方面的工作。,2004年3GPP举办了一个研讨会，开启了继3G技术的长期演进（LTE）工作。会议决定在2004年12月在TSG RAN创建一个研究项目，负责LTE相关工作。该项目的前6个月是需要讨论阶段，而在2005年6月获得批准，进入标准研究阶段，在标准研究阶段确定采用OFDM技术等一些关键性技术。2006年中进入标准制定阶段，但直到2007年12月才获得ITU批准。,【知识链接2】LTE网络的发展现状,全球用户发展情况,全球终端发展情况,从全球LTE市场发展
7、情况来看，LTE已经如火如荼，根据全球移动供应商联盟（the Global mobile Suppliers Association，GSA）信息，截至2015年6月，全球共有142个国家和地区422个LTE网络正式商用，在过去的一年内全球有106个LTE网商用，而在全球共有181个国家和地区638个运营商承诺发展LTE网络（包括已商用的422个LTE网络）。,【知识链接3】LTE的发展前景,1LTE全球发展强劲2013年，全球多家运营商开始布局和商用LTE网络，LTE进入发展的快车道。在通信发达的美国、日本、韩国以及部分欧洲国家，LTE基本都达到全覆盖。LTE在全球发展呈现两种情况，一是投资
8、建设、商用运营，如中国；二是深度优化，提升覆盖和容量，如美国。2LTE Advanced引领未来基于LTE增强的LTE Advanced已经在3GPP 的R10版本正式发布，后续的版本R11、R12已经对LTE Advanced进一步完善和增强。从标准准备和制订来看，R12并非LTE Advanced的终结版本，R13的准备工作正在紧张进行中。3GPP每一个版本都在无线接入技术上引入更多的能力和进一步增强系统性能，同时扩大业务范围，应用在更广的领域。（1）更高效、更节能。（2）物物通信得以实现（3）安全性更好（4）更智能。,任务3 认知LTE网络【知识链接1】LTE无线频率划分,在使用过程中，
9、上下行载波频率用绝对无线频点号EARFCN标识，范围为0-65535。计算方法如下。下行 FDL=FDL_low+0.1（NDLNOffs-DL）上行 FUL=FUL_low+0.1（NULNOffs-UL）,中国LTE频谱,虽然频谱资源的划分为上表所示，但在实际使用中运营商可以根据自己所拥有的频谱资源进行相应的调整，选择最适合自己的频谱使用。如中国联通在LTE中使用1840-1860MHz。,【知识链接2】LTE无线接入网的架构,LTE网系统架构（R12）,LTE无线接入网架构分为两个部分，即系统架构和协议架构。本知识链接将分别对系统架构进行总体介绍和对协议架构进行简单描述，从总体上把握LT
10、E无线接入网的架构。根据3GPP的要求，LTE无线接入网系统架构采用扁平化设计，相对于3G/2G更简单，取消了基站控制器（3G取消了RNC、GSM取消了BSC），仅有eNodeB（eNB）、MME和S-GW三个网元；后来3GPP通过新版本的发布引入了新功能，增加了Home eNodeB（HeNB）和X2 GW。LTE基本架构与传统通信系统相比有如下主要变化。1取消CS域2全IP化3实现控制和业务分离,各网元节点的主要功能如下。1eNodeB功能（1）无线资源管理。（2）IP头压缩和用户数据流加密。（3）UE连接期间选择MME，当无路由信息利用时，可以根据UE提供的信息来间接确定到达MME的路径
11、。（4）路由用户面数据到SGW。（5）调度和传输寻呼消息（来自MME）。（6）调度和发送广播消息（来自MME或O&M）。（7）就移动性和调度，进行测量和测量报告的配置。（8）调度和发送ETWS消息。2MME功能（1）NAS信令以及安全性功能。（2）3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令。（3）空闲模式下UE跟踪和可达性。（4）漫游。（5）鉴权。（6）承载管理功能（包括专用承载的建立）。3S-GW功能（1）支持UE的移动性切换用户面数据的功能。（2）E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持。,LTE网络协议架构,1PDCP（分组数据汇聚协议）的功能（1）头压缩和解压缩功能。（2）在切
12、换时，保证数据按序发送。（3）底层SDU的重复检测。（4）加密及完整性保护功能。2RLC（无线链路控制）功能（1）支持AM、UM和TM模式传输。（2）ARQ。（3）分段、级联。（4）按序发送。（5）重复检测。,3MAC（媒体接入控制）功能（1）逻辑信道和传输信道的映射功能。（2）HARQ。（3）传输格式选择。（4）UE内部逻辑信道之间优先级调度功能。（5）UE间根据优先级动态调度功能。4PHY（物理层）功能（1）编码/解码的管理。（2）调制/解调。（3）多天线的映射。（4）物理层过程，如小区搜索、上行同步、功率控制等。,【知识链接3】LTE帧结构,LTE FDD无线帧长10ms，每个无线帧包含
