LTE基本原理及关键技术(巴三此里)
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LTE技术原理及关键技术PPT课件
eNB之间通过X2接口进行通信,以实现 小区间优化的无线资源管理
S1
X2
S1
MME / S-GW
X2 eNB
eNB
Uu
X2
S1
S1
MME / S-GW eNB
E-UTRAN
LTE的技术特点
• 基于OFDM的上下行多址接入和信号调 制方式
上行：基于CP的SC-FDMA 下行：基于CP的OFDMA
上行峰值速率 (Mbps)
5.76
上行平均频谱效率 （bps/Hz/cell）
0.332
上行小区边缘用户频谱效率 0.009 (bps/Hz/cell）
1.69
0.05
16QAM: 57 64QAM: 86.4 0.735
0.024
LTE的技术特点
• 全IP,扁平化网络架构
E-UTRAN系统只由eNB组成，去掉 RNC网元。
域特性比较
CDMA技术: 每个码道的发射信号都是宽带信号,带宽是码片速率的倒数, 因而多用
户的信号在频谱上是重叠的
需要复杂的联合检测算法分开用户.
发射的CDMA信号频谱
接收的CDMA信号频谱
通过多径信道
f
频域
f
频域
OFDMA技术:每个子载波信号是窄带信号，不同子载波信号经过多径信道后保持正交无
相互干扰
更高的频谱效率
下行比WCDMA R6提高3-4倍 上行频谱效率比R6提高2-3倍
全分组域业务
为传统的电信业务提供QoS传输 不再提供CS域业务
增强的移动性能
0-15公里/小时: 最优的性能 15-120公里/小时:较高的性能 120-350公里/小时:支持实时业务
峰值数据率更高
S1
X2
S1
MME / S-GW
X2 eNB
eNB
Uu
X2
S1
S1
MME / S-GW eNB
E-UTRAN
LTE的技术特点
• 基于OFDM的上下行多址接入和信号调 制方式
上行：基于CP的SC-FDMA 下行：基于CP的OFDMA
上行峰值速率 (Mbps)
5.76
上行平均频谱效率 （bps/Hz/cell）
0.332
上行小区边缘用户频谱效率 0.009 (bps/Hz/cell）
1.69
0.05
16QAM: 57 64QAM: 86.4 0.735
0.024
LTE的技术特点
• 全IP,扁平化网络架构
E-UTRAN系统只由eNB组成，去掉 RNC网元。
域特性比较
CDMA技术: 每个码道的发射信号都是宽带信号,带宽是码片速率的倒数, 因而多用
户的信号在频谱上是重叠的
需要复杂的联合检测算法分开用户.
发射的CDMA信号频谱
接收的CDMA信号频谱
通过多径信道
f
频域
f
频域
OFDMA技术:每个子载波信号是窄带信号，不同子载波信号经过多径信道后保持正交无
相互干扰
更高的频谱效率
下行比WCDMA R6提高3-4倍 上行频谱效率比R6提高2-3倍
全分组域业务
为传统的电信业务提供QoS传输 不再提供CS域业务
增强的移动性能
0-15公里/小时: 最优的性能 15-120公里/小时:较高的性能 120-350公里/小时:支持实时业务
峰值数据率更高
LTE 基本原理及关键技术课件
更低的 CAPEX & OPEX
LTE 基本原理及关键技术
7
峰值数据率
1
实现峰值速率的显 著提高，峰值速率 与系统占用带宽成 正比
2
在20MHz 带宽内 实现100Mbit/s的 下行峰值速率(频 谱效率5 bit/s/Hz)
3
在20MHz 带宽内 实现50Mbit/s的上 行峰值速率(频谱 效率2.5 bit/s/Hz)
LTE 基本原理及关键技术
24
终端中的“模”与“频”
No Image
LTE 基本原理及关键技术
25
中国电信LTE终端漫游频段要 求
No Image
LTE 基本原理及关键技术
26
LTE终端漫游频段要求对比
No Image
LTE 基本原理及关键技术
27
LTE终端类别
LTE 基本原理及关键技术
28
量都要达到或超过UTRAN下所支持的
LTE 基本原理及关键技术
9
频谱
• 频谱灵活性
• E-UTRA系统可部署在不同尺寸的频谱中，包括1.4、 3、 5、10、15 和 20 MHz, 支持对已使用频率资源的重复利 用
• 上行和下行支持成对或非成对的频谱
• 共存
• 与GERAN/3G系统在相同地区邻频
• 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊 子帧组成
• 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms
• 支持5ms和10ms上下行切换点
• 子帧0、5和DwPTS总是用于下行LT发E 基送本原理及关键技术
38
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。
LTE基本原理及关键技术V7
所属阶段 标准冻结时间 峰值速率 主要功能选择
HSPA 2005.3 DL 14.4Mbps UL 5.76Mbps HSUPA
UL Open Tx Diversity 4C HSDPA SFDC-HSDPA? MU MIMO？ UL Closed Tx diversity?
