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1、了解LTE产生的背景及网络架构掌握LTE物理层和层2的基本原理了解LTE空口关键技术Page 3Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍Charter 3 LTE物理层结构介绍物理层结构介绍Charter 4 LTE层层2结构介绍结构介绍Charter 5 LTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍Page 4Page 5LTE背景介绍 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。 接入网将演进为E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)。
2、连同核心网的系统架构将演进为SAE (System Architecture Evolution)。lLTE的设计目标的设计目标p带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHzp峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbpsp控制面延时小于100ms，用户面延时小于5msp能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务p支持增强型MBMS（E-MBMS）p取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIPp系统结构简单化，低成本建网3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入
3、能力，全面支撑高性能数据越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，业务的，“确保在未来确保在未来10年内领先年内领先”。Page 6LTE背景介绍 LTE的标准化进程 2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究项目。 原定2006年6月完成的研究项目SI（Study Item）推迟到2006年9月。完成可行性研究，并输出技术报告。 2006年9月正式开始工作项目WI（Work Item）/标准制定阶段，原定为2007年9月完成第一个标准版本，现已延期。 目前LTE处于Stage3 (Protocol)研究阶段，正在各个子组会议上热烈的讨论。 预计2008年年底会推出首个商用协议版本。L
4、TE主要涉及36.xxx系列协议。 目前协议仍在不断完善中。LTE WI stageLTE SI stageDelayed2006Mar2006Jun2006Sep2005Dec2006Dec2007Dec2008Dec2007Jun2008Jun2007Mar2007Sep2008Mar2008Sep2009MarLTE enhancement and improvementLTE Rel8(Approval)LTE SILTE WILTE Rel8(Spec finished)Page 7LTE背景介绍 SAE简介系统架构演进SAE（System Architecture Evolutio
5、n），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： 功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高） 把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。Page 8LTE背景介绍lSON简介简介p自组织网络SON（Self Organization Network）是由下一代移动网NGMN（Next Generation Mobile Network）运营商发起的要求LTE实现的功能。p运营商站在自
6、己利益和感受的角度出发，鉴于早期通信系统在O&M兼容性和经济性比较差，而对LTE提出新的要求，主要集中于FCAPSI的管理（Fault, Configuration, Alarm, Performance, Security, Inventory）： n自规划（Self-planning）n自配置（Self-deployment）n自优化（Self-optimization）n自维护（Self-maintenance）lSON的优势的优势p运营商可以减少规划、优化、维护的成本，降低OPEX。p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；低附加值和低技术含量的工作收益将减少。
7、Page 9LTE背景介绍l3GPP简介简介p3GPP （3rd Generation Partnership Project ）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（Organizational Partners）。目前有ARIB（日本）, CCSA（中国）, ETSI（欧洲）, ATIS（美洲）, TTA（韩国）, and TTC（日本） 等。p3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。lTSG（Technical Specificat
8、ion Groups ）pTSG GERAN: GERAN无线侧相关(2G)；pTSG RAN: 无线侧相关(3G and LTE)；pTSG SA (Service and System Aspects):负责整体的网络架构和业务能力；pTSG CT (Core Network and Terminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。http:/www.3gpp.orgPage 10Charter 1 LTE背景介绍背景介绍Charter 3 LTE物理层结构介绍物理层结构介绍Charter 4 LTE层层2结构介绍结构介绍Charter 5 LTE空口关键技术介绍空口关
