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1、3GPPLTE技术介绍l l第一部分第一部分第一部分第一部分 无线通信技术发展无线通信技术发展无线通信技术发展无线通信技术发展l l第二部分第二部分第二部分第二部分 LTELTE综述综述综述综述l l第三部分第三部分第三部分第三部分 LTELTE技术特性技术特性技术特性技术特性无线通讯技术发展概述无线通讯技术发展概述无线通讯技术发展概述无线通讯技术发展概述n 无线通讯从2G3G3.9G发展过程，是从移动的语音业务到高速数据业务发展的过程 目前已经发展到3.5G，以WCDMA系统来说，可以提供商用版本的R5版本和试验系统的R6版本 3GPP组织正在完善R7/HSPA+和R8/LTE的标准，预计2
2、007年冻结R7，2008年冻结R8n 无线技术的发展更加注重运营商的需求 NGMN组织提出系统的发展目标3无线通讯技术代际进化无线通讯技术代际进化无线通讯技术代际进化无线通讯技术代际进化2G2.5G3G3.5G3.75G3.9G2.75GGSMWCDMAR99GPRSEDGEHSDPAHSUPAHSPA+LTEIS-95CDMA20001X EV-DOCDMA2000 1XEV-DORev.AEV-DORev.BAIECDMA20001X EV-DV4WCDMAWCDMA技术发展路标技术发展路标技术发展路标技术发展路标GSMGPRS/EDGE3GR993G+HSDPADownlink Enh
3、anced3GHSDPA/HSUPADownlink/Uplink EnhancedGSM(GPRS/EDGE)3GEnhanced UMTSOptimized UMTSNGMNNGMN（LTE,）Broadband radioIP based widebandPeer to Peer2002-32003-42005-62007-9After 2009年年下行吞吐率下行吞吐率64-144kbps64-384kbps384kbps-4Mbps384kbps-7Mbps20-50Mbps5nHSPA不能提供很高的数据速率，如，下行100Mbps。n不能灵活地利用可获得带宽，如1.25MHz、2.5
4、MHz。n比HSPA更严格的QoS要求。n更便宜的基础设施（系统构架），如扁平网络。n来自诸如CDMA 2000 EV-DO、移动WiMAX的巨大竞争压力。LTELTE概况概况概况概况 Why Why？8LTELTE概况概况概况概况 Where Where？WhenWhen？n对HSPA/HSPA+适用的场合也适用于LTE。n对难于安装电缆/光缆的场合。n热点地区。n预计：将于2010年进行商业部署9n从HSPA软件升级?n全新安装?n与GSM/GPRS/HSPA共基站?n多模终端?Very hard to do.Almost MUST.Mostly should.Mostly should.
5、LTELTE概况概况概况概况 How How？10LTE概况概况LTE的目标 减少每比特成本 增加业务种类，更好的用户体验和更低的成本 更加灵活地使用现有和新的频谱资源 简单的网络结构和开放的接口 更加合理地利用终端电量11LTELTE起源起源起源起源3GPP组织 在2004 11月份 的Canada Toronto会议上开始启动RAN（无线接入侧）的技术演进进程，并向所有感兴趣的组织开放，有超过40个运营商、制造商和研究机构参与了Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN）技术演进的工作LTE在发展过程中，运营商在NGMN组织中提出自己的
6、要求，更加符合运营的需求12LTELTE目标目标目标目标减少每比特成本简单的网络结构和开放的接口 更加灵活地使用现有和新的频谱资源 增加业务种类 更好的用户体验和更低的成本 更加合理地利用终端电量 13LTELTE项目时间表项目时间表项目时间表项目时间表200520062007Study Item 完成Work Item 开始 商用开始Work Item Stage 2 完成 LTE 立项Work Item Stage 3 完成2008200914User-plane latency（用户面延时）在小IP分组和空载条件下（如单小区单用户单数据流），用户面延时不超过5msControl-plan
7、e capacity（控制面容量）在5Mhz带宽内每小区最少支持 200个激活状态的用户Control-plane latency（控制面延时）空闲模式（如Release 6 Idle Mode）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过100ms休眠模式（如Release 6 CELL_PCH）到激活模式（Release 6 CELL_DCH）的转换时间不超过50msPeak data rate（峰值数据速率）下行20M频谱带宽内要达到峰值速率100Mb/s，频谱效率达到5 bps/Hz上行20M频谱带宽内要达到峰值速率50Mb/s，频谱效率达到2.5 bps/HzL
8、TELTE关键需求关键需求关键需求关键需求1115Mobility（移动性）要求E-UTRAN在 0 to 15 km/h达到最优 15 and 120 km/h 的更高速度应该达到高性能在蜂窝网络中应该要保证 从 120 km/h to 350 km/h的性能(甚至在某些频段达到 500 km/h）Spectrum efficiency（频谱效率）下行:满负载网络下,频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到Release 6 HSDPA 下行的3到4倍 上行:满负载网络下,频谱效率(bits/sec/Hz/site)希望达到增强的Release 6 HSDPA 上行的2到3倍Us
