LTE原理及系统架构

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1、 TO_BT08_C1_1 LTE基本原理基本原理中兴通讯学院TD&W&PCS无线团队课程目标课程目标学习完本课程，您将能够：了解当前移动通信的进展，掌握后3G发展脉络；了解LTE原理及系统架构。12021/5/23课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统22021/5/23背景介绍背景介绍n无线通讯从无线通讯从2G2G、3G3G到到3.9G3.9G发展过程，是从移动的语发展过程，是从移动的语音业务到高速业务发展的音业务到高速业务发展的过程。过程。n目前可提供应用的是目前可提供应用的是3.5G3.5G，以以WCDMA

2、WCDMA系统来说，可以系统来说，可以提供提供R5R5商用版本和商用版本和R6R6试验试验系统；系统；LTE概述背景介绍背景介绍n3GPP组织正在完善组织正在完善R7和和R8的的HSPA+和和LTE标准，预计标准，预计2007年冻结年冻结R7，2008年冻结年冻结R8。无线技术的发展更加注重运营商的需求。无线技术的发展更加注重运营商的需求 NGMN组织组织提出系统的发展目标。提出系统的发展目标。LTE概述LTE简介和标准进展简介和标准进展n3GPP3GPP于于20042004年年1212月开始月开始LTELTE相关的标准工作，相关的标准工作，LTELTE是关于是关于UTRANUTRAN和和UT

3、RAUTRA改进的项目，改进的项目，LTELTE的研究工作按照的研究工作按照3GPP3GPP的工作流程分为两个阶段：的工作流程分为两个阶段：SISI（Study ItemStudy Item，技术可行性研究阶段）和，技术可行性研究阶段）和WIWI（Work ItemWork Item，具体技术，具体技术规范的撰写阶段）。规范的撰写阶段）。 LTE概述LTE简介和标准进展简介和标准进展n3GPP3GPP从从20042004年底开始年底开始LTELTE相关工作，相关工作，3GPP3GPP计划从计划从20052005年年3 3月开始，到月开始，到20062006年年6 6月结束的月结束的SISI，最

4、终推迟到，最终推迟到20062006年年9 9月结束月结束SISI阶段工作；阶段工作；n3GPP3GPP从从20062006年年6 6月开始月开始WIWI阶段的工作，计划阶段的工作，计划20072007年年3 3月完成月完成WIWI的的Stage2Stage2阶段协议工作，阶段协议工作，20072007年年9 9月完成月完成Stage3Stage3阶段的协议工作并结阶段的协议工作并结束束WIWI；n3GPP3GPP计划计划20082008年年3 3月完成测试规范方面的协议制定工作。月完成测试规范方面的协议制定工作。n从从LTELTE标准发展时间可以预计标准发展时间可以预计20092010200

5、92010年左右可以开始年左右可以开始LTELTE的商用。的商用。n成熟的大规模商用预计开始于成熟的大规模商用预计开始于20112011年之后。年之后。 LTE概述LTE简介和标准进展简介和标准进展nLTELTE与现有与现有3GPP3GPP的的R6R6、R7R7系统结构上有很大不同，系统结构上有很大不同，E-UTRANE-UTRAN在整个在整个体系上趋于扁平化，减少了中间节点数量。这种系统结构和体系体系上趋于扁平化，减少了中间节点数量。这种系统结构和体系的改变使得的改变使得LTELTE较现有较现有UTRANUTRAN结构接口减少同时降低了成本，并且结构接口减少同时降低了成本，并且更易于对设备进

6、行维护管理；在性能上便于减少数据传输延迟的更易于对设备进行维护管理；在性能上便于减少数据传输延迟的实现。实现。nLTELTE主要实现的目的是提供用户：更高的数据速率、更高的小区主要实现的目的是提供用户：更高的数据速率、更高的小区容量、更低的延迟时间、降低用户以及运营商的成本。容量、更低的延迟时间、降低用户以及运营商的成本。LTE概述LTE简介和标准进展简介和标准进展n3GPP3GPP在在Stage1Stage1和和Stage2Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。n现阶段已经进行的现阶段已经进行的Stage3Stage3在在3GPP3GPP的的36

7、36系列协议中描述，系列协议中描述，36.30036.300是是E-UTRANE-UTRAN的总体介绍。其他的总体介绍。其他Stage3Stage3的标准正在制定中，可参见的标准正在制定中，可参见3636系系列的所有协议。列的所有协议。LTE概述课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统92021/5/23LTE系统架构系统架构nLTELTE体系结构可以借助体系结构可以借助SAESAE体系结构来做详细描述。在体系结构来做详细描述。在SAESAE体系结构中，体系结构中，RNCRNC部分功能、部分功能、GGSNGGSN、S

8、GSN SGSN 节点将被融合为一个新的节点节点将被融合为一个新的节点, , 即分组核即分组核心网演进心网演进EPCEPC部分。这个新节点具有部分。这个新节点具有GGSNGGSN、SGSN SGSN 节点和节点和RNC RNC 的部分功的部分功能，如下图所示由能，如下图所示由MMEMME和和SAE gatewaySAE gateway两实体来分别完成两实体来分别完成EPCEPC的控制面和的控制面和用户面功能。用户面功能。LTE系统LTE网络结构网络结构SGiS4S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSS10UEGERANUTRANSGSNLTE-Uu”E-UTRANMMES11S5Servin

9、g GatewayPDNGatewayS1-UOperators IP Services(e.g. IMS, PSS etc.)Rx+LTE系统n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入网络移动性导致的接入网络移动性导致的CNCN节点间信令节点间信令 空闲模式下空闲模式下UEUE跟踪和可达性跟踪和可达性 漫游漫游 鉴权鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移动性切换用户面数据的功能的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRANE-UTRAN空闲

