LTE FDD技术指导书学习精要 华为+爱立信
更新时间:2024-06-07 05:36:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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LTE FDD技术十问十答
这篇精要我将会正对LTE的关键技术和网络结构上的演进,以Q&A的形式精简。至于层1-层3的协议细节大家还是自己看一下指导书中的讲解,记住关键功能即可。
1. 什么是LTE?
LTE是Long Term Evolution的缩写,可以通俗的把它称之为4G,它初始为3GPP定义的3G技术向后的演进,后续由于CDMA2000向后演进UMB的消亡,LTE成为目前几种主流3G制式WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA向后的演进方向。
LTE分为LTE FDD和LTE TDD两种,系统设备也是不一样的,前者是Frequency Division Duplex CDMA2000和GSM/UMTS的演进,要求1对对称频段,后者是Time Division Duplex,仅要求一段连续频段(请注意TDD的这个特点)。中国移动是LTE TDD制式的主推运营商(应该也是唯一的吧)。
2. LTE的标准和三大组织。
3GPP于2004年12月开始LTE相关的标准工作,LTE是关于UTRAN和UTRA改进的项目。 3GPP标准制定分为提出需求、制定结构、详细实现、测试验证四个阶段。 3GPP以工作组的方式工作,与LTE直接相关的是RAN1/2/3/4/5工作组。
上图为3GPP标准制定的四个阶段
上图为3GPP标准组织构成
目前我们所有提到的LTE实验局等建设都是基于3gpp R8标准,R8是09年3月冻结的。R9也包含LTE的内容,主要是对于SON功能,ICIC,EMBMS等高级功能的补充和完善,R10通常意义可以认为是LTE-A;
LTE中的三个重要组织(这个大家在胶片中经常遇到): 1) 3GPP--LTE标准的制定者。
2) NGMN--Next Generation Mobile Network : 由众多主流super operator组成,其目的是集
合移动运营商的运营经验和市场洞察力,研究和制定下一代移动网络需求(简要说:
NGMN目标就是以市场推动标准,引导标准),NGMN组织对三种候选技术(LTE,UMB,WiMAX)进行了评估,最终首选LTE作为下一代移动宽带技术。我司2006年12月加入NGMN组织。
3) LSTI -- LTE/SAE Trial Initiative成立于2007年5月。 LSTI主要使命是促进LTE/SAE作为下
一代移动通信技术,并且加快LTE/SAE产业化,同时驱动产业链的发展和完善。LSTI主
要进行概念验证和制订IODT/TOT的最小测试集, 进行外场测试。我司2007年10月加入LSTI。
3. LTE及LTE-A 进展介绍
LTE主要分为两个阶段R8和R9。 LTE R8 在2009年3月已经冻结,主要包含了LTE商用的基本功能。LTE中的一些其他功能如MBMS,HomeNB,SON的部分功能等被推迟到R9中研究。LTE R9的协议原定是2009年12月冻结,后被推迟到2010年3月。
LTE-A 属于R10的范畴,主要是对LTE技术的进一步增强,而不是象R9那样是一些功能的补充。
LTE-A 的需求:
1) 支持更大的带宽:带宽最大可达100MHz 2) 支持更高的峰值速率:下行最高可达1Gbps
3) 支持更短的时延:从idle-connected 的控制面时延< 50ms, 在无负荷情况下,用户面时
延比LTE的5ms还要小。 4) 频谱效率: 下行 30bps/Hz @ 8*8, 上行15bps/Hz @ 4*4 5) 移动性: 可支持更高速率如500km/h
4. LTE支持的最高速率
LTE的噱头就是高速率,我们所谓的速率指的是小区峰值速率。 小区速率主要和以下几个指标挂钩:
1) 频率带宽:通常考虑标准规定的20MHz,小区峰值速率和带宽成正比;
2) MIMO模式,峰值将会根据天线的数量成倍增长;目前主流2*2 MIMO,后续考虑支持
4*4MIMO; 3) HOM:因为是峰值,所以考虑的是单用户在最好的信道条件下,采用最高阶的调制方
式(LTE目前支持下行64QAM,上行16QAM) 通常在20MHz带宽下,基于2*2MIMO模式,理论上LTE单小区峰值(PHY层)可以达到下行150Mbps,上行75Mbps(基于64QAM),目前情况,由于终端只支持16QAM, 所以eNodeB支持上行16QAM,峰值速率 50Mbps。(一些竞争对手通过做一些改动,宣称170Mbps下载都没有考虑资源开销,只能应用于宣传)。 另外提到的一个高速率是单用户峰值速率,这个速率和终端的能力挂钩,目前业界主流的商用LTE终端是category 3的终端,支持100Mbps下载,50Mbps上行。