9、键技术介绍Page 11Page 12LTE的网络架构 LTE的主要网元 LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。 LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。 LTE的网络接口 e-NodeB间通过X2接口接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。 S1接口接口连接e-NodeB与核心网EPC。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。RRC: Radio Resource ControlPDCP: Packet Data Convergence ProtocolRLC: Radio L
10、ink Control MAC: Medium Access ControlPHY: Physical layerEPC: Evolved Packet CoreMME: Mobility Management EntityS-GW: Serving GatewayP-GW: PDN Gateway与传统与传统3G网络比较，网络比较，LTE的网络结的网络结更加简单扁平，降低组网成本，更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。用户数据和控制信令的时延。Page 13LTE的网元功能le-NodeB的主要功能包括：的主要功能包括：
11、p无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）；p用户数据流的IP报头压缩和加密；pUE附着状态时MME的选择；p实现S-GW用户面数据的路由选择；p执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输；p完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。lMME的主要功能包括：的主要功能包括： pNAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护；pAS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；pEPS (Evolved Packet System)承载控制；p支持寻呼，切换，
12、漫游，鉴权。lS-GW的主要功能包括：的主要功能包括：p分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。lP-GW的主要功能包括：的主要功能包括：p分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。Page 14LTE的协议栈介绍 LTE协议栈的两个面： 用户面协议栈：负责用户数目传输 控制面协议栈：负责系统信令传输 用户面的主要功能： 头压缩 加密 调度 ARQ/HARQ用户面协议栈用户面协议栈 控制面协议栈控制面协议栈 l控制面的主要功能：控制面的主要功能：pRLC和MAC层功能与用户面中的功能一致pPDCP层完成加密和完整性保护pRRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，
13、移动性管理，UE测量报告控制pNAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制Page 15Charter 1 LTE背景介绍背景介绍Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍Charter 4 LTE层层2结构介绍结构介绍Charter 5 LTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍Page 16Page 17LTE支持频段E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 19
14、10 MHz1930 MHz 1990 MHzFDD31710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz 1879.9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz
15、2110 MHz 2170 MHzFDD111427.9 MHz 1452.9 MHz1475.9 MHz 1500.9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD.E-UTRA BandUplink (UL)Downlink (DL)Duplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high331900 MHz1920 MHz190
16、0 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDD402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDDTDD模式支持频段模式支持频段
17、FDD模式支持频段模式支持频段l根据根据2008年底冻结的年底冻结的LTE R8协议：协议：p支持两种双工模式：FDD和TDDp支持多种频段，从700MHz到2.6GHzp支持多种带宽配置，协议规定以下带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHzl协议还在更新中，部分频段的支持情况可能会有所变动协议还在更新中，部分频段的支持情况可能会有所变动Page 18无线帧结构（1）lLTE共支持两种无线帧结构：共支持两种无线帧结构：p类型1，适用于频分双工FDDp类型2，适用于时分双工TDDlFDD类型无线帧结构：类型无线帧结构：pLTE 采用OFDM技术，子