LTE
LTE+ (Advance) DL 173Mbps UL 58Mbps LTE定位功能 HeNB增强 IMS紧急呼叫 E-MBMS DL 1Gbps（100MHz） UL 500Mbps CA载波聚合 CoMP Relay HetNet
峰值: >100Mbps 频谱效率: 1.7bps/Hz
峰值: >10Gbps 频谱效率: 10bps/Hz
2008年12月
2009年12月
2011年3月
2012年10月
2013年6月(计划)
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 6
全球频谱情况
LTE商用1800M覆盖的区域
1. 扁平化IP网络 2. OFDMA 3. MIMO
WCDMA 384Kbps GSM EDGE 120Kbps
HSDPA 1.8/3.6Mbps GSM GERAN 240K-2Mbps
HSDPA 7.2Mbps HSUPA 1.4~5.8Mbps
DL>40MBps; UL>10Mbps
DL:100Mbps UL:50Mbps
Denmark
LTE商用2600M覆盖的区域
27
Dominican UAE Saudi Bahrain Portugal Lithuania Luxembour g Germany Slovenia Finland Hungary Poland Slovak Rep
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
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基本原理和关键技术介绍
Freq
OFDM系統，載波交疊，但是載波間正交
OFDM 屬於調制複用技術，它把系統帶寬分成多個的相互正交的 子載波，在多個子載波上並行數據傳輸。
時域 符符 符 號號 號 12 n
f1 f2 fn
Page 12
頻域
LTE的核心技術－MIMO
LTE關鍵技術
多天線技術MIMO
OFDM MIMO ICIC
各制式下行峰值速率對比
350
326
300
250
200
172
150
100
90
50
3.1
9.3 14.7
42
0
DORA
DORB
DORB DC-HSDPA LTE
LTE
LTE
phase I phase II 64QAM 20MHz 20MHz 20MHz
3C
3C
SISO 2*2 MIMO 4*4 MIMO
3GPP定義的E-UTRA頻段
對於頻率的定位要考慮： •覆蓋？ Or 容量？ •熱點、熱區？ •漫遊？ •產業鏈？ •全球頻段？Or 區域性 頻段？ •主頻段？輔頻段 •… …
Page 8
目錄
1
LTE背景介紹
2 LTE關鍵技術介紹
3 LTE網絡架構
4 LTE物理層結構介紹
Page 9
Charter 2 LTE關鍵技術介紹
SU-MIMO中，空間複用的數據流調度給一個單獨的用戶，提升該 用戶的傳輸速率和頻譜效率。MU-MIMO中，空間複用的數據流調 度給多個用戶，多個用戶通過空分方式共享同一時頻資源，系統可 以通過空間維度的多用戶調度獲得額外的多用戶分集增益。
Pre-coding vectors
LTE_基本原理介绍PPT课件
s1
空间-时间 s2 编码器
r1
r2 空间-时间 解码器
sMr
rMR
s
H
r
MIMO系统示意图
12
精选课件
多天线技术
❖ 分集增益：利用多个天线提供的空间分集，可以改进多径 衰落信道中传输的可靠性。
❖ 阵列增益：通过预编码或波束成形，集中一个或多个指定 方向上的能量。这也允许不同方向上的多个用户同时获得 服务。
无线承载控制
连接移动性控制
无线许可控制
eNodeB 测量配置与提交 动态资源分配
（调度）
RRC (无线资源控制)
PDCP (分组数据汇聚协议)
RLC (无线链路控制)
MAC (媒体接入控制)
物理层
19 E-UTRAN
EPS的功能划分
MME NAS(非接入层)安全性 空闲状态移动性管理
EPS承载控制
S-GW
PDCP RLC MAC 用户面
用户面主要执行 头压缩、调度、 加密等功能
24
E-UTRAN
Radio Access
NAS
RRC
L2
控制面
控制面主要执行系统 信息广播、RRC连接 管理、RB控制、寻呼、 移动性管理、测量配 置及报告等
精选课件
E-UTRAN用户面
Application
IP PDCP
macrlcpdcp61rlcam的arq功能rlcam实体的发送侧发送rlc数据pdus到对端rlcam实体对端接收侧接收到rlc数据pdus并在以下两种情况下发送状态报告给发送侧收到发送侧发来的polling检测到rlc数据pdu接收失败发送侧会进行重传在以下两种情况收到接收侧发来的状态报告指示有数据包未接收成功本发送侧底层发来的harq发送失败指示macrlcpdcp62当收到高层丢弃指示命令丢弃特定的rlcsdu时um或amrlc实体的发送端应该丢弃指示的rlcsdu只有在该sdu还没有被映射到rlc数据pdu中rlcam的状态报告发送方触发通过在rlcpdu中置polling位为1来触发最后一个包发方buffer中没有数据tpollretransmit定时器超时polling触发后没有收到回应每发送完pollpdu个pdu后将p为置为1pdu个数触发每发送完pollbyte个字节后将p为置为1byte位触发接收方触发检测到接收的rlc数据pdu错误时触发状态报告rlc的丢包功能macrlcpdcp63媒体接入层macmac层的功能macrlcpdcp64ccchdcchdtchrachulschpcchbcchccchdcchdtchmcchmtchpchbchdlschmcha上行逻辑信道与传输信道映射关系图下行逻辑信道下行传输信道b下行逻辑信道与传输信道映射关系图上行逻辑信道上行传输信道通道和映射macrlcpdcp65mac层的主要过程和操作macrlcpdcp随机接入过程randomaccessprocedure不连续接收drx调度scheduling混合冗余重传harq66随机接入的场景在rrcconnected期间上行数据到达需要进行随机接入时例如当上行同步状态是异步或者没有专用的调度请求信道可用时