5. LTE的网络结构是怎么样的?每个网元的基本功能是什么?
LTE采用了与2G、3G均不同的空中接口技术、即基于OFDM技术的空中接口技术,并对传统3G的网络架构进行了优化,采用扁平化的网络架构,亦即接入网E-UTRAN不再包含RNC,仅包含节点eNB,提供E-UTRA用户面PDCP/RLC/MAC/物理层协议的功能和控制面RRC协议的功能。E-UTRAN的系统结构参见下图的LTE E-UTRAN系统结构图所示。
MME / S-GWMME / S-GWX2eNBeNBS1eNBX2S1S1X2图1 E-UTRAN结构
S1E-UTRAN
eNB之间由X2接口互连,每个eNB又和演进型分组核心网EPC通过S1接口相连。S1接口的用户面终止在服务网关S-GW上,S1接口的控制面终止在移动性管理实体MME上。控制面和用户面的另一端终止在eNB上。上图中各网元节点的功能划分如下(具体细分功能请参照指导书): ?
eNB功能
LTE的eNB除了具有原来Node B的功能之外,还承担了原来RNC的大部分功能,包括有物理层功能、MAC层功能(包括HARQ)、RLC层(包括ARQ功能)、PDCP功能、RRC功能(包括无线资源控制功能)、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。 ?
MME功能(可认为处理信令)
MME是SAE的控制核心,主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令的处理。
MME功能与网关功能分离,这种控制平面/用户平面分离的架构,有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。 ?
S-GW功能(可认为处理切换)
S-GW作为本地基站切换时的锚定点,主要负责以下功能:在基站和公共数据网关之间传输数据信息;为下行数据包提供缓存;基于用户的计费等。 ?
PDN网关(P-GW)功能(可认为处理数据)
公共数据网关P-GW作为数据承载的锚定点,提供以下功能:包转发、包解析、合法监听、基于业务的计费、业务的QoS控制,以及负责和非3GPP网络间的互联等。
6. LTE的关键技术有哪些?
1) LTE从架构上看,RNC/BSC这一层取消了,RNC大部分功能如资源调度,拥塞控制等都
下移到eNodeB上面,只有部分的加密,安全功能上移到核心网MME这层。
2) 从空口的关键技术上看,关键技术主要是MIMO,OFDM(正交频分复用)和HOM(high
order modulation 高阶调制,64QAM)。在组网上LTE采用ICIC技术,另外,LTE引入了SON(self organized network )功能降低整网TCO。 ? 多址方式
LTE采用OFDMA(正交频分多址:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)作为下行多址方式。
频域信道编码/交织/加扰QAM调制(QPSK/16QAM/64QAM)串->并...子载波映射......时域IFFT加CPOFDM调制
图1 LTE下行多址方式
LTE采用DFT-S-OFDM(离散傅立叶变换扩展OFDM:Discrete Fourier Transform Spread OFDM)、或者称为SC-FDMA(单载波FDMA:Single Carrier FDMA)作为上行多址方式。
频域信道编码/交织/加扰QAM调制(QPSK/16QAM/64QAM)DFT...子载波映射......IFFT加CP时域DFT-SOFDM调制
图2 LTE上行多址方式
? 多天线技术(Multi-input Multi-output; MIMO)
MIMO是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型,能利用发射端的多个天线各自独立发送信号,同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。该技术最早是由马可尼于1908年提出的,他利用多天线来抑制信道衰落(fading)。根据收发两端天线数量,相对于普通的单输入单输出系统(Single-Input Single-Output,SISO),MIMO 此类多天线技术尚包含早期所谓的“智慧型天线”,亦即单输入多输出系统(Single-Input Multi-Output,SIMO)和多输入单输出系统(Multiple-Input Single-Output,MISO)。这个技术大家都比较熟悉了,可以参考泰立的学习精要。
? 小区间干扰抑制
采用小区间干扰抑制技术可提高小区边缘的数据率和系统容量等。
小区间干扰抑制技术主要包括有三类:小区间干扰随机化(Inter-cell interference randomisation),小区间干扰消除(Inter-cell interference cancellation),小区间干扰协调(ICIC:Inter-cell interference coordination)。目前来看,其中的小区间干扰协调(ICIC)技术是研究重点。 ?
HOM(高阶调制)
? SON(自组织网络:Self Organising Network) 包括自配置和自优化等过程. 1) 自配置过程(self-configuration)
自配置定义为一个过程,在该过程中,一个新部署的节点由自动安装过程进行配置,以获得系统运行必要的基本配置。该过程工作于预运行状态(pre-operational state)。预运行状态可以理解为从eNB上电,有骨干连接,一直到RF发射机开启为止。 预运行状态需要处理如下功能: 基本建立(Basic Setup);
2) 初始无线建立(Initial Radio Configuration); 上述功能都属于自配置过程的范畴。 自优化过程(self-optimization)
自优化过程定义为UE和eNB测量以及性能测量被用于自动调节网络的过程。
该过程工作于运行状态(operational state)。运行状态可理解为RF接口处于开启状态。
7. 什么是LTE-A?