18、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pFDD类型无线帧长10ms，如下图所示。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）FDD类型无线帧结构类型无线帧结构l资源块的概念：资源块的概念：pLTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块资源分配的最小单位是资源块RB（Resource Block），RB由RE（Resource Element）组成，如右图示pRE是二维结构，由时域符号（Symbol）和频域子载波（Subcarrier）组成p1个时隙和12个
19、连续子载波组成一个RBPage 19无线帧结构（2） TDD类型无线帧结构： 同样采用OFDM技术，子载波间隔和时间单位均与FDD相同。 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。 10ms帧中各个子帧的上下行分配策略可以设置。如右边表格所示。DL/UL子帧分配子帧分配Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD
20、310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUDDwPTS: Downlink Pilot Time SlotGP: Guard PeriodUpPTS: Uplink Pilot Time SlotTDD类型无线帧结构类型无线帧结构D: Downlink subframeU: Uplink subframeS: Special subframePage 20无线帧结构（3） CP长度配置：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（Cyclic Prefix）。CP的长度与覆盖半径有关，一
21、般情况下下配置普通CP（Normal CP）即可满足要求；广覆盖等小区半径较大的场景下可配置扩展CP（Extended CP）。CP长度配置越大，系统开销越大。ConfigurationDL OFDM CP LengthUL SC-FDMA CP LengthSub-carrier of each RBSymbol of each slotNormal CPf=15kHz160 for slot #0144 for slot #1#6160 for slot #0144 for slot #1#6127Extended CPf=15kHz512 for slot #0#5512 for slo
22、t #0#56f=7.5kHz1024 for slot #0#2NULL24 (DL only)3 (DL only)上下行上下行CP长度配置长度配置上下行普通上下行普通CP配置下时隙结构配置下时隙结构（f=15kHz）上下行扩展上下行扩展CP配置下时隙结构配置下时隙结构（f=15kHz）下行扩展下行扩展CP配置下时隙结构配置下时隙结构（f=7.5kHz）Page 21物理信道概述l下行信道：下行信道：pPhysical Broadcast Channel (PBCH)：物理广播信道，承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。pPhysical Downlink Control Channe
23、l (PDCCH)：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。pPhysical Downlink Shared Channel (PDSCH)：物理下行共享信道，承载下行用户数据。pPhysical Control Format Indicator Channel (PCFICH)：物理控制格式指示信道，承载控制信道所在OFDM符号的位置信息。pPhysical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)：物理HARQ指示信道，承载HARQ的ACK/NACK信息。pPhysical Multicast Channel
24、(PMCH)：物理多播信道，承载多播信息。l上行信道：上行信道：pPhysical Random Access Channel (PRACH)：物理随机接入信道，承载随机接入前导。 pPhysical Uplink Shared Channel (PUSCH)：物理上行共享信道，承载上行用户数据。pPhysical Uplink Control Channel (PUCCH)：物理上行控制信道，承载HARQ的ACK/NACK，调度请求(Scheduling Request)，信道质量指示(Channel Quality Indicator)等信息下行传输信道和物理信道的映射关系下行传输信道和物
25、理信道的映射关系上行传输信道和物理信道的映射关系上行传输信道和物理信道的映射关系Physical LayerMAC LayerPhysical LayerMAC LayerPage 22物理信道下行物理信道物理信道调制方式调制方式物理信道物理信道调制方式调制方式PBCHQPSKPCFICHQPSKPDCCHQPSKPHICHBPSKPDSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPMCHQPSK, 16QAM, 64QAMl下行信道处理过程下行信道处理过程p加扰：加扰：物理层传输的码字都需要经过加扰；p调制：调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号；p层影射：层影射：将复数调制符号影射