10、模式下行分组数据缓存和寻呼支持空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的在新的LTELTE框架中，原先的框架中，原先的IuIu, , 将被新的接口将被新的接口S1S1替换。替换。IubIub和和IurIur将被将被X2X2 替换替换LTE网络结构网络结构LTE系统LTE相关的节点接口相关的节点接口nS1-MMEE-UTRAN和和MME之间的控制面协议参考点之间的控制面协议参考点nS1-UE-UTRAN和发和发Serving-GW之间的接口之间的接口每个承载的用户面隧道和每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）间路径切换（切换过程中）nX2eNodeB之间的接口，类似于现有之间

11、的接口，类似于现有3GPP的的Iur接口接口nLTE-Uu无线接口，类似于现有无线接口，类似于现有3GPP的的Uu接口接口LTE网络结构网络结构LTE系统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-UTRANX2X2X2EPSLTE网络结构网络结构LTE系统n eNodeBeNodeB功能功能 eNodeBeNodeB具有现有具有现有3GPP R5/R6/R73GPP R5/R6/R7的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能，功能，包括物

12、理层功能（包括物理层功能（HARQHARQ等），等），MACMAC，RRCRRC，调度，无线接入控制，移动，调度，无线接入控制，移动性管理等等。性管理等等。RNCNode BeNodeBLTE网络结构网络结构LTE系统LTE网络结构网络结构nE-UTRANE-UTRAN和和EPCEPC之间的功能划分图，可以从之间的功能划分图，可以从LTELTE在在S1S1接口的协议栈接口的协议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内为控结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。LTE系统控制面协议结构控制面协议

13、结构nRRC完成广播、寻呼、完成广播、寻呼、RRC连接管理、连接管理、RB控制、移动控制、移动性功能和性功能和UE的测量报告和控制功能。的测量报告和控制功能。RLC和和MAC子层子层在用户面和控制面执行功能没有区别。在用户面和控制面执行功能没有区别。LTE系统用户面协议结构用户面协议结构n用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、用户面各协议体主要完成信头压缩、加密、调度、ARQ和和HARQ等功等功能。能。LTE系统层层2结构和功能结构和功能下行链路下行链路LTE系统层层2结构和功能结构和功能上行链路上行链路LTE系统PDCP子层模型子层模型 LTE系统RRC级功能划分级功能划分nLTE中中

14、RRC子层功能与原有子层功能与原有UTRAN系统中的系统中的RRC功能相同，功能相同，包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护包括有系统信息广播、寻呼、建立释放维护RRC连接等。连接等。RRC的状态设计为的状态设计为RRC_IDLE和和RRC_CONNECTED两类。两类。 LTE系统RRC_IDLE状态状态 nNAS配置配置UE指定的指定的DRX；n系统信息广播；系统信息广播；n寻呼；寻呼；n小区重选移动性；小区重选移动性；nUE将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该将分配一个标识来独立的在一个跟踪区中唯一识别该UE；neNB中没有存储中没有存储RRC上下文上下文 LTE系统RRC_C

15、ONNECTED状态状态 nUE建立一个建立一个E-UTRAN-RRC连接；连接；nE-UTRAN中存在中存在UE的上下文；的上下文；nE-UTRAN知道知道UE归属的小区；归属的小区；n网络可以与网络可以与UE之间进行数据收发；之间进行数据收发；n网络控制移动性过程，例如切换；网络控制移动性过程，例如切换；n邻区测量；邻区测量；n在在PDCP/RLC/MAC级：级：:UE可以与网络之间收发数据；可以与网络之间收发数据；UE监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给监测控制信令信道来判定是否正在传输的共享数据信道已经被分配给UE； UE报告信道质量信息和反馈信息给报告信道质量

16、信息和反馈信息给eNB；eNB控制实现按照控制实现按照UE的激活级别来配置的激活级别来配置DRX/DTX周期，以便于周期，以便于UE省电和有效利用省电和有效利用资源。资源。LTE系统E-UTRAN和和UTRAN切换时切换时RRC状态间关系状态间关系 nLTE的的RRC状态与现有状态与现有3GPP Release 6结构中结构中RRC状态在切换时的关系如状态在切换时的关系如下图所示。下图所示。LTE支持与现有支持与现有UTRAN的各状态间的迁移。具体状态迁移的各状态间的迁移。具体状态迁移处理过程协议正在详细讨论中。处理过程协议正在详细讨论中。LTE系统LTE NAS LTE NAS 协议状态协议

17、状态nLTELTE的状态类型从的状态类型从NAS NAS 协议状态来看有以下三类：协议状态来看有以下三类：LTE_DETACHEDLTE_DETACHED状态，该状态下没有状态，该状态下没有RRCRRC实体存在。实体存在。LTE_IDLELTE_IDLE状态，该状态下状态，该状态下RRCRRC处于处于RRC-IDLERRC-IDLE状态，一些信息状态，一些信息已经存储在已经存储在UEUE和网络（和网络（IPIP地址、安全关联的密钥等、地址、安全关联的密钥等、UEUE能力能力信息、无线承载等）。信息、无线承载等）。LTE_ACTIVELTE_ACTIVE状态，该状态下状态，该状态下RRCRRC处

