LTE原理及系统架构
LTE常见知识点汇总
LTE常见知识点汇总LTE（Long Term Evolution）是一种无线通信技术，用于4G移动通信网络。
以下是一些关于LTE的常见知识点：1.LTE的基本原理：LTE使用OFDMA（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）技术，提供高速数据传输和更好的信号质量。
OFDMA将频谱划分为多个子载波，每个子载波可以为多个用户提供独立的传输通道。
MIMO利用多个天线发送和接收多个数据流，提高传输速度和信号可靠性。
2. LTE的网络架构：LTE网络由基站（eNodeB），核心网和终端设备（UE）组成。
基站负责无线信号的传输和接收，核心网处理用户数据和控制信息的传输，终端设备是用户使用的移动设备。
3.LTE的带宽：LTE系统使用不同的频段和带宽，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等。
较大的带宽可提供更高的数据传输速度和容量。
4. LTE的速度和性能：LTE网络可以提供高速的数据传输速度，通常在几十兆比特每秒（Mbps）到几百兆比特每秒（Gbps）之间。
LTE-A（LTE-Advanced）还可以提供更高的速度，达到几千兆比特每秒。
5.LTE的传输方式：LTE使用分时传输和分频传输的混合方式。
下行链路使用OFDMA进行频分复用，上行链路使用SC-FDMA（单载波频分多址）进行频分复用。
6.LTE的频段：LTE系统在不同的频段中运行，包括700MHz、800MHz、1800MHz、2600MHz等。
较低频段的信号可以更好地穿透建筑物，较高频段的信号具有更高的容量。
7.LTE的切换：LTE支持平滑的切换，包括小区间切换（频域、时域和小区间的切换）和宏小区—微小区切换等。
切换可以提供更好的网络覆盖和容量管理。
8.LTE的QoS（服务质量）：LTE支持多种QoS级别，以满足不同应用的需求。
QoS包括延迟、带宽、可靠性和优先级等。
9.LTE的安全性：LTE使用多种安全机制来保护用户的数据和通信隐私。
lte工作原理
lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是第四代（4G）无线通信技术的一种标准，其工作原理是基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）技术。
首先，LTE系统中的空中接口使用OFDM技术来实现高速数据传输。
OFDM是一种多载波调制技术，将高速数据流分成多个低速数据流，分别在不重叠的子载波上传输。
这些子载波之间正交分离，可以充分利用频谱资源，提高频谱利用效率。
此外，OFDM技术还具有抗多径衰落和抗干扰能力强的特点。
LTE系统中还使用了MIMO技术，通过在发送和接收端使用多个天线，可以实现空间上的多重传输。
MIMO技术可以提高系统的数据传输速率和信道容量，同时还可以减小信号的衰落和干扰。
LTE系统中常用的MIMO模式有SU-MIMO （Single User MIMO，单用户MIMO）和MU-MIMO（Multi User MIMO，多用户MIMO）。
LTE系统的基站（eNodeB）和终端设备（UE）之间通过无线信道传输数据。
基站通过调度算法将数据分成小的数据块，并根据信道状态信息选择合适的传输方式（例如：调制方式、编码方式等）。
然后将数据块按照时间和频率的方式分配到子载波上，并使用OFDM和MIMO技术进行传输。
终端设备接收到数据后，会进行解调和解码等处理，然后将数据传给上层应用或者网络。
除了数据传输，LTE系统还具有一些其他功能。
一是调制解调器(MODEM)，它负责数字信号的调制和解调，将数字信号转换成模拟信号，并通过天线进行发送和接收。
二是控制器，负责系统的管理和控制，包括调度算法的实现、信道状态的估计和预测等。
三是核心网，负责用户身份验证、用户数据的传输等核心的网络功能。
LTE系统的工作原理可以简单总结为以下几个步骤：1. 将要传输的数据分成小的数据块，并根据信道状态信息选择合适的传输方式。
LTE的技术原理
LTE的技术原理LTE（Long Term Evolution）作为第四代移动通信技术，其技术原理主要包括无线接入技术、核心网技术和网络优化技术等方面。
本文将详细介绍LTE的技术原理。
一、无线接入技术1.OFDM技术LTE使用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术作为其物理层技术，采用了SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）技术作为上行链路的多址技术。
OFDM技术具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强、符号时间间隔长、对调制方式的选择灵活等特点，能够有效提高数据传输速率和系统整体性能。
