LTE-FDD基本原理及关键技术课件.ppt

1、LTE FDD基本原理及关键技术中兴通讯学院课程内容nLTE概述概述 nLTE网络架构 nLTE协议栈nLTE关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴LTE解决方案n中兴LTE进展nLTE简介简介nLTE相关组织介绍相关组织介绍更好的覆盖更好的覆盖峰值速率峰值速率DL:100MbpsUL:50Mbps低延迟低延迟CP:100msUP:5ms更低的更低的 CAPEX&OPEX频谱频谱灵活性灵活性更高的频更高的频谱效率谱效率LTELTE的目标峰值数据率1实现峰值速率的显著提高，峰值速率与系统占用带宽成正比2在20MHz 带宽内实现100Mbit/s的下行峰值速率(频谱效率5 bit/s/

2、Hz)3在20MHz 带宽内实现50Mbit/s的上行峰值速率(频谱效率2.5 bit/s/Hz)目标目标移动性nE-UTRAN系统应能够支持:l对较低的移动速度(0-15 km/h)优化l在更高的移动速度下(15-120 km/h)可实现较高的性能l在120-350 km/h的移动速度(在某些频段甚至应该支持500 km/h)下要保持网络的移动性l在各种移动速度下，所支持的语音和实时业务的服务质量都要达到或超过UTRAN下所支持的频谱n频谱灵活性lE-UTRA系统可部署在不同尺寸的频谱中，包括1.4、3、5、10、15 和 20 MHz,支持对已使用频率资源的重复利用l上行和下行支持成对或非

3、成对的频谱n共存l与GERAN/3G系统在相同地区邻频l与其他运营商在相同地区邻频l在边境两侧重合的或相邻的频谱内l与 UTRAN 和 GERAN切换l与非 3GPP 技术(CDMA 2000,WiFi,WiMAX)切换LTE 频段划分LTE关键技术 n频谱灵活l支持更多的频段l灵活的带宽l灵活的双工方式n先进的天线解决方案l分集技术（频率、时间、空间、极化）目的是提高传输都可靠性lMIMO技术lBeamforming技术（即波束成形，是通用信号处理技术，用于控制传播的方向和射频信号的接收）n新的无线接入技术lOFDMAlSC-FDMA（单载波频分多址）课程内容nLTE概述 nLTE网络架构网

4、络架构 nLTE协议栈nLTE关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴LTE解决方案n中兴LTE进展LTE 网络构架MME/S-GWMME/S-GWX2S1p 移动性管理移动性管理p 服务网关服务网关p MME/SGW 与与 eNode B的接口的接口EPCE-UTRANp eNode B间的接口间的接口Node BRNC+=eNode BEPSeNode BX2X2eNode BeNode BUup E-UTRAN中只有一种网元中只有一种网元eNode Bp 演进分组核心网演进分组核心网EPCp 演进分组系统演进分组系统EPSLTE全网架构SGi S4 S3 S1-MME PCRF

5、S7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services(e.g.IMS,PSS etc.)Rx+q 网络结构扁平化q E-UTRAN只有一种 网元E-Node Bq 全IPq 媒体面控制面分离q 与传统网络互通E-UTRAN 和 EPC的功能划分3GPP TS 36.300E-UTRAN 和 EPC的功能划分（续）neNB 功能:l无线资源管理lIP头压缩和用户数据流加密lUE附着时的MME选择l用户面数据向S-GW的路由l寻

6、呼消息和广播信息的调度和发送l移动性测量和测量报告的配置nMME 功能:l分发寻呼信息给eNBl安全控制l空闲状态的移动性管理lSAE 承载控制l非接入层（NSA）信令的加密及完整性保护nS-GW 功能:l终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包l支持由于UE移动性产生的用户面切换课程内容nLTE概述 nLTE网络架构 nLTE协议栈协议栈nLTE关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴LTE解决方案n中兴LTE进展LTE/SAE的协议结构 信令流数据流与与 UMTS 的的PS 域相同域相同eNBPHYUEPHYMACRLCMAC S-GWPDCPPDCPRLCLTE无线接口 用户平面L

