通信網(wǎng)絡(luò)演進及LTE關(guān)鍵技術(shù)教材

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1、移動通,信,信網(wǎng)絡(luò),演,演進及,LTE,關(guān)鍵技,術(shù),術(shù),國家無,線,線電監(jiān),測,測中心,黃,黃標(biāo),2010,年,11,月,1,日,內(nèi)容提,要,要,3G,及,4G,通信網(wǎng),絡(luò),絡(luò),第一篇,移動通,信,信網(wǎng)絡(luò),演,演進與,發(fā),發(fā)展,第二篇,LTE,關(guān)鍵技,術(shù),術(shù),第一篇,移,移動,通,通信網(wǎng),絡(luò),絡(luò)演進,與,與發(fā)展,第一篇,移,移動,通,通信網(wǎng),絡(luò),絡(luò)演進,與,與發(fā)展,目錄,第一章,移,移動,通,通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,1G,2G,3G,E3G,4G,第二章,演,演進,平,平滑性,影響演,進,進平滑,性,性的關(guān),鍵,鍵因素,2G,系統(tǒng)向,2.5G,演進,2G,向,3G,的演進,和,和融合,3G,向,4

2、G,的演進,第一章,移,移動,通,通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,3GPP,IEEE,3GPP2,移動通,信,信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,1G,FDMA,以,AMPS,，,ATCS,為代表,的,的模擬,通,通訊系,統(tǒng),統(tǒng),AMPS,AMPS,系統(tǒng)采,用,用,7,小區(qū)復(fù),用,用模式,，,，并可,在,在需要,時,時采用,扇,扇區(qū)化,和,和小,區(qū),區(qū)分裂,來,來提高,容,容量,AMPS,在無線傳輸,中,中采用了頻,率,率調(diào)制,第一章 移,動,動通信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,移動通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,2G,TDMA,（,IS-95,采用,CDMA,）,以,GSM,系統(tǒng)、,IS-136,和,IS-95CDMA,為代表的數(shù),字,字蜂窩系統(tǒng)

3、,GSM,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),GSM,幀結(jié)構(gòu),第一章 移,動,動通信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,移動通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,3G,以,WCDMA,、,CDMA2000,與,TD-SCDMA,和它們的演,進,進系統(tǒng)為代,表,表的,IMT-2000,系統(tǒng),第一章 移,動,動通信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,移動通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,E3G,以,3GPPLTE,、,3GPP2AIE,和,IEEE802.16m,為代表的,IMT-2000,系統(tǒng)演進版,本,本,第一章 移,動,動通信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,移動通信系,統(tǒng),統(tǒng)發(fā)展,4G,進一步提升,系,系統(tǒng)性能,方案,3GPPLTE-Advanced,比,LTE,更高的性能,低成本的寬,帶,帶無線接入,

4、頻譜效率進,一,一步提升,后向兼容性,強,強,互操作性好,IEEE802.16m,第一章 移,動,動通信系統(tǒng),發(fā),發(fā)展,3G,無線移動通,信,信技術(shù)演進,3G,網(wǎng)絡(luò)演進方,向,向,移動通信技,術(shù),術(shù),-,寬帶化發(fā)展,TD-SCDMA,HSPA,HSPA+LTE TDD,WCDMA,HSPA,HSPA+LTE FDD,寬帶技術(shù),-,移動化發(fā)展,IEEE802.16d IEEE 802.16e,IEEE 802.16m,逐漸走向融,合,合,IMT-Advanced,影響演進平,滑,滑性的關(guān)鍵,因,因素,空口關(guān)鍵技,術(shù),術(shù),多址技術(shù),雙工方式,幀結(jié)構(gòu),調(diào)制編碼方,式,式,子信道合并,分,分解,調(diào)度,

5、AMC,HARQ,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),協(xié)議層功能,實,實體的改變,軟交換,扁平化網(wǎng)絡(luò),架,架構(gòu),業(yè)務(wù)承載體,系,系,業(yè)務(wù)承載,IP,化,IMS,系統(tǒng),后向兼容性,互聯(lián)互通,第二章 演,進,進平滑性,第二章 演,進,進平滑性,2G,系統(tǒng)向,2.5G,演進,GSM,GPRS,增強數(shù)據(jù)業(yè),務(wù),務(wù)能力,增加,PS,域,無線網(wǎng)側(cè)增,加,加相應(yīng)信道,需要增加處,理,理單元,PCU,GPRS,EDGE,增加了新的,功,功能,高階調(diào)制編,碼,碼方式,新鏈路控制,技,技術(shù),可通過軟件,或,或硬件升級,TD-SCDMA/WCDMA,多址方式是,碼,碼分多址,GSM,多址方式是,時,時分多址,GSM,和,TD-SCDMA/W

