LTE-A关键技术
MIMO技术3GPP标准演进
第54卷 第1期2021年1月通信技术Communications TechnologyVol.54 No.1Jan. 2021文献引用格式：张会丽. MIMO技术3GPP标准演进[J].通信技术，2021，54（01）：30-33.ZHANG Huili. MIMO Technology 3GPP Standard Evolution [J].Communications Technology,2021,54(01):30-33.doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2021.01.005MIMO技术3GPP标准演进*张会丽（重庆信息通信研究院,重庆 401336）摘 要：作为LTE-A/5G网络的关键技术，MIMO的标准演进路线一直备受关注。
结合3GPP标准对MIMO的规范进行梳理，从分集技术、空间复用技术、预编码技术、波束赋形技术、多用户MIMO技术等多个层面的技术演进入手，全面剖析MIMO技术从R11-R15阶段的技术演进脉络，掌握MIMO的发展方向。
关键词：MIMO；3GPP；LTE；5G中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1002-0802(2021)-01-0030-04MIMO Technology 3GPP Standard EvolutionZHANG Huili(Chongqing Academy of Information and Communication Technology，Chongqing 401336, China）Abstract: As the key technology of LTE-A/5G network, the standard evolution route of MIMO has always attracted much attention. Combining the 3GPP standards to sort out the MIMO specifications, and starting from the technological evolution of diversity technology, spatial multiplexing technology, precoding technology, beamforming technology, multi-user MIMO technology, etc., the technological evolution of MIMO technology from R11-R15 stage is comprehensively analyzed, and the development direction of MIMO grasped.Keywords: MIMO; 3GPP; LTE; 5G0 引 言多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）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。
LTE和LTE-A的区别
电子与通信工程前沿技术系列讲座之LTE和LTE-A的区别姓名：XXX学号：XXXXXXX院系：信息工程学院指导老师：XXXLTE和LTE-A的区别LTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP 多伦多会议上正式立项并启动。
LTE系统引入了OFDM和MIMO等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。
LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。
LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。
根据双工方式不同LTE 系统分为FDD-LTE和TDD-LTE，二者技术的主要区别在于空口的物理层上（像帧结构、时分设计、同步等）。
FDD系统空口上下行采用成对的频段接收和发送数据，而TDD系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输，较FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。
LTE基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，是GSM/UMTS标准的升级, LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的数据传输能力和数据传输速度，如新的数字信号处理（DSP）技术，这些技术大多于2000年前后提出。
LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的上传速率。
在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延迟。
LTE可提供高速移动中的通信需求，支持多播和广播流。
LTE频段扩展度好，支持1.4MHZ至20MHZ的时分多址和码分多址频段。
全IP基础网络结构，也被称作核心分组网演进，将替代原先的GPRS核心分组网，可向原先较旧的网络如GSM、UMTS和CDMA2000提供语音数据的无缝切换。
简化的基础网络结构可为运营商节约网路运营开支。
LTE的关键技术介绍
王斌
wangbin7062@
LTE的系统架构
LTE的协议堆栈和功能划分 LTE用户面
PDCP RLC
MAC
LTE 控制面 LTE的关键技术 LTE-A的关键技术
中继技术
载波聚合技术
增强技术
3GPP标准组织与制定阶段
阶段1：需求 阶段2：结构 阶段3：详细实现 RAN1 - 物理层 RAN2 - L2与L3无线 协议 RAN3 - 结构与 S1/X2接口 RAN4 - RF与RRM 性能要求 RAN5 - 终端测试
RLC模式
AM模式： AM模式是为可靠性要求很高并且分组的长 度可变的业务提出的。它的典型特征是支持ARQ和分 组的切割和串接。 M模式：UM模式是为可靠性要求不高的业务提出的。 它的典型特征是支持分组的切割和串接，但不支持 ARQ。 TM模式：TM模式是直接将高层的分组传到下层，在 RLC层不封装协议头。在TM模式下，高层的数据是 不分段的。目前，LTE仅仅确定了在随机接入阶段对 于控制平面支持TM模式，。
压缩的分组 (Compressed Header + Payload)
压缩的分组 (Compressed Header + Payload)
增加PDCP SN
去掉 PDCP SN
PDCP SN + 压缩的分组
PDCP SN +压缩的分组
加密参数(HFN, key, etc.)
加密
解密
解密参数(HFN, key, etc.)
