LTE基本原理及关键技术
lte基础原理与关键技术
lte基础原理与关键技术LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，是由3GPP（3rd Generation Partnership Project）制定的国际标准。
LTE基于OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）和MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）两种关键技术，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的系统容量。
LTE的基础原理是通过将频谱分成多个小的子载波，并通过OFDMA技术将数据并行传输在这些子载波上，从而提高整体的数据传输速率。
同时，采用MIMO技术可以在发送和接收端分别使用多个天线，通过空间复用和多路径传输的方式提高系统的抗干扰性能和覆盖范围。
除了OFDMA和MIMO，LTE还采用了其他关键技术来增强系统的性能。
其中，调制技术是LTE中的重要一环。
LTE采用了更高阶的调制方式（如16QAM和64QAM）来提高每个子载波的传输速率。
另外，LTE还引入了天线端口数据复用（TM）技术，将控制信道和数据信道通过不同的天线进行传输，从而提高系统的容量和灵活性。
LTE还采用了自适应调度技术，根据用户的需求和信道条件动态地分配资源，从而提高系统的整体效率。
同时，LTE还引入了多小区（Multi-Cell）协同技术，通过小区间的协作和资源的共享来提高系统的覆盖范围和容量。
除了上述关键技术，LTE还包括了其他一些重要的技术和功能。
例如，LTE使用了数据流控制和快速调度算法来提高系统的传输效率和公平性。
LTE还引入了LTE-Advanced技术，如协同多点传输（Coordinated Multi-Point，CoMP），通过多个基站的协同传输来提高系统的覆盖范围和容量。
总的来说，LTE基于OFDMA和MIMO技术，结合多种关键技术和功能，实现了更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的系统容量。
LTE关键技术
LTE关键技术
目录
5.1 LTE的技术特点 5.2 正交频分复用 5.3 多天线技术 5.4 高阶调制和AMC 5.5 混合自动重传 5.6 小区间干扰抑制
课件制作：赵珂
5.1 LTE的技术特点
LTE的技术特点
1. 支持灵活的频谱带宽； 2. 提供了更高的容量 LTE提供了更高的比特率，也提升了系统的容量，LTE系统的容量至 少是3G系统的10倍。 3. 高峰值的数据速率 4. 更高的频谱效率 5. 更低的时延 6. 增加了同时活动用户的数量； 7. 提高了单元边缘的性能，提高了小区容量并降低了系统时延。
课件制作：赵珂
5.1 LTE的技术特点
LTE的技术特点
LTE的主要关键技术有： 频谱效率提升技术：OFDM（正交频分复用）。 空口速率提升技术之一：MIMO （多输入多输出）。 空口速率提升技术之二：高阶调制和AMC（自适应调制与编码）。 可靠性提升技术：HARQ（混合自动重传）。 抗干扰利器：ICIC（小区间干扰协调）。
课件制作：赵珂
5.2.2 OFDM技术
2）上行多址：SC-FDMA
SC-FDMA具有单载波的特性，因而其发送信号PAPR较低，在上行 功放要求相同的情况下，采用SC-FDMA可以提高上行的功率效率，降 低系统对终端的功耗要求。
课件制作：赵珂
5.3 多天线技术
5.3.1 MIMO概述
多 输 入 多 输 出 （ Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术最早 是由马可尼于1908年提出的，是指在 发送端或接收端采用多根天线（见图 5-5），使信号在空间获得阵列增益、 分集增益、空间复用增益和干扰抑制 增益。在不增加频谱资源和天线发射 功率的情况下，充分利用空间资源， 可以得到更大的系统容量、更广的覆 盖面和更高的数据传输速率，带来了 更高的频谱利用率。
LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术
LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术LTE 移动通信技术任务 4：LTE 关键技术在当今数字化的时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为一种先进的移动通信技术，具有高速率、低延迟、大容量等显著优势。
而这些优势的实现，离不开一系列关键技术的支持。
接下来，让我们深入探讨一下 LTE 的关键技术。
一、正交频分复用（OFDM）技术OFDM 技术是 LTE 系统的核心技术之一。
它的基本原理是将高速的数据流分解为多个并行的低速子数据流，然后分别调制到相互正交的多个子载波上进行传输。
与传统的频分复用技术相比，OFDM 具有诸多优点。
首先，它能够有效地抵抗多径衰落。
在无线通信环境中，信号会因为建筑物、地形等障碍物的反射和散射而产生多个路径，导致接收端接收到的信号出现延迟和衰减。
OFDM 通过将宽带信道划分成多个窄带子信道，使得每个子信道的带宽小于信道的相干带宽，从而减少了多径衰落的影响。
