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3GPP 长期演进技术LTE介绍,空白页,见注释页!,使用术语及法律公告,见注释页!,空白页,见注释页!,课程目标,通过学习, 学员可了解以下知识 LTE 背景及最新进展情况 LTE 物理层关键技术介绍 LTE 网络相关知识,目录,LTE规范及标准的演进 LTE关键技术介绍 LTE 空中接口简介,1 LTE规范及标准的演进,LTE,LTE: Long Term Evolution 长期演进技术 是3G与4G技术之间的一个过渡 是 3G CDMA EvDo、WCDMA和TD-SCDMA的统一演进技术 在3GPP Release 8阶段开始定义,LTE 是所有技术的下一代演进目标,,,,,,CDMA,TDMA,CDMA 1X,BWA,4G ITU 100 Mb/s (移动状态) 1Gb/s (热点) 仍然基于OFDM !,GERAN Evolutions,WiMAX 16d,,,,,TD-SCDMA,,,,W-CDMA / HSPA,LTE R8/R9 FDD/TDD,HSPA+,,,,GSM/EDGE,LTE R10 FDD/TDD,,TD-SCDMA 演进,,,,,WiMAX 16m TDD/FDD,,,,,WiMAX 16e TDD,EVDO Rev A/B,CDMA 1X 增强版,,,3GPP对LTE的要求及性能目标,高速数据业务 100 Mbps DL (20 MHz, 2x2 MIMO) 50 Mbps UL (20 MHz, 1x2),高频谱利用效率 3-4x HSPA Rel6 in DL 2-3x HSPA Rel6 in UL,可扩展带宽支持 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz,小区边界速率提高 2-3x HSPA Rel6 in DL*,2-3x HSPA Rel6 in UL 全宽带覆盖 UMTS/GSM/CDMA/WiMAX互联 Interruption time < 500ms for NRT,Interruption time < 300ms for RT 无线接入网 核心网 14 | Welcome to the 100G Era | June 2010,低延迟 < 5ms user plane (UE to RAN edge) <100ms camped to active < 50ms dormant to active All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2010,全分组业务实现 简化网络结构,3GPP定义的LTE TDD 及FDD 的频段范围,3GPP 可用的全部频段 38号频段被工信部定义为CMCC六城市规模试验网频段,3GPP定义的LTE频道编号EARFCN,公式：Fxx = Fxx_low + 0.1(Nxx NOffs-xx) 其中：xx=上行或下行：,LTE用户终端（UE）分类,LTE的终端就像无线上网卡一样，类别不同，性能不同,3GPP 36 系列 (LTE) 规范,3GPP RAN 1 RAN 2 RAN 3,Spec 36.201 36.211 36.212 36.213 36.214 36.300 36.302 36.304 36.306 36.314 36.321 36.322 36.323 36.331 36.401 36.410 36.411 36.412 36.413 36.414 36.420 36.421 36.422,Layer 1 General Description Physical channel and modulation Multiplexing and channel coding Layer 1 procedure Layer 1 measurements EUTRAN overall description (stage 2) Services provided by Layer 1 UE procedure in Idle Mode UE capabilities Layer 2 Measurements MAC RLC PDCP RRC Architecture Description S1 general description S1 layer 1 S1 signaling transport S1AP S1 data transport X2 general description X2 layer 1 X2 signaling transport,3GPP RAN 4 RAN 5,Spec 36.101 36.104 36.106 36.113 36.124 36.133 36.141 36.143 36.508 36.509 36.521-1 36.521-2 36.521-3 36.523-1 36.523-2 36.523-3,UE Tx Rx BS Tx Rx Repeater Tx Rx BS and Repeater EMC UE EMC RRM requirements BS conformance test Repeater conformance test UE conformance common