RLC SDU 和 RLC PDU 缓存管理
SDU 缓存管理
LTE实战技巧之速率提升
LTE实战技巧之速率提升在LTE网络中，速率提升是提高用户体验和满足用户需求的关键。
以下是一些LTE实战技巧，可用于提高网络速率。
1.频谱优化：频谱是LTE网络传输数据的基础，优化频谱的使用可以大幅提升网络速率。
其中一种常用的优化方法是频谱分配，即将可用频段分配给不同的用户和服务，以最大程度地提高网络容量和速率。
2.增加小区密度：在LTE网络中，小区是网络传输的基本单元。
增加小区密度可以提供更好的信号覆盖和更高的网络容量，从而提高速率。
这可以通过增加基站的数量或扩展现有基站的覆盖范围来实现。
3.使用MIMO技术：MIMO（多输入多输出）技术可以利用多个天线在同一时间和频段传输和接收多个数据流，从而提高网络速率。
通过增加天线数量，可以提高信号强度和抗干扰能力，从而提高网络速率。
4.使用高级调制方式：LTE网络支持多种调制方式，包括16QAM和64QAM。
这些高级调制方式可以在相同的频谱资源和时间间隙中传输更多的数据，提高网络速率。
但是，高级调制方式对信号质量要求更高，因此需要更好的信号覆盖和抗干扰能力。
5.优化信道资源分配：LTE网络的信道资源是有限的，因此需要合理地分配给各个用户和服务。
通过合理的信道资源分配可以避免资源浪费和冲突，提高网络速率。
例如，可以通过动态资源分配和调度算法来根据用户需求和网络负载实时分配信道资源。
6.使用小区间协同：在密集城区等高容量和高速率要求的地区，可以使用小区间协同技术。
小区间协同可以将相邻基站的信号和资源协同使用，提高网络容量和速率。
例如，可以通过信号干扰协调和资源共享来提高网络速率。
7.使用载波聚合技术：LTE网络支持多载波聚合（CA）技术，可以同时利用多个载波进行数据传输，提高网络速率。
通过将不同频段的载波组合在一起，可以提供更大的带宽和更高的速率。
但是，载波聚合要求设备和网络支持，因此需要相应的设备和网络配置。
8.优化调度算法：调度算法是决定哪个用户在何时使用网络资源的关键。
什么是LTE-A
什么是LTE-ALTE-A是LTE-Advanced的简称,是LTE技术的后续演进。
LTE俗称3.9G，这说明LTE的技术指标已经与4G非常接近了。
LTE与4G相比较，除最大带宽、上行峰值速率两个指标略低于4G要求外，其他技术指标都已经达到了4G标准的要求。
而将LTE正式带入4G的LTE-A的技术整体设计则远超过了4G的最小需求。
在2008年6月，3GPP完成了LTE-A的技术需求报告，提出了LTE-A的最小需求：下行峰值速率1Gbps，上行峰值速率500Mbps，上下行峰值频谱利用率分别达到15Mbps/Hz和30Mbps/Hz。
这些参数已经远高于ITU的最小技术需求指标，具有明显的优势。
LTE-A主要技术特征为了满足IMT-Advanced(4G)的各种需求指标，3GPP针对LTE-Advanced(LTE- A)提出了几个关键技术，包括载波聚合、协作多点发送和接收、接力传输、多天线增强等。
LTE-A系统的关键技术包括：载波聚合LTE-A支持连续载波聚合以及频带内和频带间的非连续载波聚合，最大能聚合带宽可达100MHz。
为了在LTE-A商用初期能有效利用载波，即保证LTE终端能够接入LTE-A系统，每个载波应能够配置成与LTE后向兼容的载波，然而也不排除设计仅被LTE-A系统使用的载波。
目前3GPP根据运营商的需求识别出了12种载波聚合的应用场景，其中4种作为近期重点分别涉及到FDD和TDD的连续和非连续载波聚合场景。
在LTE- A的研究阶段，载波聚合的相关研究重点包括连续载波聚合的频谱利用率提升，上下行非对称的载波聚合场景的控制信道的设计等。
多点协作多点协作分为多点协调调度和多点联合处理两大类，分别适用于不同的应用场景，互相之间不能完全取代。
多点协调调度的研究主要是集中在和多天线波束赋形相结合的解决方案上。
在3GPP最近针对ITU的初步评估中，多点协作技术是唯一能在基站四天线配置条件下满足所有场景的需求指标的技术，并同时明显改进上行和下行的系统性能，因此多点协调的标准化进度成为3GPP提交的4G候选方案和面向ITU评估的重中之重。
无线TD-LTE技术专题之：技术原理关键技术介绍
提高系统覆盖 固定发送分集 提高系统容量 信道好时采用开环复用，信道不好时回落到发送分 集（根据RI反馈）
Mode4 (R8)
闭环空间复用
阵列增益 复用增益
复用增益 阵列增益
提高系统容量 信道好时采用闭环复用（根据PMI选择预编码向 量），信道不好时回落到发送分集（根据RI反馈）
提高系统容量 信道好时多用户MIMO，信道不好时回落到发送分 集（根据RI反馈） 提高系统覆盖 闭环反馈可得时采用单层闭环复用（比分集效果更 佳），闭环反馈不可得时回落到发送分集（根据RI 反馈）。 提高覆盖 闭环反馈可得时采用波束赋形（比分集效果更佳） 条件更好采用双流或者回落单流，闭环反馈不可得 提高系统容量 时回落到发送分集（根据RI反馈），无法分集回落 到单天线。
特性
配对用户上行信道间需具有良 好的正交性，以避免干扰 多用户共用相同时-频资源