D-LTE基本原理与关键技术
上行同步保持： eNodeB可以根据上行信号估
计接收时间生成上行时间控制 命令字 UE在子帧n接收到的时间控制 命令字，UE在n+x子帧按照该 值对发送时间提前量进行调整
下行同步保持： 小区搜索成功后，UE周期性测
量下行信号的到达时间点，并 根据测量值调整下行同步，以 保持与eNB之间的时间同步
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。
PSTN/PLMN
CSCF
MGCF IMS
INTRENET
SCC AS HSS
MGW
MSCS
CS
Sv
MME SAE-PGW
EPC
RAN/GERAN
小区ID 2. 解调SSCH，取得10ms定时，获
得小区ID组 3. 计算得出小区物理层小区标识 4. 检测小区下行参考信号，获取
BCH的天线配置 5. 读取PBCH的系统消息（PCH配
置、RACH配置、邻区列表等）
5ms 定时，获得
N
(2) ID
10ms 定时，获得
N
(1) ID
计算得到 N IcD e ll3N I(D 1 )N I(D 2)
handover
eNodeB
SRVCC
网络已经部署了成熟的IMS网络
基于LTE实现语音和多媒体业务， LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的 补充。
基于SCC AS和SRVCC增强MSC的控 制，LTE 语音能够切换到CS网络。
可以部署独立的 SRVCC 增强 MSC ，支持Sv接口和SIP接口，避免所有 MSC的升级。
LTE原理介绍
为应对ITU的4G标准征集做准备
The justification of the Study Item was that with enhancements such as HSDPA and Enhanced Uplink, the 3GPP radio-access technology will be highly competitive for several years. However, to ensure competitiveness in an even longer time frame, i.e. for the next 10 years and beyond, a long-term evolution of the 3GPP radio-access technology needs to be considered. ---3GPP TR 25.913
S3 在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动性，以及用户 和承载信息交换而定义的接口点，基于SGSN之间的Gn接口定义。
S4 核心网和作为3GPP锚点功能的Serving GW之间的接口，为两者提供相关的控制 功能和移动性功能支持。 该接口基于定义于SGSN和GGSN之间的Gn接口。另外， 如果没有建立Direct Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。
控制面
S1接口控制面的功能：
• SAE承载管理功能（包括 SAE承载建立、修改和释 放）；
• 连接状态下UE的移动性管 理功能（包括LTE系统内 切换和系统间切换）；
• S1寻呼功能； • NAS信令传输功能； • S1 UE上下文释放功能； • S1接口管理功能（包括复
位、错误指示以及过载指 示等）； • 网络共享功能； • 网络节点选择功能；
The justification of the Study Item was that with enhancements such as HSDPA and Enhanced Uplink, the 3GPP radio-access technology will be highly competitive for several years. However, to ensure competitiveness in an even longer time frame, i.e. for the next 10 years and beyond, a long-term evolution of the 3GPP radio-access technology needs to be considered. ---3GPP TR 25.913
S3 在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动性，以及用户 和承载信息交换而定义的接口点，基于SGSN之间的Gn接口定义。