其次，OFDM 具有较高的频谱利用率。
由于子载波之间相互正交，使得它们可以在频谱上紧密排列，从而提高了频谱资源的利用效率。
此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配。
通过灵活地调整子载波的分配，可以根据用户的需求和信道状况，合理地分配频谱资源，提高系统的容量和性能。
二、多输入多输出（MIMO）技术MIMO 技术是 LTE 实现高速数据传输的另一个重要手段。
它通过在发射端和接收端使用多个天线，形成多个并行的空间信道，从而在不增加带宽和发射功率的情况下，显著提高系统的容量和频谱利用率。
MIMO 技术主要包括空间复用和空间分集两种工作模式。
空间复用模式下，多个数据流同时在不同的天线上传输，从而提高数据传输速率。
而空间分集模式则通过在多个天线上发送相同的数据，或者对接收端接收到的多个信号进行合并处理，来提高信号的可靠性和抗衰落能力。
在实际应用中，MIMO 技术可以根据信道条件和系统需求，灵活地切换工作模式，以达到最佳的性能。
LTE关键技术
LTE关键技术介绍我们来交流一下LTE的关键技术。
其实说到关键技术，主要还是物理层的关键技术，LTE 在物理层采用了OFDM和MIMO等技术，极大地提高了系统的系统和吞吐量。
1、网络架构3GPP LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。
原有的网络结构显然已无法满足要求，需要进行调整与演进。
2006年3月的会议上，3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB（eNB）和接入网关（aGW）构成，这种结构类似于典型的IP宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP 系统的体系架构产生深远的影响。
eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能。
aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分。
但在如何处理小区间干扰协调、负载控制等问题上各成员还存在分歧，是采用RRM Server进行集中式管理，还是采用分散管理，尚未达成一致。
2、基本的传输技术和多址技术之前提到了3GPP RAN1工作组，它是专门负责物理层传输技术的甄选、评估和标准制定的。
在对各公司提交的候选方案进行征集后，确定了以OFDM为物理层基本传输技术方案。
实际上在确定这个方案的时候，3GPP内部分为两大阵营：支持OFDM的和支持CDMA的。
支持CDMA的公司主要考虑的是后向兼容性，支持OFDM的公司主要是考虑到某些公司对于CDMA技术的垄断性把持。
在选择OFDM作为物理层基本传输技术的同时，大家对OFDM 的具体实现上还存在分歧：一部分公司认为上行的峰平比较大，对终端的寿命和耗电量有很高的需求，由此建议上行采用低峰平比的单载波技术；另一部分公司则认为在上行也可采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。
最后，经过激烈的讨论的艰苦的融合，3GPP最终选择了大多数公司支持的方案，下行OFDM；上行SC-FDMA。
LTE基础原理及关键技术
LTE的网络架构
• LTE的主要网元
– – LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。
•
LTE的网络接口
–
–
e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。
S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1U是e-NodeB连接S-GW 的用户面接口与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低 组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。
载波带宽 [MHz]
RE数目 (每个OFDM符号) RB数目 （每个slot）
1.4
72 6
3
180 15
5
300 25
10
600 50
15
900 75
20
1200 100
自适应调制和编码（AMC）
信道质量的信息反馈，即Channel Quality Indicator （CQI） UE测量信道质量，并报告（每1ms或 者是更长的周期）给eNodeB eNodeB基于CQI来选择调制方式，数 据块的大小和数据速率
的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。 • 2)MIMO:不相关的各个天线上分别发送多个数据流，利用多径衰落， 在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道及频谱利用率，下 行数据的传输质量。 • 3) 高阶调制：16QAM、64QAM • 4) HARQ:下行：异步自适应HARQ • 5) AMC：TD-LTE支持根据上下行信道互易性进行AMC调整
Subframe #4
Subframe #5
Subframe #7