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
华为保密信息，未经授权禁止扩散
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LTE关键技术：MIMO的天线传输模式
天线对应的传输模式
Transmission mode Mode1 (R8) Mode2 (R8) Mode3 (R8) Transmission Scheme of 多天线增益 给系统带来的 PDSCH 好处 单天线发射，Port0 开环发送分集 开环空间复用 分集增益 复用增益 用于单天线基站 应用场景
包括S-GW,P-GW和MME
TD-SCDMA架构
S1
IP transmission network
S1, X2 S1, X2
SGSN S/PGW
User Plane
MME
Control Plane
LTE—A系统中分层网关键技术的研究
LTE—A系统中分层网关键技术的研究作者：丁胜高来源：《电脑知识与技术》2013年第36期摘要：为应对移动互联网带来的海量数据流量的承载需求，LTE-Advance网络引入分层网的新型组网形态，在考虑带宽需求的同时又满足了信号覆盖要求。
该文基于3GPP R10协议，对LTE-A分层网结构、RN和HeNodeB的组网方式进行分析。
关键词：LTE-A；分层网；异构网；中继；家庭基站中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8229-02随着移动接入网的广泛应用，运营商对高无线接入速率和低建设成本的要求更加苛刻，对LTE的发展提出了更高的要求。
LTE-Advanced（3GPP R10）通过引入分层网-这一新型组网形态，改善LTE 网络的深度覆盖问题并提高其频谱利用率。
该文对LTE-Advanced分层网（HetNet，hierarchical networking）结构、HeNB（home eNodeB家庭基站）和RN（relay node，中继节点）组网方式进行说明，针对分层网在后续LTE部署中的应用进行展望。
1 分层组网当前无线接入技术研究的目标是在香农信道容量的条件下，通过更大的带宽实现更高的传输速率，目前低频段频谱资源由于其提供的带宽有限且大部分已在使用， LTE网络采用的主要是2GHz的特高频频段。
由于高频段信号传播能力相对较弱，且LTE网络面向的是主要是视频点播、视频下载等高速率高流量业务，若采用传统宏基站单层组网方式将会产生严重的盲点和热点问题，将无法实现覆盖目标和速率要求。
因此，LTE-A（3GPP R10）中提出了HetNet （heterogeneous network，异构网或分层网），通过射频拉远（remote radio head，RRH）、微微蜂窝基站（Pico eNodeB）、中继节点（relay node，RN）及家庭基站（home eNodeB，HeNB）等新的基站形态，更好的实现4G网络的覆盖。
LTE―Advanced系统中Relay技术的研究与应用
LTLAdvanced系统中Relay技术的研究与应用【摘要】中继技术作为LTE-Advanced的关键技术之一，可以扩大小区的覆盖范围，改善小区边缘用户的性能。
首先介绍了Relay的引入背景和网络结构，然后对Relay的分类和双工方式进行了分析，最后选取了城市深度覆盖补盲、高速公路连续覆盖和农村覆盖延伸3 个场景进行了试验。
从试验结果可以看出，部署Relay可以有效提升网络覆盖能力。
关键词】LTE-Advanced 中继Type I Relay Type II Relay 1研究背景Relay作为LTE-Advanced系统中重要的关键技术，可以扩大覆盖范围、消除覆盖盲点和提升系统容量。
在基站和用户之间增加一个中继节点，从而缩短了两者之间的传输距离，有效改善了信道质量，降低了终端的功耗。
按照3GPP的定义，未来Relay的成本仅为传统宏基站的十分之一，将其与其它的无线关键技术相结合，可以极大地提升系统性能增益，Relay在LTE-Advanced中的网络结构如图1所示［1-5］。
2 Relay的分类在LTE-Advanced对Relay的定义中，对Relay的主要功能和应用场景进行了假设，LTE-Advanced Relay的系统结构如图2所示。
如果按照用户平面的构成方式，则可以分为L0/L1/L2/L3 层Relay[1，5，6]：(1)L0 Relay为传统的直放站，其将收到的所有信号直接进行放大并转发。
主要优点是处理时延小，一般小于OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，正交频分复用) 符号中CP的长度，但其缺点是实现RF隔离较为困难。
(2)L1 Relay先将收到的信号进行快速傅里叶反变换，然后再对采样后的数据进行放大和转发。
L1 Relay可以认为是增强型直放站，可以进行适当的功率控制和频率选择性放大。
但和L0 Relay类似，由于没有对收到的信号进行译码，它并不能对噪声和干扰进行有效的过滤，容易造成噪声积累，并不能改善用户的信噪比。
