lte 培训文档-大唐联芯科技1
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LTELTE 标准及接入层介绍标准及接入层介绍
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目录
• LTE 背景介绍• 空中接口概述• 数据链路层( MAC/RLC/PDCP )• 无线资源控制( RRC )
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LTE 背景介绍
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rate
LTE 是移动通信向宽带化发展的必然结果<10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <100Mbps 100M-1Gbps
DataBWM(OFDM/MIMO)
3GPP FDDIMT-Advanced
WCDMA HSPA HSPA+ LTE FDD LTE+
GSM GPRS/EDGE
TDD TD-SCDMA HSPA HSPA+ TD-LTE TD LTE+
IS-95cdmaOne
cdma20001X DO Rev A DO Rev B UMB UMB+
3GPP2DO
Rev 0
Note : compatible IEEE802.16e 802.16m
802.16
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国际主流宽带移动通信标准向 LTE演进路径
<10kbps <200kbps
2G
300kbps – 10Mbps
3G
<50Mbps 50Mbps – 1Gbps
4G
LTETDD
Type 1
融合
GSM GPRS/EDGE
TD-SCDMA TD-HSPATD-
HSPA+LTETDD
Type 2
TD-LTE TD-LTE-A
3GPP WCDMA HSPA HSPA+ FDD LTE FDD LTE-A
IS-95cdma2000
1XEV-DORev0
EV-DORevA
EV-DORevB DO-A
3GPP2
IEEEWiFi 802.16e 802.16m
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4G 发展路径— LTE-Advanced 及 802.16m
LTE LTE-Advanced
FDD LTE
TD-LTE
802.16e
FDD LTE-Advanced
TD-LTE-Advanced
802.16m
IMT-Advanced
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LTE 背景介绍
> LTE 启动的主要原因:• HSDPA 以及 HSUPA 之后如何确保 3GPP 标准的竞争力
• 应对 WiMAX 的市场压力• ITU 的 4G 标准
> Milestone•2004 年 12 月 3GPP 正式成立了 LTE 的研究项目( Study Item )•-2005.06 ,需求讨论
•-2006.06: Study Item Stage1 : LTE 可行性研究,物理层和无线接口研究•-2007.03 : study Item Stage2 : LTE 系统整体研究 TS36.300v8.4.0•-2007.11-: Stage 3: RAN 各组讨论完成各组规范•-2008 年年底, Rel 8 冻结•-2009 年年底: Rel 9 冻结
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3GPP 组织结构
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LTE规范
• LTE 规范可见 36 系列– 36.1XX 发送和接收相关规范– 36.2XX 物理层规范– 36.3XX L2 和 L3 协议规范– 36.4XX S1 , X2 相关规范– 36.521 , 36.523 , 36.133 协议一致性测试规范, RF 测试规范
和 RRM 测试规范
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••••
•••••
LTE-Advanced 标准化正在按计划进行
时间表
可行性研究Release 8
标准化
Release 9
Release 10
LTE-Advanced
技术演进
1Gbps
100Mbps • OFDM• MIMO…
LTE
R8 定位技术双流波束赋型MBMS…
R9
载波聚合多天线增强中继技术异构网络…
R10
2004.12 2008.12 2010.3 2011.3
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OFDM OverviewTime-Frequency Domain
Subcarrier-3Subcarrier-1Subcarrier-2 Subcarrier-NSubcarrier-4
SN
OFDM Slot/FrameIFFT
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
IFFT
Time
IFFTSN+1SN+2SN+3SN+4
Bandwidth
S2N
Guard Time
OFDM Symbol(FTT duration)
lower cost
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Up Link2x2 MIMO
Down Link2x2 MIMO
Multiple antenna transmit multiple antenna receiveMIMO exploit multi-path to create parallel streams
higher peak rate
MIMO works in all environments urban, suburban, rural
MIMO
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SFN模式 eMBMS业务播放 (R9)
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Femtocell