26、到一个或多个发射层中；p预编码：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；pRE影射：影射：将每个天线端口的复数调制符号影射到相应的RE上；pOFDM信号生成：信号生成：每个天线端口信号生成OFDM信号。l下行信道的调制方式下行信道的调制方式p如右表所示Page 23物理信道上行物理信道物理信道调制方式调制方式PUCCHBPSK, QPSKPUSCHQPSK, 16QAM, 64QAMPRACHZadoff-Chu序列l上行信道处理过程上行信道处理过程p加扰加扰p调制：调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号；p转换预编码：转换预编码：生成复数值的符号；
27、pRE影射：影射：将复数符号影射到相应的RE上；pSC-FDMA信号生成：信号生成：每个天线端口信号生成SC-FDMA信号。l上行信道的调制方式上行信道的调制方式p如右表所示Page 24物理信号下行（1）l下行参考信号下行参考信号RS（Reference Signal）：）：p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）。p协议指定有三种参考信号。其中，小区特定参考信号（Cell-Specific Reference Signal）为必选，另外两种参考信号（MBSFN Specific RS & UE-Specific RS）为可选。小区特定参考信号在小区特定参考信号
28、在时频域的位置示意图时频域的位置示意图单天线端口单天线端口双天线端口双天线端口四天线端口四天线端口天线端口天线端口0天线端口天线端口1天线端口天线端口2天线端口天线端口3l下行参考信号特点：下行参考信号特点：p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。p在某一天线端口上，RS的频域间隔为6个子载波。pRS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。pRS分布越密集，则信道估计越精确，但开销越大，影响系统容量。MBSFN: Multicast/Broadcast over a Single Freq
29、uency NetworkRE该天线口不传输该天线口不传输RS该天线口的该天线口的RS符号符号R1：第一个天线口传输的：第一个天线口传输的RSR2：第二个天线口传输的：第二个天线口传输的RSR3：第三个天线口传输的：第三个天线口传输的RSR4：第四个天线口传输的：第四个天线口传输的RSPage 25物理信号下行（2）l同步信号（同步信号（Synchronization Signal）：）：p同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。p同步信号包含两个部分：n主同步信号主同步信号（Primary Synchronization Signal）：用于符号timing对准，频率同步，
30、以及部分的小区ID侦测n次同步信号次同步信号（Secondary Synchronization Signal）：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测l同步信号特点：同步信号特点：p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。p同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙中传送。p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。同步信号结构同步信号结构Page 26物理信号上行l上行参考信号上行参考信号RS（Reference Signal）：）：p上行的导频信号，用于E-UTRAN与UE的同步和上行信道估计。p上行
31、参考信号有两种：n解调参考信号解调参考信号DM RS (Demodulation Reference Signal), PUSCH和PUCCH传输时的导频信号nSounding参考信号参考信号SRS (Sounding Reference Signal), 无PUSCH和PUCCH传输时的导频信号l上行参考信号特点：上行参考信号特点：p由于上行采用SC-FDMA，每个UE只占用系统带宽的一部分，DM RS只在相应的PUSCH和PUCCH分配带宽中传输。pDM RS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。pSounding RS的带宽比单个UE分配到的带宽要大，目的是
32、为e-NodeB作全带宽的上行信道估计提供参考。pSounding RS在每个子帧的最后一个符号发送，周期/带宽可以配置。Sounding RS可以通过系统调度由多个UE发送。伴随PUSCH传输的DM RS位置图DM RS占用每个时隙的第4个符号TimeFreqTimeFreqTimeFreq伴随PUCCH传输的DM RS位置图（PUCCH传输UL ACK信令）DM RS占用每个时隙的3个符号伴随PUCCH传输的DM RS位置图（PUCCH传输CQI信令）DM RS占用每个时隙的2个符号PUCCH在系统带宽的两在系统带宽的两端，并在两个时隙间跳频端，并在两个时隙间跳频某用户分配到的上行带宽某用
33、户分配到的上行带宽系统带宽系统带宽Page 27物理层过程小区搜索l小区搜索（小区搜索（Cell Search）基本原理）基本原理：p小区搜索是UE实现与E-UTRAN下行时频同步并获取服务小区ID的过程。p小区搜索分两个步骤：n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；n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。l关于关于Cell ID：pLTE协议规定物理层Cell ID分为两个部分：小区组ID（Cell Group ID）和组内ID（ID within Cell Group）。目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个ID组成，因此