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关键知识点总结
1、LTE 相关信道映射信道类型信道名称PBCH(物理播送信道〕TD-S 类似信道PCCPCH功能简介MIB•传输上下行数据调度信令•上行功控命令掌握信道PDCCH〔下行物理掌握信道) HS-SCCH•寻呼消息调度授权信令•RACH 响应调度授权信令业务信道PHICH(HARQ 指示信道〕PCFICH〔掌握格式指示信道〕PRACH〔随机接入信道〕PUCCH〔上行物理掌握信道〕PDSCH〔下行物理共享信道〕PUSCH〔上行物理共享信道〕ADPCHN/APRACHHS-SICHPDSCHPUSCH传输掌握信息 HI〔ACK/NACK)指示 PDCCH 长度的信息用户接入恳求信息传输上行用户的掌握信息，包括 CQI, ACK/NAK反响，调度恳求等。
闭环功控参数 TCP下行用户数据、RRC 信令、SIB、寻呼消息上行用户数据、用户掌握信息反响，包括CQI,PMI,RI规律信道:播送,寻呼,多播,掌握,业务(即掌握和业务两大类)传输信道:播送,寻呼,多播,共享特殊子帧包含三个部分：DwPTS(downlink pilot time slot),GP(guard period),UpPTS(uplink pilot time slot)。
DwPTS 传输的是下行的参考信号，也可以传输一些掌握信息。
UpPTS 上可以传输一些短的RACH 和SRS 的信息。
GP 是上下行之间的保护时间。
调制方式:PCFICH QPSKPHICH BPSKPBCH QPSKPDCCH QPSKPDSCH QPSK, 16QAM, 64QAMPUCCH BPSK, QPSKPUSCH QPSK, 16QAM, 64QAMPRACH 不用星座图,用ZC 序列.2、LTE 小区搜寻流程：PSS >SSS >RS >BCH.Mode 传输模式技术描述应用场景1 单天线传输信息通过单天线进展发送无法布放双通道室分系统的室内站2 放射分集3 开环空间复用闭环空间复用同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进展发送终端不反响信道信息，放射端依据预定义的信道信息来确定放射信号需要终端反响信道信息，放射端承受该信息进展信号预处理以产生空间独立性信道质量不好时，如小区边缘信道质量高且空间独立性强时4 信道质量高且空间独立性强时。
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-A关键技术及标准化进展分析
区 Ｉ 也 不 能 产 生 新 的小 区 ； Ｒ Ｄ， 对 ８的 Ｕ 是 透 明 Ｅ
的， Ｒ 即 ８的 Ｕ Ｅ不 知 道 Ｔｐ ＩＲ ｌ ｙｅＩ ｅａ ｙ的存 在 ； 以 可 传输 业 务信道 ， 不能传 输 Ｃ Ｓ和 Ｐ Ｃ Ｈ。 但 Ｒ ＤＣ
Hale Waihona Puke 的需求 在 Ｌ Ｅ基 础 上 的 技 术 演进 ， 是 ４ 的首 选 Ｔ 也 Ｇ 技术 。为 了进一 步 提 高 Ｌ Ｅ 的性 能 以保 证 Ｌ Ｅ在 Ｔ Ｔ 未来市 场竞 争 中的 优势 地 位 ，Ｔ —ｄａｃｄ采 用 了 Ｌ Ｅ Ａ ｖｎｅ 载波 聚合 、 中继 、 同多 点 和 多 天 线 增 强 等 关 键 技 协
摘
要 ：Ｔ — Ｌ Ｅ Ａ是 Ｌ Ｅ技术 的平 滑演进 ， Ｔ 引入 了多载 波聚合 、 中继、 协作 多点传输 等关键技 术。其 中， 多载波聚合是
在频域上进行扩展 ， 以满足 Ｌ ＥＡ对高带宽的 需求 ； Ｔ— 中继技 术能带来更广的覆盖 范围和更 高的 系统容量 ， 同时也 面
临干扰复杂化 问题 ； 作 多点传输技 术能提 高小区边缘 的吞 吐量 ； 协 多天线技术通过增加 上下行 天线端 口的数 量， 来 提 高峰值速 率和频谱 效率。
关键词 ：Ｔ Ｌ ＥＡ； Ｌ Ｅ；Ｔ ． 多载波聚合 ； 中继 ； 协作 多点传输技 术
’
０ 引 言
Ｌ Ｅ Ａ ｖｎ ｅ Ｔ — ｄ ａｃ ｄ是 ３ Ｐ Ｐ为 了满足 Ｉ Ｔ Ａ ｖｎ ｅ Ｇ Ｍ — ｄａ ｃｄ
载波 聚合 就 是 通 过 联 合 调 度 并 使 用 多 个 成 员 载 波上 的资源 ， 得 Ｌ ＥＡ ｖｎｅ 使 Ｔ — ｄａｃｄ系统可 以最 大支 持 １０ＭＨ ０ ｚ的带 宽 ， 而能 够 实现 更 高 的系 统 峰值 从
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
无线知识要点(CA,LTE)
无线知识要点CA载波聚合是LTE-A中的关键技术。
为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求，一种最直接的办法就是增加系统传输带宽。
因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术，也就是CA（Carrier Aggregation，载波聚合）。
