LTE无线网络优化项目教程-(2)课件.pptx

1、LTE网络和网络和LTE关键技术的认知关键技术的认知【项目内容】对LTE的发展进程、特性进行介绍，从整体上讲解LTE是怎么来的，是什么及未来发展的方向；在了解LTE背景下对LTE关键技术进行介绍，以便深入地理解LTE的技术知识。【知识目标】了解LTE标准化进程、发展现状及发展方向。熟知LTE的网络架构、不同制式LTE的帧结构和LTE的信道及映射。理解LTE的调制技术、多天线技术、调度机制以及中调度机制和功率分配。掌握LTE中的不同状态、系统消息类型和功能、同步和小区搜索以及接入过程等。任务任务1 认知认知LTE【知识链接【知识链接1】 LTE初步认识初步认识从20世纪70年代开始，现代通信技术

2、进入到一个飞速发展阶段；从第一代的模拟技术到OFDM的大数据时代，移动通信先后经历1G到4G的发展历程，如图2-1所示。受不同时期技术的限制，每个时代通信的容量和质量都不一样；简单地说1G是小容量语音时代，2G是语音+文本时代，3G是语音+图片+小视频时代，4G才真正进入大数据时代。而在近代通信行业发展的过程中，“宽带接入移动化”和“移动通信宽带化”相互竞争与融合，正是这种竞争与融合的关系大幅推动了近代通信的进步，演绎出802.16m和LTE的行业标准。2004年IEEE开始802.16系列标准（WiMAX）制定，其理论速率达到75Mbit/s。这一标准的提出极大地刺激了3GPP组织，3GPP

3、意欲打造新的通信标准，并要在较长时间处于国际领先水平。2008年12月R8版本发布，即LTE正式面世。图2-1 移动通信技术发展历程LTE采用扁平化采用扁平化系统设计系统设计,它具有以下它具有以下特性特性：（1）高速率：在20MHz带宽时，下行速率达到100Mbit/s，上行速率达到50Mbit/s；随着技术的更新和发展，LTE的上下行速率将会进一步提升。（2）高效率：LTE下行频谱效率为5bit/s/Hz，是HSDPA的34倍；上行频谱效率2.5bit/s/Hz，是HSUPA的23倍。（3）高容量：配置在5MHz带宽情况下，LTE可支持200个激活用户；配置在20MHz带宽情况下，LTE可支

4、持400个激活用户。（4）低时延：无线接入网UE到eNodeB之间用户面的连接时延小区5ms，控制面的连接小区100ms。（5）低成本：采用扁平化结构，减少网元种类；即相对于3G系统结构，减少了RNC，减少了投入。LTE基站可与3G、2G共址建设，并支持多制式间互操作，可灵活组网，减少建站成本。LTE系统具备自组织网络（Self Organization Network，SON）功能，即自规划（Self-Planning）、自配置（Self-Configuration）、自优化（Self-Optimization）、自维护（Self-Maintenance）的能力；减少运营成本。（6）灵活带宽

5、：LTE支持6种带宽配置，即支持1.4MHz、3 MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz不同的带宽。（7）增强移动性：015千米/小时为最优的性能，15120千米/小时是较高的性能，120350千米/小时可支持实时业务。任务任务2 了解了解LTE的发展的发展【知识链接【知识链接1】 LTE网络的标准化网络的标准化进展进展第三代合作伙伴项目（3GPP）的组织成立于1999年 1月，是欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA、美国的ATIS和中国的CCSA六个标准化组织。它是制定LTE/LTE Advanced、3G UTRA、2G GSM系统标准的开发机构，由 4

6、 个技术规范组（TSG）组成。3GPP组织由项目协调组（Project Cooperation Group，PCG）负责3GPP总的管理、时间计划、工作分配等；而技术规范组（Technology Standards Group，TSG）负责技术方面的工作。R8:SAE/EPC LTE基础版本2008年12月2009年12月2011年3月2012年9月2014年6月2016年3月R9:HeNB定位、MBMS等R10:载波聚合、中继R11:增强的载波聚合R12:提升频谱效率，室内增强R13:载波聚合增加，机器通信等2017年6月R14: 5G?2004年3GPP举办了一个研讨会，开启了继3G技术的

7、长期演进（LTE）工作。会议决定在2004年12月在TSG RAN创建一个研究项目，负责LTE相关工作。该项目的前6个月是需要讨论阶段，而在2005年6月获得批准，进入标准研究阶段，在标准研究阶段确定采用OFDM技术等一些关键性技术。2006年中进入标准制定阶段，但直到2007年12月才获得ITU批准。【知识链接【知识链接2】 LTE网络的发展现状网络的发展现状 LTE 用户数（百万） 时间（季度） 全球用户发展情况全球终端发展情况从全球LTE市场发展情况来看，LTE已经如火如荼，根据全球移动供应商联盟（the Global mobile Suppliers Association，GSA）信