S4 核心网和作为3GPP锚点功能的Serving GW之间的接口，为两者提供相关的控制 功能和移动性功能支持。 该接口基于定义于SGSN和GGSN之间的Gn接口。另外， 如果没有建立Direct Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。
控制面
S1接口控制面的功能：
• SAE承载管理功能（包括 SAE承载建立、修改和释 放）；
• 连接状态下UE的移动性管 理功能（包括LTE系统内 切换和系统间切换）；
• S1寻呼功能； • NAS信令传输功能； • S1 UE上下文释放功能； • S1接口管理功能（包括复
位、错误指示以及过载指 示等）； • 网络共享功能； • 网络节点选择功能；
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。
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
TD-LTE基本原理与关键技术
信令流
数据流
目录
TD-LTE导入TD-LTE系统架构介绍TD-LTE基本原理介绍TD-LTE关键技术介绍
TD-LTE基本原理介绍TD-LTE物理资源分配TD-LTE物理信道与信号TD-LTE物理层过程
子目录
LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。目前LTE下行定义了六类天线端口：小区专用参考信号天线端口：0；0,1；0,1,2,3MBSFN参考信号天线端口：4PDSCH终端专用参考信号天线端口：5；7；8；7,8,9,10,11,12,13,14ePDCCH解调用参考信号天线端口：107,108,109,110定位用参考信号天线端口：6CSI参考信号天线端口：15；15,16；15,16,17,18；15,16,17,18,19,20,21,22天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系
S10x
S10x
3GPPCS Core
Mobility based on MIP
Handover Optimization
扁平化, 多接入, 控制与承载分离，全IP
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
UP: 用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，传输网络层建立在IP传输之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU CP： S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；应用层的信令协议为S1-AP
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基本原理与关键技术
华信学院专业课程体系HuaXin Learning Institute1华信设计无线网培训课程华信设计LTE无线网培训课程——LTE基本原理与关键技术华信邮电咨询设计研究院有限公司华信设计2013.1目录1LTE基本原理2LTE关键技术与的差异3LTE FDD与TD-LTE的差异LTE是什么LTE（Long Term Evolution）长期演进•3GPP主导的无线通信技术标准，目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能3GPP主导的无线通信技术标准，目标是打造新代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务；•接入网将演进为E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)，连同核心网的系统架构将演进为SAE (System Architecture Evolution)。
峰值速率更好的覆盖DL: 100Mbps UL: 50Mbps低延迟CP: 100ms UP: 5ms更高的频谱效率LTE目标移动性350 km/h 频谱灵活性移动通信网络演进HSPA+DL>40MBpsUL>10Mbps WCDMA HSDPA 18/36Mbps HSDPA 7.2Mbps LTE FDDDL:100Mbps384Kbps 1.8/3.6Mbps HSUPA 1.4~5.8Mbps1Gbps LTE+TD-HSPA+DL 252MbUL:50MbpsGSM EDGE 120Kbps GSM GERAN 240K-2Mbps TD-HSDPA 2.8Mbps TD-HSUPA 2.2Mbps TD-LTE1TD-LTE2TD-LTEDL:100MbpsUL:50MbpsDL:>25.2Mbps UL:>19.2Mbps TD-SCDMA 384Kbps EV-DO Rel. 0DL: 2.4Mbps UL:153.6kbp cdma2000 1x 153.6kbps D0 Rel. ADL:3.1MbpsUL:Do Rev B(Multi CarrierDO)DL ：46.5Mbps s 1.8Mbps pUL: 27MbpsN d BS6aHSSPCRFeNodeBS1-US1-CControl PlaneUser PlaneMMESGiS1-CS11Operator’sS5RxGxX2UuS1-UeNodeBOperator