9、er throughput（用户吞吐量）下行:每Mhz的平均用户吞吐量是 Release 6 HSDPA 下行吞吐量的3到4倍上行:每Mhz的平均用户吞吐量是 Release 6 HSDPA 上行吞吐量的2到3倍LTELTE关键需求关键需求关键需求关键需求2216 Spectrum flexibility（频谱灵活性）E-UTRA 可以使用不同的频带宽度包括，上下行的1.25 MHz,1.6 MHz,2.5 MHz,5 MHz,10 MHz,15 MHz and 20 MHz，需要支持工作在成对和不成对的频段。需要支持资源的灵活使用，包括功率、调制方式、相同频段、不同频段、上下行，相邻或不相邻
10、的频点分配等。“Radio Band Resource”（RBR）指一个运营商的所有可以用的无线资源。需要支持Multimedia Broadcast Multicast Service(MBMS)降低终端复杂性:采用同样的调制、编码、多址接入方式和频段。需要同时支持专用话音和 MBMS 业务。需要支持成对或不成对的频段。Coverage（覆盖）5 km 的小区半径下，频谱效率、移动性应该达到最优，在30km小区半径时只能有轻微下降。也需要考虑100 km小区半径的情况。LTELTE关键需求关键需求关键需求关键需求3317Architecture and migration（网络结构和演进）单
11、一的 E-UTRAN 架构 E-UTRAN 架构 应该基于分组的，但是应该支持实时和会话类业务 E-UTRAN 架构应该减小“single points of failure（单点失败）”的情况出现 E-UTRAN 架构应该支持end-to-end QoS 骨干网络的协议应该具有很高的效率 Co-existence and Inter-working with 3GPP Radio Access Technology(RAT)不同系统间的共存支持与 GERAN/UTRAN 系统的共存和切换E-UTRAN 终端支持到UTRAN 和/或 GERAN 的切入和切出的功能在实时业务情况下，E-UTRA
12、N 和 UTRAN(or GERAN)之间的切换不能超过300 毫秒LTELTE关键需求关键需求关键需求关键需求4418Complexity（复杂性）要求可选项最少 减小冗余Radio Resource Management requirements（RRM需求）增强的 end to end QoS 更高的高层分组效率 支持不同Radio Access Technologies(RAT)间的负荷分担和政策管理LTELTE关键需求关键需求关键需求关键需求5519LTELTE竞争格局竞争格局竞争格局竞争格局200620072008200920102011GSMEDGEEvolutionEDGEDL
13、:474 kbpsUL:474 kbpsEnhanced EDGEDL:1.3 MbpsUL:653 kbpsHSDPADL:14.4 MbpsUL:384 kbpsIn 5 MHzHSDPA/HSUPADL:14.4 MbpsUL:5.76 kbpsIn 5 MHzHSPA EvolutionDL:28 MbpsUL:11.5 MbpsIn 5 MHzUMTSHSPAEvolutionLTEDL:100 MbpsUL:50 MbpsIn 20 MHzLongTermEvolutionEVDO Rev 0DL:2.4 MbpsUL:153 kbpsIn 1.25 MHzEVDO Rev ADL
14、:3.1 MbpsUL:1.8 MbpsIn 1.25 MHzEVDO Rev BDL:14.7 MbpsUL:4.9 MbpsIn 5 MHzCDMA2000EvolutionEVDO Rev CDL:100 MbpsUL:50 MbpsIn 20 MHzFixed WiMaxPhase 1DL:23 MbpsUL:4 Mbps10 MHz 3:1 TDDPhase 2DL:46 MbpsUL:4 Mbps10 MHz 3:1 TDDMobileWiMaxEvolution20l l第一部分第一部分第一部分第一部分 无线通信技术发展无线通信技术发展无线通信技术发展无线通信技术发展l l第二部
15、分第二部分第二部分第二部分 LTELTE综述综述综述综述l l第三部分第三部分第三部分第三部分 LTELTE技术特性技术特性技术特性技术特性增强小区覆盖增强小区覆盖峰值速率峰值速率DL:100MbpsUL:50Mbps减少时延减少时延CP:100msUP:5ms更低的更低的OPEX和和CAPEX支持不同带宽支持不同带宽增强频率效率增强频率效率LTELTE主要特点主要特点主要特点主要特点LTE特征特征22LTELTE网络架构网络架构网络架构网络架构n 与核心网演进的SAE以及与2G/3G等其他网络之间的关系。SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN U
16、TRAN SGSN LTE-Uu ”E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services(e.g.IMS,PSS etc.)Rx+23n MME功能 NAS信令以及安全性功能 3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令 空闲模式下UE跟踪和可达性 漫游 鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GW 支持UE的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的LTE框架中，原先的Iu,将被新的接口S1替换。Iub和和Iur将被X2 替换LTELTE网络