物联网中的LTE技术(九)
随着物联网技术的快速发展，LTE技术作为一种重要的通信技术，正逐渐成为物联网领域的主流选择。
在本文中，将探讨物联网中的LTE技术的应用和发展趋势。
一、LTE技术的基本原理LTE（Long Term Evolution）是一种第四代移动通信技术，它采用了OFDM （正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）等先进技术，可以实现更高的数据传输速度和更低的延迟。
相比于传统的2G和3G技术，LTE技术能够更好地满足物联网设备对于高速数据传输和稳定连接的需求。
在物联网中，大量的传感器设备需要通过无线网络进行数据传输，而LTE技术的高速传输和低功耗特性使其成为理想的选择。
此外，LTE技术还支持更多的设备连接，能够有效解决物联网设备数量庞大的问题。
二、LTE-M和NB-IoT技术除了传统的LTE技术，LTE-M（LTE for Machines）和NB-IoT（Narrowband IoT）也是物联网中的重要通信技术。
LTE-M技术主要用于对于高带宽需求的物联网设备，比如高清视频监控设备和可穿戴设备等。
而NB-IoT技术则主要用于对于低功耗、低带宽需求的设备，比如环境监测传感器和智能家居设备等。
这两种技术都是基于LTE技术的变种，它们在物联网领域的应用将进一步推动物联网设备的发展和普及。
而且，随着5G技术的不断发展，LTE-M和NB-IoT技术也将逐渐融入到5G网络中，为物联网设备提供更加高效的连接和服务。
三、LTE技术在智能城市中的应用智能城市是物联网技术的一个重要应用领域，而LTE技术作为智能城市的通信基础设施也扮演着至关重要的角色。
在智能城市中，各种传感器设备和智能设备需要通过无线网络进行数据传输和互联互通，而LTE技术的高速传输和低延迟可以为智能城市提供可靠的通信支持。
比如，智能交通系统可以通过LTE技术实现车辆之间的实时通信和数据交换，从而提高交通效率和安全性。
智能环境监测系统可以通过LTE技术实现对于城市环境参数的实时监测和数据传输，为城市环境管理提供数据支持。
LTE网络原理及关键技术
LTE关键技术
频谱灵活
◦ 支持更多的频段 ◦ 灵活的带宽 ◦ 灵活的双工方式
先进的天线解决方案
◦ 分集技术 ◦ MIMO技术 ◦ Beamforming技术
新的无线接入技术
◦ OFDMA ◦ SC-FDMA
LTE关-UTRA Band 33 34 35 36 37 38
RAN WG2
GERAN WG2
Radio Layer 2 spec Radio Layer 3 RR spec
Protocol Aspects
GERAN WG3
Terminal Testing
RAN WG3
lub spec, lur spec, lu spec UTRAN O&M requirements
RAN WG4
Radio Performance Protocol aspects
RAN WG5
3GPP组织架构 Mobile Terminal Conformance Testing
39
40 Newly Proposed
Uplink/downlink [MHz]
1900-1920 2010-2025 1850-1910 1930-1990 1910-1930 2570-2620
1880-1920
2300-2400 2496-2690
Duplex mode TDD TDD TDD TDD TDD TDD
802.16 d
802.16 e
2.5G
2.75G
3G
3.5G
多种标准共存、汇聚集中
多个频段共存 移动网络宽带化、IP化趋势
EV-DO Rev. B
3.75G
802.16 m
D-LTE基本原理与关键技术精品文档66页
© ZTE Corporation. All rights reserved.
3
> 内部公开
© ZTE Corporation. All rights reserved.
LTE频谱（TDD）
频段指示 33 34 35 36 37 38 39 40
上行 1900 MHz – 1920 MHz 2019 MHz – 2025 MHz 1850 MHz – 1910 MHz 1930 MHz – 1990 MHz 1910 MHz – 1930 MHz 2570 MHz – 2620 MHz 1880 MHz – 1920 MHz 2300 MHz – 2400 MHz
类似SGSN的控制面功能
eNodeB之间的切换的 本地锚点
E-UTRAN空闲模式下数 据缓存以及触发网络侧 Service Request流程
合法监听
数据包路由和转发
上下行传输层数据包标 记
基于用户和QCI力度的统 计（用于运营商间计费）
基于用户、PDN和QCI 力度的上行和下行的计费
当用户需要进行语音呼叫业务时，通 过EPC网络与CS域间的SGs接口，将 语音呼叫回落到CS域来处理。
需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖 区域的VMSC，以支持类似Gs接口 的SGs接口联合位置更新、寻呼、短 消息等功能。
网络结构简单，不需要部署IMS。
> 内部公开
PSTN/PLMN
CSCF
© ZTE Corporation. All rights reserved.