13、10个子帧，每个子帧包含2个时隙，每个时隙长度为0.5ms，对应一个资源块（RB）。在调度方面，如果是对每个RB进行调度的话，信令面开销太大，对器件的要求较高；目前技术条件下调度周期一般为一个子帧的长度，即TTI=1ms，对应两个资源块，通常称之为PRB，它是一个调度的概念，1PRB=2 RB。LTE TDD帧结构支持半双工和全双工两种双工方式，半双工指上下行两个方向的数据传输是通过同一通道不同时刻传输的；全双工指上下行两个方向的数据传输是通过同一通道相同时刻传输，即这个通道是可以双向通行的。,【知识链接3】LTE帧结构,LTE 帧结构中一个时隙包含7个OFDM符号，但为了克服符号间的干扰（I
14、SI），需要加入循环前缀（CP）。CP的长度根据覆盖范围要求进行不同的配置，覆盖范围越大，需要CP的长度就越长；但CP长度越长系统的开销就越大，过长的CP对于系统来说是一种负担。一般情况下采用的是Normal CP，在需要广覆盖和采用MBMS时配置较长的Extended CP，它们子载波的间隔为15kHz。在下行采用独立载波的MBSFN时使用超长CP，此时子载波的间隔为7.5kHz，上行不存此配置。,LTE TDD和LTE FDD帧长一样，每个无线帧长是10ms，一个无线帧分为两个5ms的半帧，每个半帧包含4个传输子帧和1个特殊子帧，特殊子帧 DwPTS+GP+UpPTS=1ms。特殊子帧的长
15、度为1ms；但其所点的比例是可调的，同时传输子帧上下行也是可调的；因此LTE TDD具有灵活的时隙配比。,（1）转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景。（2）转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小。,LTE FDD与LTE TDD的比较内容如下。（1）上/下行配比。LTE TDD中支持不同的上/下行时间配比，上/下行时间比不总是“1:1”，可以根据不同的业务类型，调整上下行时间配比，以满足上/下
16、行非对称的业务需求。（2）特殊时隙的应用。为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息。LTE FDD中用普通数据子帧传输上行sounding导频，而TDD系统中，上行sounding导频可以在UpPTS上发送。另外，DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。（3）多子帧调度/反馈。和FDD不同，TDD系统不总是存在1:1的上/下行比例。当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况。TDD-LTE提出的解决方案有：multi-ACK/NAK、ACK/NAK捆绑（Bundling）等
17、。当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况。,LTE中同步信号位置,（4）LTE同步信号的周期是5ms，分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS），如图2-9所示。在LTE TDD和FDD帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同。在TDD帧结构中，PSS位于DwPTS的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号；在FDD帧结构中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。,（5）LTE FDD 系统中，HARQ的环回时间（Rou
18、nd Trip Time，RTT）固定为8ms，且ACK/NACK位置固定。TD-LTE系统中HARQ的设计原理与LTE FDD相同，但是实现过程却比LTE FDD复杂。这是由于TDD上下行链路在时间上是不连续的，UE发送ACK/NACK的位置不固定，而且同一种上下行配置的HARQ的RTT长度都有可能不一样，如图2-10所示。,LTE中HARQ比较,【知识链接4】LTE信道及映射,信道就是信息处理的通道，按照信息不同的类型，以特定的格式在不同类型的通道上传输。这就是说信道会有多种多样的形式。按照信道的功能可以分为控制信道和业务信道；按照信息处理过程，会有逻辑信道、传输信道和物理信道。逻辑信道是