2.MIMO技术LTE还采用了MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术，该技术通过在发送端和接收端分别增加多个天线，利用空间复用技术实现多个数据流同时传输，从而提高系统的频谱效率和系统容量。
MIMO技术在LTE 系统中广泛应用于数据传输和信号处理过程中。
3.自动重传请求技术LTE系统还引入了自动重传请求技术，通过在物理层上实现自动重传请求ARQ（Automatic Repeat reQuest）功能，可以有效保障数据传输的可靠性和稳定性。
当接收端检测到数据包丢失或错误时，会向发送端发送自动重传请求，发送端重新发送丢失的数据包，从而保证数据的完整性和准确性。
二、核心网技术1. Evolved Packet Core（EPC）LTE核心网采用了Evolved Packet Core（EPC）结构，EPC由三个主要部分组成：核心网节点（PGW、SGW、MME）、用户面协议GTP（GPRS Tunneling Protocol）和控制面协议S1AP（S1 Application Protocol）。
EPC实现了LTE系统的核心网络功能，包括连接管理、移动性管理、安全性保障、QoS（Quality of Service）管理等。
LTE原理及系统架构
LTE概述
LTE简介和标准进展
• 3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 • 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300
是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参见 36系列的所有协议。
TO_BT08_C1_1 LTE基本原 理
课程内容
•LTE概述 •LTE系统 •LTE主要技术特征 •无线资源管理 •移动性过程 •物理层过程 •LTE关键技术 •中兴通讯LTE系统
背景介绍
LTE概述
2G
2.5G 2.75G 3G
3.5G
3.75G
3.9G
• 无线通讯从2G、3G到
GSM
GPRS
Transport Channels
HARQ
下行链路
BCCH PCCH
层2结构和功能
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
LTE网络结构
LTE系统
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1-MME
MME
S10 LTE-Uu ”
UE
E-UTRAN
S1-U
S4 S11
S5
Serving Gateway
LTE基本原理和系统架构
• 下行：OFDMA(正交频分多址接入Orthogonal Frequency Division Multiple Access) • 上行：SC-FDMA(单载波频分多址接入Single Carrier Frequency Division Multiple Access) • 分集增益 • 阵列增益 • 空间复用增益
LTE网络基本架构—协议架构
接口协议主要分三层两面，三层主要包括了物理层、数据
链路层和网络层，两面是指控制平面和用户平面。
数据链路层同时位于控制平面和用户平面：在控制平面负
责无线承载信令的传输、加密和完整性保护；在用户平面 主要负责用户业务数据的传输和加密。
数 据 链 路 层
网络层是指无线资源控制（RRC）层，位于接入网的控制 平面，负责完成接入网和终端之间交互的所有信令处理。
多天线 技术 新的扁 平网络 架构
• 接入网仅由eNode B构成
33
OFDM的引入
通信系统中的数据传输速率越来越高 数据传输速率提高后将直接导致每个码元的传输周期缩短 在无线通信系统中，存在多径效应，这样当码元传输周期缩短时，码间 干扰会更加严重，从而导致检测性能下降 如果将并行传输技术引入通信系统中，则可以同时传输多个码元，这样 在总数据传输速率相同时，每个码元的传输周期可以大大增长 OFDM技术恰恰可以利用正交子载波组来实现并行传输，从而增强系统对 码间干扰的鲁棒性 20世纪五六十年代，美国军方创建了世界上第一个多载波调制系统 20世纪七十年代，出现大规模子载波和频率重叠技术的OFDM系统 20世纪九十年代，随着数字信号处理技术的发展，OFDM系统在发射端和 接收端分别采用IFFT和FFT来实现，从而导致系统实现复杂度大大降低， 使得该技术开始广泛应用
(完整版)LTE网络架构
LTE的网络架构2014-01-13 10:45:27| 分类：LTE|举报|字号订阅1、系统架构：LTE采用扁平化、IP化的网络架构，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。
E-UTRAN，由eNB构成；EPC (Evolved Packet Core)，由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway）以及P-GW（PDN Gateway）构成。