18、于处于RRC_CONNECTEDRRC_CONNECTED状态。状态。LTE系统LTELTE的三类的三类NASNAS协议状态与协议状态与RRCRRC的关系以及状态间迁移的关系以及状态间迁移LTE系统S1接口接口nS1接口定义为接口定义为E-UTRAN和和EPC之间的接口。之间的接口。nS1接口包括两部分接口包括两部分：控制面的控制面的S1-C接口。接口。用户面的用户面的S1-U接口。接口。S1-C接口定义为接口定义为eNB和和MME功能之间的接口；功能之间的接口；S1-U定义为定义为eNB和和SAE网关之间的接口。网关之间的接口。 nEPCEPC和和eNBseNBs之间的关系是多到多，即之间的

19、关系是多到多，即S1S1接口实现多个接口实现多个EPCEPC网元和多个网元和多个eNB eNB 网元之间接口功能。网元之间接口功能。LTE系统S1接口接口LTE系统S1接口功能接口功能nSAESAE承载业务管理功能，例如建立和释放承载业务管理功能，例如建立和释放nUEUE在在LTE_ACTIVELTE_ACTIVE状态下的移动性功能，例如状态下的移动性功能，例如Intra-LTEIntra-LTE切换和切换和Inter-3GPP-RATInter-3GPP-RAT切换。切换。nS1S1寻呼功能寻呼功能nNASNAS信令传输功能信令传输功能nS1S1接口管理功能，例如错误指示等接口管理功能，例如

20、错误指示等n网络共享功能网络共享功能n漫游和区域限制支持功能漫游和区域限制支持功能nNASNAS节点选择功能节点选择功能n初始上下文建立功能初始上下文建立功能LTE系统S1接口的信令过程接口的信令过程nS1接口的信令过程有：接口的信令过程有：SAE承载信令过程，包括承载信令过程，包括SAE承载建立和释放过程。承载建立和释放过程。切换信令过程切换信令过程寻呼过程寻呼过程NAS传输过程，包括上行方向的初始传输过程，包括上行方向的初始UE和下行链路的直传和下行链路的直传错误指示过程错误指示过程初始上下文建立过程初始上下文建立过程LTE系统S1接口的信令过程接口的信令过程n初始上下文建立过程（蓝色部分

21、初始上下文建立过程（蓝色部分) in Idle-to-Active procedureLTE系统X2接口接口nX2接口定义为各个接口定义为各个eNB之间的接口。之间的接口。nX2接口包含接口包含X2-C和和X2-U两部分。两部分。nX2-C是各个是各个eNB之间控制面间接口，之间控制面间接口，X2-U是各个是各个eNB之间用户面之间的之间用户面之间的接口。接口。nS1接口和接口和X2接口类似的地方是：接口类似的地方是：S1-U和和X2-U使用同样的用户面协议，使用同样的用户面协议，以便于以便于eNB在数据前向时，减少协在数据前向时，减少协议处理。议处理。LTE系统X2-C接口功能接口功能nX2

22、-C接口支持以下功能：接口支持以下功能：移动性功能，支持移动性功能，支持UE在各个在各个eNB之间的移动性，例如切换信令和之间的移动性，例如切换信令和用户面隧道控制。用户面隧道控制。多小区多小区RRM功能，支持多小区的无线资源管理，例如测量报告。功能，支持多小区的无线资源管理，例如测量报告。通常的通常的X2接口管理和错误处理功能。接口管理和错误处理功能。X2-U接口支持终端用户分组在各个接口支持终端用户分组在各个eNB之间的隧道功能。隧道协之间的隧道功能。隧道协议支持以下功能：议支持以下功能：在分组归属的目的节点处在分组归属的目的节点处SAE接入承载指示接入承载指示减小分组由于移动性引起的丢失

23、的方法减小分组由于移动性引起的丢失的方法LTE系统课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统352021/5/23LTE主要技术需求和性能指标概括主要技术需求和性能指标概括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LTE特征特征3GPP3GPP要求要求LTELTE支持的主要特性和性能指标如上图所示。支持的主要特性和性能指标如上图所示。 LTE主要技术特

24、征峰值数据速率峰值数据速率n下行链路的立即峰值数据速率在下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱下行链路频谱分配的条件下，可以达到分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络）（网络侧侧2发射天线，发射天线，UE侧侧2接收天线条件下）；接收天线条件下）；n上行链路的立即峰值数据速率在上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱上行链路频谱分配的条件下，可以达到分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（）（UE侧侧一发射天线情况下）。一发射天线情况下）。LTE主要技术特征控制面延迟时间与控制面容量控制面延迟时间与控制面容量 n从驻留状态到激活状

25、态，也就是类似于从从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的的空闲模式到空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间状态，控制面的传输延迟时间小于小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延延迟时间；迟时间；n从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的的CELL_PCH状态到状态到Release 6的的CELL_DCH装态，控制面装态，控制面传输延迟时间小于传输延迟时间小于50ms。 n频谱分配是频谱分配是5MHz的情况下，每小区至少支持的情况下，每小区至少支持200个用个用户处于激活

26、状态。户处于激活状态。 LTE主要技术特征用户面延迟时间及用户面流量用户面延迟时间及用户面流量n空载条件即单用户单个数据流情况下，小的空载条件即单用户单个数据流情况下，小的IP包传输时包传输时间延迟小于间延迟小于5ms。n下行链路：与下行链路：与Release 6 HSDPA的用户面流量相比，每的用户面流量相比，每MHz的下行链路平均用户流量要提升的下行链路平均用户流量要提升3到到4倍。此时倍。此时HSDPA是指是指1发发1收，而收，而LTE是是2发发2收。收。n上行链路：与上行链路：与Release 6增强的上行链路用户流量相比，增强的上行链路用户流量相比，每每MHz的上行链路平均用户流量要