sIP ServiceS-GW PDN-GW功能扁平化，去掉RNC的物理实体，把部分功能下移到E-NodeB，以减少时延和增强调度能力采用全IP技术，继续实行用户面和控制面分离，部分功能上移到核心网，以加强移动交换管理网络架构更趋扁平化和简单化减小网络部署真正的网络控LTE网络特点和维护成本制和承载分离减少网络节点，降低系统复杂支持多种制式度以及传输和无线接入时延共接入LTE网元的功能e-NodeB的主要功能：无线资源管理功能即实现无线承载控制无线许可控制无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）；S-GW的主要功能： 分组数据路由及转发；移动性 用户数据流的IP报头压缩和加密；UE附着状态时MME的选择；实现S-GW用户面数据的路由选择；执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输及切换支持；合法监听；计费。
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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相比OFDMA，SC-FDMA降低了PAPR（峰均值），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 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
1.1 LTE的概念 1.2 LTE设计目标 1.3 LTE的关键技术介绍
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什么是LTE，为什么需要LTE
什么是LTE？
长期演进LTE (Long Term Evolution) 是3GPP主导的无线通信技术的演进 LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计划， LTE负责无线空口技术演进，SAE (System Architecture Evolution)负责整个 网络架构的演进
HARQ（自动混合重传） ICIC
ARQ（只传不纠）+FEC（只纠不传） 小区间干扰协调：同频组网导致小区边缘用户因同频干扰感知下降，通过ICIC可以将 邻区边缘用户频点错开，降低同频干扰
SON 自组织网络：自规划、自部署、自优化、易维护 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential
Charter 2 LTE网络架构介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 TD-LTE/FDD-LTE比较
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Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍
2.1 LTE的网络架构
不同天线发射不同数据，可以直 接增加容量：2X2MIMO方式容量提 升1倍。
Space Multiplexing
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多天线技术的优势
阵列增益 （Array gain） 分集增益 （Diversity gain） 空间复用增益 （Spatial multiplexing gain）
为什么需要LTE？
保持 3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势
顺应宽带移动数据业务的发展需要
移动通信数据化，宽带化，IP化 高吞吐率 = 高频谱效率 + 大带宽 低时延 = 扁平化的网络架构
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OFDMA
System Bandwidth Sub-carriers
TTI：1ms
Frequency
Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for User 3
收发通道 测量
中射 频收 发通 道
ˆ R iq
~ HSRS /DMRS
上行信道估计 Beamforming
通道 校正
H SRS / DMRS
Path Calibration
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Charter 1 LTE背景介绍
OFDM用IFFT和FFT实现信号的调制与解调，目前FFT易于用DSP或FPGA实现，比之用传
统的滤波器实现容易，体积小。
受频率选择性衰落影响小
单个子载波信道是平坦的，而整个系统带宽是呈现频率选择性 由于无线信道的频率选择性衰落，不可能所有的子载波都处于比较深的衰落中，因此可以通
过动态比特分配和动态子信道分配，充分利用信噪比高的子信道，提高系统性能。
2
Charter 1 LTE背景介绍
Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 TD-LTE/FDD-LTE比较
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Charter 1 LTE背景介绍
