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1、LTE入门介绍,LTE基本原理介绍,中兴通讯销售体系工程服务部TD产品支持部姓 名:徐济乾E-mail:Xu.J,2,修改记录,通过本文档的学习，您可以掌握以下技能：,了解移动通信的发展过程以及LTE的位置和网络结构。了解E-UTRAN的协议结构和基本技术。了解LTE应用的上下行传输技术。,第一部分 LTE前世今生第二部分 LTE基础技术第三部分 LTE传输技术,5,第一部分 LTE前世今生,第一章 LTE前世篇第一节 移动通信的发展第二节 向LTE演进第二章 LTE今生篇第一节 什么是LTE第二节 LTE网络结构,移动通信的发展,移动通信发展的最终目标是实现任何人（whoever）可以在任何
2、时候（whenever）、任何地方（wherever）与其它任何人（whomever）以任何方式（whatever）进行通信。蜂窝移动通信系统从70年代发展至今，根据其发展历程和发展方向，可以划分为三个阶段，即：第一代，模拟蜂窝通信系统，简称1G；第二代，数字蜂窝移动通信系统，简称2G；第三代，IMT-2000，简称3G。,第三代移动通信简介,在1985年，国际电信联盟（ITU）提出了第三代移动通信系统的概念，当时被称为未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）。后来考虑该系统预计在2000年左右开始商用，且工作于2000 MHz的频段，故1996年ITU采纳日本等国的建议，将FPLMTS更名为
3、国际移动通信系统IMT-2000。国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种，它们分别是CDMA2000WCDMATD-SCDMA其中，CDMA2000和WCDMA属于FDD方式；TD-SCDMA属于TDD方式，并且其上、下行工作于同一频率。,3GX-CDMA,3G,标准,WCDMA,核心网络：基于MAP,TD-SCDMA,核心网络：基于MAP,CDMA2000,核心网络：基于ANSI-41,CDMA技术是3G的主流技术,向4G演进策略,多种技术体制将长期并存，并最终演进到单一网络,LTE,向LTE演进分久必合！,11,第一部分 LTE前世今生,第一章 LTE前世篇第一节 移动通信的发
4、展第二节 向LTE演进第二章 LTE今生篇第一节 什么时候LTE第二节 LTE网络结构,LTE：3GPP Long Term Evolution 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,什么是LTE,LTE是什么,LTE根据双工方式的不同,分为FDD和TDD两种模式LTE采用基于OFDM和MIMO的空中接口方式,用户峰值速率：UL 100Mbps，DL 50Mbps简化的网络架构,采用flat all-in-ip网络架构,减少系统时延控制面时延：从驻留态转为激活态小于100ms，从休眠态转为激活态小于50ms用户面时延：最小可达到5ms控制面处理能力：单
5、小区5M带宽内不少于200用户频谱利用率：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz频谱利用率相对于3G提高2-3倍,LTE的扁平化网络架构,网络结构扁平化,与传统网络互通,E-UTRAN只有一种节点网元E-Node B,全IP,媒体面控制面分离,RNC+NodeB=eNodeB,TDD LTE的网元功能,LTE的扁平化网络架构的优点,网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务网元数目减少，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性,第一部分 LTE前世今生第二部分 LTE基础技术第三部分 LT
6、E传输技术,19,第二部分 LTE基础技术,第一章 LTE协议结构第一节 LTE的扁平化网络架构第二节 LTE的协议栈架构第二章 E-UTRAN物理层第一节 LTE无线帧结构第二节 LTE物理资源分配第三节 LTE物理信道,Functional Split between E-UTRAN and EPC,LTE的扁平化网络架构,LTE的协议栈架构,信令流,数据流,22,第二部分 LTE基础技术,第一章 LTE协议结构第一节 LTE的扁平化网络架构第二节 LTE的协议栈架构第二章 E-UTRAN物理层第一节 LTE无线帧结构第二节 LTE物理资源分配第三节 LTE物理信道,Type1帧结构：每个