E-UTRAN主要的开放接口包括：S1接口：连接E-UTRAN与CN；X2接口：实现E-NodeB之间的互联；LTE-Uu接口：E-UTRAN的无线接口；2、系统网元：网元功能：2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立，管理和释放；以及部分无线资源管理rrm方面的功能。
无线资源管理（RRM）；用户数据流IP头压缩和加密；UE附着时MME选择功能；用户面数据向Serving GW的路由功能；寻呼消息的调度和发送功能（源自MME和O&M的）广播消息的调度和发送功能；用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能。
基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型。
上行传输层数据包的分类标示2.2 MMENAS信令，NAS信令安全；认证；漫游跟踪区列表管理；3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令；空闲模式UE的可达性；选择PDN GW 和Serving GW；MME改变时的MME选择功能；2G、3G切换时选择SGSN；承载管理功能（包括专用承载的建立）；2.3 S-GWeNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点；在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包；数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发；切换过程中，进行数据的前转；上下行传输层数据包的分类标示；在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费；合法性监听；2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤；UE IP地址分配；上下行传输层数据包的分类标示；上下行服务级的计费（基于SDF，或者基于本地策略）；上下行服务级的门控；上下行服务级增强，对每个SDF进行策略和整形；基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承载的绑定；合法性监听；3、系统接口：3.1 S1接口S1用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，用户平面协议伐如下图所示，传输网络层建立在IP传输之上，UDP/IP之上的GTP-U用来携带用户平面的PDU。
lte技术原理与系统设计
lte技术原理与系统设计一、引言LTE即为“Long Term Evolution”，是一种通信技术标准，被广泛应用于现代移动通信网络中。
本文将介绍LTE技术的原理和系统设计。
二、LTE技术原理1. OFDM技术LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，该技术能够有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落。
OFDM将整个频率带宽划分为多个子载波，每个子载波都是正交的，从而在频域上降低信号间的干扰，实现高效率的数据传输。
2. MIMO技术多输入多输出（MIMO）技术是LTE的重要特点之一。
通过利用多个天线进行信号传输和接收，MIMO可以显著提高系统的传输容量和覆盖范围。
通过适当的编码和信道状态信息反馈，MIMO技术可以实现空间多样性和空间复用，提高系统性能。
3. 跳频技术LTE在信道传输的过程中采用了跳频技术，将整个频带均匀地划分为多个子信道。
通过不断地在不同的子信道上跳跃传输数据，可以避免信号被干扰以及频率选择性衰落的影响，提高系统的抗干扰能力和传输稳定性。
4. 自适应调制与调度技术LTE采用了自适应调制与调度技术，根据信道环境和用户需求动态调整传输速率和调制方式。
通过根据用户的实际需求进行资源分配，可以更高效地利用信道资源，提高系统的容量和覆盖范围。
三、LTE系统设计1. 网络拓扑结构LTE网络由大量的基站组成，每个基站覆盖一定的地理区域。
基站通过光纤、传输线等方式将数据传输到核心网，核心网负责对数据进行处理和路由。
同时，LTE还采用了自组织网络（SON）技术，可以实现网络的自动配置和优化，提高系统的性能和可靠性。
2. 空中接口LTE系统的空中接口主要由用户设备（UE）和基站之间的无线传输通道组成。
其中，UE负责将用户数据转换为无线信号进行传输，基站则负责接收信号并将其转发到核心网。
空中接口采用了复杂的调制和编码技术，以实现高效率的数据传输和较低的延迟。
3. 系统安全设计LTE系统在设计中考虑了安全性的要求。