7、TE无线接口 控制平面eNBMACUEMACRLCPDCPRLCMMEPDCPNASNASRRCRRCPHYPHY无线帧结构类型1n每个10ms无线帧被分为10个子帧n每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5msnTs=1/(15000*2048)是基本时间单元n任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行#01个无线帧 Tf=307200 TS=10 ms1个时隙 Tslot=15360TS=0.5ms#11个子帧#2#17#18#191个子帧子帧#5DwPTSGPUpPTS子帧#91个半帧 153600 TS=5 ms1个子帧子帧#0DwPTSGPUpPTS30720TS子帧#41个时隙 Tsl

8、ot=15360TS1个无线帧 Tf=307200 Ts=10 ms无线帧结构类型2n每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成n特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1msn支持5ms和10ms上下行切换点n子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUD

9、D310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD上下行配比方式n“D”代表此子帧用于下行传输，“U”代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。n特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms。ConfigurationNormal cyclic prefixExtended cyclic prefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101 OFDMsymbols381 OFDMsymbols1948321039

10、231121014121372 OFDMsymbols5392 OFDMsymbols82693917102-8111-系统占用带宽分析n占用带宽=子载波宽度 x 每RB的子载波数目 x RB数目n子载波宽度=15KHzn每RB的子载波数目=12名义带宽名义带宽(MHz)1.435101520RB数目数目615255075100实际占用带宽实际占用带宽(MHz)1.082.74.5913.518资源分组RE(Resource Element)最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波用(k,l)标记RB(Resource Block)业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12

11、个子载波FDD_LTE峰值速率nFDD-LTE峰值速率计算n20M带宽情况下n峰值速率=PRB数*12个子载波*14个符号*调制阶数（下载64，上行16QAM）*MIMO*（1-系统开销占比）/1MSLTE物理信道概述Radio Resource Control(RRC)Medium Access Control(MAC)Transport channelsPhysical layerControl/MeasurementsLayer 3Logical channelsLayer 2Layer 1物理层周围的无线接口协议结构LTE 上行/下行信道BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCH

12、MTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH逻辑信道传输信道物理信道CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH下行信道下行信道上行信道上行信道逻辑信道传输信道物理信道逻辑信道nMAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下：lBCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。lPCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区

13、级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。lDCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息lMCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。lDTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。lMTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务 传输信道n对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。nLTE中规定的传输信道类型如下：lBCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。l

14、PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。lDL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DL-SCH的TTI是1ms。lMCH：多播信道，用于支持MBMS。lUL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道 物理信道和信号n上行物理信道lPUSCHlPUCCHlPRACHn上行物理信号l参考信号（Reference Signal：RS）n下行物理信道lPDSCH:lPBCHlPMCHlPCFICHlPDCCHlPHICHn下行物理信号l

15、同步信号（Synchronization Signal）l参考信号（Reference Signal）n物理信道l一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息n物理信号l一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息物理层过程小区搜索nStep1、搜索PSCH，确定5ms定时、获得小区IDnStep2、解SSCH，取得10ms定时，获得小区ID组；nStep3、检测下行参考信号，获取BCH的天线配置；n然后UE就可以读取PBCH的系统消息（PCH配置、RACH配置、邻区列表等）nSCH结构基于1.25MHz固定带宽。UE必需的小区信息有：小区总发射带宽、小区ID、小区天

16、线配置、CP长度配置、BCH带宽物理层过程 随机接入n通过PRACH发送RACH preamble nUE监控PDCCH获得相应的上下行资源配置；从相应的PDSCH获取随机接入响应，包含上行授权、定时消息和分配给UE的标识n UE从PUSCH发送连接请求neNB从PDSCH发送冲突检测2UEeNBMsg1:preamble on PRACHMsg2:RA response on PDCCH and PDSCHmin delay2ms1Msg3:connection requirement,ect3Delay about5msMsg4:contention resolution4DelayBas