8、息，截至2015年6月，全球共有142个国家和地区422个LTE网络正式商用，在过去的一年内全球有106个LTE网商用，而在全球共有181个国家和地区638个运营商承诺发展LTE网络（包括已商用的422个LTE网络）。【知识链接【知识链接3】 LTE的发展前景的发展前景1LTE全球发展强劲全球发展强劲2013年，全球多家运营商开始布局和商用LTE网络，LTE进入发展的快车道。在通信发达的美国、日本、韩国以及部分欧洲国家，LTE基本都达到全覆盖。LTE在全球发展呈现两种情况，一是投资建设、商用运营，如中国；二是深度优化，提升覆盖和容量，如美国。2LTE Advanced引领未来引领未来基于LTE

9、增强的LTE Advanced已经在3GPP 的R10版本正式发布，后续的版本R11、R12已经对LTE Advanced进一步完善和增强。从标准准备和制订来看，R12并非LTE Advanced的终结版本，R13的准备工作正在紧张进行中。3GPP每一个版本都在无线接入技术上引入更多的能力和进一步增强系统性能，同时扩大业务范围，应用在更广的领域。（1）更高效、更节能。（2）物物通信得以实现（3）安全性更好（4）更智能。任务任务3 认知认知LTE网络网络【知识链接【知识链接1】 LTE无线频率划分无线频率划分频段频段号号上行频段（上行频段（MHz）下行频段（下行频段（MHz）双工方式双工方式信道

10、带宽信道带宽频带（频带（MHz）11920198021102170FDD5, 10, 15, 20210021850191019301990FDD1.4,3,5,10, 15, 20190031710178518051880FDD1.4, 3, 5, 10, 15, 20180041710175521102155FDD1.4, 3, 5, 10, 15, 2017005824849869894FDD1.4, 3, 5, 108506830840875885FDD5, 1085072500257026202690FDD5, 10, 15, 2026008880915925960FDD1.4, 3

11、, 5, 1090091749.91784.91844.91879.9FDD5, 10, 15, 201800101710 177021102170FDD5, 10, 15, 201700111427.91447.91475.91495.9FDD5, 10150012699716729746FDD1.4, 3, 5, 1070013777787746756FDD5, 1070014788798758768FDD5, 10700151900192026002620FDD5, 10162010202525852600FDD5, 10, 1517704716734746FDD5, 10700频段频段

12、号号上行频段（上行频段（MHz）下行频段（下行频段（MHz）双工方式双工方式信道带宽信道带宽频带（频带（MHz）18815830860875FDD5, 10, 1585019830845875890FDD5, 10, 1585020832862791 821FDD5, 10, 15, 20800211447.91462.91495.9-1510.9FDD5, 10, 15150022341034903510 3590FDD5, 10, 15, 20350023200020202180 2200FDD1.4, 3, 5, 102000241626.51660.515251559FDD5, 101

13、60025185019151930- 1995FDD1.4, 3, 5, 10, 15, 20190026814849859894FDD1.4,3,5,10, 1585027807824852869FDD1.4, 3, 5, 10, 1585028703748758803FDD5, 10, 15, 2070029N/A716728FDD5, 10700302305231523502360FDD5, 10230031452.5457.5462.5467.5FDD450未分未分配配1915192019952000FDD1900未分未分配配1755178021552180FDD17003319001

14、920TDD5, 10, 15, 2021003420102025TDD5, 10, 1521003518501910TDD1.4, 3, 5, 10, 15, 2019003619301990TDD1.4, 3, 5, 10, 15, 2019003719101930TDD5, 10, 15, 2019003825702620TDD5, 10, 15, 2026003918801920TDD5, 10, 15, 2019004023002400TDD5, 10, 15, 2023004124962690TDD5, 10, 15, 2025004234003600TDD5, 10, 15, 2

15、035004336003800TDD5, 10, 15, 20370044703803TDD5, 10, 15, 20700在使用过程中，上下行载波频率用绝对无线频点号EARFCN标识，范围为0-65535。计算方法如下。下行 FDL = FDL_low + 0.1（NDLNOffs-DL）上行 FUL = FUL_low + 0.1（NULNOffs-UL）频段号频段号下下 行行上上 行行FDL_low （MHz）NOffs-DL下站频点序列FUL_low （MHz）NOffs-UL上行频点序上行频点序列列1211000599192018000180001859921930600600119