test environment Special test functions UE Tx Rx UE ICS UE RRM conformance test Protocol conformance ICS ATS,36.423 36.424 13 | Welcome to the 100G Era | June 2010,X2AP X2 data transport,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2010,LTE的持续演进：LTE到LTE Advanced,,LTE 终端LTE Advanced 终端 在各自对方网络中相互兼容,LTE-Advanced 是LTE的平滑演进,改善室内覆盖 增强自适应配置和智能优化能力 增强性MIMO 频谱扩展到100兆,功能增强,峰值速率下行达到1Gbps 高速移动下： 下行100Mbps，上行超过50Mbps 峰值频谱效率： 下行30bits/s/Hz，上行15bits/s/Hz,性能目标,LTE为4G LTE Advanced奠定了坚实的基石,练习,支持向LTE演进的技术有( )。 CDMA EvDo WCDMA TD-SCDMA WiFi,2 LTE关键技术介绍,LTE关键技术,万流归宗的演进目标,L T E,,GSM/UMTS,GSM/EDGE,GSM/EDGE,Do-Rev A,Do-Rev A,,,B/A+,,,HSPA+,UMTS/HSPA+,TD-SCDMA,WIMAX,,,,,引入效率更高的技术,IMT-Advanced family ITU-R定义,IMT-2000 家族,运动状态：峰值100 Mbps 静止状态：峰值1 Gbps,LTE 频带选项,3个关键技术，都为4G-LTE Advanced沿用 目前，尚无比 OFDMMIMO（综合 码分多址-空分多址-频分多址接入）更有效的无线技术,2 LTE关键技术介绍 OFDM技术,频率正交定义,OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用,OFDM 基本原理,OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号，最终叠加构成一个OFDM符号,OFDM和多载波传输,,时域,频域,正交频分复用OFDM的秘诀： 利用IFFT（反向快速傅立叶变换）进行频域-时域的转换进行信号的叠加处理,Frequency,,OFDMA 用户分配模式,,Sub-carrier spacing = f,,,,,,,,,,,,Power,Time,,,,,,,N-OFDM Symbol duration,,,,,,,,,Bandwidth,User#1,User#2,User#3,User#4,,,,,为何选择OFDMA?,,是MIMO的黄金搭档 时间和频率调度更容易 低接收复杂度 不需要软切换，节省资源 有效解决了3G的两大无线质量难题 频率选择性衰落 符号间干扰问题(即 ISI),练习,以下( )不属于OFDM的复用技术 频率复用 码分复用 时分复用,2 LTE关键技术介绍 MIMO技术,,高SNR：MIMO提供比非MIMO情况高的比特速率 低SNR：MIMO 作为基本的空间分集技术使用,MIMO即Multiple Input and Multiple Output，它利用多个发射天线、多个接收天线进行高速数据并行传输； MIMO适用于多散射体的无线环境，在这种环境下，来自每个发射天线的信号在每个接收天线中是不相关的，在接收机端利用这种不相关性对多个天线发送的数据进行分离和检测；,MIMO技术_MIMO原理,MIMO提高小区边缘速率和系统性能,Spatial Multiplexing (SM) SU-MIMO 空间复用 为同一终端用户，提供瞬时多码流服务 可以有效提升对象终端的服务速率，适用于高质量无线环境 Space and Time transmit diversity (STTD) 空时分集 考虑采用的发射分集方案包括块状编码传送分集(STBC, SFBC),包括循环前缀分集(CDD)在内的延迟分集(作为广播信道的基本方案) 作为SM空间复用手段由于无线环境差失效后的备用方案，可以有效提升公用控制信道的可靠性 Spatial Division Multiple Access (SDMA) MU-MIMO 空分多址 为不同终端用户，定制专一服务码流 能够对抗小区边缘的恶劣无线环境，保持服务目标速率,3GPP Rel8中的 MIMO,DL中: 1、2 或 4 TX 天线 和 1、2 或 4 RX 天线 允许最多四个数据流的多层传输 MIMO: 将不同数据流分配给不同用户 MU-MIMO: 多用户, 改善平均吞吐量 SU-MIMO: 单用户, 改善峰值吞吐量（终端需要2根RX天线） UL中: 1 TX天线及2 RX天线 仅 MU-MIMO 无 SU-MIMO,,,,,,,,,,,,,,,,,,MU-MIMO,SU-MIMO,MIMO,多用户MIMO 降低 UE 复杂度、功率、耗电、型号及成本,MIMO-如上行则无需在终端使用多天线,Node B将2个移动台作为空间复用的独立源. 