19、MAC层为RLC层提供服务的通道，它所承载的信息分为两类，一类是控制信道，用于传输控制平面的信息和系统配置信息；另一类是业务信道，用于传输用户的数据。LTE系统中共有7逻辑信道，其中控制信道5个，业务信道2个，具体如下。,1控制信道广播控制信道（BroadcastControlChannel，BCCH）：用于系统向所有终端进行广播系统消息。终端要接入网络之前，需要通过解码BCCH获取系统信息和系统配置。寻呼控制信道（PagingControlChannel，PCCH）：用于发送系统的寻呼信息，由于网络不知道所寻呼的终端具体所在的小区，所以寻呼消息是在多个小区内传输的。公共控制信道（Common
20、ControlChannel，CCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。多播控制信道（MulticastControlChannel，MCCH）：用于传输MTCH所需的控制信息。专用控制信道（DedicatedControlChannel，DCCH）：在UE和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道。该信道在RRC连接建立过程期间建立。,2业务信道专用业务信道（DedicatedTrafficChannel，DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。多播业务信道（Multi
21、castTrafficChannel，MTCH）：用于传输MBMS业务数据。3传输信道传输信道是物理层为MAC层提供服务的通道。传输信道分为下行和上行，下行传输信道有4个，上行传输信道有2个，具体如下。（1）下行传输信道寻呼信道（Paging Channel，PCH）：用于传输来自PCCH上的寻呼信息。PCH支持不连续接收（DRX），允许终端只在特定的时间读取PCH信息，延长终端待机时长。广播信道（Broadcast Channel，BCH）：用于传输BCCH系统部分信息，即MIB的传输。下行共享信道（Downlink Shared Channel，DL-SCH）：用于下行链路数据的传输和BC
22、CH没有映射到BCH的信息部分。LTE的关键功能都在此信道上使用，如MIMO、HARQ、动态速度自适应等。多播信道（Multicast Channel，MCH）：用于传输MBMS业务。（2）上行传输信道随机接入信道（Random Access Channel，RACH）：用于随机接入过程，它不携带传输块。上行共享信道（Uplink Shared Channel，UL-SCH）：与DL-SCH功能一样，只上它是上行链路，传输上行链路的数据。,4物理信道物理信道是无线环境中实在的承载体，用来承载传输信道的数据；除此之外，还有一部分物理信道没有传输信道的映射，直接承载物理层自身的控制信息。没有传输信
23、道映射的物理信道有PDCCH、PHICH、PCFICH、PUCCH、SCH以及参考信号。物理层完成的功能最为复杂，它负责编码、调制、HARQ、多天线处理等，而这些操作需要物理层的信道相互协作才能实现。（1）下行物理信道下行物理共享信道（Physical Downlink Shared Channel，PDSCH）物理广播信道（Physical Broadcast Channel，PBCH）物理多播信道（Physical Multicast Channel，PMCH）物理控制格式指示信道（Physical Control Format Indicator Channel，PCFICH）物理HAR
24、Q指示信道（Physical HARQ Indicator Channel，PHICH）下行物理控制信道（Physical Downlink Control Channel，PDCCH）同步信道（Synchronization Channel，SCH）（2）上行物理信道物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）物理随机接入信道（Physical Random Access Channel，PRACH）物理上行控制信道（Physical Uplink Control Channel，PUCCH）,LTE下行信道映射,LTE上行信道映射,5参考信息
25、和控制信息LTE系统中除以上所列的信道外，还有参考信息和控制信息。参考信号不承载任何信息内容，它主要是对无线信道进行估计，完成相干性检测、解调。（1）上行参考信号DM-RS与PUSCH和PUCCH的发送相关联，用作求取信道估计矩阵，帮助这两个信道进行解调。SRS独立发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的SINR。（2）下行参考信号CRS（小区特定的参考信号，也叫公共参考信号）是用于除了不基于码本的波束赋形技术之外的所有下行传输技术的信道估计和相关解调。小区特定是指这个参考信号与一个基站端的天线端口（天线端口0-3）相对应。MBSFN-RS是用于MBSFN的信道估计和相关解调。在
