通信原理作业

通信原理作业

姓名：李士锦

班级：通信111班

学号： 20127053

3GPP长期演进（LTE）技术原理

摘要：第三代移动通信（3G）技术是当前主流无线通信技术之一。在诸多3G 技术标准中，又以3GPP制定的标准最具影响力。近几年来，WCDMA、TD-SCDMA、HSPA等各种系统已经逐步在全球大规模部署。同时3GPP又启动了LTE、HSPA+、LTE-Advanced等长期标准演进项目。而LTE作为一个即将被广泛应用的通信标准，势必会成为我国通信产业界关注的焦点。

关健词： LTE 、TD-LTE、OFDM、

引言

LTE（Long Term Evolution）是3GPP在“移动通信宽带化”趋势下，为了对抗WiMAX等移动宽带无线接入技术的市场挑战。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。

1、背景与概述

1.1 什么LTE

2004年底，正当人们惊讶于全球微波接入互操作（WiMAX）技术的迅猛崛起时，第三代合作伙伴计划(3GPP)也开始了通用移动通信系统技术（UMTS）的长期演进（LTE）项目。这项技术和3GPP2的UMB技术被统称为E3G。由于这种技术已经具有某些第四代通信技术的特征，甚至可以被看作“准4G”技术，为了能和可以支持20MHz带宽的WiMAX技术相抗衡，LTE也必须将最大系统带宽从5MHz扩展到20MHz。为此，3GPP不得不放弃长期采用的CDMA技术，选用

OFDM/FDMA技术。

1.2、LTE项目启动的背景

1.2.1 移动通信与宽带无线接入技术的融合

3GPP启动LTE项目的表面原因是应对WiMAX标准的市场竞争，但是其深层原因是移动通信与BWA技术的融合。BWA早期定位于有线宽带接入技术的替代，其发展经历了从固定局域接入向游牧城域接入，再向广域移动接入的发展历程，体现了明显的“宽带接入移动化”的趋势。与此同时，移动通信技术也向能够提供

更高的数据率发展，3GPP标准和3GPP2标准分别向HSPA和HRPD演进。

“宽带接入移动化”趋势表现为：由大带宽向可变带宽演变；由固定接入向支持中低速移动演变；由孤立热点覆盖向支持切换的多小区组网演变；由数据业务向同时支持话音业务演变；由支持以笔记本电脑为代表的便携终端，向同时支持以手机为代表的移动终端演变。

“移动通信宽带化”表现为：由5MHz一下向20MHz演变；由注重高速移动向为低速移动化演变；由电路交换/分组交换并重向全分组演变；由蜂窝网络向兼顾热的覆盖演变；终端形态由以终端为主向便携、移动终端并重演变。

2、LTE技术

2.1 LTE系统需求指标

①峰值数据率：20MHz系统带宽下，下行瞬间峰值速率100Mbps，上行瞬间峰值速率50Mbps

②控制面延迟：从驻留状态转换到激活状态的时延小于100ms控制面。

③控制面容量：每个小区在5MHz带宽下最少支持200个用户。

④频谱效率：在真实负载的网络中，下行频谱效率为R6 HDPA的3-4倍；上行频谱效率为R6 HSUPA的2-3倍。

⑤用户面延迟：零负载、小IP分组条件下时延小于5ms

⑥用户吞吐量：下行每兆赫兹平均用户吞吐量为R6 HDPA的3-4倍；上行每兆赫兹平均用户吞吐量为R6 HSUPA的2-3倍。

⑦移动性：0-15km/h低速移动化，15-120km/h高速移动实现高性能，120-350km/h 下能够保持蜂窝网络的移动性。

⑧覆盖：吞吐率、频谱效率和移动性指标在半径5km下的小区中应该全面满足，直径30km的小区中性能可有小幅下降，不应排除半径达到100km的小区。

⑨系统架构和演进：单一基于分组的E-UTRAN系统架构，通过分组架构实时业务和会话业务；最大限度的避免单点失败；支持端到端QOS；优化回转通信协议。

2.2、LTE的技术特征

3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比，LTE具有如下技术特征：

(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。

(3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。

（4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。

(5)系统部署灵活，能够支持 1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。

(6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。

(7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

(8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

2.3关键技术

2.31 空中接口物理层技术

空中接口物理层技术是无线通信系统的基础与标志，LTE系统物理层下行传输方案采用先进成熟的OFDMA技术；上行传输方案选择单载波SC-FDMA。LTE 系统暂不考虑宏分集技术。

2.32 OFDM技术

OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点，OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中（localized）方式或离散（distributed）方式。循环前缀Cyclic Prefix（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