27、提升的上行链路平均用户流量要提升2到到3倍。此时增倍。此时增强的上行链路强的上行链路UE侧是一发一收，侧是一发一收，LTE是是1发发2收。收。LTE主要技术特征频谱效率频谱效率n下行链路：在满负荷的网络中，下行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每频谱效率（用每站址、每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 HSDPA的的3到到4倍。倍。 n上行链路：在满负荷的网络中，上行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每频谱效率（用每站址、每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 增强上行链路的增

28、强上行链路的2到到3倍。倍。LTE主要技术特征移动性移动性nE-UTRAN可以优化可以优化15km/h以及以下速率的低移动速率以及以下速率的低移动速率时移动用户的系统特性。时移动用户的系统特性。n能为能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务。的移动用户提供高性能的服务。n可以支持蜂窝网络之间以可以支持蜂窝网络之间以120-350km/h（甚至在某些频（甚至在某些频带下，可以达到带下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户的服）速率移动的移动用户的服务。务。n对高于对高于350km/h的情况，系统要能尽量实现保持用户的情况，系统要能尽量实现保持用户不掉网。不掉网。LTE主要技术特征

29、覆盖（小区边界比特速率）覆盖（小区边界比特速率）n吞吐量、频谱效率和吞吐量、频谱效率和LTE要求的移动性指标在要求的移动性指标在5公里公里半径覆盖的小区内将得到充分保证，当小区半径增半径覆盖的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到大到30公里时，只对以上指标带来轻微的弱化。同公里时，只对以上指标带来轻微的弱化。同时需要支持小区覆盖在时需要支持小区覆盖在100公里以上的移动用户业务。公里以上的移动用户业务。LTE主要技术特征多媒体广播多播业务多媒体广播多播业务 (MBMS)n与单播业务比较，可以使用同样的调制、编码和多址接与单播业务比较，可以使用同样的调制、编码和多址接入方法和用户带宽，同时可以

30、降低终端复杂性。入方法和用户带宽，同时可以降低终端复杂性。n可以同时提供专用语音业务和可以同时提供专用语音业务和MBMS业务给用户。业务给用户。n可利用成对或非成对的频谱分配。可利用成对或非成对的频谱分配。n进一步增强进一步增强MBMS功能，支持专用载波的功能，支持专用载波的MBMS业务。业务。LTE主要技术特征多带宽支持多带宽支持nE-UTRA可以应用不同大小的频谱分配，可以应用不同大小的频谱分配， 上下行链路上下行链路上，可以包括有上，可以包括有1.25 MHz、1.6 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz 以及以及20 MHz。支持成对或非成对的频。支持成对或非

31、成对的频谱分配情况。谱分配情况。 LTE主要技术特征与已有与已有3GPP无线接入技术的共存和交互无线接入技术的共存和交互n尽量保持和尽量保持和3GPP Release 6的兼容，但是要注重平衡整的兼容，但是要注重平衡整个系统的性能和容量。个系统的性能和容量。n可接受的系统和终端的复杂性、价格和功率消耗；降可接受的系统和终端的复杂性、价格和功率消耗；降低空中接口和网络架构的成本。低空中接口和网络架构的成本。n在在Release6中使用中使用CS域支持的一些实时业务，如语音域支持的一些实时业务，如语音业务，在业务，在LTE里应该能在里应该能在PS域里实现（整个速度区域里实现（整个速度区间），且质量

32、不能下降。间），且质量不能下降。nE-UTRAN和和UTRAN（或者（或者GERAN）之间实时业务在切换）之间实时业务在切换时，中断时间不超过时，中断时间不超过300ms。LTE主要技术特征其他性能指标其他性能指标n无线资源管理需求无线资源管理需求增强的支持端到端服务质量。增强的支持端到端服务质量。有效支持高层传输。有效支持高层传输。支持负荷共享和不同无线接入技术之间的策略管理。支持负荷共享和不同无线接入技术之间的策略管理。n减小减小CAPEX和和OPEX体系结构的扁平化和中间结点的减少使得设备成本和维护体系结构的扁平化和中间结点的减少使得设备成本和维护成本得以显著降低。成本得以显著降低。LT

33、E主要技术特征E-UTRAN物理层技术特征物理层技术特征n传输信道的下行链路物理层处理包括以下步骤：传输信道的下行链路物理层处理包括以下步骤：CRC插入、信道插入、信道编码、编码、HARQ、信道交织、加扰、调制和层间映射与预编码以及映、信道交织、加扰、调制和层间映射与预编码以及映射到指定资源和天线口等功能。射到指定资源和天线口等功能。PDSCH和和PUSCH都基本采用都基本采用24bit的的CRC。支持三种调制方式。支持三种调制方式QPSK、16QAM和和64QAM。n下行链路的物理层过程有链路自适应（下行链路的物理层过程有链路自适应（AMC，Link adaptation）、）、功率控制和小

34、区搜索；上行链路的物理层过程有链路自适应、功功率控制和小区搜索；上行链路的物理层过程有链路自适应、功率控制和上行链路的定时控制。率控制和上行链路的定时控制。LTE主要技术特征信道类型和映射关系信道类型和映射关系nLTE的信道类型和映射关系从传输信道的设计方面来看，的信道类型和映射关系从传输信道的设计方面来看，LTE的信道数量的信道数量将比将比WCDMA系统有所减少。最大的变化是将取消专用信道，在上行和下系统有所减少。最大的变化是将取消专用信道，在上行和下行都采用共享信道（行都采用共享信道（SCH）。）。nLTE的逻辑信道可以分为控制信道和业务信道两类来描述，控制信道包括的逻辑信道可以分为控制信

