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LTE移动通信系统

2019-12-18 02:59:00   0  举报

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移动通信第六章课程总结

LTE移动通信系统

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大纲/内容

LTE的空中接口

LTE帧结构

特点

无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms

一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms

特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1ms

每时隙的OFDM符号配置

NormalCP(正常覆盖小区)

14×ND＋14×NNor-CP＝14×2048＋14×146.3＝30720

14表示每1ms中有14个符号周期

每个符号的I/Q样值数目ND为2048

每个NormalCP的I/Q样值数目NNor-CP大约为146.3

TDD上下行子帧

转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙

转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙

TDD特殊时隙配比

不同的GP长度对应不同的小区半径

特殊子帧配置格式5是常用配置

特殊子帧配置格式7为现网配置

LTE物理资源

物理层资源的最小粒度RE (Resource Element)

时域：1个OFDM符号

频域：1个子载波

物理层数据传输的资源分配频域最小单位RB（Resource Block）

时域：1个时隙

频域：12个连续子载波

控制信道的资源单位CCE(Control Channel Element)

➢1 CCE = 9 REGs (1 REG = 4 REs)= 36 REs

天线端口

使用天线端口来区分空间上的资源

LTE下行定义了三类天线端口

小区专用参考信号传输天线端口：天线端口0~3

MBSFN参考信号传输天线端口：天线端口4

终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5

LTE物理信道和物理信号

信道概述

下行物理信道

上行物理信道

各个物理信道的使用

小区搜索

SCH -> PBCH -> PCFICH -> PDCCH ->PDSCH

随机接入

PRACH -> PCFICH -> PDCCH -> PDSCH ->PUSCH

下行数据传输

PCFICH -> PDCCH -> PDSCH -> PUCCH

上行数据传输

PCFICH -> PDCCH -> PUSCH -> PHICH

物理信道功能

物理信道特性总结

LTE下行传输模式

LTE系统中的多天线传输

发射分集

空间复用

波束赋形

小区间干扰消除

降低小区间干扰同时提高小区边缘数据速率，

干扰随机化

加扰、交织、调频传输

干扰消除

发射端波束赋形、IRC

干扰协调ICIC

调频、功率、时域等资源协调

半静态小区间干扰协调

需要小区间交换资源使用信息

静态的小区间干扰协调

部分频率复用FFR

软频率复用SFR

LTE系统物理层过程

TD-LTE的小区初搜过程

TD-LTE的随机接入过程

基于竞争的随机接入

无竞争的随机接入（切换、有下行数据发送）

TD-LTE的功率控制和功率分配

功率控制目的

降低功耗(上行)

降低小区间干扰(上下行)

小区内功率控制

小区间功率控制

上行功控概述

目的

降低小区间干扰

补偿路径损耗和阴影衰落

适应信道变化

功控信道

PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH

功控方案

开环功控 

闭环功控

外环功控

EPS网络结构

LTE系统概述

启动背景

演进目标，更高的技术

主要技术指标

可变带宽

1.4、3、5、10、15、20MHz

高速率

下行：100Mbps 上行：50Mbps

高效率

下行：5bit/S/Hz 上行：2.5bit/S/Hz

低时延

控制面：100ms 用户面：10ms

基本传输方案

LTE系统结构与接口

LTE系统架构

从GSM网络开始，3GPP移动通信网络架构演进的几个主要过程

接入网演进对比

LTE网络架构概述

接入网

去掉RNC的物理实体，功能实体分 解到基站和核心网元

核心网

用户面和控制面分离

LTE网络简化结构

RAN将演进成E-UTRAN, 且只有一个结点：eNodeB

LTE的接入网架构

E-UTRAN网络的特点

E-UTRAN将NodeB和RNC融合为一个 网元eNodeB

eNodeB之间底层采用IP传输，在 逻辑上通过X2接口互连

eNodeB通过S1接口与一个或多个 MME/S-GW相连接。

E-UTRAN网络的优点

网络扁平化使得系统延时减少， 从而改善了用户体验，并可开展 更多业务

网元数目减少，使得网络部署更 为简单，网络的维护更加容易；

取消了RNC的集中控制，避免单 点故障，有利于提高网络稳定性。

LTE协议体系

LTE协议栈的两个面

OFDM

OFDM与传统FDM的区别

FDM

为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保 留一定保护间隔（GP），大大降低了频谱效率。

OFDM

各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的 正交性。从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载 波，提升频谱效率。

OFDM原理

主要环节

OFDM的循环前缀

无保护间隔的OFDM调制信号的各个符号之间紧密排列

由于多径效应，接收端接收信号如图所示，OFDM符号间将 产生码间干扰（ISI）

为了避免由于多径效应造成的OFDM符号之间干扰（ISI）， 可以在符号之间加入保护间隔（GP）

不能消除频域ICI

采用循环前缀的OFDM符号方式

一个OFDM符号后部的部分信号采样点被复制 并放在OFDM符号的最前端，占据原GP的位置。

保证了在多径信道中各子载波间的正交性，减少子载波间干扰ICI

三个主要环节

通过IFFT/FFT实现OFDM的调制和解调，保证重叠子载波的正 交性（基于谐波合并/分离），获得信号的时/频域表达式；

为了避免由于多径效应造成的OFDM符号之间干扰（ISI），在 符号之间加入保护间隔（GP）

在多径信道中，为了保证各子载波间的正交性，减少子载波 间干扰（ICI），在每个OFDM符号前插入循环前缀CP

子主题

OFDM系统的主要优点

频谱利用率高，子信道相互交叠且正交

可利用IFFT/FFT实现OFDM调制/解调，计算方法简单高效

受频率选择性衰落影响小，单个子载波信道是平坦的

抵抗窄带干扰，频带越宽，窄带干扰越小

支持灵活的带宽扩展性，1.4MHz~20MHz

易于与多天线技术MIMO结合，提升系统性能

LTE多址方式

下行：OFDMA

上行：DFT-s-OFDM

上行：SC-FDMA

符号间加CP间隔

消除时域ISI 消除频域ICI

OFDM的不足

对频率偏差敏感

子载波间干扰(ICI）

较高的峰均比（PARP）

OFDMA和SC-FDMA信号对比

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