TD-LTE(中兴设备).ppt
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TD-LTE基本原理及关键技术中兴工程师-蒋小宝中兴基本技术课程内容TD-LTETD-LTE概述概述TD-LTE网络架构TD-LTE协议栈TD-LTE关键技术TD-LTE与LTEFDD的区别TD-LTETD-LTE概述概述概述概述nLTE简介简介nLTE相关组织介绍相关组织介绍LTE背景LTE表示3GPP长期演进(LongTermEvolution)2004年11月3GPPTSGRANworkshop启动LTE项目移动通信技术的演进路线n多种标准共存、汇聚集中n多个频段共存n移动网络宽带化、IP化趋势2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA20001XEV-DO802.16e802.16mHSDPAHSPA+R7FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16dCDMAIS95CDMA20001xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPAHSPA+R7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5bit/s/Hz)3在20MHz带宽内实现50Mbit/s的上行峰值速率(频谱效率2.5bit/s/Hz)目标目标中兴通讯是业界唯一支持中兴通讯是业界唯一支持中兴通讯是业界唯一支持中兴通讯是业界唯一支持TD-LTE20MHzTD-LTE20MHz带宽的系统厂商带宽的系统厂商带宽的系统厂商带宽的系统厂商移动性E-UTRAN系统应能够支持:
对较低的移动速度(0-15km/h)优化在更高的移动速度下(15-120km/h)可实现较高的性能在120-350km/h的移动速度(在某些频段甚至应该支持500km/h)下要保持网络的移动性在各种移动速度下,所支持的语音和实时业务的服务质量都要达到或超过UTRAN下所支持的中兴通讯业界首家通过中兴通讯业界首家通过中兴通讯业界首家通过中兴通讯业界首家通过LTELTE高速高速高速高速(90Km/h90Km/h)移动测试,吞吐量非常稳定!
移动测试,吞吐量非常稳定!
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频谱频谱灵活性E-UTRA系统可部署在不同尺寸的频谱中,包括1.4、3、5、10、15和20MHz,支持对已使用频率资源的重复利用上行和下行支持成对或非成对的频谱共存与GERAN/3G系统在相同地区邻频与其他运营商在相同地区邻频在边境两侧重合的或相邻的频谱内与UTRAN和GERAN切换与非3GPP技术(CDMA2000,WiFi,WiMAX)切换LTE关键技术频谱灵活支持更多的频段灵活的带宽灵活的双工方式先进的天线解决方案分集技术MIMO技术Beamforming技术新的无线接入技术OFDMASC-FDMATD-LTETD-LTE概述概述概述概述nLTE简介简介nLTE相关组织介绍相关组织介绍LTE标准组织功能需求功能需求标准制定标准制定技术验证技术验证TSGRANTSGSATSGCTPCGTSGGERAN3GPP组织架构ProjectCo-ordinationGroup(PCG)TSGGERANGSMEDGERadioAccessNetworkGERANWG1RadioAspectsGERANWG2ProtocolAspectsGERANWG3TerminalTestingTSGRANRadioAccessNetworkRANWG1RadioLayer1specRANWG2RadioLayer2specRadioLayer3RRspecRANWG3lubspec,lurspec,luspecUTRANO&MrequirementsRANWG4RadioPerformanceProtocolaspectsRANWG5MobileTerminalConformanceTestingTSGSAService&SystemsAspectsSAWG1ServicesSAWG2ArchitectureSAWG3SecuritySAWG4CodecSAWG5TelecomManagementTSGCNCoreNetwork&TerminalsCTWG1MM/CC/SM(lu)CTWG3InterworkingwithexternalnetworksCTWG4MAP/GTP/BCH/SSCTWG6SmartCardApplicationAspects20052006200720082009LTE标准化进展LTEstartWorkItemStartStudyItemStage1FinishWorkItemStage3FinishWorkItemStage2FinishFirstMarketApplicationn3GPPR8定义了定义了LTE的基本功能,该版本已于的基本功能,该版本已于2009年年3月冻结,月冻结,n3GPPR9主要完善了主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能,以及家庭基站、管理和安全方面的性能,以及LTE微微微基站和自组织管理功能,预计将于微基站和自组织管理功能,预计将于2009年年底冻结年年底冻结2010NGMN简介NGMN时间表时间表NGMN愿景愿景1、使全球移动通信产业链聚集在统一需求之下,引导、驱动标准研究、产品研发,促进HSPA&EVDO之后的移动网络健康发展2、推动IPR改革,使IPR透明和费率可预见性1、2008年底完成LTE(R8)标准2、2009年测试3、2010提供商用1、运营商(Members)20家2、制造商(Sponsors)34家,包括设备制造商,芯片厂家和测试设备厂家3、研究机构和大学(Advisors)3家NGMN成员成员NGMN简介简介1、NGMN(www.ngmn.org)是2006年初由全球7家主流运营商发起成立的非营利性组织2、NGMN:
NextGenerationMobileNetworks(BeyondHSPA&EVDO)无线宽带创新的发动机无线宽带创新的发动机无线宽带创新的发动机无线宽带创新的发动机NGMN工作组介绍NGMNSpectrum(频谱)IPR(知识产权)Ecosystem(生态系统)TWG(技术组)Trial(试验)n寻找可统一利用的频谱寻找可统一利用的频谱n与与ITU、国家、地区频谱、国家、地区频谱管理部门协调、沟通管理部门协调、沟通n推动推动IPR改革,使改革,使IPR透明和费率可预见透明和费率可预见n与互联网行业合作,与互联网行业合作,构建构建“多方共赢多方共赢”生生态环境态环境n对技术进行早期验证对技术进行早期验证n向向LSTI提测试需求提测试需求n从运营的角度,提出各从运营的角度,提出各种需求并与制造商讨论种需求并与制造商讨论可行性可行性n驱动标准驱动标准从从从从55个方面推动下一代移动宽带发展个方面推动下一代移动宽带发展个方面推动下一代移动宽带发展个方面推动下一代移动宽带发展LSTI组织架构SteeringBoardSteeringGroupWGPRWGPoC1WGPoC2WGIODTWGIOTFCTProgramOfficeNSNIOTIODTTrialsProofofConceptpartiallycompliantCompliantoverkeysubsetCompliantCompliant+formfactorUEVendor+testUEorUEpartnerVendor+UEpartnerpairsMultiplePartnersVendorsandUEOperator+Vendor+UEpartnerApplications2007200820092010POCIODTIOT/TrialsEPC:
TeststartLSTI工作计划IEEECommsLSTI各组活动里程碑2007200820092010M1SIMOM2MIMOM3RRMM4MobilityM5startM6aFeaturesetM6bAgreebaselineM7IODTCompletereportingLaunchPRM1M2WebcastLTEBerlinM1PRLTEAsiaMWC09LTEUSALTELondonLTEBerlinMWC10NGMNConfWebsiteM8TestsdefinedM9IOTCompletereportingIODTPRProofofConceptPR/MarketingIODTIOTCTIACTIAFriendlyCustomerTrialsM1TDDM2M3M4M10TestsdefinedM11SetupM12aRadioM12bEndtoendtrialscompleteCurrentprojectionsforFCTLTEAsiaLTEAmericasATISNGMNTrialGroupLSTI(LTE/SAETrialInitiative)ProgressReportsNGMNSpectrumIPREcosystemTWGTrialNGMNTrial不做具体测试,只向不做具体测试,只向LSTI提需求;提需求;LSTI开展测试需求,制定测试计划等开展测试需求,制定测试计划等NGMN测试包含测试包含LTEandWiMAX;LSTI只包含只包含LTE测试测试TestingRequirementsNGMNTRIAL和LSTI的合作关系课程内容TD-LTE概述TD-LTETD-LTE网络架构网络架构TD-LTE协议栈TD-LTE关键技术TD-LTE与LTEFDD的区别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pMME/SGW与与eNodeB的接口的接口EPCE-UTRANpeNodeB间的接口间的接口NodeBRNC+=eNodeBEPSeNodeBX2X2eNodeBeNodeBUupE-UTRAN中只有一种网元中只有一种网元eNodeBp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SGiS4S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSS10UEGERANUTRANSGSNLTE-UuE-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-UOperatorsIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+q网络结构扁平化qE-UTRAN只有一种网元E-NodeBq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3GPPTS36.300E-UTRAN和EPC的功能划分(续)eNB功能:
无线资源管理IP头压缩和用户数据流加密UE附着时的MME选择用户面数据向S-GW的路由寻呼消息和广播信息的调度和发送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TD-LTE概述TD-LTE网络架构TD-LTETD-LTE协议栈协议栈TD-LTE关键技术TD-LTE与LTEFDD的区别LTE物理层概述物理层周围的无线接口协议结构与与UMTS的的PS域相同域相同eNBPHYUEPHYMACRLCMACS-GWPDCPPDCPRLCLTE无线接口用户平面LTE无线接口控制平面eNBMACUEMACRLCPDCPRLCMMEPDCPNASNASRRCRRCPHYPHYLTE/SAE的协议结构信令流数据流无线帧结构类型1每个10ms无线帧被分为10个子帧每个子帧包含两个时隙,每时隙长0.5msTs=1/(15000*2048)是基本时间单元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=307200TS=10ms1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153600TS=5ms1个子帧子帧#0DwPTSGPUpPTS30720TS子帧#41个时隙Tslot=15360TS1个无线帧Tf=307200Ts=10ms无线帧结构类型2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个特殊子帧组成特殊子帧包括3个特殊时隙:
DwPTS,GP和UpPTS,总长度为1ms支持5ms和10ms上下行切换点子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD上下行配比方式ConfigurationNormalcyclicprefixExtendedcyclicprefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101OFDMsymbols381OFDMsymbols1948321039231121014121372OFDMsymbols5392OFDMsymbols82693917102-8111-“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。
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。
系统占用带宽分析名义带宽名义带宽(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占用带宽=子载波宽度x每RB的子载波数目xRB数目子载波宽度=15KHz每RB的子载波数目=12资源分组RE(ResourceElement)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(ResourceBlock)业务信道的资源单位,时域上为1个时隙,频域上为12个子载波LTE上行/下行信道BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-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MAC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:
BCCH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。
PCCH,寻呼控制信道,用于寻呼位于小区级别中的移动终端,终端的位置网络不知道,因此寻呼消息需要发到多个小区。
DCCH,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MCCH,多播控制信道,用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。
DTCH,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。
MTCH,多播业务信道,用于发送下行的MBMS业务传输信道对物理层而言,MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。
LTE中规定的传输信道类型如下:
BCH:
广播信道,用于传输BCCH逻辑信道上的信息。
PCH:
寻呼信道,用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。
DL-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。
MCH:
多播信道,用于支持MBMS。
UL-SCH:
上行共享信道,和DL-SCH对应的上行信道物理信道和信号上行物理信道PUSCHPUCCHPRACH上行物理信号参考信号(ReferenceSignal:
RS)n下行物理信道lPDSCH:
lPBCHlPMCHlPCFICHlPDCCHlPHICHn下行物理信号l同步信号(SynchronizationSignal)l参考信号(ReferenceSignal)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UL-SCH传输的物理层模型BCH传输的物理层模型DL-SCH传输的物理层模型下行RS上行RS物理层过程小区搜索Step1、搜索PSCH,确定5ms定时、获得小区IDStep2、解SSCH,取得10ms定时,获得小区ID组;Step3、检测下行参考信号,获取BCH的天线配置;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)SCH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、小区天线配置、CP长度配置、BCH带宽物理层过程随机接入通过PRACH发送RACHpreambleUE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UE从PUSCH发送连接请求eNB从PDSCH发送冲突检测2UEeNBMsg1:
preambleonPRACHMsg2:
RAresponseonPDCCHandPDSCHmindelay2ms1Msg3:
connectionrequirement,ect3Delayabout5msMsg4:
contentionresolution4DelayBasedoneNBCellreselectionCellupdateLTEintra-systemmobilityIntra-frequencyhandoverInter-frequencyhandover(sameband)Inter-frequencyhandover(diffband)LTEUTRANinter-workingReselectionLTEUTRANPShandoverLTE-UTRANPShandoverUTRAN-LTELTEGERANinter-workingReselectionLTEGERANeNACCLTE-GERANPShandoverGERAN-LTELTELTEGERANGERANLTEGERANGERANLTELTELTEUTRANUTRANLTEUTRANUTRANLTEeNodeBeNodeBLTEIntra-systemHOeNodeBeNodeBLTE移动性管理课程内容TD-LTE概述TD-LTE网络架构TD-LTE协议栈TD-LTETD-LTE关键技术关键技术TD-LTE与LTEFDD的区别TD-LTETD-LTE关键技术关键技术关键技术关键技术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LTE多址技术的要求更大的带宽和带宽灵活性随着带宽的增加,OFDMA信号仍将保持正交,而CDMA的性能会受到多径的影响.在同一个系统,使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽.扁平化架构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.便于上行功放的实现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.简化多天线操作OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易.OFDM基本思想OFDM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OFDM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“平坦衰落”OFDM符号持续时间信道“相干时间”时,信道可以等效为“线性时不变”系统,降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响OFDM的正交性时域描述OFDM的正交性频域描述保护间隔与循环前缀无保护间隔第1径第2径第1径的第2个符号与第2径的第1个符号叠加干扰在没有保护间隔的情况下,由于多径的存在,各径之间将在交叠处产生符号间干扰(ISI)保护间隔与循环前缀加保护间隔保护间隔为了最大限度地消除符号间干扰,在OFDM符号之间插入保护间隔,保护间隔长度大于无线信道的最大时延扩展,这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰保护间隔与循环前缀无循环前缀因多径延时的存在,空闲的保护间隔进入到FFT的积分时间内,导致积分时间内不能包含整数个波形,破坏了载波间的正交性保护间隔与循环前缀加循环前缀FFT积分区间为了避免空闲保护间隔由于多径传播造成子载波间的正交性破坏,将每个OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面,形成循环前缀(cyclicprefix)只要各径的延迟不超过Tg,都能保正在FFT的积分区间内包含各径各子载波的整数个波形OFDM调制的各个子载波信号在频域上正交调制的各个子载波信号在频域上正交下行多址技术OFDM系统框图OFDMA示意图下行上行集中式下行上行分布式上行多址技术SC-FDMASC-FDMA即DFT-spreadOFDMA峰均比小于OFDMA,有利于提高功放效率传输信号的瞬时功率变化易于实现频域的低复杂度的高效均衡器易于对FDMA采用灵活的带宽分配OFDMA示例n最大支持64QAMn通过CP解决多径干扰n兼容MIMOSC-FDMA示例n最大支持64QAMn单载波调制降低峰均比(PAPR)nFDMA可通过FFT实现OFDMA与SC-FDMA的对比SC-FDMASIGNALPROCESSINGTD-LTETD-LTE关键技术关键技术关键技术关键技术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调度技术调度技术多天线技术-MIMO多天线技术MIMO:
多入多出(MultipleInputMultipleOutput)SISO:
单入单出(SingleInputSingleOutput)SIMO:
单入多出(SingleInputMultipleOutput)LTE的基本配置是DL2*2和UL1*2,最大支持4*4MIMO概念MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多
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