35、道和业务信道两类来描述，控制信道包括有广播控制信道有广播控制信道BCCH、寻呼控制信道、寻呼控制信道PCCH、公共控制信道、公共控制信道CCCH、多播、多播控制信道控制信道MCCH和专用控制信道和专用控制信道DCCH几类；业务信道分为专用业务信道几类；业务信道分为专用业务信道DTCH和多播业务信道和多播业务信道MTCH两类。两类。nLTE的传输信道按照上下行区分，下行传输信道有寻呼信道的传输信道按照上下行区分，下行传输信道有寻呼信道PCH、广播信、广播信道道BCH、多播信道、多播信道MCH和下行链路共享信道和下行链路共享信道DL-SCH，上行传输信道有随机，上行传输信道有随机接入信道接入信道R

36、ACH和上行链路共享信道和上行链路共享信道UL-SCH。nLTE的物理信道按照上下行区分，下行物理信道有公共控制物理信道的物理信道按照上下行区分，下行物理信道有公共控制物理信道CCPCH、物理数据共享信道、物理数据共享信道PDSCH和物理数据控制信道和物理数据控制信道PDCCH，上行物理，上行物理信道有物理随机接入信道信道有物理随机接入信道PRACH、物理上行控制信道、物理上行控制信道PUCCH、物理上行共、物理上行共享信道享信道PUSCH。LTE主要技术特征下行传输信道和物理信道的映射下行传输信道和物理信道的映射LTE主要技术特征上行传输信道和物理信道的映射上行传输信道和物理信道的映射LTE

37、主要技术特征下行逻辑信道和传输信道的映射下行逻辑信道和传输信道的映射 LTE主要技术特征上行逻辑信道和传输信道的映射上行逻辑信道和传输信道的映射LTE主要技术特征各类信道的物理层模型各类信道的物理层模型n下边几个图形分别描述各类信道的物理层模型。下图中下边几个图形分别描述各类信道的物理层模型。下图中NodeB在在LTE中称为中称为E-NodeB或或eNB。LTE主要技术特征DL-SCH物理层模型物理层模型 CRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource mappingCoding + RMQPSK, 16QAM, 64Q

38、AMData modulationInterleavingHARQMAC schedulerN Transport blocks(dynamic size S1., SN)Node BRedundancy fordata detectionRedundancy forerror detectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQ infoACK/NACKChannel-stateinformation, etc.Antenna ma

39、ppingCRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource demappingDecoding + RMData demodulationDeinterleavingHARQUEHARQ infoACK/NACKAntenna demappingErrorindicationsCRC RB mappingCoding + RMData modulationInterl. CRC Resource mappingCoding + RMQPSK, 16QAM, 64QAMData modulationInterleavingH

40、ARQMAC schedulerN Transport blocks(dynamic size S1., SN)Node BRedundancy fordata detectionRedundancy forerror detectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQ infoACK/NACKChannel-stateinformation, etc.Antenna mappingCRC RB mappingCoding + RM

41、Data modulationInterl. CRC Resource demappingDecoding + RMData demodulationDeinterleavingHARQUEHARQ infoACK/NACKAntenna demappingErrorindicationsLTE主要技术特征 BCH 物理层模型物理层模型LTE主要技术特征PCH 物理层模型物理层模型 LTE主要技术特征MCH物理层模型物理层模型 LTE主要技术特征 UL-SCH 物理层模型物理层模型LTE主要技术特征课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键

42、技术中兴通讯LTE系统592021/5/23无线承载控制无线承载控制RBCnRBC功能体位于功能体位于eNB，主要用于建立维护和释放无线，主要用于建立维护和释放无线承载包括配置与其关联的无线资源。承载包括配置与其关联的无线资源。当为一个业务建立一个无线承载时，无线承载控制要考虑当为一个业务建立一个无线承载时，无线承载控制要考虑E-UTRAN整体资源状况、正在进行的会话的整体资源状况、正在进行的会话的QOS需求和新业务需求和新业务的的QOS需求。需求。 RBC 也需要考虑维护正在会话中的无线承载由于移动性或也需要考虑维护正在会话中的无线承载由于移动性或其他原因而改变无线资源环境时的处理。其他原因

43、而改变无线资源环境时的处理。RBC同时需要考虑关联无线承载在会话终止、切换或其他场同时需要考虑关联无线承载在会话终止、切换或其他场景时，释放无线资源的处理。景时，释放无线资源的处理。 无线资源管理无线接纳控制无线接纳控制RACnRAC功能体位于功能体位于eNB，主要任务是接纳或拒绝新的无，主要任务是接纳或拒绝新的无线承载的建立请求。线承载的建立请求。RAC需要考虑需要考虑E-UTRAN的整体资源状况、的整体资源状况、QOS需求、优先级需求、优先级以及正在进行的会话所提供的以及正在进行的会话所提供的QOS和新无线承载请求的和新无线承载请求的QOS需求。需求。RAC的目标是确保更好的利用无线资源（

44、只要在无线资源可的目标是确保更好的利用无线资源（只要在无线资源可用时，即可接纳无线承载请求），同时要保证正在进行的用时，即可接纳无线承载请求），同时要保证正在进行的会话的服务质量（如果影响到正在进行的会话，则拒绝无会话的服务质量（如果影响到正在进行的会话，则拒绝无线承载请求）。线承载请求）。无线资源管理连接移动性控制连接移动性控制CMCn连接移动性控制功能位于连接移动性控制功能位于eNB，主要用于管理在空闲，主要用于管理在空闲模式或激活模式移动性时连接的无线资源。模式或激活模式移动性时连接的无线资源。在空闲模式，小区选择算法通过设置参数来控制（门限和在空闲模式，小区选择算法通过设置参数来控制（