26、天线端口4上发送。UE-specificRS（移动台特定的参考信号）用于不基于码本的波束赋形技术的信道估计和相关解调。移动台特定指的是这个参考信号与一个特定的移动台对应。在天线端口5上发送。PRS是R9中新引入的参考信号。CSI-RS是R10中新引入的参考信号。,控制信息完成相应信道的格式指标、信息调试方式等。每类控制信息完成的功能不同：,【知识链接5】LTE网络的混合组网方式,中国联通和中国电信均获取了两种制式的LTE牌照，也就是说中国联通和中国电信将采用双LTE的组网方式；中国移动目前只获取了TDD-LTE的牌照，只能组多频段LTE TDD制式的网络。对于运营商来说，在布局LTE时必然要结
27、合现有3G/2G网络情况进行综合组网。典型的多制式组网方式：,在LTE建设初始阶段，LTE覆盖与3G/2G存在较大的差距；运营商为权衡其利益，在网络建设上也会有着不同的要求，如城区热点优先建设LTE，组成多网同覆盖，郊区使用3G+2G的组网方式，偏远农村仍使用2G覆盖。在多种制式网络之间如何选择驻留、如何实现业务的平滑过渡，这就涉及不同网络之间操作的问题。LTE在设计之初就要求具有良好的兼容能力，能够向不同的网络进行良好的操作。2G/3G/4G之间的互操作:,多制式网络互操作,2G与3G互操作UE在空闲状态通过重选实现，在连接状态通过切换实现业务的迁移。3G与4G互操作UE在空闲时通过重选实现
28、两个网的变更，数据业务通过重定向实现两个网的迁移，CS业务通过CSFB从4G回落到3G。4G与2G的互操作方式同3G与4G的互操作方式一致。但在实际配置中不同运营商会有不同的策略，如中国联通4G与3G实现互操作，不与2G直接实现互操作。对于LTE两种制式都建设的运营商来说，组网方式主要有两种，一是LTE FDD与LTE TDD分别建网，LTE FDD为主要覆盖，LTE TDD用作热点以吸收话务；另一种是LTE FDD与LTE TDD统一EPC，两者之间进行互操作，为后期的LTE FDD和LTE TDD的载波聚合做准备。由于LTE FDD和LTE TDD在使用的频率上不同，受频率衰减和穿透力的影
29、响，往往选择低频段作为广覆盖，高频段用于吸收话务。如中国联通和中国电信将使用LTE FDD作为广覆盖，LTE TDD仅在热点区域吸收话务。,【知识链接6】LTE语音业务解决方案,1基于CSFB的语音解决方案CSFB的基本原理是终端驻留在LTE时，如果终端发起或接收呼叫，需要先从LTE重选回2G/3G，由2G/3G的电路域来提供语音。,2基于单卡多模多待的语音解决方案双待机终端可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里，而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3G/2G模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3G/2G网络的优势，
30、从3G/2G网络中接听和拨打电话；而LTE网络仅用于数据业务。,3基于VoLTE的语音解决方案VoLTE解决方案其实是语音全IP化，不需要2G/3G网络的技术。LTE未全覆盖时，在覆盖区域采用VoLTE；而在LTE覆盖区域外可以切换到3G/2G网络，实现平滑过渡。通过IMS系统的控制，可以使LTE提供类似于CS域的语音和视频通话，其性能甚至优于传统语音。,任务4 认知LTE关键技术【知识链接1】OFDMA/SC-FDMA,传统FDM与OFDM的比较,LTE带宽与子载波数目,1基本原理,相对于传统的频分多址方式，OFDM技术有如下优势。（1）频谱效率高 OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是
31、取得用户间正交性、“防患于未然”的一种方式。CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除的方式，例如信道均衡、多用户检测等，以恢复系统的正交性。相对单载波系统（CDMA）来说，多载波技术（OFDM）是更直接地实现正交传输的方法。（2）带宽扩展性强 OFDM信道带宽取决于子载波的数量。CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机复杂度大幅上升。（3）抗多径衰落相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式。（4）频域调度及自适应 OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高。可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好地适应频率选择性衰落。（5