(完整版)LTE介绍与网络架构
L TE介绍与网络架构1、什么是L TE？LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System ,通用移动通信系统）技术标准的长期演进。
LTE不是一种技术标准，而是一个协议组织，现在一般常说的LTE是TD-LTE和FDD-LTE 网络制式的统称。
现在的LTE在严格意义上其还未达到4G的标准也称为3.9G。
只有升级版的LTE Advaced才满足国际电信联盟对4G的要求。
2、基本词汇MME:Mobile Managenment Etity——移动管理实体S-GW:Serving GateWay,服务网关P-GW:PDN GateWay,PDN网关E-UTRAN:Evolved Universal Terrestrial Radio Access NetworkEPC:Evlved Packet Core,演进分组核心网RRC：Radio Resource Control 是指无线资源控制PDCP:Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议RLC:Radio Link Control,无限链路控制层协议PHY: Physical Layer Protocol 物理层协议OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiple,正交频分多址MIMO：Multiple-Input Multiple Output,多路输入多路输出3、L TE架构相比原有的23G网络结构，主要体现在扁平化和IP化两方面。
➢扁平化：主要体现在没有BSC/RNC节点，原有BSC/RNC的节点功能由ENODEB承担；➢IP化：各网元之前的链接为全IP链路，组网更加灵活。
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课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
LTE系统
LTE系统架构
LTE体系结构可以借助SAE体系结构来做详细描述。在SAE体系结构中， RNC部分功能、GGSN、SGSN 节点将被融合为一个新的节点, 即分组 核心网演进EPC部分。这个新节点具有GGSN、SGSN 节点和RNC 的 部分功能，如下图所示由MME和SAE gateway两实体来分别完成EPC 的控制面和用户面功能。
X2
✓ eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口
LTE-Uu
✓ 无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口
LTE系统
LTE网络结构
在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一 个结点：eNodeB。
MME/S-GW
MME/S-GW
S1
EPC
EPS
eNodeB
X2 X2
eNodeB
eNodeB
X2
E-UTRAN
LTE系统
LTE网络结构
eNodeB功能 eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的
RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无 线接入控制，移动性管理等等。
Node B
RNC
eNodeB
LTE系统
eNB Measurement Configuration & Provision
Dynamic Resource Allocation (Scheduler)
RRC
PDCP
RLC
MAC
PHY
E-UTRAN
MME NAS Security
Idle State Mobility Handling
SAE Bearer Control
3GPP计划2008年3月完成测试规范方面的协议制定工作。 从LTE标准发展时间可以预计2009~2010年左右可以开始LTE的商
用。 成熟的大规模商用预计开始于2011年之后。
……
LTE概述
LTE简介和标准进展
LTE与现有3GPP的R6、R7系统结构上有很大不同，E-UTRAN 在整个体系上趋于扁平化，减少了中间节点数量。这种系统结构 和体系的改变使得LTE较现有UTRAN结构接口减少同时降低了 成本，并且更易于对设备进行维护管理；在性能上便于减少数据 传输延迟的实现。
资源。
LTE系统
E-UTRAN和UTRAN切换时RRC状态间关系
LTE的RRC状态与现有3GPP Release 6结构中RRC状态在切换时的关系如 下图所示。LTE支持与现有UTRAN的各状态间的迁移。具体状态迁移处 理过程协议正在详细讨论中。
UTRAN
E-UTRAN
CELL_DCH
RRC_CONNECTED 1.