CA技术可以将2～5个LTE成员载波（ComponentCarrier，CC）聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效提高了上下行传输速率，如图12-1所示。
终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。
图12-1 载波聚合功能CA功能可以支持连续或非连续载波聚合，每个载波最大可以使用的资源是110个RB。
每个用户在每个载波上使用独立的HARQ实体，每个传输块只能映射到特定的一个载波上。
每个载波上面的PDCCH信道相互独立，可以重用R8版本的设计，使用每个载波的PDCCH 为每个载波的PDSCH和PUSCH信道分配资源。
也可以使用CIF域利用一个载波上的PDCCH 信道调度多个载波的上下行资源分配。
全球不同区域的运营商会有不同的LTE频谱分配，因此也就有不同的载波聚合的频段组合需求。
目前在3GPPRAN4小组中有非常多的载波聚合频段组合正在讨论，主要是确定为满足不同CA频段组合工作时基站和终端需要达到的射频指标。
LTELTE（LongTermEvolution，长期演进)，又称E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2UMB合称E3G （Evolved3G）LTE是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。
LTE系统引入了OFDM （OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用）和MIMO （Multi-Input&Multi-Output，多输入多输出）等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。
LTE面试复习题库
在LTE合路改造过程中，可能需要替换或整改的内容包括____
在楼顶安装定向天线需要满足哪些要求 ____ LTE网管系统主要支持的TCP/IP类通讯协议包括____ Solaris操作系统中显示文件内容的命令有____ 关于ZTE网元管理系统的部署策略描述正确的是____
PDCP层的主要功能包括如下： PSS的主要功能是： S1接口控制平面与用户平面类似，也是基于IP传输的，其传输网络层包括哪些？ SON的主要功能包括哪些？ TD-LTE的时间转换周期包括哪两个？
X2接口的主要功能有？
X2接口支持的功能有：____
定义E-UTRAN架构及E-UTRAN接口的工作主要遵循以下基本原则： 多天线技术中，主要的增益包括： 根据ITU-R对第三代移动通信系统（3G）的频谱划分，3G频谱被划分为： 关于LTE TDD帧结构，哪些说法是正确的？ 关于LTE的描述，以下哪些说法是正确的？ 关于LTE的物理信道，说法正确的是？ 关于LTE的需求，哪些说法是正确的？ 关于LTE网络整体结构，哪些说法是正确的？ 关于OFDM技术，说法正确的是？ 关于多天线技术，以上说法正确的是？ 空闲状态（RRC_IDLE）下可进行 切换根据触发原因有哪些类型？
题干 LTE的容量仿真与TD-SCDMA相比有哪些不同？ LTE无线参数规划的内容包括有？ TD-LTE的干扰解决方案有哪些？ TD-LTE可以采用的室内解决方案包括____ 干扰的基本分类包括哪些？ 天线增益用 ____ 来表示。 无线通信网络中，为什么要使用功率控制____ 抑制小区间干扰有几种几种方法： BBU支持的安装方式有下面几种方式：____ BPG板有哪些功能：____ CC板的软件架构包括一下哪些？ CC板提供哪些外部接口____ GE交换是在____板上实现的？ RRU包括哪些主要功能模块____ SA单板提供哪些外部接口____
基于LTE-A的设备间直接通信(D2D)协议架构分析
基于LTE-A的设备间直接通信(D2D)协议架构分析LTE-A（LTE-Advanced）作为第四代移动通信技木的进化产品，为移动通信用户提供了更快的数据传输速率和更好的通信质量。
在LTE-A中，设备间直接通信（D2D）技术被引入，使得移动设备可以直接进行通信，而不需要通过基站转发。
这种新型的通信方式极大地丰富了LTE-A的应用场景，为许多新的服务提供了可能。
本文将对基于LTE-A的设备间直接通信（D2D）协议架构进行深入分析，以期为相关研究和实际应用提供参考和指导。
一、D2D通信的基本概念设备间直接通信（D2D）是指在LTE-A网络中，移动终端可以通过直接通信的方式进行数据传输，而不需要通过基站进行中继。
这种通信方式可以有效地降低网络的数据传输延迟和减小网络的负载，提高通信的效率和可靠性。
在D2D通信中，移动终端之间可以直接进行点对点的通信，也可以通过组网的方式进行多个终端之间的通信。
D2D通信的实现需要充分利用LTE-A网络的资源，包括频谱资源和信道资源。
通过合理有效地利用这些资源，可以实现D2D通信的高效率和高可靠性。
为了保证D2D通信的安全性，还需要设计相应的安全机制和安全策略，以防止通信过程中的信息泄露和攻击。
二、D2D通信的协议架构在LTE-A网络中，D2D通信的协议架构主要包括两个部分，即物理层协议和链路层协议。