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LTE home eNodeB (R9)
eNB
MME / S-GW MME / S-GW
eNB
eNB
S1
S1
X2E-UTRAN
HeNB HeNB
HeNB GW
HeNB
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载波聚合技术 ( R10 )
单元载波
1. 增大系统带宽: LTE R8 支持最大 20MHz 的系统带宽,通过载波聚合LTE-Advanced 可以支持 100Mbps 的系统带宽。
单元载波可后向
20MHz 兼容 LTE R8
100MHz 系统带宽(聚合 5 个 20MHz 的单元载波)
2. 利用离散频率资源:支持非连续、跨频段的单元载波聚合。
频带 1
…频带 2
离散载波聚合
…频带 3
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中继( Relay)技术 ( R10)
• 扩展系统覆盖:通过中继站,对基站信号进行接力传输,扩大无线信号的覆盖范围。
• 提高系统容量:通过中继站,减小无线信号的传播距离,提高信号质量。
主要的研究内容:– 回程链路的设计– 协议功能
– 网络架构– 设备性能要求
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下行 MIMO增强技术
1. 扩展下行 MIMO : LTE R8 下行支持最大 4x4 MIMO , LTE-
Advance 将扩展到 8x8 MIMO ,下行峰值频谱效率提高一倍。
LTE R8 : 4 流 LTE-Advanced : 8 流
2. 增强下行“多用户 MIMO” :增强对 MU-MIMO 的支持,提高系统容量。 d单用户 MIMO :基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给同一个用户时;多用户 MIMO :基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给不同的用户时
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上行 MIMO
• 引入上行 MIMO 技术: LTE-Advanced 引入上行 SU-MIMO ,最大支持 4x4的配置,可实现 4 倍的上行峰值速率。
LTE R8 :单流
主要的研究内容:– MIMO 码本– 控制信道的发射分集方案
LTE Advanced : 4 流
– 导频信号的设计– 终端和基站的性能要求
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协作多点传输 (CoMP)
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LTE 中对语音的处理
• 目前的技术方案:
– CSFB : CS Fallback 技术,基于 CS 语音的方案
– SRVCC : Single Radio 语音呼叫连续性 ,基于 IMS的语音方案
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空中接口概述
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LTE 性能设计目标
> 峰值速率• 下行 100Mbps ( 20MHz,)
• 上行 50Mbps(20MHz)
> 时延• C-plan
• U-plan: 5ms (unload, small IP packet), RTT<10ms
> 容量• <5MHz: 200 subs 激活• >5MHz: >400 subs
用户吞吐量• R6 HSDPA 的 3-4 倍 (DL )
• R6 HSUPA 的 2-3 倍 (UL )
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> 频谱效率• R6 HSDPA 的 3-4 倍 (DL )
• R6 HSUPA 的 2-3 倍 (UL )
> 移动性 •0-15km/h 低速移动化优化, •15-120km/h 高速移动下实现高性能, • 在 120-350km/h 下能保持蜂窝网络的移动性要求
> 覆盖 •半径 5km 下小区全面满足吞吐率、频谱效率和移动性指标的要求 •在半径 30km 的小区中性能可能小幅下降,不排除半径达到 100km 的小区
LTE 性能设计目标
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LTE 网络构架演进
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LTE网络框架
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LTE网元
• NodeB 提供 LTE 的用户平面( RLC/MAC/PHY )和用户平面( RRC )协议。原来RNC 功能被分散到了 eNode B 和接入网关( AGW )中。
• LTE 核心网,主要由下述功能单元组成:• > MME : MME 负责处理与 UE 相关的信令消息。 MME 有两个关键的功能,首先是
UE 的位置管理和移动性管理,其次是完成 UE 与任何 IP 节点之间的信息承载的建立。 MME 的功能包括:寻呼消息发送;安全控制; Idle 态的移动性管理; SAE 承载管理;以及 NAS 信令的加密及完整性保护等。
• > SAE GW ( S-GW ): S-GW 是一个终止于 E-UTRAN 接口的网关,是一个用户面功能实体,负责为 UE 提供承载通道来完成分组数据的路由和转发。作为 3GPP 系统内的一个数据锚点,当 UE 在 eNodeB 之间切换,或 2G/3G 和 SAE 之间切换时, S-GW都不会发生改变,这种锚点功能可屏蔽切换对 PDN GW 的影响;另外, S-GW还需要完成 UE 在空闲模式下的下行数据包的缓存。在任意时刻,一个 UE只会有一个 S-GW 为其服务。
• > PDN GW :是连接外部数据网的网关, UE 可以通过连接到不同的 PDN Gateway访问不同的外部数据网。 PDN GW 主要包括执行从 PCRF获取得 PCC ( Policy & Charging Control )策略、基于用户的数据包的过滤、计费以及为 UE 分配 IP地址等功能。
• > HSS :是用于存储用户签约信息的数据库,归属网络中可以包含一个或多个HSS 。 HSS 负责保存用户相关的信息。