16、91850186001860019199频段号频段号下行下行上行上行FDL_low （MHz）NOffs-DL下站频点序列FUL_low （MHz）NOffs-UL上行频点序上行频点序列列31805120012001949171019200192001994972620275027503449250020750207502144938257037750377503824925703775037750382493918803825038250386491880382503825038649402300386503865039649230038650386503964941249639650396

17、50 4158924963965039650 41589归归 属属TDDFDD合计合计频段频谱资源频段频谱资源中国移动中国移动18801900MHz20MHz130MHz23202370MHz50MHz25752635MHz60MHz中国联通中国联通23002320MHz20MHz18501860MHz10MHz50MHz25552575MHz20MHz中国电信中国电信23702390MHz20MHz18601875MHz15MHz55MHz26352655MHz20MHz中国LTE频谱虽然频谱资源的划分为上表所示，但在实际使用中运营商可以根据自己所拥有的频谱资源进行相应的调整，选择最适合自己

18、的频谱使用。如中国联通在LTE中使用1840-1860MHz。【知识链接【知识链接2】 LTE无线接入网的无线接入网的架构架构LTE网系统架构（R12）LTE无线接入网架构分为两个部分，即系统架构和协议架构。本知识链接将分别对系统架构进行总体介绍和对协议架构进行简单描述，从总体上把握LTE无线接入网的架构。根据3GPP的要求，LTE无线接入网系统架构采用扁平化设计，相对于3G/2G更简单，取消了基站控制器（3G取消了RNC、GSM取消了BSC），仅有eNodeB（eNB）、MME和S-GW三个网元；后来3GPP通过新版本的发布引入了新功能，增加了Home eNodeB（HeNB）和X2 GW。

19、LTE基本架构与传统通信系统相比有如下主要变化。1取消CS域2全IP化3实现控制和业务分离各网元节点的主要功能如下。1eNodeB功能功能（1）无线资源管理。（2）IP头压缩和用户数据流加密。（3）UE连接期间选择MME，当无路由信息利用时，可以根据UE提供的信息来间接确定到达MME的路径。（4）路由用户面数据到SGW。（5）调度和传输寻呼消息（来自MME）。（6）调度和发送广播消息（来自MME或O&M）。（7）就移动性和调度，进行测量和测量报告的配置。（8）调度和发送ETWS消息。2MME功能功能（1）NAS信令以及安全性功能。（2）3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令。（3）空闲模式

20、下UE跟踪和可达性。（4）漫游。（5）鉴权。（6）承载管理功能（包括专用承载的建立）。3S-GW功能功能（1）支持UE的移动性切换用户面数据的功能。（2）E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持。LTE网络协议架构1PDCP（分组数据汇聚协议）的功能（分组数据汇聚协议）的功能（1）头压缩和解压缩功能。（2）在切换时，保证数据按序发送。（3）底层SDU的重复检测。（4）加密及完整性保护功能。2RLC（无线链路控制）功能（无线链路控制）功能（1）支持AM、UM和TM模式传输。（2）ARQ。（3）分段、级联。（4）按序发送。（5）重复检测。3MAC（媒体接入控制）功能（媒体接入控制）功能（1

21、）逻辑信道和传输信道的映射功能。（2）HARQ。（3）传输格式选择。（4）UE内部逻辑信道之间优先级调度功能。（5）UE间根据优先级动态调度功能。4PHY（物理层）功能（物理层）功能（1）编码/解码的管理。（2）调制/解调。（3）多天线的映射。（4）物理层过程，如小区搜索、上行同步、功率控制等。【知识【知识链接链接3】 LTE帧结构帧结构LTE FDD无线帧长10ms，每个无线帧包含10个子帧，每个子帧包含2个时隙，每个时隙长度为0.5ms，对应一个资源块（RB）。在调度方面，如果是对每个RB进行调度的话，信令面开销太大，对器件的要求较高；目前技术条件下调度周期一般为一个子帧的长度，即TTI=

22、1ms，对应两个资源块，通常称之为PRB，它是一个调度的概念，1PRB=2 RB。LTE TDD帧结构支持半双工和全双工两种双工方式，半双工指上下行两个方向的数据传输是通过同一通道不同时刻传输的；全双工指上下行两个方向的数据传输是通过同一通道相同时刻传输，即这个通道是可以双向通行的。【知识【知识链接链接3】 LTE帧结构帧结构LTE 帧结构中一个时隙包含7个OFDM符号，但为了克服符号间的干扰（ISI），需要加入循环前缀（CP）。CP的长度根据覆盖范围要求进行不同的配置，覆盖范围越大，需要CP的长度就越长；但CP长度越长系统的开销就越大，过长的CP对于系统来说是一种负担。一般情况下采用的是No