17、架构网络架构网络架构网络架构24LTE相关的节点接口nS1-MMEE-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点nS1-UE-UTRAN和发Serving-GW之间的接口每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）nX2eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口nLTE-Uu无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口LTELTE网络架构网络架构网络架构网络架构25LTELTE网络架构网络架构网络架构网络架构n 在LTE系统架构中，RAN将演进成E-UTRAN,且只有一个结点：eNodeB。MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UT
18、RANX2X2X2EPS26n eNodeB功能 eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的RNC功能，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移动性管理等等。RNCNode BeNodeBLTELTE网络架构网络架构网络架构网络架构27LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术-OFDM/SC-FDMA-OFDM/SC-FDMAn 物理层多址接入 下行基于 OFDM技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。上行基于 SC-FDMA技术(Single Carrier Frequenc
19、y Division Multiple Accessing)。OFDM ModulationnOFDM：对于UE,OFDM用来做数据调制方案以克服多径效应，获取频率分集增益。nOFDMA：对于一个eNode B，OFDMA用来作为一种多址方式以获取多用户分集增益。不同的子载波衰落有差异。28LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术-OFDM-OFDM特点特点特点特点n 易于实现对多径干扰的抑制n 高频谱效率n 接收机简化n 灵活的频谱扩展使用能力n 易受频偏的影响，如多普勒频偏、相噪等n 很高的峰均比，引起高峰值功率n 规模连续组网，需要异频组网，需要更多的频谱29LTELTE关键技术关键
20、技术关键技术关键技术 下行：下行：下行：下行：AMCAMC：原理：原理：原理：原理nQPSK、16QAM和64QAM.n“连续”的编码速率.30LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术 下行：下行：下行：下行：AMCAMC：信道状况跟踪信道状况跟踪信道状况跟踪信道状况跟踪lUE将根据收到信号的 SINR 来报告 CQI.lServing eNode B将根据其CQI、信道的秩（Rank）等来决定是否调度该UE.31LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术-调制和编码调制和编码调制和编码调制和编码n 调制和编码调制方式:下行支持QPSK,16QAM和64QAM。上行支持QPSK,16QA
21、M和64QAM（64QAM对于手机是可选功能）。编码:Turbo编码，其它像LDPC等。64QAM星座图10111132LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术-MIMO-MIMOn 多天线技术LTE使用多天线技术MIMO.LTE 基本的天线配置是下行2*2(Double Transmitters Double Receivers)和上行1*2(Single Transmitter Double Receivers)。LTE天线的最高配置是4*4(Quadruplex Transmitters Quadruplex Receivers)。SIMOMIMO33接收端LTELTE关键技术关键技
22、术关键技术关键技术-MIMO-MIMO原理机制原理机制原理机制原理机制数据流EncodeEncodeChannelInterleaveChannelInterleaveModulatorQPSK16QAMModulatorQPSK16QAMDetectorDetectorMUX数据流v12v21v11v22发射端DeMUX34n为充分利用信道，eNode B可以在未收到UE的ACK/NACK之前发送新的数据块.n使用N通道SAW协议.n可使用CC、FIR、PIR等软合并方式LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术 下行：异步下行：异步下行：异步下行：异步HARQHARQ35LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术 下行：快速调度下行：快速调度下行：快速调度下行：快速调度LTE：1ms.WCDMA HSDPA:2ms.CDMA 2000 1x EV-DO:1.667ms.n基本理念：快速调度即快速服务。和 都使用了这种思想。.n调度方法:TDM、FDM、SDM(of MIMO).36LTELTE关键技术关键技术关键技术关键技术分布式分布式分布式分布式RRMRRMn每个eNode B都控制着自己的无线资源(子帧（2个时隙）、资源块（RB，12个子载波；即，频率）、天线).n与HSPA不同。HSPA使用中央控制式RRM(在RNC中).n切换时eNode B之间的通信与协调.37