3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MH）
两低
一平
以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁 平化结构
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LTE关键技术与特性
关键物理层技术
高阶调制和AMC（自适应 编码）
立的数据决定，降低了PAPR
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。
间干扰。无线终端移动引起的Doppler频移也会使接收端发生频率偏移，接收 端本地振荡器与发射端的频率偏差也是一种频率偏移。频率偏移会引起子载 波间干扰（ICI），对频率偏移敏感是OFDM的缺点之一。
较高的峰均比（PAPR）
OFDM发送端输出信号是多个子载波相加的结果，目前应用的子载波数量从 几十个到几千个，如果各个子载波同相位，相加后就会出现很大的幅值，即 调制信号的动态范围很大，这对后级RF功率放大器提出了很高的要求。
2.2 LTE的网元功能
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系统架构演进
系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LTE提出的目标而
从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：
改善系统覆盖 提 高 频 谱 利 用 率
改善系统容量
提高峰值速率
干扰抑制增益 （co-channel interference reduction）
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Beamforming
Beamforming是发射端对数据先加权再发送， 形成窄的发射波束，将能量对准目标用户， 从而提高目标用户的解调信噪比
E-UTRAN: Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，LTE的接入网 EPC： Evolved Package Core，LTE的核心 网 EPS： Evolved Packet System，演进的分 组系统 EPS = E-UTRAN + EPC （概念难严格区分，理解就好） 狭义来讲： LTE=E-UTRAN, SAE = EPC
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MIMO的主要模式
S B C
分集模式
不同天线发射相同的数据，在弱 信号条件下提高用户接收信号质量。
UE1
Transmission Diversity
Layer 1, CW1, AMC1
复用模式
UE1 Layer 2, CW2, AMC2
CA（载波聚合）
载波聚合就是通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽（MAX100MHz）。
OFDMA & SC-FDMA
正交频分复用：多采用几个频率并行发送，以实现带宽的传输，各个子载波相互正交 ，极大地提高了频谱利用率。上行采用SC-FDMA，单载波FDMA。 Inter-Cell-Interference-Coordination， 更好的同频干扰控制性能与覆盖提升
Time
Sub-band：12Sub-carriers
LTE下行采用OFDMA多址技术，不同用户可以根据需要灵活地分配不同的时频资源
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SC-FDMA
LTE上行采用SC-FDMA多址技术，即所谓的单载波FDMA技术
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OFDM系统的主要优点
频谱利用率高
传统FDM是用滤波器把整个频带分割成互不重叠的子载波，子载波之间的保护频带很宽，
OFDM允许子载波频谱交叠，从而提高频谱利用效率。
可利用FFT实现调制解调
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LTE设计目标：三高、两低、一平
三高
高峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps
高频谱效率：频谱效率是3G的3~5倍
高移动性：能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务 低时延：控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms 低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置（1.4MHz,
描述
TD-LTE可以采用64QAM调节方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50%，越是 高阶调制方式，对信号质量要求越高；Adaptive Modulation and Coding，根据无线信 道变化选择合适的调制和编码方式。