第8章4g lte

900 ， 1800 2100MHz
，
5MHz（固定） CDMA、自适应调制编 码 FDD 支持高速移动
表8-1
WiMAX与其他3G标准的比较
8.4 IMT-Advanced系统
特征：
IMT-Adanced系统将基于全IP的核心网，支持有线及无线接 入，具有非对称数据传输能力， 高速移动环境下速率将达到100Mbit/s 静止环境下将达到1Gbit/s以上，能够支持下一代网络的各 种应用。
LTE物理层技术
1、双工方式的帧结构: LTE在数据传输延迟方面的要求很高，即单向延迟 要小于5ms。这一指标要求LTE系统必须采用很小 的传输时间间隔（TTI）。
一个无线帧Tf = 307200Ts = 10 ms , 一个时隙 T slot = 15360Ts = 0. 5 ms ,
#0
#1 一个子帧
SISO- Wave1
UMB
IEEE 802.16m
3G系统后续演进路线
业界普遍认为三个系统将沿着无线宽带接入和宽带移动 通信两条路线向IMT-Advanced演进。目前LTE拥有最多 的支持者，WiMAX次之，UMB则支持者很少。
殊途同归：
无论是WiMAX、LTE还是UMB，核心技术都是基于OFDM和 MIMO，只是由于不同组织的主要成员和产业背景不同， 在系统设计某些细节上各有侧重。
#2
#3
#18
#19
帧结构带来的问题： 子帧长度和UMTS中已有的两种TDD技术的时隙长度不匹配， 例如TD-SCDMA的时隙长度为0.675ms。时隙无法对齐将导 致TDD和FDD两种系统难以实现“临频同址”共存。
一个无线帧， Tf 307 200Ts 10ms
一个半帧， 600Ts 5ms 153
8.2 LTE系统
8.2 LTE系统
LTE具体技术目标如下：
提高峰值数据速率，下行达100Mbit/s，上行达50Mbit/s； 在保持现有基站位置的同时提高小区边缘数据速率； 提供频谱效率，是R6版本的2～4倍； 在用户平面UE-RNC-UE的接入网时延小于10ms； 减小控制平面时延（低于100ms，不包括下行寻呼延时）； 支持多种载波带宽，如1.25MHz、2.5MHz、5MHz、 10MHz、15MHz和20MHz； 支持与现有的3G系统和非3GPP规范系统的协同工作； 增强型多媒体广播/多播业务； 降低资本支出和运营支出的成本；
新型空中接口 个人通信网络
游牧网络
3G/4G 移动接入网
有线接入网
无线局域网 WLAN （ ） / 无线城域网 WiMAX （ ）
无线Adhoc网络
分布网层 （广播系统）
-完全覆盖 -全球接入 -完全移动性 -无独立用户连接
蜂窝层 （蜂窝通信系统）
-完全覆盖（包括热点） -全球漫游 -区域移动性 -支持独立用户连接 -区域覆盖 -热点覆盖 -区域移动性 -独立用户链路
第8章 移动通信系统未来发展
8.1
第三代移动通信演进 LTE系统 WiMAX技术 IMT-Advanced系统
8.2
8.3
8.4
8.1 第三代移动通信演进
背景：
3G技术的不断演进、不断完善和不断创新，3G标准表现出不确定 性。WCDMA已经演进到WCDMA HSPA（HSDPA/HSUPA）；而 cdma2000也已经演进到cdma2000 1xEV-DO/EV-DV；中国拥有自主 知识产权的TD-SCDMA标准，也演进到了TDD（HSDPA/HSUPA） 方案。
以码分多址CDMA技术为核心的传统3G系统将无法满足需求。要求 进一步改进和增强3G技术，提供更强的业务能力和更好的用户体验。

8.1 第三代移动通信演进
Rel.7 Rel.6 GSM GPRS WCDMA TD- SCDMA Rel.5 ( HSDPA) LTE
IMT-Advaned
1xEV-DO cdmaOne cdma2000 1xEV-DV IEEE MIMO- Wave2 802.16e
8、切换：
上行和下行都没有采用宏分集合并技术，这意味着LTE将不 采用软切换，而将采用快速小区选择（即快速硬切换）方法。 也考虑了不同频率之间和不同系统（如其他3GPP系统、 WLAN系统等）的切换。
LTE网络结构
为了达到简化信令流程、缩短延迟或降低成本的目的， E-UTRAN（LTE）舍弃了UTRAN无线网络控制器—基站 （RNC-Node B）结构，完全由演进型Node B（eNode B） 组成。
4、链路自适应:
5、功率控制:
由于小区内不存在CDMA系统中的“用户间干扰”，LTE 系统可以在每个子频带内分别进行“慢功控”。 上行，如果对小区边缘用户进行完全的功控，可能导致 增加小区间干扰的问题。考虑对边缘用户只“部分”补偿 路径损耗和阴影衰落，从而避免产生较强的小区干扰，以 获得更大的系统容量。
全ip网络3g4g移动接入网无线adhoc网络数字广播网多媒体业务和应用新型空中接口个人通信网络有线接入网无线局域网wlan无线城域网wimax游牧网络蜂窝层蜂窝通信系统分布网层广播系统热点覆盖层无线局域网个人网络层个人通信系统固定接入层有线网络系统系统内水平切换系统间垂直切换可能存在的回路完全覆盖全球接入完全移动性无独立用户连接完全覆盖包括热点全球漫游区域移动性支持独立用户连接区域覆盖热点覆盖区域移动性独立用户链路短距离通信漫游独立用户链路个人移动性全球接入ltea
WiMAX最初提供固定宽带无线接入，支持中低速移动用 户，峰值速率达到70Mbit/s。
LTE标准在设计多址方案时，3GPP内大部分成员认为上 行链路OFDM技术峰均比过高会影响终端的功放成本和电 池寿命，因此LTE下行采用OFDM，上行采用较低峰均比的 单载波SC-FDMA。 3GPP2的主要成员认为上行链路OFDM技术峰均比问题可 以通过预编码等方式解决，因此UMB技术标准上下行链路 均采用OFDMA，同时反向链路保留了CDMA数据信道，用 于传输突发的低速率、对时延敏感的反向数据。
一个时隙， Tslot 15 360Ts 30 720Ts
Subframe#0 一个子帧， 30 720Ts
DwPTS GP

