LTE基本原理优质PPT.pptx

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27Mbps,HSPA+DL42MUL11M,WCDMA384Kbps,HSDPADL:

14.4Mbps,HSPADL:

14.4MbpsUL:

5.8Mbps,LTEFDDDL:

100MbpsUL:

50Mbps,GSM,EDGE,TD-HSDPADL:

2.8Mbps,TD-HSUPAUL:

2.2Mbps,LTETDDDL:

50Mbps,TD-HSPA+DL:

25.2MbpsUL:

19.2Mbps,TD-SCDMA384Kbps,GPRS,GERAN/UTRAN,CSCN,PSCN,E-UTRAN,EPC,“LTE”,“SAE”,EPS,3GPP,3GPP2,R97,R99,R5,R6,R7,R8/R9,R10,Page3,PS域无变化CS引入软交换话音采用TDM/ATM/IP方式承载信令可采用IP承载,3GPP网络架构的演进（1/2）,3GPPR99,从2G平滑演进CN:

CS域和PS域引入UTRANIu接口采用ATM承载,3GPPR4,语音,信令,数据,Page4,3GPP网络架构的演进（2/2）,3GPPR5/R6/R7,在PS上叠加IP多媒体子系统IMSUTRAN引入IP承载：

全网IP化接入网提出HSDPA/HSUPA/HSPA+,无线侧演进到E-UTRANPS域演进到EPC，控制面与用户面分离为MME和SGW,3GPPR8,语音,信令,数据,Page5,3GPP网络架构的演进（2/2）,有备注,Page6,什么是LTE？

长期演进LTE（LongTermEvolution）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（SystemArchitectureEvolution）负责整个网络架构的演进,什么是LTE，为什么需要LTE,为什么需要LTE（仅从技术角度看）？

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,狭义来讲：

LTE=E-UTRAN,SAE=EPC,E-UTRAN:

EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，LTE的接入网EPC：

EvolvedPackageCore，LTE的核心网EPS：

EvolvedPacketSystem，演进的分组系统EPS=E-UTRAN+EPC,Page7,3GPPLTE到LTE-A/B/C技术标准演进,LTE-A,LTE-B,LTE-C,OFDMA,MIMOSmallCell,载波聚合（CA）,CoMP,增强MIMO,eICIC,50xSmallCellPerMacro,（4Gcertif.,1GpbsDLPeak.）,Fundamental,（CapacityBoosting）,（Optimizeddiverseservicesupport）,性能,3GPP时间,20052007,20082012,20132016,20172020,10xSmallCellPerMacro,MSA,256QAM,LTE,R8/9,R10/11,R12/13,R14/15,同构网络HomoNet,异构网络HetNet,融合网络FusionNet,Page8,Page9,本页有备注,LTE设计目标,3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。

Page10,目录,移动网络演进及3GPP版本演进LTE网络架构LTE无线接口概述LTE主要业务流程概述GSM/UMTS/LTE对比,Page11,目录,LTE网络架构2.1LTE的网络架构2.2LTE的网元功能2.3LTE的协议栈介绍,Page12,系统架构演进SAE（SystemArchitectureEvolution），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：

接入网：

扁平化，IP化，去掉RNC的物理实体，功能实体分解到基站和核心网元大部分功能放在了eNodeB，以减少时延和增强调度能力少部分功能放在了核心网，加强移动性管理核心网：

用户面和控制面分离原有SGSN实体分解为MME（控制面实体）和Gateway（用户面实体）,系统架构演进,Page13,LTE的接入网架构,LTE的主要网元E-UTRAN（接入网）：

eNodeB组成EPC（核心网）：

MME，SGW，PGWLTE的网络接口X2接口：

eNodeB之间的接口，支持数据和信令的直接传输S1接口：

连接eNodeB与核心网EPC的接口S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口S1-U是eNodeB连接SGW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。

Page14,UE标识,IMSI国际移动终端标识（InternationalMobileSubscriberIdentity）IMEI国际移动设备标识（InternationalMobileEquipmentIdentity）GUTI全局唯一的临时标识（GloballyUniqueTemporaryIdentity）S-TMSI临时移动用户标识（Serving-TemporaryMobileSubscriberIdentity）IP地址-可以是IPV4或者IPV6的地址,Page15,LTE/LTE-A终端类型定义,Page16,3GPPR8/R9/R10LTE终端（最大20MHz）:

Cat1,2,3,4（MIMODL2x2，UL1T2R）Cat5（MIMODL4x4,UL1T4R）,3GPPR10/R11LTE-A终端（最大40MHz）:

Cat6（MIMODL4x4,UL1x2）Cat7（MIMODL4x4,UL2x4）Cat8（MIMODL8x8,UL4x4或4x8）,LTE主要网元功能,eNodeB的主要功能包括：

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）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SGW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的主要功能包括：

NAS（Non-AccessStratum）非接入层信令的加密和完整性保护；

AS（AccessStratum）接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；

EPS（EvolvedPacketSystem）承载控制；

支持寻呼，切换，漫游，鉴权。

SGW的主要功能包括：

分组数据路由及转发；

移动性及切换支持；

合法监听；

计费。

PGW的主要功能包括：

分组数据过滤；

UE的IP地址分配；

上下行计费及限速。

EPC:

EvolvedPacketCoreMME:

MobilityManagementEntitySGW:

ServingGatewayPGW:

PDNGateway,白色框内为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。

Page17,LTE协议栈,LTE协议栈的两个面：

用户面协议栈：

负责用户数目传输控制面协议栈：

负责系统信令传输用户面的主要功能：

头压缩加密调度ARQ/HARQ,用户面协议栈,控制面协议栈,控制面的主要功能：

RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致PDCP层完成加密和完整性保护RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制,Page18,目录,移动网络演进及3GPP版本演进LTE网络架构LTE无线接口概述LTE主要业务流程概述GSM/UMTS/LTE对比,Page19,目录,LTE无线接口概述3.1OFDM原理概述3.1.1OFDM3.1.2OFDMA/SC-FDMA3.2LTE支持频段3.3LTE帧结构3.4LTE物理信道与信号简介3.5LTE物理层过程3.6LTE关键技术,Page20,OFDM的概念,OFDM（正交频分复用）本质是一个频分系统，但传统的FDM（频分系统），相邻载波间需要很宽的保护带，频谱利用率低。

OFDM通过子载波之间的正交，大大的提升了频谱效率。

如何实现的？

通过FFT（快速傅立叶变换）为什么最近20年才逐渐实用？

DSP（数字信号处理）芯片的发展,传统多载波,OFDM,Page21,OFDM基本原理（1/2）,OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）：

基于FDM技术发展而来OFDM与传统的FDM技术不同：

采用多载波（称为子载波）来传送信息流，所以可以看作是一种多载波传送技术,Page22,FDM,OFDM,OFDM基本原理（1/2）,OFDM与传统的FDM技术不同：

各子载波之间彼此正交，所以在相同的无线链路中，多路信号可以并行传送，整体速率可以增加至M倍,Page23,OFDM处理基本流程,Page24,OFDM发射机结构,OFDM发射机的两个核心模块IFFT（逆FFT）：

将大量的窄带（子载波）频域信号，经过IFFT后形成时域信号加入CP（循环前缀），将每个OFDM符号的尾部的一段复制到符号之前,Page25,OFDM优势与劣势,优势,OFDM的长符号几乎可以完全抵抗多径干扰为宽带信道提供更高的频谱效率灵活的带宽通过FFT和IFFT实现相对简单,劣势,频率偏移和相位噪声会导致严重问题多普勒频移影响子载波正交性某些OFDM系统具有较高的PAPR要求精确的频率和时间同步,Page26,目录,LTE无线接口概述3.1OFDM原理概述3.1.1OFDM3.1.2OFDMA/SC-FDMA3.2LTE支持频段3.3LTE帧结构3.4LTE物理信道与信号简介3.5LTE物理层过程3.6LTE关键技术,Page27,无线接口多址技术,正交频分多址（OFDMA）,频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址（CDMA）,Page28,复用与多址的概念,复用（DM）:

如何复用多个数据。

不强调复用的数据是用于多个用户还是一个用户,多址（DMA）:

如何复用多个用户的数据,将多个数据分别流映射到多个不同的用户,Page29,从FDM/FDMA到OFDM/OFDMA,f1,f2,传统FDM频谱,f3,f4,高频谱效率,OFDM频谱,Page30,OFDMA的优点频谱分配方式灵活，能适应1.4MHz20MHz的带宽范围配置。

由于OFDM子载波间正交复用，不需要保护带，频谱利用率高；

合理配置循环前缀CP，能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI，保证小区内用户间的相互正交，改善小区边缘的覆盖；

支持频率维度的链路自适应和调度，对抗信道的频率选择性衰落，获得多用户分集增益，提高系统性能；

子载波带宽在10KHz的数量级，每个子载波经历的是频谱的平坦衰落，使得接收机的均衡容易实现；

OFDM容易和MIMO技术相结合。

下行多址接入技术OFDMA,传统的多载波频谱不重叠，需要留有保护带,OFDMA子载波频谱重叠，频谱利用率高,在时频域上的多用户分布（下行）,OFDMA的缺点对时域和频域的同步要