此等价为 MIMO 2x2.,,,UE #1 Buffer,UE #2 Buffer,,,,Frequency,,Time,,Frequency,,Time,,,,,,,,,,,多用户MIMO,,,,波束赋形功能打开时: 当打开波束赋形功能后， 公共信道：将波束虚拟成MIMO22，在Port 0和Port 1上发射 业务信道：根据手机位置，8天线灵活调度，生成窄定向波束，最大化抑制小区干扰,可选特性：TDLTE基站下行支持8天线智能波束赋形,TDLTE波束赋形智能天线技术,练习,以下哪类MIMO技术能够提升传输速率。 接收分集 发射分集 空间复用 空分多址,2 LTE关键技术介绍 扁平化IP技术,34 |,PCRF,,eNB之间切换的本地锚定点 3GPP之间切换的移动性锚定 Idle模式下的DL数据缓存 分组路由与转发,,,进化的分组核心网EPC(Evolved Packet Core)架构概述,SGi,,,,,,GERAN,UTRAN,,S11,S3,S5,,,,,eUTRAN,,,HSS,,,S4,,,S1-U,,S1-MME,,S6a,,SGSN,,,IP Network,Gx,,,X2,,AF,例如IMS,PCRF,ServingGateway,S12,,PDNGateway,MME,,,eNB,eNB,MME,用户移动性管理 接入和附着控制 寻呼，切换和漫游控制,分配UE的IP地址 基于每用户的包过滤 Bearer层面的IP锚定点 连接到外部分组网,SGW,,,,计费策略控制决策 基于流计费控制的功能 向PCEF提供策略,全IP网络扁平化的网络 移动分组域向EPC演进,分组域向EPC演进，EPC节点少，架构扁平，具有高吞吐率和低时延的优点,,,,电路域 语音/SMS,电路域 语音/SMS,IP多媒体子系统,,,,互联网,互联网,,,,,分组域的演进,LTE 网络互联,,,,,,LTE-Uu,LTE-Uu,,X2C X2U,,X2C X2U,,X2C X2U,,,,,,,,S1-MME,S1-MME,S1-MME,S1U,S1U,S1U,UE,UE,eNB,eNB,eNB,MME,SGW,IP 传输网 (IP Cloud),X2C - X2 Cplane S1U - S1 Uplane X2U - X2 Uplane S1-MME - S1 Cplane AP - Access Point (for IP cloud),,,eUTRAN,,EPC,,SGWs & eNBs间的多对多关系,优点 网络共享 负载均衡 网络健壮,eNB,eNB,eNB,X2,,,EPC,E-UTRAN,MME/SGW,MME/SGW,X2,S1,S1,S1,S1,S1,S1,X2,X2,EPC-进化分组核心网 E-UTRAN进化UMTS陆地无线接入网 SGW应用网关 MME移动性管理实体 eNodeB进化节点基站,练习,如果下载文件, 则数据通过以下( )接口传送。 S1-U S1-MME X1 X2,3 LTE空中接口,双工方式,FDD： 上线传输和下行传输在不同的载波频段上进行 TDD: 上线传输和下行传输在相同的载波频段上进行 基站/终端在不同的时间上进行信道的发送/接收 H-FDD： 上线传输和下行传输在不同的载波频段上进行 基站/终端在不同的时间上进行信道的发送/接收,UMTS LTE 接入技术,,eNode-B,LTE UE,,,,,OFDMA下行DL,OFDMA,SC-FDMA,SC-FDMA上行UL,,,,,,,,,FDD,,,UL 频带,DL 频带,频分双工,TDD,时分双工,Time,,,,DL 时隙,UL 时隙,,,,,,Frame,OFDMA正交频分多址接入 SC-FDMA单载波频分多址接入,LTE信道特征数据（FDD/TDD）,快速傅立叶变换（FFT）采用WCDMA码片速率（3.84M）和TDSCDMA码片速率（1.28M）的倍数作为采样频率，简化了多模（WCDMA/TDSCDMA/LTE）移动终端的实现,UMTS LTE 子载波间隔,,子载波间隔: 两种选择 f = 15KHz OFDM 符号间隔 = 66.67s 用于除 MBMS外的 UL & DL 传输 频率偏移敏感度小于短子载波间隔 f = 7.5KHz OFDM符号间隔 = 133 s 仅用于 MBMS-专用小区传输 频率偏移敏感度高 注：MBMS是多媒体多播业务，可利用移动网络提供高清无线广播电视服务,帧结构,基础帧结构 适用于全双工/半双工FDD 采样频率fs = 30.72Mhz；采样周期Ts = 1/ fs = 1/30.72Mhz = 32.55ns 帧长Tf307200*Ts=10ms，含10个子帧20个时隙；1 TTI=2 个时隙 每时隙长15360*Ts=0.5ms,序号为0-19 循环前缀(CP)长度包括正常CP和扩展CP,,,,,,,,,,,,,,,,,,,# 0,# 1,# 2,# 3,# 4,# 5,# 6,# 7,# 8,# 9,,# 0,# 1,# 2,# 3,# 18,# 19,10ms 帧,,,,Tf=307200Ts=10ms,,,,1ms,,,,0.5ms,,,时隙,,,子帧,,,,,,,,,,,,,,,,,OFDM 符号,,# 0,# 1,# 2,# 3,# 4,# 5,# 6,,,,,,,,,,,,,,# 0,# 1,# 2,# 3,# 4,# 5,OFDM 符号,常规 CP,长 CP,UMTS LTE 无线帧结构,TDD帧结构 仅适用于TDD(时分双工) 帧长Tf307200*Ts=10ms,含两个5ms的半帧 每帧含1或2个特殊子帧，特殊子帧数目与UL/DL比例相关 特殊子帧由三部分组成: DwPTS, GP, UpPTS DwPTS, GP, UpPTS的长度可变 UL/DL比例可变,TDD帧格式特性,,,,DwPTS为动态长度，可支持 3/9/10/11/12个符号 可传送下行信令和业务信道（PCFICH/PHICH/PDCCH/PDSCH） 承载下行同步信息（P-SCH） UpPTS配置灵活，可支持1或2个符号。 