物理层协议包括频谱分配、功率控制、传输模式选择等内容；链路层协议包括资源分配、调度算法、接入控制等内容。
下面将对这两个部分的协议架构进行详细介绍。
1. 物理层协议在LTE-A网络中，由于通信的物理层技术已经相对成熟，因此D2D通信的物理层协议相对较为简单。
主要包括频谱分配、功率控制和传输模式选择三个方面。
频谱分配是D2D通信的基础，需要合理有效地分配频谱资源给不同的终端，以满足其通信需求，同时又不会对其他终端的通信造成干扰。
需要设计相应的频谱分配算法和策略，以实现频谱资源的有效利用。
eutra 和utra标准
eutra和utra标准EUTRA（Evolved Universal Terrestrial Radio Access）和UTRA（Universal Terrestrial Radio Access）是移动通信领域的两个标准，分别用于描述LTE（Long Term Evolution）和UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）网络。
详细说明如下：1、EUTRA（LTE）标准：EUTRA是LTE网络的标准，它是第四代移动通信技术，也被称为LTE-A（LTE Advanced）。
EUTRA旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的频谱效率。
它采用了全IP（Internet Protocol）网络结构，支持多天线技术（MIMO）、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）等关键技术，以实现高速数据传输和更好的性能。
2、UTRA（UMTS）标准：UTRA是UMTS网络的标准，它是第三代移动通信技术，也被称为3G。
UTRA基于CDMA（Code Division Multiple Access）技术，并采用WCDMA（Wideband CDMA）作为空中接口。
UTRA实现了高质量语音通信和数据传输，支持多媒体服务，并具有较高的频谱效率。
EUTRA和UTRA在技术特性和性能上存在的一些区别总结如下：1、技术特性：➢EUTRA（LTE）：EUTRA采用了多天线技术（MIMO）和正交频分多址（OFDMA）等关键技术。
MIMO技术利用多个发射天线和接收天线，通过空间复用和信号处理技术，提高了系统的容量和覆盖范围。
OFDMA则将频谱资源进行分割，并允许多个用户同时在不同的子载波上传输数据，提高了频谱效率。
➢UTRA（UMTS）：UTRA基于CDMA技术，并采用WCDMA作为空中接口。
WCDMA使用扩频技术，将用户数据转换成宽频带信号进行传输，实现了在宽带频段上的高质量语音通信和数据传输。
LTE-A的性能和关键技术
LTE-A的性能和关键技术摘要:LTE-A在频点、带宽、峰值传输速率及兼容性等方面都有新的需求,其主要目标是满足并超过ITU-R关于IMT-A(4G)标准的需求,并具有后向兼容性,以提高技术竞争力,降低运营商网络升级版本。
本文阐述了LTE-A的性能要求,对载波和频谱聚合、多点协作传输技术,中继和MIMO增强技术进行了分析。
关键词:CoMP eNodeB LTE-A;MIMO1 LTE-A性能要求LTE-A系统在关键技术方面有了很大的增强,引入了一些新的候选技术,如载波聚合技术、增强型多天线技术、无线网络编码技术和无线网络MIMO技术等,其支持的系统带宽最小为20MHZ,最大带宽达到100MHZ。
因此性能指标得到很大改善,具体表现为:(1)使用4×4MIMO且传输带宽大于70MHZ时,下行峰值传输速率为1Gbit/s,上行峰值传输速率为500Mbit/s。
(2)下行8×8天线配置时峰值频谱效率为30bit/s/Hz,上行4×4天线配置时峰值频谱效率为15bit/s/Hz。
(3)下行4×4MIMO配置下小区平均频谱效率为3.7bit/s/Hz,上行2×4MIMO配置下小区平均频谱效率为 2.0bit/s/Hz。
(4)下行4×4MIMO配置下小区边缘频谱效率为0.12bit/s/Hz,上行2×4MIMO配置下小区边缘频谱效率为0.07bit/s/Hz。
(5)在系统容量方面,LTE-A要求每5MHz带宽内支持200～300个并行的V oIP用户。
(6)LTE-A对时延的控制更加严格,具体为:控制层从空闲状态转换到连接状态的时延低于50ms,从休眠状态转换到连接状态的时延低于10ms;用户层在FDD模式的时延小于5ms,在TDD模式的时延小于10ms。
2 LTE-A关键技术LTE-A中,为了满足更高的性能指标,引入了一系列关键技术,包括上下行MIMO扩展、载波聚合技术、接力通信和协作的多点传输与接收技术。
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LTE-Advanced 关键技术及标准进展 ( 2010/6/13 14:13 )1 2 3 下一页摘要对LTE-A采用的载波聚合（Carrier Aggregation）、上/下行多天线增强（Enhanced UL/DLMIMO）、多点协作传输（Coordinated Multi-point Tx&Rx）、中继（Relay）、异构网干扰协调增强（Enhanced Inter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network）等关键技术及其标准进展进行了介绍。
