LTE-空口关键技术解析课件.pptx
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- LTE 空口 关键技术 解析 课件
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1、LTE 空口关键技术解析课程内容n多址技术多址技术n多天线技术nAMC链路自适应nHARQn信道调度与快速调度n小区间干扰协调LTE的技术特点n 基于OFDM的上下行多址接入和信号调制方式l下行采用正交频分多址OFDMAl上行采用单载波频分多址SC-FDMAl消除无线网络自干扰l资源分配更灵活n 采用更高阶的调制: 64QAMl系统峰值频谱效率达到 6bps/HzOFDM原理nOFDM即正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),与传统的多载波调制(MCM)相比,OFDM调制的各个子载波间可相互重叠,并且能够保持各个子载波之间的正交
2、性。BandwidthOFDM原理nOFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流,在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号,构成一个OFDM符号多址方式概述nLTE采用OFDMA(正交频分多址:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)作为下行多址方式nLTE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OFDMA主要参数n
3、子载波间隔l15kHz,用于单播(unicast)和多播(MBSFN)传输l 7.5kHz,仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输 n 频域主要参数n 时域主要参数l一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同 lCP影响一个时隙中的符号个数信道带宽(MHz)1.435101520子载波数目721803006009001200资源块数NRB615 255075100SC-FDMA主要参数n 子载波间隔l15kHz n 频域主要参数 n时域主要参数l一个时隙中不同SC-OFDM符号的循环前缀长度不同 信道带宽(MHz)1.435101520子载波数目721803006009001200资源块数N
4、RB615 255075100下行OFDMA正交频分多址nOFDMA技术OFDM调制技术和多用户子载波分配结合的传输技术每个用户使用一个二维时频子载波集进行传输,其带宽可灵活动态分配同时避免了符号间干扰,子载波间干扰和多用户接入干扰缺陷: 峰均比高, 不适合终端信号波形IFFT下行OFDMA的多用户资源分配OFDMA的多载波传输方式将频谱划分为时频二维资源:频域的子载波和时域的符号间隔。上行SC-FDMA单载波频分多址n上行采用上行采用SC-FDMASC-FDMA作为多作为多址接入及信号调制技术址接入及信号调制技术lOFDMA的劣势是调制输出信号的峰均比较高,使得功放效率降低,不适合上行终端的
5、信号传输lSC-FDMA对调制信号先进行离散付立叶变换,再对输出结果在连续的子载波子集上做OFDM调制从而降低信号峰均比, 同时保持了OFDMA抗多径和无多用户接入干扰的优势上行SC-FDMA的多用户资源分配n不同用户在同一传输间隔占用不相交的子带n同一用户在不同传输间隔可以占用不相同的子带OFDMA与SC-FDMA的对比课程内容n多址技术n多天线技术多天线技术nAMC链路自适应nHARQn信道调度与快速调度n小区间干扰协调多天线技术n 自适应多天线技术自适应多天线技术lOFDM技术与MIMO技术的融合,提高系统吞吐量l支持多种模式的多入多出技术(SU-MIMO,MU-MIMO)l自适应MIM
6、O技术根据信道特性调整传输参数在链路稳定性和容量之间取得最佳折衷。LTELTE的基本配置是的基本配置是DL 2DL 2* *2 2 和和UL 1UL 1* *2 , 2 , 最大支持最大支持 4 4* *4 4n 多天线技术应多天线技术应用类型:用类型:l传输分集l空间复用l波束赋形MIMO的不同应用模式SU-MIMO结合空间复用两个数据流在一个TTI中传送给UESU-MIMO结合发射分集只传给UE一个数据流MU-MIMO 结合空间复用.给每个UE传送两个数据流.MU-MIMO 结合发射分集.给每个UE传送一个数据流.空间复用可以在一个空间复用可以在一个TTITTI中传送中传送两流数据,而发射
7、分集在一个两流数据,而发射分集在一个TTITTI中实际传送了一个数据流;中实际传送了一个数据流;SU-MIMOSU-MIMO与与MU-MIMOMU-MIMO区别在区别在于占用相同时频资源的数据流发于占用相同时频资源的数据流发给同一个用户或者不同的用户给同一个用户或者不同的用户多天线技术传输分集MIMOn 多天线发射分集技术把多径信号在接收端合并,提高链路抗衰落的能力, 亦即降低在同等平均接收信号强度下的误码率;n 2发2收能提供最大4阶的分集增益, 使得误码率与平均信噪比的4次方成反比。y11y212, 1,|222221212211432121*2122*1112*2221*1211*222
8、1*1211ixhhhhxvvvvxxhhhhhhhhyyyyii22211211*12*212221121122211211vvvvxxxxhhhhyyyyMIMOMIMO用于分集增益的基本信道模型用于分集增益的基本信道模型TXRX-x2* x1x1* x2Hy22y12更稳健的等效更稳健的等效SISORXTXx2 x1y1y2H=sqrt(|h11|2+|H12|2+|h21|2+|h22|2)0100200300400500600700-60-50-40-30-20-100sampling at 15KHzdB 2 X 2 combined channelchannel path 1ch