32、）实现MIMO技术较简单 MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多个数据流。水平衰落信道中实现MIMO更容易，频率选择性信道中IAI和ISI混合在一起，很难将MIMO接收和信道均衡区分开。,OFDM缺陷：（1）PAPR问题 高PAPR给系统很多不利：增加模数/数模转换的复杂度，降低RF功放的效率，增加发射机功放的成本等。降低PAPR的方法：信号预失真技术，如消峰（Clipping）、峰加窗、编码技术、加扰技术。（2）时间和频率同步 时间偏移会导致OFDM子载波的相位偏移，所以引入循环前缀（CP）。载波频率偏移带来两个影响：降低信号幅度，造成ICI。保护间隔可以有空白保护和循环前缀，空
33、白保护可以消除ISI，但引入了ICI。循环前缀即保护间隔中的信号与该符号尾部相同，既可以消除多径的ISI，又可以消除ICI。（3）多小区多址和干扰抑制MA接入技术为了消除峰均比，SC-FDMA采用了离散傅立叶变换（DFT-S-OFDM）进行扩展。由于OFDMA有较高的峰均比问题，会增加终端功放的复杂度和功耗，所以在上行采用了峰均比较低、频谱效率相对于OFMDA略差的SC-FDOFDM，它具备灵活的带宽配置，减少了均衡器的复杂度，降低了功率峰均比。,2资源分配,LTE中无线资源的资源块（RB）可以从频域和时域两个维度来区别。在频域上，RB包括多个子载波；在时域上，RB包含多个OFDM符号周期。一
34、个用户在调度时占用一个或者多个RB。在无线空口资源分配的最基本单位是物理资源块（PRB），1个PRB在频域上包含连续的12个子载波，在时域上包含连续的7个 OFDM符号周期；那么在频域上PRB是1215kHz=180kHz，在时域上则是0.5ms长度，但为了实现方便，减小调度的复杂度，目前LTE实际调度周期TTI=1ms。,LTE最小的资源单位是PRB,LTE PRB资源,RE：Resource Element。LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz），时域上占一个OFDM符号（1/14ms）；REG：RE group，资源粒子块，1 REG=4 RE；CCE：Control
35、 Channel Element，CCE=9 REG。,【知识链接2】MIMO技术,MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。MIMO技术是多天线技术的典型应用，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍地提高系统信道容量。MIMO技术有着明显的优势，因此在LTE中成为核心技术，乃至在下一代通信（5G）中MIMO只会进一步加强而不会减弱。MIMO技术是相对于SISO（单输入单输出）而言的，在SI
36、SO情况下根据香农公式无线信道容量C由信号带宽和信噪比决定。C=Blog2（1+S/N）在多天线技术下，在相同的带宽内传输的通道相应地增加，而这些传输信道传输的数据流可以完全不同，那么理论上无线信道的容量成倍地增加。C=MBlog2（1+S/N）多天线技术的技术应用有分集、空间复用和波束赋形几种情形。,1发射分集如果发射天线数目比接收天线数目更多，称之为发射分集。最简单的发射分集形式是用2个发射天线和1个接收天线（MISO，21）。,MISO天线配置,2空分复用空分复用不仅仅是为了增加系统的稳定性，同时也可以增加传输速率。为了提高传输速率，数据可以分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输。如
37、果把空间的分割来区别同一个用户的不同数据，就叫做MIMO空分复用。,MIMO天线配置,3波束形成通过使用不同的天线技术可以明显地增加网络容量。例如，对于不同扇区的天线，每个天线可以覆盖60度或120度，作为一个工作小区。在GSM系统中，相比于全向天线而言，采用120度波束天线可以提高3倍的小区容量。自适应天线阵列可以通过窄带波束实现空间分集。智能天线属于自适应天线阵列的一 切换波束形成和自适应波束形成种。智能天线可以形成一个特定用户的波束，并且可以根据反馈信号实现实时的动态调整。智能天线可包括切换式波束形成和自适应波束形成，可以用于所有的天线阵列系统以及MIMO系统。,切换波束形成和自适应波束