45、门限和滞后参数值），定义最好小区或决定滞后参数值），定义最好小区或决定UE开始选择一个新小开始选择一个新小区的时间。同样，区的时间。同样，E-UTRAN的广播参数配置的广播参数配置UE在激活模式下在激活模式下的测量和报告过程，需要支持无线连接的移动性。切换的的测量和报告过程，需要支持无线连接的移动性。切换的决策可以通过决策可以通过UE或者是或者是eNB的测量来作为依据。此外，切换的测量来作为依据。此外，切换决策也可以采用其他的输入，例如邻区的负荷、业务流的决策也可以采用其他的输入，例如邻区的负荷、业务流的属性、传输和硬件资源以及其他运营商定义的策略等。属性、传输和硬件资源以及其他运营商定义的策

46、略等。无线资源管理分组调度分组调度PS-动态资源分配动态资源分配DRAn动态资源分配功能体位于动态资源分配功能体位于eNB，动态资源分配或分组，动态资源分配或分组调度用于给用户和控制面包分配资源，或取消分配调度用于给用户和控制面包分配资源，或取消分配资源，也包括对资源块的缓冲和处理资源。动态资资源，也包括对资源块的缓冲和处理资源。动态资源分配包括几个子任务，包括选择要被调度的无线源分配包括几个子任务，包括选择要被调度的无线承载和管理必须的资源。分组调度典型的功能是考承载和管理必须的资源。分组调度典型的功能是考虑与无线承载关联的虑与无线承载关联的QOS需求、需求、UE的信道质量信息、的信道质量信

47、息、缓存状态以及干扰条件等。动态资源分配也需要在缓存状态以及干扰条件等。动态资源分配也需要在小区间干扰协调时，考虑限制或选择一些可用的资小区间干扰协调时，考虑限制或选择一些可用的资源块。源块。无线资源管理小区间干扰协调小区间干扰协调ICICn小区间干扰协调功能位于小区间干扰协调功能位于eNB，ICIC用于管理无线资用于管理无线资源特别是无线资源块，以便于小区间的干扰可以被源特别是无线资源块，以便于小区间的干扰可以被控制。本质上控制。本质上ICIC是一个多小区的无线资源管理功能，是一个多小区的无线资源管理功能，所以需要考虑来自多个小区的信息，例如资源使用所以需要考虑来自多个小区的信息，例如资源使

48、用状态和业务负荷情况。上行链路和下行链路的首选状态和业务负荷情况。上行链路和下行链路的首选ICIC方法应不同。方法应不同。无线资源管理负载均衡负载均衡LBn负荷均衡功能位于负荷均衡功能位于eNB，负责处理多个小区上业务负，负责处理多个小区上业务负荷的不均匀分布。负荷均衡的目的是影响负荷的分荷的不均匀分布。负荷均衡的目的是影响负荷的分布，以使得高效的利用无线资源、保证用户业务布，以使得高效的利用无线资源、保证用户业务QOS以及降低掉话率。负荷均衡算法可能触发切换或者以及降低掉话率。负荷均衡算法可能触发切换或者小区重选的决策，以用于重新分配业务流，把高负小区重选的决策，以用于重新分配业务流，把高负

49、荷小区的业务流分配到卫充分利用的小区上。荷小区的业务流分配到卫充分利用的小区上。无线资源管理RAT间的无线资源管理间的无线资源管理n无线接入技术间的无线资源管理主要用于管理无线无线接入技术间的无线资源管理主要用于管理无线接入技术间移动，特别是无线接入技术间切换时连接入技术间移动，特别是无线接入技术间切换时连接的无线资源。在无线接入技术间切换时，切换决接的无线资源。在无线接入技术间切换时，切换决策需要考虑所涉及的无线接入技术的资源状况、以策需要考虑所涉及的无线接入技术的资源状况、以及及UE的能力和运营商策略等。的能力和运营商策略等。无线资源管理课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特

50、征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统672021/5/23移动性过程移动性过程nE-UTRAN内部的移动性过程内部的移动性过程E-UTRAN内部的移动性过程包括小区选择过程、小区重选过内部的移动性过程包括小区选择过程、小区重选过程、切换、数据前向、无线链路失败以及无线接入网共享程、切换、数据前向、无线链路失败以及无线接入网共享等。等。待五月待五月3GPP会议后补充内容。会议后补充内容。nRAT间切换间切换待待3GPP会议确定后补充内容。会议确定后补充内容。移动性过程随机接入随机接入n随机接入过程分为两类：非同步随机接入和同步随机接入。随机接入过程分为两类：非同步随

51、机接入和同步随机接入。n非同步随机接入非同步随机接入是在是在UE还未获得上行时间同步或丧失同步时，用于还未获得上行时间同步或丧失同步时，用于NodeB估计、调整估计、调整UE上行发上行发射时钟的过程。这个过程也同时用于射时钟的过程。这个过程也同时用于UE向向NodeB请求资源分配请求资源分配上行接入信道基本带宽为上行接入信道基本带宽为1.25MHz，但也可能采用更宽的带宽或多个，但也可能采用更宽的带宽或多个1.25MHz信信道。目前道。目前LTE正在考虑两种非同步随机接入方法。第一种接入过程为：正在考虑两种非同步随机接入方法。第一种接入过程为：UE一次一次性发送用于同步和资源请求的性发送用于同

52、步和资源请求的Preamble，NodeB也一次性反馈时钟信息和资源分也一次性反馈时钟信息和资源分配信息；第配信息；第2种接入过程为：种接入过程为：UE先发送用于同步的先发送用于同步的Preamble，NodeB反馈时钟信反馈时钟信息和可供息和可供UE发送资源请求信息的资源。而后发送资源请求信息的资源。而后UE再使用再使用NodeB分配的资源在共享分配的资源在共享信道或随机接入信道（对基于信道或随机接入信道（对基于LCR-TDD的的TDDLTE系统）发送资源请求，然后系统）发送资源请求，然后NodeB再反馈数据发送资源分配。再反馈数据发送资源分配。RACH的发送将采用开环功率控制技术，也就是说

