LTE基础知识第读书笔记.docx
- 文档编号:890300
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:22.80KB
LTE基础知识第读书笔记.docx
《LTE基础知识第读书笔记.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《LTE基础知识第读书笔记.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
LTE基础知识第读书笔记
LTE基础知识学习笔记
Q:
什么是LTE?
A:
LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。
接入网将演进为E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。
连同核心网的系统架构将演进为SAE(SystemArchitectureEvolution)。
Q:
LTE的设计目标是什么?
A:
设计目标如下:
1 带宽灵活配置:
支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHz;
2 峰值速率(20MHz带宽):
下行100Mbps,上行50Mbps;
3 控制面延时小于100ms,用户面延时小于5ms;
4 能为时速大于350km/h的用户提供100kbps的接入服务;
5 支持增强型MBMS(E-MBMS);
6 取消CS域:
CS业务在PS域实现,如VOIP;
7 系统结构简单化,低成本建网。
Q:
LTE支持什么双工方式和频段?
A:
根据LTER8协议,支持FDD和TDD两种双工方式,支持频段包括2.1GHz、1.9GHz、1.7GHz、2.6GHz、900MHz、800MHz、450MHz等等(详细请参考协议36.101),多种宽带配置:
1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。
Q:
什么是OFDM?
A:
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)属于调制复用技术,它把系统带宽分成多个相互正交的子载波,在多个子载波上并行数据传输。
各个子载波的正交性是由基带IFFT(InverseFastFourierTransformation快速傅里叶反变换)实现的。
由于子载波带宽较小(15kHz),多径时延将导致ISI(Inter-SymbolInterference符号间干扰),破坏子载波之间的正交性,为此在OFDM符号间插入保护间隔,通常采用循环前缀CP(CyclicPrefix)来实现。
OFDM的优点:
l
频谱配置方式灵活,能使用1.4MHz~20MHz的带宽范围配置,由于OFDM子载波间正交复用,不需要保护带,频率利用率高;
l
合理配置CP,能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI,保证小区内用户的相互正交,改善小区边缘的覆盖;
l
支持频率维度的链路自适应和调度,对抗信道的频率选择性衰落,获得多用户分集增益,提高系统性能;
l
子载波带宽在10kHz的数量级,每个子载波经历的是频谱的平坦衰落,使得接收机的均衡容易实现;
l
OFDM容易和MIMO技术相结合。
OFDM的缺点:
l
对时域和频域的同步要求高,子载波间隔小,系统对频率偏移敏感,收发两端晶振的不一致也会引起ICI(Inter-CarrierInterference载频间干扰),频率估计不精确会导致信号检测性能下降;
l
移动场景中多普勒频移引起的频偏同样会导致ICI,需要设置合理的频率同步参数;
l
OFDM的PAPR(Peak-to-AveragePowerRatio峰均功率比)高,对功放的线性度和动态范围要求很高。
这也是上行采用SC-FDMA(Single-CarrierFrequencyDivisionMultipleAccess单载波FDMA)的原因,大部分欧美设备商对OFDM的上行峰平比PAPR(将影响手持终端的功放成本和电池寿命)有顾虑,坚持采用具有较低的PAPR的SC-FDMA。
Q:
LTE的终端能力等级分为几种?
A:
3GPPR8(36.301)定义了5类不同能力的终端,其中CAT5支持4流,CAT2-CAT4可支持双流,具体峰值能力如下:
UE等级
DL
UL
最大速率
(MAC)
CAT1
10M
5M
CAT2
51M
25M
CAT3
102M
51M
CAT4
150M
51M
CAT5
300M
75M
Q:
LTE的主要网元有哪些?
A:
LTE的主要网元有:
1 接入网E-UTRAN(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)由e-NodeB组成,提供用户面和控制面。
接入网扁平化、IP化,去掉RNC的物理实体,功能实体分解到基站和核心网元。
e-NodeB的主要功能包括:
l
无线资源管理功能,即实现无线承载控制、无线徐可控制、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);
l
用户数据流的IP报头压缩和加密;
l
UE附着状态时MME的选择;
l
实现S-GW用户面数据的路由选择;
l
执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输;
l
完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。
2 核心网EPC(EvolvedPacketCore)由MME(MobilityManagementEntity),S-GW(ServingGateway)和P-GW(PDNGateway)组成,用户面和控制面分离,原有SGSN实体分解为MME(控制面实体)和Gateway(用户面实体)。
MME的主要功能包括:
l
NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护;
l
AS(AccessStratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制;
l
EPS(EvolvedPacketSystem)承载控制;
l
支持寻呼、切换、漫游、鉴权。
S-GW的主要功能包括:
l
分组数据路由及转发;
l
移动性及切换支持;
l
合法监听;
l
计费。
P-GW的主要功能包括:
l
分组数据过滤;
l
UE的IP地址分配;
l
上下行计费及限速。
与传统3G网络相比,LTE的网络结构更加简单扁平,因此可以降低组网成本,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。
Q:
LTE的网络接口有哪些?