可传送短 RACH，降低开销 或传送Sounding RS获得TDD信道环境信息，支持Beamforming 灵活的GP 设置，可以最小化GP的开销，同时支持不同的覆盖半径 110个 OFDM符号大小的GP， 最大可以支持100Km的覆盖半径 灵活的上下行时隙配比，可以支持非对称业务和其它业务应用等 7 个DL/UL配置比例: 3/1, 2/2, 1/3, 6/3, 7/2, 8/1, 4/5,,,物理资源概念,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,,f,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,物理资源块（PRB）：2 RBs 1 TTI = 1ms = 2 slots 资源粒子数=12 x 7 x 2 REs LTE 中最小可分配的资源,,前面1-4个 OFDM 符号*用于L1/L2 控制信令,,,OFDM 符号,,子载波,,资源粒子：Resource Element,,,,时隙 (0.5 ms),,,,,,子帧(1 ms),时隙 (0.5 ms),,,,,15 kHz,RB,,* 2..4 symbols for 1.4 MHz bandwidth only,资源粒子：RE Resource Element 在一个OFDM符号中的一个子载波物理资源 资源块：RB Resource Block 在一个时隙中，频域上连续宽度180kHz的物理资源,,,,,,1ms,子帧,RB-资源块：= 12 x 7 REs,LTE 资源块容量,frequency,100 PRBs,75 PRBs,1.4 MHz 仅用于 FDD 1.6 MHz 和 3.2 MHz 仅用于TDD 其他可通用,50 PRBs,20 MHz,15 MHz,25 PRBs 16 PRBs 15 PRBs 7 PRBs 6 PRBs,1.4 MHz,1.6 MHz,3 MHz,3.2 MHz,5 MHz,10 MHz,65 | LTE Fundamentals | May 2008,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008,TD-LTE峰值速率模型,LTE 缩写词表 -1,SGW Access GateWay aIMS Advances to IP Multimedia Services AM Application Manager AM Acknowledged Mode AMBR Aggregate Maximum Bit Rate ANDSF Access Network Discovery and Selection Function ANR Automatic Neighbor Relationship AR Access Router ASN.1 Abstract Syntax Notation 1 AS Application Server BA Binding Acknowledgement (PMIP) BCCH Broadcast Control Channel BCH Broadcast Channel BM Bearer Manager BU Binding Update (PMIP) CAN Connectivity Access Network CCA Credit Control Answer CCCH Common Control CHannel CCR Credit Control Request CMIP Client Mobile IP CN Corresponding Node (MIP) CoA Care of Address CSG Closed Subscriber Group CTCH Common Traffic Channel DAD Duplicate Address Detection DCCH Dedicated Control Channel DL-SCH Downlink Shared Channel DL TFTDownlink Traffic Flow Template DPI Deep Packet Inspection DRB Data Radio Bearer ,,DSMIP Dual Stack Mobile IP DTCH Dedicated Traffic Channel eAN Evolved AN eAT Evolved AT ECM EPS Connection Management EIR Equipment Identity Register EMM EPS Mobility Management (part of NAS) ESM EPS