53、，系统会根据需要调整每次的发送将采用开环功率控制技术，也就是说，系统会根据需要调整每次RACH信号的发射功率。信号的发射功率。FDD系统的开环功控将采用可变步长的功率渐增系统的开环功控将采用可变步长的功率渐增（Powerramping）方法，而）方法，而TDD系统的开环功控可以针对每次系统的开环功控可以针对每次RACH发送独立的发送独立的调整发射功率。调整发射功率。移动性过程随机接入随机接入n同步随机接入同步随机接入用于在用于在UE已经取得并保持着和已经取得并保持着和NodeB的同步时进行随机接入。的同步时进行随机接入。同步随机接入的目的主要是请求资源分配。同步随机接入的目的主要是请求资源分配

54、。上行接入的最小带宽等于资源分配的基本单位（即上行接入的最小带宽等于资源分配的基本单位（即375kHz），），但也可能采用更宽的带宽或多个但也可能采用更宽的带宽或多个1.25MHz信道。信道。RACH信号的长信号的长度可以根据不同的小区大小进行调整（静态、半静态或动态），度可以根据不同的小区大小进行调整（静态、半静态或动态），以在开销、延迟和覆盖之间取得最佳的折衷。两种过程的处理以在开销、延迟和覆盖之间取得最佳的折衷。两种过程的处理基本相同，只是同步随机接入省去了同步的过程。基本相同，只是同步随机接入省去了同步的过程。移动性过程课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理

55、移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统712021/5/23调度调度n下行链路的调度：下行链路的调度：Node B的调度程序的调度程序 (对于单播传输对于单播传输) 动态控制，在给定时间，时间和频率资源分配给某动态控制，在给定时间，时间和频率资源分配给某一用户。下行链路控制信令通知一用户。下行链路控制信令通知UE分配给其的资源分配给其的资源和对应的传输格式。调度程序可以同时从可用的方和对应的传输格式。调度程序可以同时从可用的方法中选择最好的复接策略。法中选择最好的复接策略。 n上行链路的调度：上行链路可以允许上行链路的调度：上行链路可以允许NodeB控制的调控制的调度和基于竞争的

56、接入。度和基于竞争的接入。物理层过程链路自适应链路自适应n下行链路自适应的核心技术是自下行链路自适应的核心技术是自适应调制和编码（适应调制和编码（AMC）。采用）。采用RB-commonAMC。也就是说，对。也就是说，对于一个用户的一个数据流，在一于一个用户的一个数据流，在一个个TTI内，一个层内，一个层2的的PDU只采用只采用一种调制编码组合（但在一种调制编码组合（但在MIMO的不同流之间可以采用不同的的不同流之间可以采用不同的AMC组合）。组合）。n编码和调制的完整过程参见右图编码和调制的完整过程参见右图所示来描述。所示来描述。物理层过程链路自适应链路自适应n上行链路自适应比下行包含更多的

57、内容，除了上行链路自适应比下行包含更多的内容，除了AMC外，外，还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调整。上行链路自适应用于在系统吞吐量最大时，保证整。上行链路自适应用于在系统吞吐量最大时，保证每个每个UE请求的最小传输性能，例如用户数据速率、包请求的最小传输性能，例如用户数据速率、包丢失率、延迟时间等。丢失率、延迟时间等。UE发射带宽的调整主要基于平发射带宽的调整主要基于平均信道条件（如路损和阴影）、均信道条件（如路损和阴影）、UE能力和要求的数据能力和要求的数据率。该调整是否也基于快衰落和频域调度，有待于进率。该调整是否也基于快衰落和频

58、域调度，有待于进一步研究。一步研究。物理层过程小区搜索小区搜索n可用于小区搜索的信道包括同步信道（可用于小区搜索的信道包括同步信道（SCH）和广播）和广播信道（信道（BCH），），SCH用来取得下行系统时钟和频率同用来取得下行系统时钟和频率同步，而步，而BCH则用来取得小区的特定信息。另外，参考则用来取得小区的特定信息。另外，参考信号也可能被用于一部分小区搜索过程。信号也可能被用于一部分小区搜索过程。n总的来说，总的来说，UE在小区搜索过程中需要获得的信息包括：在小区搜索过程中需要获得的信息包括：符号时钟和频率信息、小区带宽、小区符号时钟和频率信息、小区带宽、小区ID、帧时钟信、帧时钟信息、小

59、区多天线配置、息、小区多天线配置、BCH带宽以及带宽以及SCH和和BCH所在的所在的子帧的子帧的CP长度。长度。物理层过程小区干扰抑制小区干扰抑制n采用小区干扰抑制技术提高小区边缘的数据率和系统容量等。采用小区干扰抑制技术提高小区边缘的数据率和系统容量等。n下行方向的干扰抑制有三类，这三类技术在小区间的干扰抑制执下行方向的干扰抑制有三类，这三类技术在小区间的干扰抑制执行时并不互斥：行时并不互斥： 随机的小区间干扰、小区间干扰取消、小区间干随机的小区间干扰、小区间干扰取消、小区间干扰调和与避免。扰调和与避免。n上行方向的干扰抑制方法有四种方式：协调和避免（例如通过时上行方向的干扰抑制方法有四种方