1 引言LTE-Advanced（LTE-A）是LTE的演进版本，其目的是为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，满足和超过IMT-Advanced的需求，同时还保持对LTE较好的后向兼容性。
LTE-A采用了载波聚合（Carrier Aggregation）、上/下行多天线增强（Enhanced UL/DL MIMO）、多点协作传输（Coordinated Multi-point Tx&Rx）、中继（Relay）、异构网干扰协调增强（Enhanced Inter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network）等关键技术，能大大提高无线通信系统的峰值数据速率、峰值谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，同时也能提高整个网络的组网效率，这使得LTE和LTE-A系统成为未来几年内无线通信发展的主流，本文将对这些关键技术及其标准进展进行介绍。
2 3GPP LTE-Advanced需求分析IMT-Advanced 和LTE-Advanced的需求以及LTE Rel.8版本对需求的满足度参见表1。
表1 IMT-Advanced 和LTE-Advanced的需求以及LTE Rel.8性能为满足这些需求，3GPP在LTE-A SI（Study Item）阶段对载波聚合、上下行多天线增强、多点协作传输、中继等关键技术进行了性能评估。
2009年10月，3GPP将LTE-Advanced (LTE Release 10 & beyond) 作为IMT-Advanced候选技术方案提交ITU，包括FDD和TDD两种制式，以及初始的自评估结果。
同时基于此候选方案和评估结果，在2010年3月LTE-A SI结束后，3GPP又先后成立了CA WI (Work Item)，UL MIMO WI，DL MIMO WI，Relay WI，CoMP SI，对这些关键技术进行进一步完善和标准化。
另外，LTE/LTE-A制式内的不同功率节点同覆盖形成的异构网络系统（Heterogeneous Network，Hetnet）作为一种显著提升系统吞吐量和提高网络整体效率的技术在3GPP中也引起了极大关注，2010年3月也成立了eICIC for Hetnet WI。
中国公司一直非常重视并积极参与LTE-A的标准化过程，提交的提案覆盖了下文阐述的所有关键技术，并且突破性地取得了其中两个重要WI的报告人职位——中国移动成为eICIC WI的报告人，华为公司成为UL MIMO WI的报告人。
本文将对这些关键技术及其目前的标准进展进行简要介绍。
3 载波聚合(Carrier aggregation，CA)载波聚合是能满足LTE-A更大带宽需求且能保持对LTE后向兼容性的必备技术。
目前，LTE支持的最大带宽是20MHz，LTE-A通过聚合多个对LTE后向兼容的载波可以支持到最大100MHz带宽。
接收能力超过20MHz的LTE-A 终端（User Equipment，UE）可以同时接收多个成员载波，而对LTE Rel.8的终端，也可以正常接收其中一个成员载波。
频谱聚合的场景可以分为3种：带内连续载波聚合（Intra-Band，Contiguous）、带内非连续载波聚合（Intra-Band，Non-contiguous）、带外非连续载波聚合（Inter-Band，Contiguous）。
具体参见图1。
图1 典型CA场景带外非连续载波聚合通常会造成共站同功率的两个成员载波的覆盖不相同。
标准中曾对LTE-A每个成员载波是否都要保证对LTE Rel.8后向兼容性的问题进行过长时间的讨论。
考虑到频谱效率、系统简单性、终端/eNodeB复杂度和测试复杂度等因素，标准最后决定在Rel.10中，CA成员载波都是后向兼容的，在后续版本中可以考虑引入其他形态载波的可能性。
LTE-A不同终端聚合的载波数目可以不同。
FDD系统中，同一个终端聚合的上/下行成员载波的数目也可以不同；但TDD系统中，通常上/下行成员载波的数目是相同的。
在MAC到PHY映射上，无论上行还是下行，每个成员载波有独立的HARQ实体，这种方式可以最大程度地重用Rel.8的功能，并能保证较好的HARQ性能，缺点是可能需要反馈多个ACK/NACK。
LTE上行采用了单载波传输方式（DFT-S-OFDM），在LTE-A上行多载波聚合传输时，经过对OFDM 和N x DFT-S-OFDM之间的评估之后，最终传输方式采纳了N x DFT-S-OFDM的形式，即其中每个成员载波按独立的DFT-S-OFDM传输。
4 多天线增强（Enhanced Multiple Antenna Transmission）多天线技术的增强是满足LTE-A峰值谱效率和平均谱效率提升需求的重要途径之一。