> 内部公开
EPC网元的主要功能
MME
Serving GW
PDN GW
NAS信令处理 NAS信令的安全保护 3GPP内不同节点之间的 移动性管理 空闲移动终端的跟踪和可 达 TA List管理 PDN GW和Serving GW 选择 MME和SGSN的选择 合法监听 漫游控制 安全认证 承载管理
LTE核心网基本原理及关键技术
TAI/TA list
RAI
位置标识
EPC网元域名标识（FQDN）
SGSN Number、HLR Number
网元标识
新引入码号：GUTI 全球唯一临时标识（Globally Unique Temporary UE Identity），类似RAI+P-TMSI
<GUTI> = <MCC><MNC><MME Group ID><MME Code><M-TMSI>, 2G/3G与LTE进行互操作时，GUTI与RAI+P-TMSI需进行映射 新引入码号：TAI 追踪区标识（Tracking Area Identity），表示用户位置信息，类似2G/3G位置区LAI或路由区RAI
PCRF
的信令接口，基于GTPv2； -S10：进行MME间互操作时，MME通过S10
S9 接口传递承载上下文信息，基于GTPv2
-S5：S-GW和P-GW间接口，包括控制面
Rx （GTPv2）和用户面（GTPv1）
Gx
AF -S8：国际漫游接口，拜访地S-GW接入归属地
P-GW，协议同S5
SGi Internet PS Service
码号分配
需要全网规划的EPC号码涉及TAC及MME GI，原有2G/3G网络中的码号规 划保持不变。
TAC的分配
- TAC：用16进制表示为x1 x2 x3 x4 - 域名为：tac-lb<x3x4>.tac-hb<x1x2>.tac.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC> - 为保证省间互通丌冲突，可参照LAC的分配方式统一规划， x1x2的取值各省应丌同，x3x4
LTE入门介绍-基本原理
2014年
4
技术。
LTE-A开始商用，可以提供更高的数据传 输速度和更加稳定的网络连接。
LTE的优点和特点
1 高速率
2 低延迟
LTE的下行峰值速率可达到300Mbps，上行 可达到75Mbps，是目前流行的移动通信制式 中速度最快的。
LTE的往返时延较短，支持实时传输，适合 高速数据交互和视频通话等应用场景。
3 灵活的频谱分配
LTE的频域和时域资源分配非常灵活，可根 据网络流量需求自适应地调整资源的使用。
4 全球统一标准
LTE是全球通信技术领域的统一标准，确保 了各厂商之间设备的互通性。
4G与LTE 的区别
4G
泛指第四代移动通信技术，是包括LTE在内的多种技 术的概括性称呼。
LTE
是4G移动通信技术中的一种，是现在最为常用和流 行的4G通信技术。
LTE在新兴业务领域中的应用
LTE在新兴业务领域中的应用，包括了虚拟现实，云计算，远程教育和远程办 公等多个方面，为现代社会的科技创新和进步提供了无限的潜力和可能性。
LTE在5G商用初期的应用前景
LTE在5G商用初期的应用前景包括了共存和过渡，在向5G技术的转型和适应 过程中，继续发挥着重要的支撑作用。
LTE的通信标准
LTE的通信标准针对不同的移动通信网络和技术，主要包括FDD-LTE、TDDLTE、VoLTE等。
LTE的物理层和信道结构
LTE的物理层和信道结构决定了移动通信中的数据传输速率和稳定性，主要包括LTE帧结构、子帧结构、信道 带宽、全球时隙和凸形电平等。
MIMO技术在LTE中的应用
LTE的无线接入技术
LTE的无线接入技术可以根据网络流量的需求智能调整时间、空间和频谱资源， 进一步提高了网络的稳定性和效率。
LTE关键知识点总结
LTE关键知识点总结LTE（Long Term Evolution）是一种4G网络技术，提供了高速、低延迟的无线通信服务。
下面是关于LTE的一些关键知识点总结：1.网络架构：LTE采用了分布式的网络架构，包括以下几个关键组成部分：- eNodeB（Evolved NodeB）：eNodeB是无线基站的新一代，负责无线信号的发射和接收。
- EPC（Evolved Packet Core）：EPC是LTE网络的核心部分，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW （Packet Data Network Gateway）等组件，负责用户鉴权、移动性管理和数据传输等功能。
2. 多址技术：LTE采用了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术，将无线频谱分为多个子载波，在同一时间和频段上可同时传输多个用户的数据。
3.频段和带宽：LTE可在多个频段上运行，常见的频段包括700MHz、800MHz、1800MHz、2100MHz和2600MHz等。
每个频段的带宽可以是1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz或20MHz等不同大小。
4.MIMO技术：LTE支持多输入多输出（MIMO）技术，可以通过发送和接收多个天线上的信号来提高数据传输的稳定性和吞吐量。
6. QoS（Quality of Service）：LTE支持多种QoS类别，可以根据不同应用的需求提供不同的网络资源。
通过定义不同的QoS类别，可以满足语音、视频、数据等不同应用对网络性能的要求。
