2016年中国移动LTE中级优化培训-LTE技术原理

Lesson12

主题：LTE技术原理

时间：2016.08.04-08.05

主讲：王智慧

教材：《技术原理及未来热点概述》（华为、纸质），P53

要点：

一、LTE关键技术与特性

1、设计目标：“三高、两低、一平”

（1）三高：高峰值速率、高频谱效率、高移动性

（2）两低：低时延、低成本

（3）一平：基于分组交换的扁平化架构

●较3G信道减少，用户面和高层信令取消专用信道，全部采用共享信道。（物理层仍然保留了PDCCH

和PUCCH信道，仅用于传输L1和L2层信令，如：调度、功控等，不承载高层信令）

●无线网络时延：用户面< 10ms，控制面< 100ms。

2、高阶调制和AMC（自适应调制编码）

（1）高阶调制：64QAM，6阶；

（2）AMC：根据无线信道变化，选择不同的调制和编码方式；

a)调制自适应：BPSK（仅PHICH）、QPSK（2阶）、16QAM（4阶）、64QAM（6

阶）；

b)编码自适应：增减冗余编码，即信道编码。

●n阶调制即该调制方式有2的n次方个星座点，即可以采用2的n次方种波形。阶数越高，每个星座

点能够写到的信息量就越大。

（1）MIMO的两种模式

a)复用模式（TM3）：空间复用，不同天线发送不同信号，提升峰值速率；

b)分集模式（TM2）：不同天线发送相同信号，提升覆盖。

（2）MIMO传输方式

●当前网络采用TM2、3、8自适应。

●前三项都是覆盖和小区平均吞吐率

●只有空间复用才能同时提升系统容量、增加小区峰值吞吐率和增加小区平均吞吐率。

4、CA：载波聚合

（1）R10提出，TR36.913；

（2）最高支持5 x 20MHz = 100MHz；

（3）需要Cat6以上终端支持；

（4）分类：

a)带内连续载波聚合；

b)带内非连续载波聚合；

c)带间载波聚合。

●目前网络支持：双载波、三载波。

5、OFDM：正交频分复用

●相对FDM、TDM、CMD，实际OFDM是FDM的一种。

（1）发射端：IFFT；接收端：FFT；

（2）各载波相互交叠，通过正交性实现有效传输；

（3）优点：

a)频谱效率高；

b)对抗频选衰落；

（4）缺点：

a)频偏敏感；

b)PARP高。

（5）OFDMA：基于OFDM的多址接入技术，时频二维资源的多址技术。

（6）SC-FDMA：单载波FDMA

a)每用户占用系统带宽某一部分连续的子载波；

b)多用户上行在eNB仍然形成正交。

6、快速调度算法：Fast Scheduling

（1）调度：确定应该给哪些用户、多大速率发送数据；

（2）基本原则：短期以信道条件为主，长期兼顾公平性；

（3）常用调度算法：

a)RR：轮询；

b)Max C/I；

c)PF：正比公平算法；

d)EPF：增强的正比公平算法，相对PF保证QoS。

调度周期：1TTI = 1ms，在LTE A中定义有调度周期=0.5ms。

7、HARQ：自动混合重传

（1）HARQ用于MAC层，相对的，RLC层有ARQ；

（2）HARQ =ARQ + FEC

a)ARQ：自动重传，只传不纠；

b)FEC：前向纠错（ForwardError Correction），只纠不传。

（3）HARQ类型：

a)Chase合并：保存错误数据，与重传数据合并译码；

b)递增冗余（IR）：

i.部分增量，可自解码；

ii.全增量，不能自解码。

8、ICIC：小区干扰协调

（1）原理：将各小区在用频段再细分为主、副频（一分为三），各小区主、副频。

（2）分类：

a)静态ICIC：主副频划定后不变；

b)动态ICIC：根据小区负载及干扰水平调整主副频分配；

c)自适应ICIC：可按Reuse3、6自适应划分主副频。

（3）优点：提升边缘用户速率。

（4）缺点：牺牲系统容量。

（5）适用场景：针对（主城区）用户密集且有干扰区域开启。

9、SON

（1）四个阶段：自规划、自部署、自优化、易维护；

（2）应用：