A:
LTE的网络接口有:
1X2:
e-NodeB之间通过X2接口连接,支持数据和信令的直接传输;
2S1:
e-NodeB和EPC之间通过S1接口连接,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。
Q:
LTE中的SON是什么?
A:
SON(SelfOrganizationNetwork)是自组织网络的缩写,是由下一代移动网NGMN(NextGenerationMobileNetwork)运营商发起的要求LTE实现的功能,主要集中在FCAPSI(Fault,Configuration,Alarm,Performance,Security,Inventory)的管理:
l
自规划(Self-planning)
l
自配置(Self-deployment)
l
自优化(Self-optimization)
l
自维护(Self-maintenance)
SON的优势在于:
l
运营商可以减少规划、优化、维护的成本,降低OPEX;
l
设备商可以促进性能特性、工具等的销售,降低交付后网络优化的成本;
l
低附加值和低技术含量的工作将减少。
Q:
LTE的协议栈有哪些内容?
A:
LTE的协议栈有两个面:
l
用户面协议栈:
负责用户数据传输
l
控制面协议栈:
负责系统信令传输
其中用户面的主要功能有:
l
头压缩
l
加密
l
调度
l
ARQ/HARQ
控制面的主要功能有:
l
RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致
l
PDCP层完成加密和完整性保护
l
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
l
NAS层完成核心网承载管理、鉴权及安全控制
Q:
什么是SC-FDMA?
为什么上行采用SC-FDMA?
A:
LTE上行采用SC-FDMA(Single-CarrierFrequencyDivisionMultipleAccess单载波FDMA),能够灵活实现动态频带分配,其调制是通过DFT-S-OFDM(DiscreteFourierTransformSpreadOFDM)技术实现的。
DFT-S-OFDM类似于OFDM,每个用户占用系统带宽中的某一部分,占用带宽大小取决于用户的需求和系统调度结果。
与传统单载波技术相比,DFT-S-OFDM中不同用户占用相互正交的子载波,用户之间不需要保护带,具有更高的频率利用效率。
受终端电池容量和成本的限制,上行需要采用PAPR比较低的调制技术,提高功放的效率。
Q:
FDD和TDD的无线帧结构有什么不同?
A:
LTE支持两种无线帧结构:
类型1适用于频分双工FDD,类型2适用于时分双工TDD。
FDD类型无线帧结构:
l
采用OFDM技术,子载波间隔为△f=15kHz,2048阶IFFT,则帧结构的时间单位为Ts=1/(2048*15000)秒;
l
FDD类型无线帧长10ms,每帧含有20个时隙,每时隙为0.5ms。
普通CP配置下,一个时隙包含7个连续的OFDM符号(Symbol)。
l
LTE具有时域和频域的资源,资源分配的最小单位是RB(ResourceBlock资源块),RB由RE(ResourceElement)组成;
l
RE是二维结构,由时域符号(Symbol)和频域子载波(Subcarrier)组成;
l
1个时隙和12个连续子载波组成一个RB。
TDD类型无线帧结构:
l
同样采用OFDM技术,子载波间隔和时间单位均与FDD相同;
l
帧结构与FDD类似,每个10ms帧由10个1ms的子帧组成,子帧包含2个0.5ms时隙;
l
10ms帧中各个子帧的上下行分配策略可以设置。
Q:
LTE的组网拓扑图是什么样的?
A:
LTE的组网拓扑图如下,方便大家查找相关协议。
Q:
什么是CP?
A:
为克服OFDM系统所特有的符号间干扰ISI,LTE引入了循环前缀CP(CyclicPrefix)。
CP的长度与覆盖半径有关,一般情况下配置普通CP(NormalCP)即可满足需求,广覆盖等小区半径较大的场景下可配置扩展CP(ExtendedCP)。
CP长度配置越大,系统开销越大。
Q:
LTE物理信道有哪些?