• > PCRF :策略计费控制单元。
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LTE 接口
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空中接口位置
SGi
S4
S3
S1-MME
PCRF
S7
S6a
HSS
S10
UE
GERAN
UTRAN
SGSN
Uu
E-UTRAN
MME
S11
S5
Serving Gateway
PDN
Gateway
S1-U
运营商 IP 业务 ( IMS, PSS 等 )
Rx+
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空中接口协议栈
信令流
数据流
E-Node B
PHY
UE
PHY
MAC
RLC
MAC
MME
RLC
NAS
NAS
RRC RRC
PDCP PDCP
APP
UDP
GTPU
IP
S1AP
SCTP
SGW
IP
UDP
GTPU
IP
SCTP
S1AP
X2AP
空中接口 核心网接口
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帧结构图( TDD)
One slot, Tslot=15360Ts
GP UpPTSDwPTS
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms
One half-frame, 153600Ts = 5 ms
30720Ts
One subframe, 30720Ts
GP UpPTSDwPTS
Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4Subframe #0 Subframe #5 Subframe #7 Subframe #8 Subframe #9
Normal cp in downlink Extended cp in downlink
DwPTS UpPTS DwPTS UpPTS
Special subframe
configuration
Normal cp Extended cp
Normal cp Extended cp
0
s6592 T
s7680 T
1
s19760 T
s20480 T
2
s21952 T
s23040 T
3
s24144 T
s25600 T
s2192 T
s2560 T
4
s26336 T
s2192 T
s2560 T
s7680 T
5
s6592 T
s20480 T
6
s19760 T
s23040 T
s4384 T
s5120 T
7
s21952 T
- - -
8
s24144 T
s4384 T
s5120 T
- - -
Subframe number Uplink-downlink
configuration
Downlink-to-Uplink
Switch-point periodicity 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5 ms D S U U U D S U U U
1 5 ms D S U U D D S U U D
2 5 ms D S U D D D S U D D
3 10 ms D S U U U D D D D D
4 10 ms D S U U D D D D D D
5 10 ms D S U D D D D D D D
6 5 ms D S U U U D S U U D
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SLOT结构图
![Page 33: LTE 培训文档-大唐联芯科技1](https://reader038.vdocuments.mx/reader038/viewer/2022102421/55721258497959fc0b9076c5/html5/thumbnails/33.jpg)
下行时隙结构和物理资源
DLsymbN OFDM symbols
One downlink slot slotT
0l 1DLsymb Nl
RB
scD
LR
BN
N
subc
arri
ers
RB
scNsu
bcar
rier
s
RBsc
DLsymb NN
Resource block
resource elements
Resource element ),( lk
0k
1RBsc
DLRB NNk
Resource Grid(RG) : 频域 时域
Resource Block(RB) : 频域 : 时域
Resource Element(RE) : 最小资源单元
DL RBRB scN N
RBscN
DLsymbN
DLsymbN
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LTE物理信道与物理信号
PBCH
SSCH
PDCCH CFI=3
PDSCH
CRS:Port 0-3
PSCH
0leven-numbered slots odd-numbered slots
0l 6l6l
CFI
0leven-numbered slots odd-numbered slots
0l 6l6l
CFI
TDD FDD
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TD-LTE的小区搜索过程
• 小区初搜流程
SSS
公共天线端口数目(盲检)SFN下行系统带宽 PHICH 配置信息
5ms 定时,获得 (2)IDN
10ms 定时,获得 (1)IDN
计算得到 (2)ID
(1)ID
cellID 3 NNN
读取 MIB
读取 SIB
PSS
PBCH
PDSCH 其他系统信息
下行 CP 类型
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数据链路层( MAC/RLC/PDCP )
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L2的协议结构
Multiplexing
...
HARQ
Scheduling / Priority Handling
Transport Channels
MAC
RLC
PDCP
Segm.ARQ etc
Segm.ARQ etc
Logical Channels
ROHC ROHC
Radio Bearers
Security Security