a)基站自启动；

b)自动邻区关系（ANR）；

c)自动切换优化（MRO）；

d)最小化路测（MDT）。

二、LTE无线接口信道

1、TDL无线帧结构

（1）1frame = 10ms

= 2 half-frame

= 10 sub-frame （子帧是LTE调度的最小周期，1ms）

= 20 time slot

= 140/120 个OFDM符号

●广播信息在sub-frame 0。

（2）频域上：

a)（1.4/3/5/10/20MHz）带宽= （6/15/25/50/100）RB =每RB 包含12子载

波（15kHz，7.5kHz）

（3）帧类型：

a)Type1：FDD

b)Type2：TDD

2、时隙（TSL）结构

（1）每时隙包含7个（正常CP）或6个（扩展CP）OFDM符号；

（2）CP用在每个OFDM符号之间，用于克服符号间干扰（ISI）。

3、特殊子帧：

（1）用于下行到上行的转换点（UE远近差异需要保护周期）

（2）DwPTS：3-12符号，可用于PHICH/PCFICH/PDCCH/PSS/RS；

（3）GP：1-10符号，决定小区覆盖范围；

（4）UpPTS：1-2符号，可用于PRACH/SRS。

4、物理资源块（PRB）：

（1）RB：频域概念，1RB = 12个15kHz 子载波。

（2）PRB：频域+时域概念，1个时隙（0.5ms）上的一个RB资源。

（3）RE：

a)一个子载波上的一个符号周期长度；

b)时频资源的最小单位；

c)可用于承载调制信息、参考信号或不承载信息。

（4）REG：1 REG = 4 RE，PHICH和PCFICH的最小单位；

（5）CCE：1 CCE = 9 REG，调度PDCCH命令资源的最小单位。

●20MHz带宽实际可调度资源仅有18MHz（1200子载波x 15kHz = 18MHz）。其中10%带宽用于边缘保

护和DC子载波固定带宽。

●TTI：调度的最小间隔周期；PRB：可供调度的最小资源粒度。即：每1TTI（1ms）eNB可将不同PRB

调度给不同UE使用。

5、LTE逻辑层结构及其功能

（1）RRC：

a)传输信令及业务数据；

b)执行无线管理功能：切换、接入、安全协商等。

（2）PDCP：

a)控制面：加解密、完整性保护；

b)用户面：加解密，不做完整性保护；

c)IP头压缩（RoHC）

（3）RLC：

a)高层数据的分段、级联、重组；

b)分配传输模式：TM、UM、AM；

c)ARQ。

（4）MAC：

a)以1TTI（1ms）为单位进行无线资源调度；

b)HARQ。

（5）PHY：物理实现。

6、信道分类

（1）逻辑信道

a)RLC-MAC层间；

b)按数据内容划分；

c)BCCH、PCCH、CCCH、DCCH、DTCH

（2）传输信道

a)MAC-PHY层间；

b)按传输机制（发送格式及机制）分；

c)RACH、BCH、PCH、UL/DL SCH

（3）物理信道

a)PHY层

b)按时频二维资源分；

c)PRACH、PBCH、PUSCH、PDSCH；PCFICH、PHICH、PUCCH、PDCCH；PSS/RSS、

RS。

（4）信道映射图（教材P76）：

●SRB0：公共信令，走CCCH；SRB1：用户专用信令，走DCCH。

●PUCCH/PDCCH承载的“信令”是物理层信令，包括调度、功控等，没有RLC及RRC的映射；

●PUSCH/PDSCH承载的“信令”是RRC和高层信令。

（5）主要信道概述

a)DL/UL SCH（传输信道）：动态调度，不适用于MIB（BCCH）和PCCH；

b)PCFICH：携带CFI，决定PDCCH占用几个符号。

c)PHICH：下行，反馈上行数据的HARQ ACK/NACK；

d)PUCCH：UCI，上行控制指示；反馈下行数据的HARQ ACK/NACK；

e)PDCCH：DCI，下行控制指示；

f)PBCH：MIB，包括：系统帧号（SFN）、PHICH配置、系统带宽；