6、CDMA,融合組網(wǎng)上,可,可以共用核,心,心網(wǎng),2G,向,3G,的演進和融,合,合,第二章 演,進,進平滑性,3G,到,4G,的演進,3GPPLTE-LTE-Advanced,3GPP2AIE-,原,UMB,IEEE16e-IEEE16m,R99,WCDMA,R4,TD-SCDMA,軟交換,R5,HSDPA,IMS,端到端的,IP,多媒體業(yè)務(wù),R6,HSUPA,IMS,性能增強,MBMS,MIMO,R7,TD-SCDMA,的,HSUPA,HSPA+,MBMS,加強,IMS,R8,LTE,SAE,IMS,R9,LTE/SAE,技術(shù)的完善,LTE-Advanced,提出,第二章 演,進,進平滑性,

7、無線接入網(wǎng)網(wǎng)元,版本演進,2G,系統(tǒng),MS,BTS,BSC,MSC,3G,系統(tǒng),UE,NodeB,RNC,R99,R4,R5,R6,R7,LTE,LTE-Advanced,UE,eNodeB,R8,R9,R10,在不同代的系統(tǒng)之間，通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了革命，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變化很大，網(wǎng)元在逐漸減少，網(wǎng)絡(luò)變得越來越扁平；另外由于新一代系統(tǒng)的功能和技術(shù)都發(fā)生了革命，原有網(wǎng)元無法繼續(xù)提供支持，因此需要定義新的網(wǎng)元。,在同代系統(tǒng)的不同版本之間，通信標(biāo)準(zhǔn)在逐漸演進，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變化不大，主要的功能和技術(shù)都在原來的網(wǎng)元上引入，系統(tǒng)前向兼容。,第二章 演,進,進平滑性,演進（,Evolution,）,or,革命,(Revol

8、ution),？,內(nèi)容提要,3G,及,4G,通信網(wǎng)絡(luò),第二篇,LTE,關(guān)鍵技術(shù),第一篇,移動通信網(wǎng),絡(luò),絡(luò)演進與發(fā),展,展,第二篇,LTE,關(guān)鍵技術(shù),第二篇,LTE,關(guān)鍵技術(shù),目錄,第一章,OFDM/OFDMA,第二章,MIMO,第三章,LTE,OFDM基,本,本思想,OFDM,-,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM,將頻域劃分,為,為多個子信,道,道，各相鄰,子,子信道相互,重,重疊，但不,同,同子信道相,互,互正交,將高速的串,行,行數(shù)據(jù)流分,解,解成若干并,行,行的子數(shù)據(jù),流,流同時傳輸,OFDM,子載波的帶,寬,寬,信道“相干,帶,

9、帶寬”時，,可,可以認為該,信,信道是“非,頻,頻率選擇性,信,信道”，所,經(jīng),經(jīng)歷的衰落,是,是“平坦衰,落,落”,第一章,OFDM/OFDMA,OFDM正,交,交性原理,第一章,OFDM/OFDMA,OFDM優(yōu),缺,缺點,OFDM,系統(tǒng)的優(yōu)點,：,：,頻譜利用率,高,高。,抗符號間干,擾,擾能力強：,帶,帶寬窄、符,號,號周期長、,CP,的引入。,所有的子信,道,道不會同時,處,處于頻率選,擇,擇性深衰落,，,，因此系統(tǒng),本,本身已經(jīng)產(chǎn),生,生了信道的,頻,頻率分集效,果,果，對信道,衰,衰落有抵制,作,作用。,OFDM,系統(tǒng)的缺,點,點：,對頻率偏,差,差敏感：,傳,傳輸過程,中,中出現(xiàn)

10、的,頻,頻率偏移,，,，如多普,勒,勒頻移，,或,或者發(fā)射,機,機載波頻,率,率與接收,機,機本地振,蕩,蕩器之間,的,的頻率偏,差,差，會造,成,成子載波,之,之間正交,性,性的破壞,。,。,存在較高,的,的峰均比,(PARA),：,OFDM,調(diào)制的輸,出,出是多個,子,子信道的,疊,疊加，如,果,果多個信,號,號相位一,致,致，疊加,信,信號的瞬,間,間功率會,遠,遠遠大于,信,信號的平,均,均功率，,導(dǎo),導(dǎo)致較大,的,的峰均比,，,，這對發(fā),射,射機,PA,的線性提,出,出了更高,的,的要求。,第一章,OFDM/OFDMA,第一章,OFDM/OFDMA,OFDMA:Orthogonal

11、FrequencyDivisionMultiple Access,LTE,：,下行,OFDMA,上行,SC-FDMA,MIMO-Multiple InputMultipleOutput,）,發(fā)送端和,接,接收端有,多,多根天線,，,，不相關(guān),的,的各個天,線,線上分別,發(fā),發(fā)送多個,數(shù),數(shù)據(jù)流；,利用多徑,衰,衰落，在,不,不增加帶,寬,寬和天線,發(fā),發(fā)送功率,的,的情況下,，,，提高信,道,道容量及,頻,頻譜利用,率,率，下行,數(shù),數(shù)據(jù)的傳,輸,輸質(zhì)量。,第二章,MIMO,基本的MIMO模,式,式,（,1,）,傳輸分集,（,（,TxD,）,空時,/,頻分集（,空,空時塊碼,（,（,STBC,

