LTE基本原理与关键技术

1、精选优质文档-倾情为你奉上LTE概述课程目标：l 了解移动通信的发展过程以及LTE的位置和网络结构l 了解E-UTRAN的协议结构和基本技术l 了解LTE应用的关键技术专心-专注-专业目 录第1章 概述& 知识点l 移动通信系统的发展过程l WCDMA技术演进过程l TD-SCDMA技术演进过程l CDMA2000技术演进过程1.1 背景介绍1.1.1 移动通信演进过程概述移动通信从2G、3G到3.9G发展过程，是从低速语音业务到高速多媒体业务发展的过程。3GPP正逐渐完善R8的LTE标准：2008年12月R8 LTE RAN1冻结，2008年12月R8 LTE RAN2、RAN3、RAN4完成功能冻结，2009年3月R8 LTE标准完成,此协议的完成能够满足LTE系统首次商用的基本功能。无线通信技术发展和演进过程如下图所示图 1.11 无线通信技术发展和演进图1.1.2 WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比表 1.11 3种制式对比制式WDMACDMA2000TD-SCDMA继承基础GSM窄带CDMAGSM同步方式异步同步同步码片速率3.84Mcps1.2288Mc

2、ps1.28Mcps系统带宽5MHz1.25MHz1.6MHz核心网GSM MAPANSI-41GSM MAP语音编码方式AMRQCELP,EVRC,VMR-WBAMR1.1.3 WCDMA技术演进过程WCDMA的技术发展路标如下图所示：图 1.12 WCDMA技术发展路标1.1.4 TD-SCDMA技术演进过程中兴无线网络设备支持TD近期演进软件平滑升级。TD 演进可分为两个阶段，CDMA技术标准阶段和OFDMA技术标准阶段。CDMA技术标准阶段可平滑演进到HSPA+ 。频谱效率接近LTE。图 1.13 TD-SCDMA技术演进过程1.1.5 CDMA2000技术演进过程CDMA one是基于IS-95标准的各种CDMA产品的总称，即所有基于CDMA one技术的产品，其核心技术均以IS-95作为标准 。CDMA2000 1x 在1.25MHz频谱带宽内，单载扇提供307.2K高速分组数据速率 ，1xEV-DO Rev.0提供2.4M下行峰值速率，Rev.A提供3.1M下行峰值速率。图 1.14 CDMA2000技术演进过程1.2 LTE简介和标准进展3GPP于2004年12月开始L

3、TE相关的标准工作，LTE是关于UTRAN和UTRA改进的项目。3GPP标准制定分为提出需求、制定结构、详细实现、测试验证四个阶段。3GPP以工作组的方式工作，与LTE直接相关的是RAN1/2/3/4/5工作组。图 1.21 3GPP标准组织与制定阶段第2章 LTE主要指标和需求& 知识点l 频谱划分l LTE系统需求l 与其他l 物理层信道及映射关系3GPP要求LTE支持的主要指标和需求如下图所示。图 1.21 LTE主要指标和需求概括2.1 频谱划分E-UTRA的频谱划分如下表。表 2.11 E-UTRA frequency bandsEUTRA Operating BandUplink (UL) operating bandBS receiveUE transmitDownlink (DL) operating bandBS transmit UE receiveDuplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 1910 MHz1930 MHz 1

4、990 MHzFDD31710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz 1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz 2170 MHzFDD111427.9 MHz 1452.9 MHz1475.9 MHz 1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD.331900 MHz1920

5、MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz 1920 MHz1880 MHz 1920 MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTDD新增2500 MHz2690MHz2500 MHz2690MHzTDD2.2 峰值数据速率下行链路的瞬时峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的瞬时峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE侧1发射天线情况下）。宽频带、MIMO、高阶调制技术都

6、是提高峰值数据速率的关键所在。2.3 控制面延迟从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的CELL_PCH状态到CELL_DCH状态，控制面传输延迟时间小于50ms，这个时间不包括DRX间隔。 另外控制面容量频谱分配是5MHz的情况下，期望每小区至少支持200个激活状态的用户。 在更高的频谱分配情况下，期望每小区至少支持400个激活状态的用户。2.4 用户面延迟用户面延迟定义为一个数据包从UE/RAN边界节点（RAN edge node）的IP层传输到RAN边界节点/UE的IP层的单向传输时间。这里所说的RAN边界节点指的是RAN和核心网的接口节点。在“零负载”（即单用户、单数据流）和“小IP包”（即只有一个IP头、而不包含任何有效载荷）的情况下，期望的用户面延迟不超过5ms。2.5 用户吞吐量下行链路：在5% CDF（累计分布函数）处的每MHz用户吞吐量应达到R6 HSDPA的23倍；每MHz平均用户吞吐

7、量应达到R6 HSDPA的34倍。此时R6 HSDPA是1发1收，而LTE是2发2收。上行链路：在5% CDF处的每MHz用户吞吐量应达到R6 HSUPA的23倍；每MHz平均用户吞吐量应达到R6 HSUPA的23倍。此时R6 HSUPA是1发2收，LTE也是1发2收。2.6 频谱效率下行链路：在一个有效负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是R6 HSDPA的34倍。此时R6 HSDPA是1发1收，而LTE是2发2收。上行链路：在一个有效负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是R6 HSUPA的23倍。此时R6 HSUPA是1发2收，LTE也是1发2收。2.7 移动性E-UTRAN能为低速移动（015km/h）的移动用户提供最优的网络性能，能为15120km/h的移动用户提供高性能的服务，对120350km/h（甚至在某些频段下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户能够保持蜂窝网络的移动性。在R6 CS域提供的话音和其它实时业务在E-UTRAN中将通过PS域支持，这些业务应该在各种移动速度下都能够达到或者高于U

8、TRAN的服务质量。E-UTRA系统内切换造成的中断时间应等于或者小于GERAN CS域的切换时间。超过250km/h的移动速度是一种特殊情况（如高速列车环境），E-UTRAN的物理层参数设计应该能够在最高350km/h的移动速度（在某些频段甚至应该支持500km/h）下保持用户和网络的连接。2.8 覆盖E-UTRA系统应该能在重用目前UTRAN站点和载频的基础上灵活地支持各种覆盖场景，实现上述用户吞吐量、频谱效率和移动性等性能指标。E-UTRA系统在不同覆盖范围内的性能要求如下：1.覆盖半径在5km内：上述用户吞吐量、频谱效率和移动性等性能指标必须完全满足；2.覆盖半径在30km内：用户吞吐量指标可以略有下降，频谱效率指标可以下降、但仍在可接受范围内，移动性指标仍应完全满足；3.覆盖半径最大可达100km。2.9 频谱灵活性频谱灵活性一方面支持不同大小的频谱分配，譬如E-UTRA可以在不同大小的频谱中部署，包括1.4 MHz、3 MHz 、5 MHz、10 MHz、15 MHz 以及20 MHz，支持成对和非成对频谱。频谱灵活性另一方面支持不同频谱资源的整合（diverse spectrum arrangements）。2.10 与现有3GPP系统的共存和互操作

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