34、共有共有168*3=504个独立的个独立的Cell IDp其中 代表小区组ID，取值范围0167； 代表组内ID，取值范围02(2)ID(1)IDcellID3NNN(1)IDN(2)IDNl初始化小区搜索（初始化小区搜索（Initial Cell Search）：）：pUE上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。一般而言，UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。pUE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，但一般对此的时间要求并不严格。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。p一旦UE搜寻到可用
35、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。p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。搜索频点同步信号广播信道控制信道共享信道Page 28物理层过程随机接入l随机接入（随机接入（Random Access）基本原理：）基本原理：p随机接入是UE与E-UTRAN实现上行时频同步的过程。p随机接入前，物理层应该从高层接收到下面的信息：
36、n随机接入信道PRACH参数：PRACH配置，频域位置，前导（preamble）格式等；n小区使用preamble根序列及其循环位移参数，以解调随机接入preamble。p物理层的随机接入过程包含两个步骤：nUE发送随机接入preamble；nE-UTRAN对随机接入的响应。l随机接入的具体过程：随机接入的具体过程：p高层请求发送随机接入preamble，继而触发物理层随机接入过程；p高层在请求中指示preamble index， 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；pUE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
37、射功率不超过UE最大发射功率，路径损耗为UE通过下行链路估计的值；p通过preamble index选择preamble序列；pUE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 ；p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则传往高层，高层从共享信道中解析出20位的响应信息。随机接入信道随机接入信道随机接入前导下行控制信道下行控制信道随机接入响应RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier
38、Page 29物理层过程功率控制l功率控制（功率控制（Power Control）基本原理）基本原理：p下行功控决定了每个RE（Resource Element）上的能量EPRE（Energy per Resource Element）；p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。l上行功控：上行功控：p上行功控的方式有开环功控和闭环功控两种。p可以通过X2接口交换各小区的过载指示OI（Overload Indicator）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。p上行功控可以分别控制PUSCH，PUCCH，PRACH和Sound
39、ing RS。各种信道/信号的功控大同小异，以PUSCH功控为例：pPUSCH功控为慢速功控，补偿路径损耗和阴影衰落，以及控制小区间干扰。功控的原理如上式。影响PUSCH的发射功率PPUSCH的因素有UE最大发射功率PMAX，UE分配的资源MPUSCH，初始发射功率PO_PUSCH，估计路径损耗PL，调制编码因子TF，系统调整因子f（开环功控时f不起作用）f(i)(i)PL(j)(j)P(i)(M,P(i)PTFO_PUSCHPUSCHMAXPUSCH10log10minl下行功控：下行功控：p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。p下行功控
40、根据UE上报的CQI与目标CQI的对比，调整下行发射功率。UE上报CQI下行发射功率X2上行发射功率系统调整参数EPRE: Energy per Resource ElementDFT-SOFDM: Discrete Fourier Transform Spread OFDMPage 30Charter 1 LTE背景介绍背景介绍Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍Charter 3 LTE物理层结构介绍物理层结构介绍Charter 5 LTE空口关键技术介绍空口关键技术介绍Page 31Page 32lLTE层层2分为以下几个子层：分为以下几个子层：pMAC层（
41、Medium Access Control）pRLC层（Radio Link Control）pPDCP层（Packet Data Convergence Protocol）l层层2的主要功能的主要功能p头压缩，加密p分段/串接，ARQp调度，优先级处理，复用/解复用，HARQLTE层2概述下行层下行层2结构结构上行层上行层2结构结构Page 33lMAC层的主要功能层的主要功能p逻辑信道（Logical Channel）与传输信道（Transport Channel）间的映射p将RLC层的协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）复用到传输块TB（Transport Bloc
42、k）中，然后通过传输信道传送到物理层。相反的过程即是解复用的过程p业务量测量报告p通过HARQ纠错p对单个UE的逻辑信道优先级处理p多个UE间的优先级处理（动态调度）p传输格式选择p填充lMAC层的逻辑信道层的逻辑信道p控制信道（Control Channel）：传输控制面信息p业务信道（Traffic Channel）：传输用户面信息MAC层介绍MAC层结构层结构MAC层上行层上行信道映射信道映射MAC层下行层下行信道映射信道映射控制信道控制信道业务信道业务信道Page 34lRLC层的主要功能层的主要功能p上层协议数据单元PDU的传输支持确认模式AM和非确认模式UMp数据传输支持透传模式T