7.LTE高级功能：- Voice over LTE（VoLTE）：VoLTE是LTE网络上的语音通话服务，可以实现高质量的语音通话。
- LTE-Advanced：LTE-Advanced是对LTE的改进和扩展，引入了更高的数据传输速率和更好的网络容量管理能力。
LTE 基本原理及关键技术
汇报人：
CONTENTS
PRT ONE
PRT TWO
LTE的发展历程和背景 LTE在通信技术中的地位和意义 LTE的应用场景和优势 LTE的发展趋势和未来展望
2009年：LTE商用网络部署
2 0 0 4 年 ： 3 G P P 启 动 LT E 项 目
2013年：全球LTE用户数突 破1亿
优势：提高信号 覆盖范围、减少 干扰、增加系统 容量和频谱效率
应用场景：广泛 应用于无线通信 系统如LTE、 WiFi等
定义：根据信道状态自适应地调整传输参数提高链路性能和系统容量 关键技术：MC、HRQ等 应用场景：高速移动场景、城区密集建筑等 优势：有效对抗无线信道的多径衰落提高数据传输的可靠性和速率
PRT FOUR
定义：物理层负责传输数据提供无线资源管理功能 协议：采用多层协议栈包括物理层和数据链路层 传输方式：采用频分复用和时分复用相结合的方式 关键技术：包括多天线技术、调制解调技术、信道编码技术等
信道编码：采用高效 率的信道编码方案如 Turbo码和LDPC码以 提高数据传输的可靠 性和效率。
2 0 1 9 年 ： 5 G 商 用 LT E 仍 为 主要移动通信技术
高速度：最大传 输速率为 100Mbps达到 3G的10倍以上
低时延：端到端 时延达到10ms 以下实现快速的 数据传输
永远在线：用户 可以始终保持在 线状态随时进行 高速数据传输
频谱效率高：采 用频谱效率更高 的OFDM技术相 比3G提高了2-3 倍
单击添加标题
演进型技术：未来LTE技术还将不断演进如采用更高阶的调制技术、更高 效的信道编码等技术以提高数据传输速率和降低延迟。
单击添加标题
融 合 网 络 ： 未 来 LT E 将 与 W i F i 等 其 他 无 线 技 术 融 合 形 成 更 加 智 能 化 的 网 络结构提供更加高效、可靠的数据传输服务。
LTE基本原理及关键技术
LTE
NMTS
FDD
4G IMT-Advanced Likely
TACS TD-SCDMA R4 AMPS HSPA MC-HSPA MBMS
OFDMA
TDD
Based Technology
IS95
CDMA 2000
CDMA 2000 1X-ED-DO
EV-DO Rev. A
EV-DO Rev. B
UE 等级 下行最大比 下行空间复 上行最大比 上行是否支 特数/TTI 用最大层数 特数/TTI 持 64QAM
1
10296
1
5160
SGW 功能
• • • • • • • eNodeB间切换时作为本地锚定点 3GPP内不同接入技术之间的移动性锚点---终结在S4接口，在2G/3G系统和PGW间实现业务路由 E-UTRAN空闲模式下为下行数据提供缓存，并触发网络侧服务请求流程 合法侦听 数据包的路由与前转 IP包标记 计费
PDN GW 功能-----连接外部数据网的网关
X2接口支持的功能
• 支持连接态的UE在LTE系统内移动性管理功能
– 源eNodeB和目的eNodeB之间上下文的传输 – 源eNodeB和目的eNodeB之间用户面隧道控制功能 – 切换取消功能
• 负荷管理 • 小区间干扰协调
– 上行干扰负荷管理
• X2接口管理和错误处理功能 • 跟踪功能
UE
Gateway
全IP
网络结构扁平化 媒体面控制面分离 与传统网络互通
E-UTRAN和EPC的划分
无线接入网
核心网
eNodeB 功能
• 无线资源管理： （1）无线承载控制 ； （2）接纳控制； （3）连接移动性控制； （4）上下行链路的动态资源分配（即调度）等
lte工作原理
lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是一种移动通信技术，用于实现高速数据传输和宽带无线接入。
它的工作原理是基于多天线技术、OFDM技术和分组交换技术等几个关键技术进行组合实现。
在LTE系统中，用户设备（如手机）和基站之间进行数据传输，下面将详细介绍LTE的工作原理以及相关参考内容。
1. 多天线技术：LTE系统采用了多输入多输出（MIMO）技术，通过多个发射天线和接收天线的组合，可以实现更高的数据传输速率和更好的频谱效率。
MIMO技术的原理是在多条独立的信道上同时传送数据，通过空间上的分集和编码技术，可以提高系统容量和抗干扰能力。
2. OFDM技术：LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，将频谱资源分成多个频域上的子载波，并在时域上实现并行传输。
OFDM技术具有抗多径衰落、高信道容量和灵活性等优点。
LTE系统中，使用的是基于FFT的OFDM技术，通过变换和调制操作将数字数据转换为复数信号，然后在频域上进行并行传输。
3. 分组交换技术：LTE采用了分组交换技术，将数据分为小的数据包进行传输。
与传统的电路交换方式不同，分组交换更加灵活高效。
LTE系统中，用户数据被分割成小的IP数据包，并且与控制信息一起传输。
在传输过程中，数据包可以在不同的链路上分开传输，这样可以充分利用网络资源。
4. LTE协议架构：LTE系统使用了一种分层的协议架构，包含了物理层、数据链路层、网络层和应用层等几个层次。