Session Management (part of NAS) eNB Evolved Node B EPC Evolved Packet Core ePDSN Evolved PDSNEPSEvolved Packet System or Service e-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial RAN GEE Generic EAP Encapsulation GTP GPRS Tunneling Protocol GW Gateway HoA Home IP Address HSGW HRPD Serving GateWay HUSP HRPD-UE Signaling Protocol IMEI International Mobile Equipment Identity IMSI International Mobile Station Identifier LI Lawful Intercept LMA Local Mobility Anchor LMD Local Mobility Domain MAC Message Authentication Code MAP Mobility Anchor Point (MIP) MBSFN MBMS over Single Frequency Networks MIB Master Information Block MCCH Multicast Control Channel MIH Media Independent Handover MIMO Multiple Input Multiple Output MME Mobility Management Entity MTCH Multicast Traffic Channel,LTE 缩写表 -2,NACC Network Assisted Cell Change NAS Network Access Server & Non-Access Stratum NETLMM Network Based Localized Mobility Management NGW Network GateWay PCO Protocol Configuration Option (for PMIP BA) PCRF Policy Charging Rule Function PDCP Packet Data Convergence Protocol PDN Packet Data NetworkP-GWPDN Gateway PLMN Public Land Mobile Network PM Policy Manager PMIP Proxy Mobile IP PMK PairwiseMaster Key PTIProtocol/Procedure Transaction Id RAT Radio Access Technology RB Radio Bearer RLC Radio Link Control RNL Radio Network Layer RRC Radio Resource Control RSRP Reference Signal Received Power RSRQ Reference Signal Received Quality SA Service Architecture SAE System Architecture Evolution SDF Service Data Flow SDM Services Data Manager S-GWServing Gateway SIB Signalling Information Block,SLAAC StateLessAddress AutoConfiguration SM Security Manager SON Self Organizing Network SRB Signalling Radio Bearer S-TMSI Serving Temporary Mobile Subscriber Identifier SRVCC Single Radio Voice Call Continuity TA Timing Advance TAC Tracking Area Code TAI Tracking Area Identity TAUTracking Area Update TNL Transport Network Layer TMSI Temporary Mobile Station Identifier UE User Equipment UL TFT Uplink Traffic Flow Template UM Unacknowledged Mode VCVM Virtual Cluster Virtual Machine VoA Visited IP Address VSNP Vendor Specific Network Protocol VSNCP Vendor Specific Network Control Protocol,,,谢谢 www.alcatel-,
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