g)PRACH：携带随机接入前导；

h)物理信号：

i.上行：DM-RS、SRS

ii.下行：PSS/RSS、RS（C-RS、UE-RS 用于Beamforming、MBSFN-RS）

7、小区搜索与同步

（1）PSS：时隙同步，并确定小区组内ID（0、1、2）；

（2）SSS：帧同步，确定小区组ID（0-167）

（3）PSS和SSS位置固定：

a)每无线帧出现两次，分别占用第1、2，11、12时隙的一个符号；

b)频域上占用最中间的6个RB。

（4）PSS和SSS同步完成后，UE即实现：

a)下行时间和频率公布；

b)区分TDD/FDD系统；

c)识别物理小区扰码（PCI）；

d)区分普通CP和扩展CP。

（5）CRS：更加精确的时间和频率同步；

（6）解PBCH（MIB），可得：

a)系统帧号SFN；

b)PHICH配置；

c)下行带宽。

（7）读PCFICH，可得PDCCH配置；

（8）读PDSCH，可得SIBs。

●SIB1的位置和周期是固定的，通过SIB1下发其它SIB的序列信息。

●PHICH：下行，反馈UE上行数据的ACK/NACK；

●PUCCH：上行，反馈eNB下行数据的ACK/NACK。下行数据ACK/NACK也可以复用到PUSCH上发送。

8、参考信号（RS，RSRP）

（1）单天线：PCI模6，得到RS位置；

（2）双天线：PCI模3，得到RS位置；

（3）在频域上均匀分布在整个下行子帧中；

（4）UE-RS：

a)用于Beamforming；

b)天线5口发射；

c)不同波束承载特定的UE-RS信号。

9、PBCH：

（1）承载MIB；

（2）位置固定：

a)时域：每帧1号时隙（注意：不是TSL 0）的0-3符号；

b)频域：关键的72个RB。

（3）周期：

a)调度周期40ms；

b)重复周期10ms。

●即：每10ms广播一次MIB，但如果需要改变MIB内容，需待下一个40ms周期才生效。

10、PCFICH：

（1）以REG为单位，占据每个子帧的第一个符号，共4 x 4 =16REG；

（2）携带CFI，用于指示PDCCH的大小。

11、PDCCH：

（1）单位：1 CCE = 9 REG = 36RE；

（2）位置：每子帧的第1/2/3/4 个符号，具体采用几个符号由PCFICH决定（见上表）；

（3）功能：上下行时频资源分配，MCS分配，功控、层1层2信令；

（4）控制信息格式：（教材P96）

a)DCI 0：上行调度；

b)DCI 1x：下行调度（单码字）；

c)DCI 2x：下行调度（双码字）；

d)DCI 3x：上行功控。

12、PUCCH：

（1）位置：频域上在带宽的两端，大小可配置；

（2）作用：上报上行控制信息UCI和下行数据的ACK/NACK；

（3）PUCCH的6种格式；（教材P111）

●PUCCH和PUSCH不能同时传输，与确保上行链路的单载波特性。

（4）DMRS：PUSCH解调参考信号。（教材P113）

13、PHICH：

（1）单位：REG，每3个REG为一组，可携带8个UE的ACK/NACK信息；

（2）作用：反馈上行信号的HARQ ACK/NACK。

14、PDSCH：

●不同RB上的PDSCH可调度给不同UE，调度方式、MIMO模式可不同。

15、PUSCH：

（1）所在子帧可能复用给控制信息（如：CQI、ACK/NACK等）；

（2）DRS：eNB可通过解调DRS对UE占用的RB进行信道估计；

（3）SRS：探测参考信号，UE没有上行数据发送时，在配置的带宽内发送SRS，供eNB进行信道估计。

16、随机接入过程

（1）PRACH：5种格式（教材P109）；

●PRACH Preamble中的保护时间长度（GT）与特殊子帧的GP、循环前缀CP共同决定TDL小区的最大覆

盖半径。

●目前PRACH采用格式0，最大小区半径14.531km。

（2）每个小区下UE的随机接入前导是一样的，但邻区必须不同，通过PCI规划实现。