7、10ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧。每个子帧1ms，包含2个时隙，每个时隙0.5ms。上行和下行传输在不同频率上进行。,LTE无线帧结构,LTE支持两种无线帧结构：Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于TDD；,帧结构Type1FDD,LTE无线帧结构,帧结构Type2TDD,Type2帧结构：每个10ms无线帧，分为2个长度为5ms的半帧。每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3 个特殊区域 DwPTS,GP,UpPTS组成(“8+3方案”)。DwPTS,GP和UpPTS的总长度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的长度可配置。,Type 2 帧结构特点,子帧1和6由Dw
8、PTS,GP,and UpPTS组成，所有其他子帧由2个时隙组成，即子帧i包括时隙2i和2i+1。子帧0和子帧5总是用作下行。LTE支持5 ms 和 10 ms上下行切换点。对于5 ms上下行切换周期，子帧2和7总是用作上行。DwPTS最短包含1个OFDM symbol,P-SCH位于DwPTS的第一个符号,S-SCH位于第一个子帧第二个Time slot的最后一个符号。UpPTS可用于发送Short RACH等等,其余空闲资源可用于发送参考信号或者数据。,物理资源分配,资源块概念:一个物理资源块（RB）由时域上连续的 个符号，频域上连续的 个子载波组成。其中 和 由CP类型和子载波间隔决定。
9、,上下行配比方式,“D”代表此子帧用于下行传输，“U”代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms。,资源的分组,RE（Resource Element）为最小的资源单位，时域上为一个符号，频域上为一个子载波。RB（Resource Block）为业务信道资源分配的资源单位，时域上为一个时隙，频域上为12个子载波。REG（Resource Element Group）为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成。CCE（Channel Control Element
10、）为PDCCH资源分配的资源单位，由9个REG组成。RBG（Resource Block Group）为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成。,REG/RBG的概念,RBG用于业务信道的资源分配一个RBG是一组RB组成分组的大小和系统带宽有关,REG,RBG,PUSCH（物理上行业务信道）,用于承载上行业务信息。加扰：使用UE专用扰码。调制：支持QPSK，16QAM和64QAM调制。传输预编码：输入的符号先分成 组再进行预编码，即DFT。映射到资源元素：从子帧的第一个时隙开始，先k后l进行映射。SC-FDMA信号生成：IDFT。,有6种格式，用于承载HARQ-ACK，CQI，SR信息。对
11、于同一个UE而言，PUCCH不与PUSCH同时传输。支持多种格式，格式不同调制方法和每个子帧中的比特数不同。,PUCCH（物理上行业务信道）,Format 1传输SR信息，发射常数1。Format 1a/1b传输HARQ-ACK，1比特时BPSK调制，2比特时QPSK调制。Format 2传输CQI信息，先将CQI进行信道编码成20bit，后进行QPSK调制。Format 2a/2b传输CQI和HARQ-ACK的混合信息，先将CQI进行信道编码成20bit，后进行QPSK；HARQ-ACK则进行BPSK/QPSK调制。,PUCCH（物理上行业务信道）,PRACH（物理随机接入信道）,帧结构不同
12、的无线帧结构不同前缀序列的生成由零相关区Zadoff-Chu 序列生成,SCH（同步信道）,下行同步信道包括P_SCH 和S_SCH，P-SCH和S-SCH的频域位置为直流附近的72个子载波。实际上只占了62个子载波，其他10个不放同步序列。P-SCH在一个无线帧中有两个，这两个是完全一样的。时域位置为第0个slot的倒数第一个符号；第10个slot的倒数第一个符号。S-SCH在一个无线帧中也有两个，而这两个同步符号是有差别的。时域位置为第0个slot的倒数第二符号；第10个slot的倒数第二个符号。,PBCH（物理广播信道）,PBCH承载BCH包含的系统信息，系统信息包括下行系统带宽、系统帧
13、序号(SFN)、PHICH持续时间以及资源大小指示信息。每个第0号子帧有4个OFDM符号的PBCH信号。,PCFICH（物理控制格式指示信道）,每个子帧中都发射PCFICH，E-Node B通过PCFICH将一个子帧中PDCCH占用的OFDM符号数通知给UE，这个OFDM符号数由CFI来指示，CFI可以取值为CFI=1,2,3,4（4保留）。,PHICH（物理HARQ指示信道）,PHICH承载E-Node B对上行发射信号做出的NAK/ACK响应信息。在一个子帧中，PHICH持续时间主要有两种，一是短PHICH，另一种是长PHICH。这个持续时间在PBCH中利用1bit来指示。在下行的每个子帧
