LTE基本原理与关键技术
华信学院专业课程体系
HuaXin Learning Institute
1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https://www.sodocs.net/doc/ee13082922.html,
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>40MBps
UL>10Mbps
WCDMA HSDPA 18/36Mbps HSDPA 7.2Mbps LTE FDD
DL:100Mbps 384Kbps
1.8/3.6Mbps HSUPA 1.4~5.8Mbps
1Gbps LTE +
TD-HSPA+DL 252Mb UL:50Mbps
GSM EDGE 120Kbps
GSM GERAN 240K-2Mbps
TD-HSDPA 2.8Mbps
TD-HSUPA 2.2Mbps
TD-LTE1TD-LTE2TD-LTE
DL:100Mbps
UL:50Mbps
DL:>25.2Mbps UL:>19.2Mbps
TD-SCDMA 384Kbps
EV-DO Rel.
DL: 2.4Mbps UL:153.6kbp
cdma2000
1x 153.6kbps
D0 Rel. A DL: 3.1Mbps UL: Do Rev B (Multi Carrier
DO)
DL ：46.5Mbps s 1.8Mbps
p UL: 27Mbps
N d B
S6a
HSS
PCRF
eNodeB
S1-U
S1-C
Control Plane
User Plane
MME
SGi
S1-C
S11
Operator’s
S5
Rx
Gx
X2
Uu
S1-U
eNodeB
Operator s
IP Service
S-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。
执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输；
完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。
MME的主要功能：
NAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护；
AS (Access Stratum)接入层安全性控制空闲状态移动P-GW的主要功能：
分组数据过滤；UE的IP地址分
AS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；
EPS (Evolved Packet System)承载控制；支持寻呼切换漫游鉴权
配；上下行计费及限速。
支持寻呼，切换，漫游，鉴权。
标准演进
Rel-8
Rel-9
Rel-10
Rel-11
Rel-12
Rel 8Rel 9Rel 10Rel 11Rel 12初始本
支
初?LTE/SAE初始版本?支持LTE Home eNodeB, LCS(位置服务), MBMS(多播组播)
对自组跨?LTE-Advanced 初始版本
9载波聚合9高阶MIMO 协多点
?对载波聚合(CA)进一步增强
?增强的HetNet
?LTE-Hi
?3D Beamforming ?MTC (Machine Type
?对SON(自组网), 跨制式互操作等增强
9协同多点CoMP 9异构网HetNet 9Relay
Communication)
峰值: >100Mbps 频谱效率: .7bps/Hz 峰值: >1Gbps
频谱效率:3.7bps/Hz
峰值: >10Gbps
频谱效率: 10bps/Hz
2008年12月2009年12月2011年3月2012年9月2013年6月(计划)
中国FDD-LTE商用产品成熟度
?国内R9的功能选择参见CCSA行标，《TC5-WG9-2012-125C-行标_LTE FDD数字蜂窝国内R9的功能选择参见CCSA行标《TC5WG92012125C行标LTE
移动通信网基站设备技术要求》行业标准
?R10功能各个厂家暂时尚未明确
国外运营商基本选择R9版本
?Verzion, Vodafone, KDDI等初期都采用FDD LTE R8的版本进行部署，后续依据商用产品成熟度等分别进行了升级，目前基本为FDD LTE R9
选择R9作为LTE部署的基本版本
有选择地增加R10，R11中对于中国电信有需求的feature
FDD LTE争取以1.8G （1755-1785MHz/1850-1880MHz）作为部署LTE FDD首选频率
2.1G （1920-1935MHz/2110-2125MHz)为辅助频段
TD-LTE以2.6G（2600-2620MHz或2635-2655MHz）为主要频率，注意规避交叉干扰与中国联通共同努力争取1.9G（1900-1915MHz），作为TD-LTE频率
争取700M频率
争频率
LTE相对3G性能提升
带宽增益：16倍
2*1.25 MHz
2*20 MHz
增益更宽的频谱
L TE：1.25MHz~20MHz，OFDM L TE-Adv：理论最大支持5载波捆绑
峰值速率
3.1Mbps
150Mbps
50倍
多天线传输技术
MIMO 增益：2倍
L TE：2T2R 2*2MIMO L TE-Adv：理论最大支持8*8MIMO
更高的调制方式
调制增益：1.5倍16QAM->64QAM
业务扁平化网络架构
取消基站控制器
60毫秒
10毫秒
6倍
时延
LTE峰值速率
LTE下行系统峰值吞吐率与系统带宽，MIMO配置有关
系统带宽20M 15M 10M 5M 3M 1.4M 最大RB 数目100755025156最大速率DL ：2*2MIMO 150M 110M 73M 36M 22M 8M （MAC ）
DL ：4*4MIMO 300M 220M 151M 73M 44M 17M UL ：1*2SIMO
75M
55M
37M
18M
11M
4M
UE峰值速率与UE能力相关
?其中CAT5支持4流，CAT2-CAT4可支持双流。
UE 等级DL
UL
最大速率（MAC ）
CAT110M 5M CAT251M 25M CAT3102M 51M CAT4150M 51M CA 300CAT5
300M
75M
LTE与3G覆盖比较
LTE FDD与CDMA覆盖距离(km)
7.06
8LTE FDD与CDMA需要的站点数对比
1.411.6
2.02
246
1.01
0.71
0.38
0.95
0.520.4
0.81.2
UL DL
1
CDMA800M LTE800M LTE2.1G
CDMA800M LTE800M LTE2.1G TD-LTE与TD-S覆盖距离(km)
TD-LTE与TD-S需要的站点数对比
0.35
0.43
0280.40.5 1.56
1.6
20.28
0.10.20.31
0.66
0.40.81.20
TD ‐SCDMA F 频段LTE D 频段LTE
TD ‐SCDMA F 频段LTE D 频段LTE
基于CDMA网络演进到LTE FDD面临高频段组网和站点储备的双重压力基于CDMA网络演进到LTE FDD面临高频段组网和站点储备的双重压力
目录
LTE基本原理
1
2LTE关键技术
与的差异3LTE FDD与TD-LTE的差异
LTE关键技术
OFDM技术干扰协调技术
MIMO技术调度技术
LTE关键技术-OFDMA
交组
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）：利用正交子载波组
来实现并行传输
传统的多载波频分复用与OFDM
Freq
F1F2F3F4F5F6F7
传统的多载波频分复用系统，载波间留有保护带
时域
频谱利用率高
符号1 符
号
2 符号n OFDM系统，载波交叠，但是载波间正交
Freq
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
f1f2
fn
OFDM 属于调制复用技术，它把系统带宽分成多个的相互
正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输。
频域
频谱效率高
带宽扩展性强
实现MIMO 技术较为简单
优势
简化接收机
抗多径衰落
频域调度和自适应
多落