LTE Rel.8下行支持1，2，4天线发射，终端侧2，4天线接收，下行可支持最大4层（Layer）传输。
上行只支持终端侧单天线发送，基站侧最多4天线接收。
LTE Rel.8的多天线发射模式包括开环（Open loop）MIMO，闭环（Closed loop）MIMO，波束成型（Beamforming，BF），以及发射分集。
除了单用户MIMO（single-user MIMO，SU-MIMO），LTE中还采用了另外一种谱效率增强的多天线传输方式，称为多用户MIMO（Multi-User MIMO，MU-MIMO），多个用户复用相同的无线资源通过空分的方式同时传输。
LTE-A中为提升峰值谱效率和平均谱效率，在上下行都扩充了发射/接收支持的最大天线个数，允许上行最多4天线4层发送，下行最多8天线8层发送，从而LTE-A中需要考虑更多天线数配置下的多天线发送方式。
（1）上行多天线增强LTE-A上行除了需要考虑更多天线数配置外，还需要考虑上行低峰均比的需求和每个成员载波上的单载波传输的需求。
对上行控制信道而言，容量提升不是主要需求，多天线技术主要用来进一步优化性能和覆盖，因此只需要考虑发射分集方式。
经过评估，对采用码分的上行控制信道（PUCCH）格式1/1a/1b采用了SORTD （Spatial Orthogonal Resource Transmit Diversity）的发射分集方式，即在多天线上采用互相正交的码序列对信号进行调制传输。
上行控制信道格式2的分集方式还在讨论中。
对上行业务信道而言，容量提升是主要需求，多天线技术需要考虑空间复用的引入。
同时，由于发射分集相对于更为简单的开环秩1预编码并没有性能优势，因此标准最终确定上行业务信道不采用发射分集，对小区边界的用户等可以直接采用开环秩1预编码。
目前，2发射天线和4发射天线下的低峰均比秩1~4的码本设计都已完成。
与LTE一样，LTE-A的上行参考信号（Reference Signal，RS）也包括用于信道测量的SRS（Sounding RS）和用于信号检测DMRS（Demodulation RS）。
由于上行空间复用及多载波的采纳，单个用户使用的上行DMRS的资源开销需要扩充，最直接的方式就是在LTE 上行RS使用的CAZAC（Const Amplitude Zero Auto-Corelation）码循环移位（Cyclic Shift）的基础上，不同数据传输层的DMRS 使用不同的循环移位。
还有一种可能是在时域的多个RS符号上叠加正交码（Orthogonal Cover Code，OCC）来扩充码复用空间。
目前，关于两种扩充方式的讨论还在继续。
对于SRS信号，为了支持上行多天线信道测量以及多载波测量，资源开销相对于R8 SRS信号同样需要扩充，除了延用R8周期性SRS 发送模式以外，LTEA还增加了非周期SRS发送模式，由NodeB触发UE发送，实现SRS资源的扩充。
（2）下行多天线增强因为支持的传输层数的增加，导致需要考虑更大尺寸的码本设计。
因为LTE-A下行业务信道的传输可以采用专用参考信号（dedicated RS），因此原则上下行发送可以基于码本也可以基于非码本。
同时，对于闭环MIMO，为了减少反馈开销，采用基于码本的PMI反馈方式。
目前8天线码本的设计正在进行，初步采用双预编码矩阵码本（Dual-index Precoding Codebook）结构，即把码本矩阵用两个矩阵的乘积表示，通常两个矩阵中一个是基码本，另一个是根据信道变化特征在基码本上的修正。
为了进一步减少反馈开销，还可以考虑根据信道的变化快慢不同的统计特征分别进行长周期反馈（比如空间相关性）和短周期反馈（比如快衰因素）。
LTE-A采用用户专用参考信号的方式来进行业务信道的传输，同一用户业务信道的不同层使用的参考信号以CDM+FDM的方式相互正交。
为了测量最多八层信道，除了原来的公共参考信号（Common RS）外，还引入了信道状态指示参考信号（Channel State Indication RS，CSI-RS），CSI-RS在时频域可以设置得比较稀疏，各天线端口的CSI-RS以CDM+FDM的方式相互正交。
另外，LTE-A中目前正在讨论对MU-MIMO的继续增强，以充分开发多用户分集增益和联合信号处理的增益来减少多用户流间的干扰，同时也做到性能和复杂度之间的较好折中。
根据目前标准上达成的结论，MU-MIMO支持最多4个用户复用，每用户不超过两层，总共不超过4层传输。
为了增加调度灵活性，MU-MIMO调度对用户而言是透明的，即用户可以不知道是否有其它用户与其在相同的资源上进行空间复用，并且用户可以在SU-MIMO和MU-MIMO状态之间动态进行转换。
5 协作多点传输（Coordinated Multiple Point Transmission and Reception，CoMP）协作多点传输是一种提升小区边界容量和小区平均吞吐量的有效途径。
其核心想法是当终端位于小区边界区域时，它能同时接收到来自多个小区的信号，同时它自己的传输也能被多个小区同时接收。