9、annel path 2channel path 3channel path 4h11h12h21h22多天线技术空间复用MIMOn 收发两端配置多个天线可构成多入多出(MIMO)信道如上左图. 其平坦衰落数学模型如上右图.n 如果上述H H可逆, 则可用接收到的y=y=y1,y2 解出x=x=x1,x2, , 这样相对于单入单出(SIMO),数据率提高了2倍! n 通常而言,对于M发N收, 数据率相对于1发1收最高可提高min(M,N)倍. n H H可逆的前提是收发之间必须要有丰富的多径! MIMO与OFDM最佳匹配x1x2y1y2HyHxvxHy111212221121121vvxxhh
10、hhyyMIMOMIMO用于空间复用增益的基本信道模型用于空间复用增益的基本信道模型TXRX2 2个独立的等效个独立的等效SISOSISOx1x2y1y2TXRXh2h1h11h12h21h22单用户双单用户双数据流数据流单用户双单用户双数据流数据流波束赋形是一种应用于小间距的天线阵列多天线传输技术,其主要原理是利用空间的强相关性及波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图,使辐射方向图的主瓣自适应的指向用户来波方向,从而提高性噪比,提高系统容量或者覆盖范围。波束赋形示意图波束赋形示意图多天线技术波束赋形LTE采用的多天线技术n上行多天线技术l上行传输天线选择(TSTD)l MU-MIMO(多用户M
11、IMO)n 下行多天线技术l 传输分集:SFBC, SFBC+FSTD,闭环Rank1预编码l 空间复用:开环空间复用,闭环空间复用以及MU-MIMOl 波束赋形n 多码字传输n 多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制 n 单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上n LTE支持最大的码字数目为2。 为了降低反馈的量 单码字 多码字空间复用多码字传输空间复用预编码技术n基于预编码的空间复用是将多个数据流在发送之前使用一个预编码矩阵进行线性加权。22SU-MIMOMU-MIMO下行多用户MIMOn下行MU-MIMO: 将多个数据流传输个不同的用户终端,
12、多个用户终端以及eNB构成下行MU-MIMO系统n下行MU-MIMO可以在接收端通过消除/零陷的方法,分离传输给不同用户的数据流n下行MU-MIMO还可以通过在发送端采用波束赋形的方法,提前分离不同用户的数据流,从而简化接收端的操作n LTE下行目前同时支持SU-MIMO和MU-MIMOn 上行MU-MIMO: 不同用户使用相同的时频资源进行上行发送(单天线发送),从接收端来看,这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线,从而构成了一个虚拟的MIMO系统,即上行MU-MIMOn LTE上行仅仅支持MU-MIMO这一种MIMO模式SU-MIMOMU-MIMO上行多用户MIMO多天线技术处理流程
13、nLayer Mapper模块完成码字到层的映射操作,其中层有不同的解释:在使用单天线传输、传输分集以及波束赋形时,层数目等于天线端口数目;在使用空间复用传输时,层数目等于空间信道的Rank数目,即实际传输的流数目。nPre-coding模块完成层到天线端口的映射操作,空间复用中的预编码操作、传输分集操作主要在这个模块中完成。nAntenna Port Mapper模块完成天线端口到物理天线单元的映射操作,波束赋形操作主要在这个模块中完成。25多天线技术的自适应切换n LTELTE提供了统一的发射信号处理架构,通过终端反馈的机制来实施多天线的自适应切换提供了统一的发射信号处理架构,通过终端反馈
14、的机制来实施多天线的自适应切换终端反馈终端反馈 CQI/RI/PMI, CQI/RI/PMI, 分别代表分别代表n调制编码方式n多天容量增益的阶数n多天线预编码的矢量/矩阵支持的多天线传输模式:支持的多天线传输模式:n发射分集, 适用于发射天线间相关性弱的多天线信道。n闭环/开环空间复用,适用于收发之间多径丰富且收发同时多径角度扩展大的多天线信道。n秩为1的预编码,适用于发射天线间相关性强的多天线信道。CQIRIPMI课程内容n多址技术n多天线技术nAMC链路自适应链路自适应nHARQn信道调度与快速调度n小区间干扰协调链路自适应技术n链路自适应技术可以通过两种方法实现:功率控制和速率控制。n
15、一般意义上的链路自适应都指速率控制,LTE中即为自适应编码调制技术(Adaptive Modulation and Coding),应用AMC技术可以使得eNode B能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式(QPSK、16QAM、64QAM)和编码速率。从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。 n对于长时延的分组数据,AMC可以在提高系统容量的同时不增加对邻区的干扰。28n 通过动态调整发射功率,维持接收端一定的信噪比,从而保证链路的传输质量n 当信道条件较差时需要增加发射功率,当信道条件较好时需要降低发射功率,从而保证了恒定的传输速率 功率控制可
16、以很好的避免小区内用户间的干扰 链路自适应技术功率控制29链路自适应技术速率控制(即AMC)n 时域时域AMCAMC。n 频域频域AMCAMC。n 空域空域AMCAMC。30调制方式自适应编码效率自适应充分利用信道条件有效发送用户数据n信道条件好:高速率传送用户数据n信道条件坏:低速率传送用户数据调制方式、编码方式等各项参数组合,使得调制方式、编码方式等各项参数组合,使得AMC技术更加高效、灵活技术更加高效、灵活n 保证发送功率恒定的情况下,通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率,确保链路的传输质量 n 当信道条件较差时选择较小的调制方式与编码速率,当信道条件较好是选择较大的调制方式,从而最
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