LTE关键技术2013年7月(吴奕生)

LTE 关键技术●广东无线网络中心●吴奕生目录⏹第一部分 LTE的背景和基本架构⏹第二部分 LTE关键技术•OFDM/SC-FDMA•MIMO•SON⏹第三部分 TDD/FDD的主要区别LTE应用情况•全球已有66个国家的145家运营商推出了商用LTE服务。

2012年新增了104家运营商承诺投资LTE网络部署，使承诺部署的运营商总数增至104个国家的330家。

•GSA预计，到2013年年底，将有234张商用LTE网络在83个国家推出（大多数运营商部署的是LTE FDD网络，有13张是TD-LTE网络，其中有4家运营商同时部署了FDD和TDD的网络）。

•LTE终端设备共666款，有450款同时支持HSPA网络，其中201款还支持42 Mbps DC-HSPA+技术，193款用户终端可以运行在EVDO网络上。

有221款为LTE智能手机，与去年同期相比，增长率达到360%，LTE智能手机成为所有LTE用户终端中占比最大的终端设备。

（2款PC数据卡，4款Femtocell，19款笔记本电脑，53款平板电脑，64款模块，102款Dongle，201款路由器，221款智能手机）* 数据来源GSA 2013年1月份LTE背景介绍什么是LTE？•长期演进LTE (Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。

•接入网将演进为E-UTRAN (EvolvedUMTS Terrestrial Radio AccessNetwork)。

连同核心网的系统架构将演进为SAE (System ArchitectureEvolution)。

LTE的设计目标☐带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz,20MHz☐峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps☐控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms(单向) ☐能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务☐支持增强型MBMS（E-MBMS）☐取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP☐系统结构简单化，低成本建网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”。

●需求定义●项目启动●Study Item ●Work Item ●2004 ●2005 ●2006 ●2007☐ 3GPP定义LTE/SAE为3GPP技术接入网和核心网的演进☐ 2005年6月完成LTE需求的讨论☐ 2006年9月完成LTE StudyItem阶段研究工作，确定基本技术框架☐发布LTE系列规范的第一个版本，进入规范补充、完善阶段3GPP LTE标准化进展eRAN:从3G-WCDMA的演进•CS域核心网移除，只有PS域•GGSN－－S-Gateway)•SGSN－－MME（Mobility Management Entity)•RNC节点节点移除，功能分布到MME和eNodeB上•eNodeB直连ePC（evolved Packet Core）•eRAN/LTE是ip相连的eNodeB集合LTE 网络架构•LTE 的主要网元–LTE 的接入网E-UTRAN 由e-NodeB 组成，提供用户面和控制面。

–LTE 的核心网EPC 由MME ，S-GW 和P-GW 组成。

•LTE 的网络接口–e-NodeB 间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。

–S1接口连接e-NodeB 与核心网EPC 。

其中，S1-MME 是e-NodeB 连接MME 的控制面接口，S1-U 是e-NodeB 连接S-GW 的用户面接口。

eNBMME / S-GW MME / S-GWeNBeNBS1S1S 1S 1X2X 2X 2E-UTRANinterneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB Measurement Configuration & Provision Dynamic Resource Allocation (Scheduler)PDCPPHYMMES-GWS1MACInter Cell RRM Radio Admission ControlRLC E-UTRAN EPCRRCMobility AnchoringEPS Bearer ControlIdle State MobilityHandling NAS SecurityP-GWUE IP address allocation Packet FilteringRRC: Radio Resource Control PDCP: Packet Data Convergence ProtocolRLC: Radio Link ControlMAC: Medium Access Control PHY: Physical layerEPC: Evolved Packet CoreMME: Mobility Management Entity S-GW: Serving Gateway P-GW: PDN Gateway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。

LTE 的网元功能interneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB Measurement Configuration & Provision Dynamic Resource Allocation (Scheduler)PDCPPHYMMES-GWS1MACInter Cell RRM Radio Admission ControlRLC E-UTRAN EPCRRCMobility AnchoringEPS Bearer ControlIdle State MobilityHandling NAS SecurityP-GWUE IP address allocation Packet Filtering●e-NodeB 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；☐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-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、空闲状态移动性控制；☐EPS (Evolved Packet System)承载控制； ☐支持寻呼，切换，漫游，鉴权。

●S-GW 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。

●P-GW 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。

LTE 的协议栈eNBPHYUEPHYMAC RLC MAC PDCPPDCP RLC 用户面协议栈eNB PHYUEPHYMAC RLC MAC MMERLC NAS NASRRC RRC PDCPPDCP 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•LTE 协议栈的两个面：–用户面协议栈：负责用户数据传输 –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/HARQTD-LTE与LTE FDD技术相同点技术项TD-LTE LTE FDD信道带宽配置灵活 1.4M,3M,5M,10M,15M,20M 1.4M,3M,5M,10M,15M,20M多址方式DL:OFDM UL:SC-FDMA DL:OFDM UL:SC-FDMA编码方式卷积码,Turbo码卷积码,Turbo码调制方式QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM,64QAM功控方式开闭环结合开闭环结合链路自适应支持支持拥塞控制支持支持移动性最高支持350km/h 支持inter/intra-RAT HO 最高支持350km/h 支持inter/intra-RAT HO 语音解决方案CSFB/SRVCC CSFB/SRVCCTD-LTE 与LTE FDD 技术不同点（1/2）●技术项TD-LTELTE FDD频段 详见下节 详见下节 双工方式 TDD FDD帧结构Type2Type1子帧上下行配置 多种子帧上下行配比组合 子帧全部上行或下行 HARQ 进程数与延时随上下行配比不 同而不同进程数与延时固定同步 主辅同步信号符号位置与FDD 不同 天线 自然支持AAS不能很方便的支持AAS RRU需要T/R 转换器，引入1.5dB 插损，并增加时延需要双工器，引入1dB 插损TD-LTE与LTE FDD技术不同点（2/2）技术项TD-LTE LTE FDD Random AccessPremble Format 0~4 Format 0~3Reference Signal DL:BothUE-specific and cell-specific RS supportedUL:bothDMRS and SRSsupported.SRS is carried onUpPTSDL:onlycell-specific RSapplied nowUL:bothDMRS and SRSsupported.SRS is carried ondata sub-frame.MIMOMode支持Mode 1~8 支持Mode 1~8干扰必须严格同步异频组网，保护带宽即满足需求●1710MHz ●1805MHz ●1920MHz●75M ●75M ●60M●60M ●2110MHz ●2500MHz●2620MHz●70M ●70M ●…●… ●100M ●100M ●3400MHz●3500MHz ●100M ●100M ●3600MHz ●3700MHz●…●1880MHz●40M●15 ●M●2010MHz ●2300MHz●2500MHz ●2570MHz ●…●70M ●50M ●70M●…●100M●2620MHz●…●FDD LTE●TD-LTE3GPP LTE 频段目录⏹第一部分 LTE的背景和基本架构⏹第二部分 LTE关键技术•OFDM/SC-FDMA•MIMO•SON⏹第三部分 TDD/FDD的主要区别LTE关键技术●概述☐OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing ）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。