物理层负责信号的调制、解调、编码和解码等操作；数据链路层负责数据传输的可靠性和适应性等；网络层负责IP数据包的传输和路由等；应用层负责具体的应用程序，如VoIP和视频流的传输等。
5. LTE资源分配：LTE系统中，将无线资源分成时域资源和频域资源两部分。
时域资源包括子帧、时隙和符号等，在时间上进行复用。
频域资源包括RB（资源块），在频率上进行复用。
通过动态分配时域和频域资源，实现对用户设备的灵活调度和调整，提高系统的容量和效率。
LTE基本原理和关键技术
高效率
低时延
• 用户面 • 控制面
LTE的2高2低
LTE标准的发展
Rel-8: LTE的基本技术和框架 扁平化架构 MIMO OFDM/SC-FDMA 多样的带宽 …
Rel-9: LTE的进一步增强与完善 LTE 家庭基站 自组织网络（SON） 广播多播（eMBMS） LTE定位技术 …
7
8
Mode 7 无码本BF
Mode 8 双流BF
提高系统容量
MIMO模式的应用算法决定了LTE频谱利用率性能
各种MIMO应用场景分析
MIMO模式切换
Fig.1 DL L1 Throughput between MIMO and SFBC in RSRP 12000 Adaptive SFBC MIMO
Time frequency resource for User 3
Time
Time frequency resource for User 3
0
OFDM资源的时频结构
One downlink slot, Tslot
One uplink slot, Tslot
UL N symb SC-FDMA symbols
效对抗频率选择性衰落，提供多变传输速率。
OFDM技术缺点：
容易受到频率偏差的影响
FFT积分区间
由于在发端是将频域信号进行迭加，会造成较高
的峰值平均功率比
LTE关键技术-OFDM技术
基于OFDM的物理层多址接入技术
3GPP最终决定在下行采用OFDMA技术，上行采用单载波频分复用技术SC-FDMA
-56.02%
-57.35% -57.41%
小区一 功 率 功 率
LTE基本原理及关键技术知识点
2
0
在资源分配中，UE根据检测到的:资源分配域进行解析:
3
RIV
当传输模式配置为TM7时，PDCCH相应的UE专属参考信号初始化由:完成:
3
UE
在PDCCH DCI格式1A的资源分配中，一个1比特标志区分局部式虚拟资源块和分布式虚拟资 源块，值为:表示局部式虚拟资源块:
1
0
X2AP全局过程中，eNB1向eNB2请求了负荷测量，eNB2通过下面哪条消息报告测量结果给 eNB1:
3
HPLMN AS维护可用的 按优先级排列 的PLMN列表和 等效PLMN标识 CSG小区是 PLMN的一部 分，每个CSG 小区有一个 0
关于AS和NAS的说法正确的是:
4
关于CSG小区说法错误的是:
2
Next_PDCP_RX_SN这个变量指示了期望收到的下一个PDCP
SN，初始值是:
1
Reordering_Window指示了记录窗的大小，对于映射在:式下的Reordering_Window大小为 2048: 如果控制面数据没有完整性保护，MAC-I:
4 2 4 2 4 1 4
SFBC 20dbm 6 126 3 40 3 重传率 SGW承载业务 管理功能 能够提高频谱 效率 E-NodeB之间 6 偏小 50ms和10ms 下行常规子帧 控制区域与数 PDSCH、PMCH 以及PBCH映射 到子帧中的数 OAM RSRP
PUSCH信道:___是反映无线接口信号传输质量的重要指标，是进行很多无线资源管理控制的 4 依据 S1接口不支持的功能有: SC-FDMA与OFDM相比: X2接口位于: 对于TDD，在每一个无线帧中，若是5ms配置，其中有4个子帧可以用于下行传输，并且有: 子帧可以用于上行传输: 多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移，若移动台向远离基站方向移动，则此时因多 4 4 1 3
LTE基本原理及关键技术简介
28
LTE与EVDO数据互操作
29
LTE与EVDO数据互操作
根据目前现有终端的测试结果： LTE-EHPRD方向 激活态时延约为：4.8s；空闲态：5.3s； EHRPD-LTE 空闲态（标准方案）：2.1s；空闲态（终端方案）：160s（同终端定时器有关）； 30
LTE与CDMA语音互操作
31
4）HARQ技术
自动重传请求(Automatic Repeat reQuest) 5）链路自适应技术—AMC eNodB根据终端上报的CQI PCI RANK等参数来决定采用的编码调制方式。
6）快速MAC调度技术
常用调度算法：最大C/I算法；轮询算法；正比公平算法(PF)，目前增强PF调度算法。 7）小区干扰消除 小区间干扰消除技术方法包括：加扰；跳频传输；发射端波束赋形以及IRC；小区间 干扰协调；功率控制。
2013年网络运行维护考核指
标》；《中国电信CDMA网络 DTCQT测试技术规范(2012 版)》； LTE关注指标数据来源于： 《中国电信运维业〔2014〕5 号.pdf》和《关于印发中国电 信LTE相关规范和指导意见的 通知中国电信网发〔2013〕 31号.pdf》。
接入性能 分组业务建立成功率 指标
35
LTE与EVDO对比-网络结构对比
LTE网络结构相对于EVDO的网络结构，减少了基站控制器的环
节，这样决定了LTE网络具有如下的优点：