17、ed on eNBCell reselectionCell updateLTE intra-system mobilityIntra-frequency handoverInter-frequency handover(same band)Inter-frequency handover(diff band)LTE UTRAN inter-workingReselection LTE UTRANPS handover LTE-UTRANPS handover UTRAN-LTELTE GERAN inter-workingReselection LTE GERANeNACC LTE-GERAN

18、PS handover GERAN-LTELTEGERANGERANLTELTEUTRANUTRANLTELTE Intra-system HO LTE 移动性管理LTE 移动性管理课程内容nLTE概述 nLTE网络架构 nLTE协议栈nLTE关键技术关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴LTE解决方案n中兴LTE进展LTE测试中常用指标无线指标解释nPCI：物理小区标识，由主同步码和辅同步码组成，其中主同步码有3个不同取值，辅同步码有168个不同取值，共有504个PCI码。nRSRP：参考信号接收功率，是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一，是在某个符

19、号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值。nRSRQ：N*RSRP/(LTE载波RSSI）之比，表示LTE参考信号接收质量，这种度量主要是根据信号质量来对不同LTE候选小区进行排序。这种测量用作切换和小区重选决定的输入。nSINR：是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值；可以简单的理解为“信噪比”nRI：rank indication;秩指示，单双流指示。nPDSCH RB Number：PDSCH（物理下行共享信道）信道每秒的RB数nPUSCH RB Number:PUSCH信道每秒的RB数nPDSCH total BLER:块误码率。

20、nPDSCH Transimission Mode:nn1.TM1，单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。n2.TM2，发送分集模式：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益。n3.TM3，大延迟分集：合适于终端（UE）高速移动的情况。n4.TM4，闭环空间复用：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。n5.TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。n6.TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。n7.TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。n8.TM8，

21、双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。n9.TM9,传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。nTM2发送分集，TM3空分复用，TM7单流波束复行，TM8双流波束复行n频域多址技术频域多址技术 OFDM/SC-FDMAnMIMO技术技术n高阶调制技术高阶调制技术nHARQ技术技术n链路自适应技术链路自适应技术 AMCn快速快速MAC调度技术调度技术n小区干扰消除小区干扰消除LTE多址技术的要求n更大的带宽和带宽灵活性l 随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响.l 在同一个

22、系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽.n 扁平化架构l 当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现.n 便于上行功放的实现l SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比,有利于终端采用更高效率的功放.n 简化多天线操作l OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.OFDM基本思想nOFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输nOFDM子载波的带宽 信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是

23、“平坦衰落”nOFDM符号持续时间 Urban-Suburban-Rural nSolution B(Germany 800MHz spectrum license rule):Rural-Suburban-Urban-Dense Urban立体化覆盖解决方案B8200R8882AntennaR8882B8200Antenna分布式基站面覆盖分布式基站线路覆盖B8200分布式站点热点覆盖R88882R8882n分布式站点，组网灵活，布网快捷；n适合于空间少，承载轻，天线距离远的场景。B8200统一连接传输和网管R8882R8882R8882LTE 2.1G CC BPL CPRI linkR8

24、882R8882R8882CDMA 800M CC CHCPRI linkB8200在原有CDMA设备基础上，单独增加LTE BBU和RRU设备，LTE设备可独立连接网管和传输，也可和CDMA共网管和传输新建LTE网络方案-分布式基站堆叠方案n1 BPL support 3 cellsnMax.DL 200Mbps,UL 75MbpsMinimal ConfigurationB8200 CC R8882R8882R8882LTE S111 All BandsBPL CPRI linkR8882n3 BPLs support 3 cellsnMax.DL 600Mbps,UL 225MbpsMa