Subframe#2 Subframe#3 Subframe#4 Subframe#5
Subframe#7
Subframe#8 Subframe#9
UpPTS
DwPTS
GP
② 循环前缀（CP）的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。 长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增 加，导致数据传输能力下降。LTE系统采用长短两套循环前缀方案， 根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持 LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。
3、多天线技术:
6、小区搜索:
用于小区搜索的信道包括同步信道（SCH）和广播信道 （BCH），SCH用来取得下行系统时钟和频率同步，而BCH 则用来取得小区的特定信息。 参考信号也可能被用于一部分小区搜索过程。
7、同步：
除了考虑基本的UE和Node B之间的异步外，基于 OFDM/FDMA的LTE系统还需要考虑另外两种同步操作： ① 上行同步（即时间控制），为了保证上行多用户之间的 正交性，要求各用户的信号同时到达Node B，误差在CP 之内，因此需要根据用户距Node B的远近调整它们的发 射时间； ② Node B之间的同步，保持Node B之间的正交性可以使基 于OFDM/FDMA的LTE系统获得更好的性能（例如对于 MBMS系统） ③ 解决方法：是Node B借助小区内各UE的报告和相邻 Node B作同步校准，使全系统逐步和参考基准取得同步。
目标：
IMT-Advanced旨在建立一个全球统一的无线通信新架构，以 实现全球范围内的无缝接入和网间互连。通过IMT-Advanced 技术将可以实现未来多种无线接入系统，包括有线接入网、 个人通信网、无线局域网、蜂窝移动系统到数字广播系统等 相互之间的无缝互连与切换。
多媒体业务和应用 数字广播网 全IP 网络

竞争： WiMAX技术作为支持固定和一定移动性的城域宽带无线接 入技术，是目前业界最为关注的宽带无线接入技术之一。 WiMAX 应用了高阶调制、混合自动重传、自适应编码调制、信道质量反馈 和快速分组调度等关键技术。及时引入了先进的天线技术，如自适 应天线系统（AAS）和多输入多输出（MIMO）技术。
UpPTS
2、多址技术的选择:
3、调制与编码:
① LTE下行主要采用QPSK、16QAM、64QAM这3种调制方式。上行主 要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK，用于进一步降低DFT-S-OFDM的 PAPR）、QPSK、8PSK和16QAM。在信道编码方面，LTE主要考虑 Turbo码。但如果能获得明显的增益，也将考虑其他编码方式，如 低密度校验码（LDPC）。另外，为了实现更高的处理增益，还可以 考虑重复编码。
8.3 WiMAX技术
技术
标准
WiMAX
（cdma2000）
（WCDMA/UMTS） WCDMA 直 到 2Mbit/s （ HSDPA 支 持 超 过 10MHz） 典型2～5km
IEEE 802.16e Cdma2000 直 到 30Mbit/s 直 到 2.4Mbit/s （ 1xEV（10MHz） DO）； 吞吐量 直 到 3.1Mbit/s （ 1xEVDV）； 典型2～5km 覆盖范围 典型2～5km 2～6GHz 400，700，800，900， 频率 1800，2100MHz 1.25MHz OFDM、自适应调 CDMA、自适应调制编码 物理层核 制编码、支持自 心技术 适应天线系统 带宽 双工方式 TDD 移动性 游牧式移动 FDD 支持高速移动 1.25～20MHz
目的：围绕IMT-Advanced技术的未来应用，为了能 够为整个网络覆盖和容量、快速灵活的部署、降低 运营商的设备投资和维护成本。
方法： 1. 中继站是将信号进行再生、放大处理后，再转发给目 的端，以确保传输信号的质量的网络节点。 2. 按照中继节点所涉及的协议栈范围，可以将中继分为 层1/层2/层3这几种。 3. 层1直放站做信号放大的同时增加了一些资源分配功能， 诸如功率控制、子载波映射等。层2中继站通过对接收 信号的解码转发有效地抑制了噪声，在多跳传输时往 往能够更加有效降低噪声干扰。
降低从R6版本UTRA空中接口和网络架构演进的成 本； 系统和终端具有合理的复杂性、成本和功耗； 支持增强型的IMS和核心网； 尽可能保证后向兼容，当与系统性能或容量的提 高存在矛盾时可以考虑适当的折中； 有效地支持多种业务类型，特别是分组域业务， 如VoIP等； 系统能为低移动速度终端提供最优服务，同时也 支持高速移动速度终端； 系统应能工作在对称和非对称频段； 应支持多运营商的邻频共存。
热点覆盖层 （无线局域网）
个人网络层 （个人通信系统） 固定接入层 （有线网络系统） 系统内水平切换 系统间垂直切换 可能存在的回路
-短距离通信 -漫游 -独立用户链路 -个人移动性 -全球接入
LTE-A:通向IMT-Advanced之路
• 原理： 在上行链路，可以从多个站点同时接收 来自移动终端的信号，然后进行联合处理 ； 在下行链路，可以协同调度多个站点的 数据传输，同时从多个站点进行联合发送 。 • 通过CoMP技术 实现小区间的干扰协调； 增强总发射功率，实现多点的波束赋形（ 虚拟MIMO）； 有效提高系统容量和覆盖。