LTE概述
LTE简介和标准进展
3GPP于2004年12月开始LTE相关的标准工作，LTE是关于UTRAN 和UTRA改进的项目，LTE的研究工作按照3GPP的工作流程分为两个 阶段：SI（Study Item，技术可行性研究阶段）和WI（Work Item， 具体技术规范的撰写阶段）。
LTE概述
LTE系统
LTE的三类NAS协议状态与RRC的关系以及状态间迁移
Inactivity - Release C-RNTI - Allocate DRX for PCH
Perform “Registration” - Allocate C-RNTI, TA-ID, IP addr - Perform Authentication - Establish security relation
LTE网络结构
E-UTRAN和EPC之间的功能划分图，可以从LTE在S1接口的协 议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内 为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。
eNB Inter Cell RRM RB Control
Connection Mobility Cont. Radio Admission Control
ROHC Security
ROHC Security
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Logical Channels
Scheduling / Priority Handling
Multiplexing UE1 HARQ
Multiplexing UEn
SAE Gateway S1
Mobility Anchoring
EPC
internet
UE NAS RRC RLC MAC PHY
eNB
RRC RLC MAC PHY
LTE系统
控制面协议结构
MME NAS
RRC完成广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动 性功能和UE的测量报告和控制功能。RLC和MAC子层 在用户面和控制面执行功能没有区别。
LTE系统
用户面协议结构
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
SAE Gateway
用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和HARQ等功 能。
LTE系统
层2结构和功能
PDCP
ROHC Security
ROHC Security
Radio Bearers
Power-Up
LTE_IDLE
RRC: RRC_IDLE
Context in network: - Includes information to enable fast
transition to LTE_ACTIVE (e.g. security key information)
Allocated UE-Id(s): - IMSI - ID unique in Tracking Area (TA-ID) - 1 or more IP addresses
CELL_FACH
CELL/URA_PCH
LTE MM Idle Configuration
Stored
IDLE
LTE MM Idle Configuration
Stored
2. 3.
4.
RRC_IDLE
UTRAN RRC Connected
Configuration Stored
UMTS MM Configuration
LTE系统
RRC_CONNECTED状态
UE建立一个E-UTRAN-RRC连接； E-UTRAN中存在UE的上下文； E-UTRAN知道UE归属的小区； 网络可以与UE之间进行数据收发； 网络控制移动性过程，例如切换； 邻区测量； 在PDCP/RLC/MAC级：:
UE可以与网络之间收发数据； UE监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给UE； UE报告信道质量信息和反馈信息给eNB； eNB控制实现按照UE的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于UE省电和有效利用
Multiplexing HARQ
Transport Channels
上行链路
LTE系统
PDCP子层模型
User Plane NAS Data
Control Plane NAS Signalling
PDCP
ROHC
ROHC
Ciphering
Ciphering
Ciphering
Integrity Protection
EV-DO Rev. A
EV-DO Rev. B
AIE
CDMA
X
2000 1X-
EV-DV
目前可提供应用的是3.5G， 以WCDMA系统来说， 可以提供R5商用版本和 R6试验系统；
LTE概述
背景介绍
3GPP组织正在完善R7和R8的HSPA+和LTE标准，预计2007年冻结R7， 2008年冻结R8。无线技术的发展更加注重运营商的需求 — NGMN组织 提出系统的发展目标。
Transport Channels
HARQ
BCCH PCCH
下行链路
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
LTE系统
层2结构和功能
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
TO_BT08_C1_1 LTE基本原理
中兴通讯学院 TD&W&PCS无线团队
课程目标
学习完本课程，您将能够： ➢ 了解当前移动通信的进展，掌握后3G发 展脉络； ➢ 了解LTE原理及系统架构。
课程内容
LTE概述 LTE系统 LTE主要技术特征 无线资源管理 移动性过程 物理层过程 LTE关键技术 中兴通讯LTE系统
Stored
LTE系统
LTE NAS 协议状态
LTE的状态类型从NAS 协议状态来看有以下三类：
LTE_DETACHED状态，该状态下没有RRC实体存在。 LTE_IDLE状态，该状态下RRC处于RRC-IDLE状态，一些信
息已经存储在UE和网络（IP地址、安全关联的密钥等、UE 能力信息、无线承载等）。 LTE_ACTIVE状态，该状态下RRC处于RRC_CONNECTED 状态。
在新的LTE框架中，原先的Iu, 将被新的接口S1替换。Iub和Iur将被X2 替换
LTE系统