25、ximal ConfigurationR8882CPRI linkR8882R8882B8200LTE S111 All Bands CC BPL R8882BS8700的3小区配置应用（10M或20M带宽）R8882R8882R8882B8200R8882R8882R8882CDMA 1xS444+DO S333 800MLTE S111+DO S333 2.1GHz CC BPL BPL n10MHz or 20MHzn2 BPL support 6 cellsnMax.DL 400Mbps,UL 150MbpsCPRI linkR8882R88823小区后续支持CL双频段双模演进新建LT

26、E网络方案-宏站BBU堆叠方案BBU(CDMA)BBU(LTE)BBU(CDMA)1x-EVDOLTE1x-EVDOLTE1x-EVDOLTEBBU(LTE)BBU(CDMA)CDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DO1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTEBBU支持C/L双模方式一：增加LTE RSU方式二：替换为CL双模RSU增加LTE专用BBURRU支持C/L双模客户利益：p最大限度保护客户现有投资p支持CL高载波，大容量p共网管，方便管理pRRU可光纤级

27、联，省工程成本描述：pC/L BBU专用，支持高载波，大容量pBBU支持单独出E1，GE口；也支持级联接以太网pC/L RRU可单独接C/LBBU,也支持光纤级联*p ZTE SDR基站BS8800，BS8900有LTE BBU预留空间WITH DOOR OPENBS8800新增LTE配置应用CDMA RSUPower Distribution增加LTE BBU增加LTE RSUCDMA BBUBS8900A,三小区配置带电池BC8910ARC8910ABS8900A新增LTE配置应用增加LTE BBU,堆叠放置PC8910A增加LTE RRUB8200GSM S333 900MHzCDMA

28、1XS222+DO S333 800M bandLTE S111 2.1GHz FS CC UBPG BPL CH nBPL:LTE基带板基带板nBPC:UMTS基带板基带板nUBPG:GSM基带板基带板RRU in GSM Single modeRRU in CDMA single mode RRU in LTE single mode RRU in UMTS Single modeUMTS S222 2100MHzBPC Example:GSM S333+UMTS S222+CDMA 1X S222+DO S333(800M)+LTE S111(2.1G)多模配置演进课程内容nLTE概述

29、nLTE网络架构 nLTE协议栈nLTE关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴中兴LTE解决方案解决方案l新建网络解决方案lCDMA网络向网络向LTE演进方案演进方案n中兴LTE解决方案基于SDR平台的Uni-RAN方案Iub/AbisRRU 800MHzLTE,CDMA2000 1X/DO Baseband UnitRRU 1.9GHzBSCRRU2.6GHzS1IP basedbackhaulCDMA2000 1X/DO CN&SAELTELTE&CDMA2000 EVDOLTE&CDMA2000 1X分布式架构，多模演进和共存uCDMA2000 1X+DOuCDMA2000

30、1X+LTEuCDMA2000 1X/DO+LTEu CL平滑演进方案-同频平滑演进ZTE SDR Platform1.Add LTE cardsLTE support1.Add RRUs and LTE cards to support MIMOCDMA 1x/EVDO systemp 统一SDR平台，只需增加少许硬件，即可平滑升级p最大限度保护现有投资p多模eNodeBCDMA 1xCDMA EVDOLTEZTE SDR Platform2.Add RRUs to support MIMOCL演进方案2-同频共RRUp支持MIMO p 更高的处理能力 Add LTE cardsLTE wi

31、th MIMO supportCDMA 1x/EVDO systeml 40W*2l 2T4Rl 20MHz bandwidth(硬件支持30M)l 700M,DD,800M,1900M,2.1G,2.6GHzCDMA 800MLTE 2.1GB8200R8882R8882R8882 CC BPL CPRI linkR8882R8882R8882CDMA 800M CC CHCPRI linkB8200在原有CDMA设备基础上，只需新增LTE信道板和新频段RRU，共网管和传输，不新增机房空间Add LTE 信道板R8882BS8700双模应用-双频段CL平滑演进方案-宏站共CC支持CL双模方案