38、形成,3GPP的9种传输模式,【知识链接3】链路自适应,功率控制示意图,功率控制通过动态调整发射功率，维持接收端一定的信噪比，从而保证链路的传输质量，当信道条件较差时需要增加发射功率；当信道条件较好时需要降低发射功率，从而保证了恒定的传输速率。功率控制可以很好地避免小区内用户间的干扰。,速率控制示意图,速率控制是在保证发送功率恒定的情况下，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，确保链路的传输质量；当信道条件较差时选择较小的调制方式与编码速率，当信道条件较好时选择较大的调制方式，从而使传输速率最大化。它可以充分利用所有的功率。,【知识链接4】混合自动重传技术,TYPE1 HARQ虽然将检错与
39、纠错技术相互结合，但对于传错的数据帧只是单纯地丢弃，没能充分利用其中有用的信息,TYPE1 HARQ,TYPE2 HARQ在接收端对收到的数据帧采用了合并（Combining）的方法，这是Type2 HARQ最大的特点。接收端保留无法正确译码的数据帧，将它与重传的数据帧合并后再进行译码。合并后的信号信噪比将会比第一次收到的信号信噪比高，具有更强的纠错能力，对吞吐量的提升效果明显；但实现Type2 HARQ需要较多的存储器，实现相对复杂。,LTE在下行采用自适应异步HARQ，即HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，接收端预先不知道传输的发生时刻，因此HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。下
40、行HARQ通过上行ACK/NAK 在PUCCH/PUSCH发送PDCCH 携带 HARQ 进程号，重传总是通过PDCCH调度。上行采用同步HARQ，即HARQ进程的传输（重传）是发生在固定的时刻，由于接收端预先已知传输的发生时刻，因此不需要额外的信令开销来标示HARQ进程的序号，此时HARQ进程的序号可以从子帧号获得。相对于第一次传输，会在固定的地方重传，最大传输次数是针对UE而不是RB，在PHICH 发送DL ACK/NAK。,TYPE2 HARQ,TYPE3 HARQ采用的是删除格式的方式，即将成员编码器的输出比特按一定的规则删除部分比特，仅仅传送剩余的比特，以实现与交织器等的速率匹配。接
41、收端采用码字合并和分集合并技术。Type3 HARQ中重传的码字分别采用不同的删除格式，而且经过这些删除格式的码字是互补的。目前应用较少。,【知识链接5】调度机制,下行链路调度下行链路调度的具体执行是在共享信道上的物理层，在进行用户数据包分配和发送之前需要UE根据参数信息对信道质量进行估算，并将结果以CQI的方式上报给eNodeB，之后eNodeB通过PDCCH信道将资源分配方案下发下去，通知UE在什么时频资源、以什么样的工作方式向UE发送数据。最后，下行数据通过PDSCH信道发送给该UE，UE则根据PDCCH信道上的指示找到eNodeB发给自己的数据。,下行资源调度信息是封装在DCI（下行控
42、制信息）中的，DCI再映射到PDCCH信道，PDCCH信道所占的OFDM符号数由PCFICH或者说由PDCCH信道负荷而定。DCI包含的信息除了RB分配及分配类型外，还可根据需求携带MCS信息、HAQR信息、上行信道的功率控制命令等。DCI包含以下功能：下行调度分配：包含PDSCH资源分配、传输格式、混合ARQ信息、空分复用相关的控制信息和功率控制信息。上行调度请求：包含PUSCH资源分配、传输格式、混合ARQ的相关信息、PUSCH上行功率控制命令。,下行资源调度信息是封装在DCI（下行控制信息）中的，DCI再映射到PDCCH信道，PDCCH信道所占的OFDM符号数由PCFICH或者说由PDC
43、CH信道负荷而定。DCI包含的信息除了RB分配及分配类型外，还可根据需求携带MCS信息、HAQR信息、上行信道的功率控制命令等。DCI包含以下功能：下行调度分配：包含PDSCH资源分配、传输格式、混合ARQ信息、空分复用相关的控制信息和功率控制信息。上行调度请求：包含PUSCH资源分配、传输格式、混合ARQ的相关信息、PUSCH上行功率控制命令。,下行资源调度信息除了由不同DCI格式所承载外，还包含资源调度的方法，即资源分配的类型，每一种DCI格式都与资源分配类型对应。资源分配一共有3种类型，分别是类型0、1、2。,下行资源调度信息除了由不同DCI格式所承载外，还包含资源调度的方法，即资源分配