12、）,/,空頻塊碼,（,（,SFBC,）,在第一根,天,天線上傳,輸,輸原始信,號,號，而在,第,第二根天,線,線上，以,兩,兩個符號,為,為一組變,換,換信號的,傳,傳輸順序,，,，并進行,共,共軛和,/,或取反的,操,操作,切換分集,（,（時間切,換,換傳輸分,集,集,TSTD/,頻率切換,傳,傳輸分集,FSTD,）,天線切換,分,分集技術(shù),即,即當(dāng)發(fā)射,端,端存在多,根,根傳輸天,線,線時，從,時,時間上或,者,者頻率上,按,按照一定,的,的順序依,次,次選擇其,中,中一根天,線,線進行傳,輸,輸?shù)募夹g(shù),循環(huán)時延,分,分集（,CDD,）,時延分集,即,即通過不,同,同的天線,傳,傳輸同一,

13、個,個信號的,不,不同時延,副,副本,STBC,CDD,TSTD,第二章,MIMO,基本的MIMO模,式,式,（,2,）,波束賦形,（,（,BF,）,空間復(fù)用,（,（,SDM,）,發(fā)射的高,速,速數(shù)據(jù)被,分,分成幾個,并,并行的低,速,速數(shù)據(jù)流,，,，在同一,頻,頻帶從多,個,個天線同,時,時發(fā)射出,去,去。由于,多,多徑傳播,，,，每個發(fā),射,射天線對,于,于接收機,產(chǎn),產(chǎn)生不同,的,的空間簽,名,名，接收,機,機利用這,些,些不同的,簽,簽名分離,出,出獨立的,數(shù),數(shù)據(jù)流，,最,最后再復(fù),用,用成原始,數(shù),數(shù)據(jù)流。,因,因此空間,復(fù),復(fù)用可以,成,成倍提高,數(shù),數(shù)據(jù)傳輸,速,速率,第二章,

14、MIMO,LTE,產(chǎn)生的推,動,動力：,3GPP,的無線通,信,信技術(shù)演,進,進的產(chǎn)物,：,：,WCDMA,TD-SCDMA,HSPA,LTE,HSPA+,以,OFDM,和,MIMO,為核心技,術(shù),術(shù)，基本,摒,摒棄了,3GPP,一直堅持,的,的后向兼,容,容原則,，,，與其說,是,是,3G,技,術(shù),術(shù),的,的,evolution,，,不,不,如,如,說,說,是,是,revolution,第,三,三,章,章,LTE,用,戶,戶,的,的,需,需,求,求,市,場,場,的,的,挑,挑,戰(zhàn),戰(zhàn),IPR,的,制,制,肘,肘,LTE,目,標(biāo),標(biāo),容,量,量,提,提,升,升,峰,值,值,速,速,率,率,:,

15、下,行,行,:100Mbps,上,行,行,峰,峰,值,值,:50Mbps20MHz,頻,譜,譜,效,效,率,率,:,下,行,行,是,是,HSDPA,的,3-4,倍,上,行,行,是,是,HSUPA,的,2-3,倍,覆,蓋,蓋,增,增,強,強,提,高,高,“,“,小,小,區(qū),區(qū),邊,邊,緣,緣,比,比,特,特,率,率,”,”,5km,滿,足,足,最,最,優(yōu),優(yōu),容,容,量,量,30km,輕,微,微,下,下,降,降,并,支,支,持,持,100km,的,覆,覆,蓋,蓋,半,半,徑,徑,移,動,動,性,性,提,提,高,高,015km/h,性,能,能,最,最,優(yōu),優(yōu),，,，,15120km/h,高,性,性

16、,能,能,支,持,持,120350km/h,甚,至,至,在,在,某,某,些,些,頻,頻,段,段,支,支,持,持,500km/h,質(zhì),量,量,優(yōu),優(yōu),化,化,時,延,延,:RAN,用,戶,戶,面,面,:,小,于,于,10ms,控,制,制,面,面,:,小,于,于,100ms,服,務(wù),務(wù),內(nèi),內(nèi),容,容,綜,綜,合,合,多,多,樣,樣,化,化,高,性,性,能,能,的,的,廣,廣,播,播,業(yè),業(yè),務(wù),務(wù),MBMS,提,高,高,實,實,時,時,業(yè),業(yè),務(wù),務(wù),支,支,持,持,能,能,力,力,，,，,VoIP,達,到,到,UTRAN,電,路,路,域,域,性,性,能,能,運,維,維,成,成,本,本,降,降,低,低,扁,平,平,化,化,架,架,構(gòu),構(gòu),降,低,低,運,運,維,維,成,成,本,本,第,三,三,章,章,LTE,LTE,網(wǎng),絡(luò),絡(luò),架,架,構(gòu),構(gòu),和,和,協(xié),協(xié),議,議,棧,棧,扁,平,平,化,化,的,的,系,系,統(tǒng),統(tǒng),架,架,構(gòu),構(gòu),接,入,入,網(wǎng),網(wǎng),eNodeB+,核,心,心,網(wǎng),網(wǎng),aGW,E NodeB,MME,/,UPE,MME,/UPE,S1,X2,X2,X2,CN,RAN,