LTE主要分为两个阶段R8和R9。 LTE R8 在2009年3月已经冻结,主要包含了LTE商用的基本功能。LTE中的一些其他功能如MBMS,HomeNB,SON的部分功能等被推迟到R9中研究。LTE R9的协议原定是2009年12月冻结,后被推迟到2010年3月。
LTE-A 属于R10的范畴,主要是对LTE技术的进一步增强,而不是象R9那样是一些功能的补充。
LTE-A系统需求 ? ? ?
支持更大的带宽:带宽最大可达100MHz 支持更高的峰值速率:下行最高可达1Gbps
支持更短的时延:从idle-connected 的控制面时延< 50ms, 在无负荷情况下,用户面时
延比LTE的5ms还要小。
? 频谱效率: 下行 30bps/Hz @ 8*8, 上行15bps/Hz @ 4*4 ?
移动性: 可支持更高速率如500km/h
LTE-A系统主要涉及四大关键技术:载波聚合,CoMP,Relay,多天线技术。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 LTE MIMO 模式 LTE-A MIMO 模式 单天线端口,port 0 发射分集 开环空间复用 LTE MIMO 模式 单天线端口,port 0 发射分集 开环空间复用 LTE-A MIMO 模式 闭环空间复用,rank>1 MU-MIMO 闭环空间复用,rank=1 单天线端口,端口5 闭环空间复用 MU-MIMO 单天线端口,端口5 多流beamforming(BF) SDMA(MU-BF)? 其他新的发射模式?
8. LTE传输网络需求及其特点
LTE传输网络是指eNB与LTE核心网络设备(MME/S-GW)之间的网络,在传输网络中主要处于城域接入网络的范围,如下图所示。
eNBoooGETransportNetworkTerminationn * GES-GWTransport NetworkeNBGETransportNetworkTerminationTransportNetworkTerminationFE/(GE)MMEEthernetSwitchFE/(GE)O&MSystem
LTE传输组网更加扁平化,组网方式更加简化,可以将LTE的组网分为两个部分,一部分是从eNB到传输网络边缘设备之间的网段,另一部分是从传输边缘设备到LTE核心网络之间的网段。
LTE网络对于传统3G网络而言,在传输上具有以下特点:
? 传输网络扁平化,由于取消了RNC节点,eNB直接连接到核心网(MME/S-GW),从而简化了传输网络结构,降低了网络迟延; ? ?
网状组网,相邻eNB之间组成网状网络,形成MESH网络结构;
传输网络全IP化,LTE从空中接口到传输信道全部IP化,所有业务都以IP方式承载。
9. LTE业界终端的情况
运营商考虑LTE时,终端是非常重要的一个因素,目前形式来看业界终端进度是落后于系统进度的,这也是我们做实验局面临的一个瓶颈。
我们公司的LTE终端是手机事业部,LTE开发团队承担,主要是基于高通芯片。所以说高通芯片的成熟度和稳定性将制约我们公司LTE终端的成熟度。从今年的形式来看,高通并没有全力投入LTE芯片开发。这也导致所有依赖高通芯片的厂商LTE终端进度较为落后。 相对而言,今年来看,业界终端做的最好的是韩国的三星和LG,稳定性和成熟度都比高通要好。业界唯一可以说真正商用的瑞典TeliaSonra网络终端供货商就是三星,但是由于三星和LG是我们公司终端的竞争对手,他们并不愿意配合我们系统应对外部需求。
另外Moto,Nokia,E///,F7都有终端以及芯片研发的路标,但是成熟度目前来说还远远不够。
10. LTE市场整体形势,产业链发展现状,我们公司LTE业界的地位大概是什么情况? 可以说LTE在2010年大体上都处于实验局阶段,为数不多的几个激进运营商可能会进入试运营,因为LTE->3G,LTE->2G的hand over以及语音方案还都不成熟完善,尤其是没有支持的终端,所以真正能够投入规模商用应该在2011年H2以后。但是目前阶段是LTE学习部署的重要时间窗,很多运营商也在考虑市场宣传角度,尽早的展开了实验局部署。
我们公司LTE 一直紧跟标准,而且利用公司产品化能力强的优势,已经有系列的产品规划,目前看来,产品性能是非常有竞争力的。在目前实验局阶段,单站或者单小区测试我们的性能不逊于HW,E///,强于AL,NSN。但是在规模组网,以及产品稳定性方面还和E///,HW有一定差距,缩小差距乃至赶超是我们今年下半年的目标。
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