44、的类型，每一种DCI格式都与资源分配类型对应。资源分配一共有3种类型，分别是类型0、1、2。,通常情况下，分配类型0用于数据或信令的资源分配，分配PRB的资源组粒度由系统带宽决定，如20MHz带宽，组粒度为4。,类型0分配的资源可以是整个系统带宽，由于是按组来进行分配，可提供最大的速率，因此最适合数据传输场景，一般与DCI=1、2、2A进行对应。资源分配类型2，一般用于公共信道的资源分配，承载信令或者控制信息。与DCI=1A1B1C1D进行对应。资源分配的方法是，每个PDCCH信道中包含两部分资源分配字段，一部分是类型字段，指的是类型0或1，另一部分是真正的资源分配信息。资源分配类型0和1，因
45、为有着相同的PDCCH格式，所以只能通过类型字段区分，当系统带宽所能提供的PRB数量小于等于10个时，PDCCH内仅包含真正的资源分配信息，而不包括类型字段信息。由于资源分配类型2与类型0或1的PDCCH格式不同，因此，不需要类型字段。资源分配类型0，采用位图的方式分配RBG（无线资源组）给调度的UE，RBG的大小与系统带宽相关（如上表），与位图的bit数是一致的，如20MHz带宽，100个RB，25个RBG，也就是由25bit组成的位图，这样相对于用1个bit标识一个RB而言，位图的方式减少了开销。,资源分配类型0示意图,资源分配类型1，同样采用位图的方式，但RB资源被划分成多个子组（P），
46、增加了频率分集增益，每一个位图表征一个子组的资源分配，分配的RB数最大为子组带宽。由于资源子组的存在，相对于分配类型0，位图bit开销更少。类型1资源分配由三部分字段决定：子组识别bit、偏移bit、位图bit。,资源分配类型1示意图,在资源分配类型2中，通过PDCCH信道中的1bit标志，可以分配给UE一组连续的物理资源或者VRB（虚拟资源块），资源分配范围可以是一个RB到整个系统带宽。VRB的资源分配方式有两种，一种为区域型方式，即资源调度信息包含在11bit的RIV（资源指示值）中，由VRB的开始位置和VRB连续RB的长度决定资源分配。,资源分配类型2示意图,另一种为分布式方式，VRB资
47、源分配可以在整个系统带宽中，但在频域不是连续的（可能存在1个或2个Gap），需要通过跳频实现。值得注意的是，DCI格式-1C总是采用分布式VRB分配方式，而其他的如DCI格式-1A1B1D可以通过1bit标志指示采用区域性方式或者分布式方式。,上行链路调度上行链路调度主要分为三个步骤，一是UE向eNB请求上行资源，二是上报UE的缓存，三是资源分配和传输数据。,在LTE中，UE如果没有上行数据传输，eNodeB是不会进行相应的资源分配的，为了保证上行资源分配的准确、有序、高效，LTE中有存在调度请求（Scheduling Request,SR）机制。UE通过SR告诉eNodeB是否需要上行资源以
48、便用于UL-SCH传输，但并不会告诉eNodeB有多少上行数据需要发送（这是通过BSR上报的）。eNodeB收到SR后，给UE分配多少上行资源取决于eNodeB的实现，通常的做法是至少分配足够UE发送BSR的资源。eNodeB不知道UE什么时候需要发送上行数据，即不知道UE什么时候会发送SR。因此，eNodeB需要在已经分配的SR资源上检测是否有SR上报。由于SR的作用UE告诉eBodeB有数据发送，但数据的大小、形式并不确定，因此在载波聚合时，无论配置了多少个上行载波单元（component carrier），都只需要1个SR就够了。,SR只有在UE处理RRC_CONNECTED态且保持上行
49、同步时才会发送，它只用于请求新传数据的UL-SCH资源，而不是新请求重传数据。UE是因为没有上行PUSCH资源才发送SR的，所以UE只能在PUCCH上发送SR。eNodeB可以为每个UE分配一个专用的SR资源用于发送SR。该SR资源是周期性的，每n个子帧出现一次。SR的周期是通过IE：SchedulingRequestConfig的sr-ConfigIndex字段配置的。,由于SR资源是UE专用且由eNodeB分配的，因此SR资源与UE一一对应且eNodeB知道具体的对应关系。也就是说，UE在发送SR信息时，并不需要指定自己的ID（C-RNTI），eNodeB通过SR资源的位置就知道是哪个UE
50、请求上行资源。SR资源是通过IE：Scheduling RequestConfig的sr-PUCCH-ResourceIndex字段配置的。根据3GPP协议，配置如下。,路测软件中相应信息,UE需要通过BSR（Buffer Status Report）告诉eNodeB，其上行buffer里有多少数据需要发送，以便eNodeB决定给该UE分配多少上行资源。根据业务的不同，UE可能建立大量的无线承载（radio bearer，每个bearer对应一个逻辑信道），如果为每一个逻辑信道上报一个BSR，会带来大量的信令开销。为了避免这种开销，LTE引入了LCG（Logical ChannelGroup）