32、BBU（CDMA)BBU(CDMA<E)1x-EVDOLTE1x-EVDOLTE1x-EVDOLTEBBU(CDMA<E)CDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DOCDMA1x-DO1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTE1x-DO/LTEBBU支持C/L双模方式一：增加LTE RSU方式二：替换为CL双模RSU增加LTE信道板RRU支持C/L双模Multi-ModeBBURSU82GSM/LTE 2100MHzCCUBPGBPLFSExample:DO S333<E S111 210

33、0MHzB8200BS8800双模应用-同频段RSU82 1X S222+D0 S333 800MHzRSU82 LTE S111+DO S333 2100MHzB8200CHBPLFSCCExample:CDMA 1XS222+DO S333(800M)+LTE S111+DO S333ZXSDR BS8800Multi-Mode BBUTX/RX RXBS8800CL双模应用-双频段课程内容nLTE概述 nLTE网络架构 nLTE协议栈nLTE关键技术nTD-LTE与LTE FDD的区别n中兴LTE解决方案n中兴中兴LTE进展进展中兴LTE战略投入西安LTE主要研发基地产品规划、系统和终端

34、研发中兴将在西安投资60亿建立下一代移动通讯研发和制造中心深圳总部系统硬件平台上海系统算法南京核心网EPC美国研究所系统算法欧洲研究所基带算法、PA超过2000名工程师参与LTE研发2345612011 Q3p大规模商用 2010 Q3p小规模商用2009 Q3p开始外场测试2008 Q1p发布LTE测试样机2007 Q1p开始产品研发2006 Q4p参加NGMN/LSTI2005 Q2p开始LTE关键技术研究ZTE MILESTONE中兴通讯LTE的全球应用ZTE LTE 获奖情况2008200920102011InfoVison Award Winner for Innovative SD

35、R base station,BrusselsZTE and CSL have been awarded the LTE Infrastructure Innovation award as part of the Global Telecoms Business Innovation Awards 2010ZTE LTE SON Technology and Solution is awarded Excellent Model by PTExpo and Chinese telecom industry pressFrost&Sullivan,a world leader in growt

36、h consulting,recognizes ZTE with Best Practice Award-2010 SDR Equipment Vendor of the Year,honoring the companys outstanding efforts toward the development of SDR technology and the wireless communication industry.Case:香港CSL GSM/UMTS/LTE 网络CSL UMTS 2100M BeforeGSM 900/1800UMTS 2100UMTS 900LTE 2600/1

37、8004 in 1 All Distributed BTSGreenAll IPOne NetworkUnified OM NWM GSM 1800MCSL GSM 1800M CSL GSM 900M Dual mode BBU GSM 900/UMTS 900 Co-RRUGU Unified NMSp 和Hi3G签署商用合同 2nd Dec 2010 部署500个LTE TDD/LTE FDD 双模站点p 2.6GHz频段，基于ZTE SDR平台 采用SDR分布式基站和微站,TDD/FDD 射频系统 共存 p 统一EPC&OMC网管 易于维护,低 TCO Hi3G SWEDEN MAC

38、2010业界首个LTE VoIP 电话 “We thought the demonstration of VoLTE was really brought to life and made fun and interactive.We appreciate all the teams from CSL and ZTE for their superb support in making not only the demonstration happen but the mobile world live video too.“Sandra Gilligan,project marketing director,mobile broadband,GSMAMAC 2010上VoLTE演示VoLTE 演示的架构VoLTE呼叫基于IMS，在CSLs LTE 网络和现存的 2G/3G 网络上进行演示；在 GSMA 展厅 and ZTE 展厅的IMS客户之间打通VoLTE电话；同时演示了从IMS客户到2G/3GE终端的语言呼叫；并同时演示了呼叫转移，呼叫等待等补充业务。