A:
LTE的下行物理信道主要有:
l
PBCH(PhysicalBroadcastChannel):
物理广播信道,承载小区ID等系统信息,用于小区搜索过程;
l
PDCCH(PhysicalDownlinkControlChannel):
物理下行控制信道,承载寻呼和用户数据的资源分配信息,以及与用户数据相关的HARQ信息;
l
PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel):
物理下行共享信道,承载下行用户数据;
l
PCFICH(PhysicalControlFormatIndicatorChannel):
物理控制格式指示信道,承载控制信道所在的OFDM符号的位置信息;
l
PHICH(PhysicalHybridAutomaticRepeatRequestIndicatorChannel):
物理HARQ指示信道,承载HARQ的ACK/NACK信息;
l
PMCH(PhysicalMulticastChannel):
物理多播信道,承载多播信息。
LTE的下行物理信道主要有:
l
PRACH(PhysicalRandomAccessChannel):
物理随机接入信道,承载随机接入前导;
l
PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel):
物理上行共享信道,承载上行用户数据;
l
PUCCH(PhysicalUplinkControlChannel):
物理上行控制信道,承载HARQ的ACK/NACK,调度请求(SchedulingRequest),信道质量指示(ChannelQualityIndicator)等信息。
Q:
物理信道处理过程是什么?
A:
下行物理信道处理过程:
l
加扰;
l
调制:
对加扰后的码字进行调制,生成复数值的调制符号;
l
层影射:
将复数调制符号影射到一个或多个发射层中;
l
预编码:
对每个发射层中的复数调制符号进行预编码,并影射到相应的天线端口;
l
RE影射:
将每个天线端口的复数调制符号影射到相应的RE上;
l
OFDM信号生成:
每个天线端口信号生成OFDM信号。
下行物理信道的调制方式
物理信道
调制方式
物理信道
调制方式
PBCH
QPSK
PCFICH
QPSK
PDCCH
QPSK
PHICH
BPSK
PDSCH
QPSK,16QAM,64QAM
PMCH
QPSK,16QAM,64QAM
上行物理信道处理过程:
l
加扰;
l
调制:
对加扰后的码字进行调制,生成复数值的调制符号;
l
转换预编码:
生成复数值的符号;
l
RE影射:
将复数符号影射到相应的RE上;
l
SC-FDMA信号生成:
每个天线端口信号生成SC-FDMA信号。
上行物理信道的调制方式
物理信道
调制方式
PUCCH
BPSK,QPSK
PUSCH
QPSK,16QAM,64QAM
PRACH
Zadoff-Chu序列
Q:
上下行物理信号有哪些?
A:
下行物理信号:
1 下行参考信号RS(ReferenceSignal):
类似CDMA的导频信号,用于下行物理信道解调及信道质量测量(CQI)。
协议指定有三种参考信号,其中小区指定参考信号(Cell-SpecificReferenceSignal)为必选,另外两种参考信号(MBSFNSpecificRS&UE-SpecificRS)为可选,有以下特点:
l
小区特定参考信号由小区特定参考信号序列及频移影射得到,RS本质上是在时频域上传播的伪随机序列;
l
在某一天线端口上,RS的频域间隔为6个子载波;
l
RS离散地分布在时频域上,相当于对信道的时频域特性进行抽样,供下行信道估计和信号解调提供参考;
l
RS分布越密集,则信道估计越精确,但开销越大,影响系统容量。
2 同步信号(SynchronizationSignal)用于小区搜索过程中UE和e-UTRAN的时频同步,包括两个部分:
l
主同步信号(PrimarySynchronizationSignal):
用于符号timing对准,频率同步,以及部分的小区ID侦测;
l
次同步信号(SecondarySynchronizationSignal):
用于帧timing对准,CP长度侦测,以及部分的小区ID侦测。
同步信号有以下特点:
l
无论系统带宽是多少,同步信号只位于系统带宽的中部,占用62个子载波;
l
同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙中传送;
l
主同步信号位于传送时隙的最后一个符号,次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号。
上行物理信号:
上行参考信号RS(ReferenceSignal)是上行的导频信号,用于e-UTRAN与UE的同步和上行信道估计。
上行参考信号有两种:
l
调制参考信号DMRS(DemodulationReferenceSignal),PUSCH和PUCCH传输时的导频信号;
l
Sounding参考信号SRS(SoundingReferenceSignal),无PUSCH和PUCCH传输时的导频信号。
上行参考信号有以下特点:
l
由于上行采用SC-FDMA,每个UE只占用系统带宽的一部分,DMRS只在相应的PUSCH和PUCCH分配带宽中传输;
l
DMRS在时隙中的位置根据伴随的PUSCH和PUCCH的不同格式而有所差异;
l
SoundingRS的带宽比单个UE分配到的带宽要大,目的是为e-NodeB作全带宽的上行信道估计提供参考;
l
SoundingRS在每个子帧的最后一个符号发送,周期/带宽可以配置,SoundingRS可以通过系统调度由多个UE发送。
Q:
物理层过程中小区搜索过程是什么?