网络结构更趋扁平化和简单化； 减少网络节点，降低系统复杂度以及传输和无线接入时延； 减少网络部署和维护成本；
LTE与EVDO对比-主要技术对比
主要技术比较 开始时间 规范协议 占用频带 带宽 多址技术 核心网络 业务类型 网络体系结构 数据峰值速率 接入方式 交换方式 3GEVDO 2002年 3GPP2 800MHZ 1.25M CDMA IP网络 数据通信 结构复杂,带有基站控制器 结构简单、全IP、无基 站控制器、网络扁平化 4GLTE 2005年 3GPP 1.8/2.1/2.6GHZ 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz; 灵活带宽配置 FDMA/TDMA
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系 统 带 宽
TTI：1ms 单载波
频 率
在任一调度周期中，一个用户分得的子 载波必须是连续的
用户1的时频资源 用户2的时频资源
时 间
子频段：12 个子载波
用户3的时频资源
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0
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SC-FDMA的优势
LTE上行采用SC-FDMA多址技术，即所谓的单载波FDMA技术
8
6
4
空间相关性越高，MIMO信 道容量越小
2
0
0
2
4
6
8
10 SNR(dB)
12
14
16
18
20
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MIMO的主要模式
User1
codeword
Mod
S F B C
Layer 1, CW1, AMC1 MIMO encoder and layer mapping Layer 2, CW2, AMC2 UE1 UE2
深衰落
某UE不用的频率或低MCS 频率资源分配图：
某UE可用频率
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OFDM优势4：带宽扩展性(Scalable OFDMA)
• 不同带宽的系统所采用的FFT点数是不一样的，称之为Scalable OFDMA。在实现上，通过调整 IFFT尺寸即可改变载波带宽，系统复杂度增加不明显。
一个OFDM符号
接收端同时收到前一个符号的多 径延迟信号（虚线）和下一个符 号的正常信号（实线），影响了 正常接收。时域上看受到了ISI， 频域上看受到了ICI。
•
通过符号间保护间隔CP消除ISI和ICI
•
时间
将OFDM符号周期内的后面一部分拷贝到前面去，形成循环前缀CP(Cyclic Prefix) 幅度
载波带宽 1.4MHz 3MHz 5MHz 10MHz 15MHz 20MHz FFT点数 128 256 512 15kHz 1024 1536 2048 15.36MHz 23.04MHz 30.72MHz 子载波带宽 采样率 1.92MHz 3.84MHz 7.68MHz
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Frequency
Frequency
Time frequency resource for User 1
Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2
Time frequency resource for User 2
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OFDM的不足
• OFDM技术最大的缺点是对频率偏移特别敏感
›
›
收发两端晶振的不一致会引起ICI，虽然在接收端可以通过频率同步来获取频率偏移并进行校正，但由于频偏 估计的不精确而引起的残留频偏将会使信号检测性能下降。 解决方法:LTE使用频率同步解决频偏问题
OFDM系统中由于载波数比较多，同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比 (PAPR，Peak to Average Power Ratio) 较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。
1
0 0
0
i
r
0
0 ~ ~ 0 x n 0
1
发射机
2
r
为信道矩阵的奇异值，代表每个子信道衰落的幅度
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接收机
MIMO系统的极限容量与信道相关性
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LTE关键技术Overview
MIMO
64QAM LTE
OFDMA
System Bandwidth Sub-carriers
SC-FDMA
System Bandwidth Single Carrier Sub-frame
Sub-frame
UE1
Transmission Diversity – SFBC/Precoding Rank1
Space Multiplexing – MCW/Precoding Rank2
MIMO encoder and layer mapping
保护间隔