43、Mp通过ARQ纠错（无需CRC校验，由物理层提供CRC校验）p对传输块TB进行分段（Segmentation）处理：仅当RLC SDU不完全符合TB大小时，将SDU分段到可变大小的RLC PDU中，而不用进行填充p对重传的PDU进行重分段（Re-segmentation ）处理：仅当需要重传的PDU不完全符合用于重传的新TB大小时，对RLC PDU进行重分段处理p多个SDU的串接（Concatenation）p顺序传递上层PDU （除切换外）p协议流程错误侦测和恢复p副本侦测pSDU丢弃p复位lRLC PDU结构结构pRLC header承载的PDU序列号与SDU序列号无关p根据调度机制，RL
44、C PDU的大小动态可变。RLC根据PDU的大小对SDU进行分段和串接，一个PDU的数据可能来自一个或多个SDURLC层介绍RLC层结构层结构AM: Acknowledge ModeUM: Un-acknowledge ModeTM: Transparent ModeTB: Transport BlockSDU: Service Data UnitPDU: Protocol Data UnitRLC PDU结构结构分段分段串接串接Page 35lPDCP层的主要功能为：层的主要功能为：p用户面的功能：n头压缩/解压缩：ROHCn用户数据传输：接收来自上层NAS层的PDCP SDU，然后传递到R
45、LC层。反之亦然nRLC确认模式AM下，在切换时将上层PDU顺序传递nRLC确认模式AM下，在切换时下层SDU的副本侦测nRLC确认模式AM下，在切换时将PDCP SDU重传n加密n基于计时器的上行SDU丢弃p控制面的功能：n加密及完整性保护n控制数据传输：接收来自上层RRC层的PDCP SDU，然后传递到RLC层。反之亦然lPDCP PDU结构结构：pPDCP PDU和PDCP header均为8位格式pPDCP header长度为1或2字节PDCP层介绍PDCP层结构层结构ROHC: Robust Header CompressionPDCP PDU结构结构Page 36l层层1和层和层2
46、的数据传递的数据传递p来自上层的数据包加头封装后传递到下层。反之，来自下层的数据包被拆封去头后传递到上层。p调度器在RLC，MAC和物理层均起作用。多个用户的数据包在MAC层实现复用。p物理层实现CRC校验。层1层2数据流小结Page 37Charter 1 LTE背景介绍背景介绍Charter 2 LTE网络架构及协议栈介绍网络架构及协议栈介绍Charter 3 LTE物理层结构介绍物理层结构介绍Charter 4 LTE层层2结构介绍结构介绍Page 38Page 39l概述概述pOFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）属于调制复用
47、技术，它把系统带宽分成多个的相互正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输。p各个子载波的正交性是由基带IFFT实现的。由于子载波带宽较小（15kHz），多径时延将导致符号间干扰ISI，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来实现。lOFDM的意义的意义pOFDM具有很多能满足E-UTRAN需求的优点，是B3G和4G的核心技术之一。因此在3GPP制定LTE标准的过程中，OFDM技术被采纳并写入标准中。pOFDM是一种调制复用技术，相应的多址接入技术为OFDMA，用于LTE的下行。OFDMA其实是TDMA和FDMA的结合。p相对应，LTE的上行采用SC-F
48、DMA多址接入技术，其调制复用是通过DFT-Spread-OFDM实现的。OFDM概述OFDM与与OFDMA的比较的比较Page 40lOFDMA的优点的优点p频谱分配方式灵活，能适应1.4MHz20MHz的带宽范围配置。由于OFDM子载波间正交复用，不需要保护带，频谱利用率高；p合理配置循环前缀CP，能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI，保证小区内用户间的相互正交，改善小区边缘的覆盖；p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；p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；pOFDM容易和M
49、IMO技术相结合。下行多址接入技术OFDMACDMA多载波频谱不重叠，需要留有保护带OFDMA子载波频谱重叠，频谱利用率高在时频域上的多用户分布（下行）在时频域上的多用户分布（下行）lOFDMA的缺点的缺点p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，频偏估计不精确会导致信号检测性能下降；p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；pOFDM的峰均功率比PAPR高，对功放的线性度和动态范围要求很高。FreqFreqF1F2F3F4F5F6F7 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7Page 41lSC-FD
50、MA的特点的特点p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。pLTE的上行采用SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Accessing），能够灵活实现动态频带分配，其调制是通过DFT-S-OFDM（Discrete Fourier Transform Spread OFDM）技术实现的。pDFT-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。p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