LTE基本原理及关键技术(巴三此里)

相比OFDMA，SC-FDMA降低了PAPR（峰均值），降低终端的复杂度从而降低成本，延长待机
时间 SC-FDMA采用频域实现的方式：DFT-S-OFDM 相比OFDMA，SC-FDMA多了一个DFT运算


这个DFT运算使得进行OFDM调制前的所有频域星座点都是UE所有发送数据的线性关系，相比频域星座点由独
1.1 LTE的概念 1.2 LTE设计目标 1.3 LTE的关键技术介绍
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什么是LTE，为什么需要LTE

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 LTE与SAE是3GPP当年的两大演进计划， LTE负责无线空口技术演进，SAE (System Architecture Evolution)负责整个 网络架构的演进
HARQ（自动混合重传） ICIC
ARQ（只传不纠）+FEC（只纠不传） 小区间干扰协调：同频组网导致小区边缘用户因同频干扰感知下降，通过ICIC可以将 邻区边缘用户频点错开，降低同频干扰
SON 自组织网络：自规划、自部署、自优化、易维护 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential
Charter 2 LTE网络架构介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 TD-LTE/FDD-LTE比较
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Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍
2.1 LTE的网络架构
不同天线发射不同数据，可以直 接增加容量：2X2MIMO方式容量提 升1倍。
Space Multiplexing
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多天线技术的优势
阵列增益 （Array gain） 分集增益 （Diversity gain） 空间复用增益 （Spatial multiplexing gain）

为什么需要LTE？

保持 3GPP与WIMAX/3GPP2的竞争优势

顺应宽带移动数据业务的发展需要

移动通信数据化，宽带化，IP化 高吞吐率 = 高频谱效率 + 大带宽 低时延 = 扁平化的网络架构


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OFDMA
System Bandwidth Sub-carriers
TTI：1ms
Frequency
Time frequency resource for User 1 Time frequency resource for User 2 Time frequency resource for User 3

收发通道 测量
中射 频收 发通 道
ˆ R iq
~ HSRS /DMRS
上行信道估计 Beamforming
通道 校正
H SRS / DMRS
Path Calibration
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Charter 1 LTE背景介绍
OFDM用IFFT和FFT实现信号的调制与解调，目前FFT易于用DSP或FPGA实现，比之用传
统的滤波器实现容易，体积小。

受频率选择性衰落影响小

单个子载波信道是平坦的，而整个系统带宽是呈现频率选择性 由于无线信道的频率选择性衰落，不可能所有的子载波都处于比较深的衰落中，因此可以通
过动态比特分配和动态子信道分配，充分利用信噪比高的子信道，提高系统性能。
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Charter 1 LTE背景介绍
Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍 Charter 3 LTE物理层结构介绍 Charter 4 TD-LTE/FDD-LTE比较
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Charter 1 LTE背景介绍
3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MH）
两低

一平

以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁 平化结构
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LTE关键技术与特性
关键物理层技术
高阶调制和AMC（自适应 编码）
立的数据决定，降低了PAPR
Coded symbol rate= R Sub-carrier Mapping CP insertion
DFT
NTX symbols
IFFT
Size-NTX
Size-NFFT
实际上DFT-S-OFDM可以认为是一种特殊的多载波复用方式，其输出的信息同样具有多载波特性，但是由于其有 别于OFDM的特殊处理，使其具有单载波复用相对较低的PAPR特性。
间干扰。无线终端移动引起的Doppler频移也会使接收端发生频率偏移，接收 端本地振荡器与发射端的频率偏差也是一种频率偏移。频率偏移会引起子载 波间干扰（ICI），对频率偏移敏感是OFDM的缺点之一。

较高的峰均比（PAPR）

OFDM发送端输出信号是多个子载波相加的结果，目前应用的子载波数量从 几十个到几千个，如果各个子载波同相位，相加后就会出现很大的幅值，即 调制信号的动态范围很大，这对后级RF功率放大器提出了很高的要求。
2.2 LTE的网元功能
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系统架构演进

系统架构演进SAE（System Architecture Evolution），是为了实现LTE提出的目标而
从整个系统架构上考虑的演进，主要包括：
改善系统覆盖 提 高 频 谱 利 用 率
改善系统容量
提高峰值速率
干扰抑制增益 （co-channel interference reduction）
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Beamforming

Beamforming是发射端对数据先加权再发送， 形成窄的发射波束，将能量对准目标用户， 从而提高目标用户的解调信噪比

E-UTRAN: Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，LTE的接入网 EPC： Evolved Package Core，LTE的核心 网 EPS： Evolved Packet System，演进的分 组系统 EPS = E-UTRAN + EPC （概念难严格区分，理解就好） 狭义来讲： LTE=E-UTRAN, SAE = EPC
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MIMO的主要模式
S B C
分集模式
不同天线发射相同的数据，在弱 信号条件下提高用户接收信号质量。
UE1
Transmission Diversity
Layer 1, CW1, AMC1
复用模式
UE1 Layer 2, CW2, AMC2
CA（载波聚合）
载波聚合就是通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽（MAX100MHz）。
OFDMA & SC-FDMA
正交频分复用：多采用几个频率并行发送，以实现带宽的传输，各个子载波相互正交 ，极大地提高了频谱利用率。上行采用SC-FDMA，单载波FDMA。 Inter-Cell-Interference-Coordination， 更好的同频干扰控制性能与覆盖提升
Time
Sub-band：12Sub-carriers
LTE下行采用OFDMA多址技术，不同用户可以根据需要灵活地分配不同的时频资源
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SC-FDMA
LTE上行采用SC-FDMA多址技术，即所谓的单载波FDMA技术
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OFDM系统的主要优点

频谱利用率高

传统FDM是用滤波器把整个频带分割成互不重叠的子载波，子载波之间的保护频带很宽，
OFDM允许子载波频谱交叠，从而提高频谱利用效率。

可利用FFT实现调制解调

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LTE设计目标：三高、两低、一平
三高

高峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps


高频谱效率：频谱效率是3G的3~5倍
高移动性：能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务 低时延：控制面时延小于100ms，用户面时延(单向)小于5ms 低成本：SON（自组织网络），支持多频段灵活配置（1.4MHz,
描述
TD-LTE可以采用64QAM调节方式，比TD-SCDMA采用的16QAM速率提升50%，越是 高阶调制方式，对信号质量要求越高；Adaptive Modulation and Coding，根据无线信 道变化选择合适的调制和编码方式。