CP使一个符号周期内因多径产生的波形为 完整的正弦波，因此不同子载波对应的时 域信号及其多径积分总为0 ，消除载波间 干扰(ICI)
应用于OFDM系统。每个子载波宽度仅为 15kHz且交叠存在，子载波间干扰（ICI） 对系统影响较大，因此采用CP消除ICI
FFT积分周期 一个OFDM符号
时间
Coded symbol rate= R Sub-carrier Mapping CP insertion
DFT
NTX symbols
IFFT
Size-NTX
Size-NFFT
实际上DFT-S-OFDM可以认为是一种特殊的多载波复用方式，其输出的信息同样具有多载波特性，但是由于其有 别于OFDM的特殊处理，使其具有单载波复用相对较低的PAPR特性。
• • • 相比OFDMA，SC-FDMA降低了PAPR，降低终端的复杂度从而降低成本，延长待机时间 SC-FDMA采用频域实现的方式：DFT-S-OFDM（下图） 相比OFDMA，SC-FDMA多了一个DFT运算
这个DFT运算使得进行OFDM调制前的所有频域星座点都是UE所有发送数据的线性关系，相比频域星座点由独立的数据 决定，降低了PAPR
时域
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -0.8
•
时域信号的峰均比高
›
1 2 3 0.8 2.5 1.5 0.6 2 1 0.4 1.5 0.2 0.5 1 0 0 0.5 -0.2 0 -0.4 -0.5 -0.6 -0.5 -1 -0.8 -1 -1 -1.5 -1.5 -0.8 -0.8 -0.8 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 -0.4 -0.2 -0.2 -0.2 0 0 0
保护带
传统多载波
OFDM
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LTE下行多址——OFDMA
• • OFDMA 是一种资源分配粒度更小的多址方式，同时支持多个用户。它将传输带宽划分成一系列正 交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。 实际上是TDMA+FDMA的多址方式。
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.2 0.2 0.2
0.4 0.4 0.4
0.6 0.6 0.6
0.8 0.8 0.8
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LTE上行多址——SC-FDMA
SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)，单载波频分多址，和OFDMA相 同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。 • 注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续。 •
传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。 保护频带 频率 传统的FDM多载波调制技术
OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。从而在相同带宽内容纳 数量更多(子)载波，提升频谱效率。
节省的带宽资源
频率
OFDM多载波调制技术
y1 h11 x1 h12 x2 n1 y 2 h21 x1 h22 x2 n2
y Hx n
R xx E xxT
HR xxH H C log 2 det I N 0
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MIMO
Layer 1, CW1, AMC1 MIMO
UE2
利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性， 向一个终端/基站并行发射多个数据流，提高系统峰值吞吐量
UE1 Layer 2, CW2, AMC2
空间分集
ICIC
利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性， 发射或接收一个数据流，避免单个信道衰落对整个链路的影 响，提升链路可靠性
Average Capacity, 2x2 MIMO channel 12 Tx Tx Tx Tx corr=0,Rx corr=0 corr=0.3,Rx corr=0.3 corr=0.6,Rx corr=0.6 corr=0.9,Rx corr=0.9
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Spectrum efficiency(Bit/Hz/s)
User1
codeword
Mod
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MIMO系统的极限容量
• MIMO (Multiple Input Multiple Output): • 收发两端同时采用2天线为例
x1
x2
h11 h21 h12 h22
y1 y2
• 极限容量 ：
MIMO系统的极限容量的本质
•MIMO信道容量的本质 — 等效于多个正交并行子信道
y U
y Hx n