60、式：协调和避免（例如通过时频资源的分片和重用）、随机的小区间干扰、小区间干扰取消和频资源的分片和重用）、随机的小区间干扰、小区间干扰取消和功率控制。功率控制。n此外在基站侧采用波束成形天线的解决方法也是一种通常采用的此外在基站侧采用波束成形天线的解决方法也是一种通常采用的下行链路小区间干扰抑制的方法。下行链路小区间干扰抑制的方法。物理层过程课程内容课程内容LTE概述LTE系统LTE主要技术特征无线资源管理移动性过程物理层过程LTE关键技术中兴通讯LTE系统772021/5/23物理层多址方式物理层多址方式nLTELTE的下行采用的下行采用OFDMOFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行基于技

61、术提供增强的频谱效率和能力，上行基于SC-SC-FDMAFDMA（单载波频分多址接入）。（单载波频分多址接入）。OFDMOFDM和和SC-FDMASC-FDMA的子载波宽度确定的子载波宽度确定为为15kHz15kHz，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。nLTELTE上行采用的上行采用的SC-FDMASC-FDMA具体采用具体采用DFT-S-OFDMDFT-S-OFDM技术来实现，该技术是技术来实现，该技术是在在OFDMOFDM的的IFFTIFFT调制之前对信号进行调制之前对信号进行DFTDFT扩展，这样系统发射的是时扩展，这样系统发射的是时域信号

62、，从而可以避免域信号，从而可以避免OFDMOFDM系统发送频域信号带来的系统发送频域信号带来的PAPRPAPR问题。问题。LTE关键技术宏分集（软切换）宏分集（软切换）n网络扁平化的构架决定暂不考虑宏分集。不支持软网络扁平化的构架决定暂不考虑宏分集。不支持软切换方式。切换方式。n下行宏分集只是在提供多小区广播（下行宏分集只是在提供多小区广播（broadcast）业）业务时，由于放松了对频谱效率的要求，可以通过采务时，由于放松了对频谱效率的要求，可以通过采用较大的循环前缀（用较大的循环前缀（CP），解决小区之间的同步问），解决小区之间的同步问题，从而可能采用下行宏分集。而对于单播业务不题，从而可

63、能采用下行宏分集。而对于单播业务不考虑宏分集。考虑宏分集。LTE关键技术调制和编码调制和编码n调制：上行链路与下行链路都支持调制：上行链路与下行链路都支持QPSK、16QAM和和64QAM.三种调制技术三种调制技术 n编码：编码：LTE主要考虑主要考虑Turbo码，但也正在考虑其他编码码，但也正在考虑其他编码方式，如方式，如LDPC码等。码等。LTE关键技术双工方式双工方式nLTE支持支持FDD、TDD两种双工方式。两种双工方式。LTE关键技术多天线技术多天线技术n多天线技术是指采用下行多天线技术是指采用下行MIMO和发射分集的技术。和发射分集的技术。LTE最基本的多最基本的多天线技术配置是下

64、行采用双发双收的天线技术配置是下行采用双发双收的2*2天线配置，上行采用单发双天线配置，上行采用单发双收的收的1*2天线配置，现阶段考虑的最高要求是下行链路天线配置，现阶段考虑的最高要求是下行链路MIMO和天线分和天线分集支持四发四收的集支持四发四收的4*4的天线配置或者四发双收的的天线配置或者四发双收的4*2天线配置。天线配置。n考虑的考虑的MIMO技术包括空间复用（技术包括空间复用（SM）、空分多址（）、空分多址（SDMA）、预编）、预编码（码（Pre-coding）、秩自适应（）、秩自适应（Rankadaptation）、以及开环发射分集）、以及开环发射分集（STTD，主要用于控制信令的

65、传输）。具体的技术仍在选择中尚未，主要用于控制信令的传输）。具体的技术仍在选择中尚未最终确定。最终确定。n如果所有空分复用（如果所有空分复用（SDM）数据流都用于一个）数据流都用于一个UE，则称为单用户，则称为单用户（SU）MIMO，如果将多个，如果将多个SDM数据流用于多个数据流用于多个UE，则称为多用户，则称为多用户（MU）MIMO。小区侧的多发射天线的操作模式，即为。小区侧的多发射天线的操作模式，即为MIMO模式，模式，是指空间复用、波束成型、单数据流发射分集模式。是指空间复用、波束成型、单数据流发射分集模式。MIMO模式受限模式受限于于UE的能力，例如接收天线的个数。的能力，例如接收天

66、线的个数。LTE关键技术系统参数设定方法系统参数设定方法n为了减小信令开销并提高传输效率，为了减小信令开销并提高传输效率，3GPP把传输时间间隔（把传输时间间隔（TTI）一般规定为）一般规定为1ms。nLTE要求单向传输延迟小于要求单向传输延迟小于5ms，这就要求系统采用很小的最小交织长度，这就要求系统采用很小的最小交织长度TTI。通。通常建议采用常建议采用0.5ms的子帧长度，此时一个的子帧长度，此时一个TTI包含两个子帧。对于包含两个子帧。对于TDD技术，由于技术，由于0.5ms的子帧长度与的子帧长度与UMTS中中TDD技术的时隙长度不匹配，进而造成技术的时隙长度不匹配，进而造成TD-SCDMA系统系统与与LTE的的TDD系统难以邻频共址而共存。所以定义基本的子帧长度为系统难以邻频共址而共存。所以定义基本的子帧长度为0.5ms，考虑，考虑与低码速率的与低码速率的TDD（LCR-TDD，即，即TD-SCDMA）系统兼容时可以采用）系统兼容时可以采用0.675ms的子帧的子帧长度。系统可以动态调整长度。系统可以动态调整TTI，以在支持其他业务时，可以避免由于不必要的，以在支持其他业务时