A:
小区搜索(CellSearch)是UE实现与e-UTRAN下行时频同步并获取服务小区ID的过程,分为两个步骤:
l
第一步:
UE解调主同步信号实现符号同步,并获取小区组内ID;
l
第二步:
UE解调次同步信号实现帧同步,并获取CP长度和小区组ID。
初始化小区搜索(InitialCellSearch):
l
UE上电后开始进行初始化小区搜索,UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点;
l
UE会重复基本的小区搜索过程,历遍整个频谱的各个频点尝试解调同步信号,这个过程耗时较长,但一般对这个时间要求并不严格,可以通过一些方法缩短以后的UE初始化时间,如UE储存以前的可用网络信息,开机后优先搜索这些网络;
l
一旦UE搜寻到可用网络并与网络实现时频同步,获得服务小区ID,即完成小区搜索后,UE将解调下行广播信道PBCH,获取系统带宽、发射天线数等系统信息;
l
完成上述过程后,UE解调下行控制信道PDCCH,获取网络指配给这个UE的寻呼周期,然后在固定的寻呼周期中从IDLE态醒来解调PDCCH,监听寻呼。
如果有属于该UE的寻呼,则解调指定的下行共享信道PDSCH资源,接收寻呼。
Q:
物理层过程中随机接入的过程是什么?
A:
随机接入(RandomAccess)是UE与e-UTRAN实现上行时频同步的过程,随机接入前,物理层应该从高层接收到以下内容:
l
随机接入信道PRACH参数:
PRACH配置,频域位置,前导(preamble)格式等;
l
小区使用preamble根序列及其循环位移参数,以解调随机接入preamble。
物理层的随机接入过程包括两个步骤:
l
UE发送随机接入preamble;
l
E-UTRAN对随机接入的响应。
随机接入的具体过程为:
l
高层请求发送随机接入preamble,继而触发物理层随机接入过程;
l
高层在请求中指示preambleindex,preamble目标接收功率,相关的RA-RNTI,以及随机接入信道的资源情况等信息;
l
UE决定随机接入信道的发射功率为preamble的目标接收功率+路径损耗,发射功率不超过UE的最大发射功率,路径损耗为UE通过下行链路估计的值;
l
通过preambleindex选择preamble序列;
l
UE以计算出的发射功率,用所选的preamble序列,在指定的随机接入信道资源中发射单个preamble;
l
在高层设置的时间窗内,UE尝试侦测以其RA-RNTI标识的下行控制信道PDCCH,如果侦测到,则相应的下行共享信道PDSCH传往高层,高层从共享信道中解析出20位的响应信息。
Q:
物理层过程中功率控制有哪些?
A:
功率控制(PowerControl)包括:
l
下行功控决定了每个RE上的能量EPRE(EnergyperResourceElement);
l
上行功控决定了每个DFT-S-OFDM(上行SC-FDMA的复用调制方式)符号上的能量。
上行功控:
l
上行功控的方式有开环功控和闭环功控两种;
l
可以通过X2接口交换各小区的过载指示OI(OverloadIndicator)实现小区间的集中式功控,使得功控有可能提升整个系统的性能;
l
上行功控可以分别控制PUSCH,PUCCH,PRACH和SoundingRS,各种信道/信号的功控大同小异。
下行功控:
l
下行RS一般以恒定功率发射,下行共享信道PDSCH的发射功率是与RS发射功率成一定比例的;
l
下行功控根据UE上报的CQI与目标CQI的对比,调整下行发射功率。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- LTE 基础知识 读书笔记