14、中，都需要发射PHICH，而且可以同时发射多个PHICH组。定义一个PHICH组由多个映射到相同RE中的PHICH。,PDCCH（物理下行控制信道）,PDCCH承载调度以及其他控制信息，包含传输格式、资源分配、上行调度许可、功率控制以及与上行传输相关的ACK/NACK等信息。这些信息可以组成多种控制信息(DCI)格式，被映射到每个子帧的最先的前n（n=4）个OFDM符号中，n的具体取值由PCFICH信道中的CFI来指示。在一个子帧中，可以同时传输多个PDCCH，一个UE可以监听一组PDCCH。每个PDCCH在一个或者多个控制信道单元(CCE)中发射，通过集成不同数目的CCE可以实现不同的PDC
15、CH编码码率。PDCCH支持4种物理层格式，分别占用1、2、4、8个CCE。,PDSCH（物理下行业务信道）,物理资源的映射,主辅同步信号、导频信号、广播信息映射位置是固定的，控制格式指示信息的位置可以估算出，也基本上是固定的。一般来说，先映射以上固定信息；再按照广播信息规定的HARQ指示信息位置，映射HARQ指示信息；然后在相应的控制符号内其他的RE上，映射控制信息；最后把业务信息映射到剩余的RE上。（1）确定系统参数；（2）参考符号的物理资源映射；（3）同步信号的物理资源映射；（4）PBCH符号的物理资源映射；（5）PCFICH符号的物理资源映射；（6）PHICH符号的物理资源映射；（7）
16、PDCCH符号的物理资源映射；（8）PDSCH（PMCH）符号的物理资源映射。,物理资源的映射举例,第一部分 LTE前世今生第二部分 LTE基础技术第三部分 LTE传输技术,43,第三部分 LTE传输技术,第一章 下行传输技术 OFDM技术原理 第一节 OFDM技术原理第二节 OFDM优缺点第二章 上行传输技术DFT-S-OFDM技术原理第一节 DFT-S-OFDM技术原理第二节 上行SC-FDMA多址方式,OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输OFDM子载波的带宽 信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非
17、频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落”OFDM符号持续时间 信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响,下行传输技术OFDM技术原理,OFDM正交性原理,下行传输技术OFDM技术原理,CP的原理与作用,下行传输技术OFDM技术原理,OFDM原理框图,下行传输技术OFDM技术原理,OFDM优缺点,OFDM系统的优点：各子信道上的正交调制和解调可以采用IDFT和DFT实现，运算量小，实现简单。OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道，实现上下行链路的非对称传输。所有的子信道不会同时处于频率选择性深衰落，可以通过动态子信道分配充分利用信噪比高的
18、子信道，提升系统性能。OFDM系统的缺点：对频率偏差敏感：传输过程中出现的频率偏移，如多普勒频移，或者发射机载波频率与接收机本地振荡器之间的频率偏差，会造成子载波之间正交性破坏。存在较高的峰均比(PARA)：OFDM调制的输出是多个子信道的叠加，如果多个信号相位一致，叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平均功率，导致较大的峰均比，这对发射机PA的线性提出了更高的要求。,49,第三部分 LTE传输技术,第一章 下行传输技术 OFDM技术原理 第一节 OFDM技术原理第二节 OFDM优缺点第二章 上行传输技术DFT-S-OFDM技术原理第一节 DFT-S-OFDM技术原理第二节 上行SC-FDMA多
19、址方式,上行传输技术DFT-S-OFDM技术原理,LTE系统中上行链路采用SC-FDMA技术，以期降低PAPR，提高功率效率，通过DFT-S-OFDM技术来实现。DFT-S-OFDM可以认为是SC-FDMA的频域产生方式，是OFDM在IFFT调制前进行了基于傅立叶变换的预编码。DFT-S-OFDM与OFDM的区别在于：OFDM是将符号信息调制到正交的子载波上，而DFTS-OFDM是将M个输入符号的频谱信息调制到多个正交的子载波上去。单载波的实质是一个星座点符号分布在所有分配给他的频率上。单载波本身不一定PAPR小，但一般单载波容易做到PAPR小。如果DFT后的信号不是等间隔或者集中分布在所分到
20、的子载波上，也是单载波，但是PAPR就比较大。,以长度为M的数据符号块为单位完成DFTS-OFDM的调制过程。首先通过DFT离散傅里叶变换，获取与这个长度为M的离散序列相对应的长度为M的频域序列。DFT的输出信号送入N点的离散傅里叶反变换IDFT中去，其中NM。IDFT的长度比DFT的长度长，IDFT多出的那一部分输入为用0补齐。在IDFT之后，为避免符号干扰同样为这一组数据添加循环前缀。,上行传输技术DFT-S-OFDM技术原理,上行SC-FDMA多址方式,利用DFTS-OFDM的特点可以方便的实现SC-FDMA多址接入方式。通过改变不同用户的DFT的输出到IDFT输入端的对应关系，输入数据符号的频谱可以被搬移至不同的位置，从而实现多用户多址接入。,基于DFTS-OFDM的频分多址,基于DFTS-OFDM的集中式、分布式频分多址,