23、rmal CP，在需要广覆盖和采用MBMS时配置较长的Extended CP，它们子载波的间隔为15kHz。在下行采用独立载波的MBSFN时使用超长CP，此时子载波的间隔为7.5kHz，上行不存此配置。CP子载波间隔子载波间隔下行下行OFDM CP长度长度上行上行SC-FDMA CP长长度度有用有用符号符号子子载波载波RB数数每每时隙箱时隙箱号数号数Normal CP15kHz符号0 CP长为160符号16 CP长为144符号0 CP长为160符号16 CP长为1442048127Extended CP符号05 CP长为512512时隙#0#5204867.5kHz符号02 CP长为1024无

24、4096243LTE TDD和LTE FDD帧长一样，每个无线帧长是10ms，一个无线帧分为两个5ms的半帧，每个半帧包含4个传输子帧和1个特殊子帧，特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1ms。特殊子帧的长度为1ms；但其所点的比例是可调的，同时传输子帧上下行也是可调的；因此LTE TDD具有灵活的时隙配比。上下行配上下行配置置DLUL切换切换点周期点周期子子 帧帧 序序 号号012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msD

25、SUUUDSUUD（1）转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时。适用于对时延要求较高的场景。（2）转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小。LTE FDD与LTE TDD的比较内容如下。（1）上/下行配比。LTE TDD中支持不同的上/下行时间配比，上/下行时间比不总是“1:1”，可以根据不同的业务类型，调整上下行时间配比，以满足上/下行非对称的业务需求。（2）特殊时隙的应用。为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙D

26、wPTS和UpPTS传输系统控制信息。LTE FDD中用普通数据子帧传输上行sounding导频，而TDD系统中，上行sounding导频可以在UpPTS上发送。另外，DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。（3）多子帧调度/反馈。和FDD不同，TDD系统不总是存在1:1的上/下行比例。当下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况。TDD-LTE提出的解决方案有：multi-ACK/NAK、ACK/NAK捆绑（Bundling）等。当上行子帧多于下行子帧时，存在一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况。LTE中

27、同步信号位置（4）LTE同步信号的周期是5ms，分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS），如图2-9所示。在LTE TDD和FDD帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同。在TDD帧结构中，PSS位于DwPTS的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号；在FDD帧结构中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。（5）LTE FDD 系统中，HARQ的环回时间（Round Trip Time ，RTT）固定为8ms，且ACK/NACK位置固定。TD-LTE系统中

28、HARQ的设计原理与LTE FDD相同，但是实现过程却比LTE FDD复杂。这是由于TDD上下行链路在时间上是不连续的，UE发送ACK/NACK的位置不固定，而且同一种上下行配置的HARQ的RTT长度都有可能不一样，如图2-10所示。 LTE中HARQ比较【知识链接【知识链接4】 LTE信道及映射信道及映射信道就是信息处理的通道，按照信息不同的类型，以特定的格式在不同类型的通道上传输。这就是说信道会有多种多样的形式。按照信道的功能可以分为控制信道和业务信道；按照信息处理过程，会有逻辑信道、传输信道和物理信道。逻辑信道是MAC层为RLC层提供服务的通道，它所承载的信息分为两类，一类是控制信道，用

29、于传输控制平面的信息和系统配置信息；另一类是业务信道，用于传输用户的数据。LTE系统中共有7逻辑信道，其中控制信道5个，业务信道2个，具体如下。1控制信道控制信道广播控制信道（Broadcast Control Channel，BCCH）：用于系统向所有终端进行广播系统消息。终端要接入网络之前，需要通过解码BCCH获取系统信息和系统配置。寻呼控制信道（Paging Control Channel，PCCH）：用于发送系统的寻呼信息，由于网络不知道所寻呼的终端具体所在的小区，所以寻呼消息是在多个小区内传输的。公共控制信道（Common Control Channel，CCCH）：在网络和UE之间

30、发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。多播控制信道（Multicast Control Channel，MCCH）：用于传输MTCH所需的控制信息。专用控制信道（Dedicated Control Channel，DCCH）：在UE和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道。该信道在RRC连接建立过程期间建立。2业务信道业务信道专用业务信道（Dedicated Traffic Channel，DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。多播业务信道（Multicast Traffic Channel

31、，MTCH）：用于传输MBMS业务数据。3传输信道传输信道传输信道是物理层为MAC层提供服务的通道。传输信道分为下行和上行，下行传输信道有4个，上行传输信道有2个，具体如下。（1）下行传输信道寻呼信道（Paging Channel，PCH）：用于传输来自PCCH上的寻呼信息。PCH支持不连续接收（DRX），允许终端只在特定的时间读取PCH信息，延长终端待机时长。广播信道（Broadcast Channel，BCH）：用于传输BCCH系统部分信息，即MIB的传输。下行共享信道（Downlink Shared Channel，DL-SCH）：用于下行链路数据的传输和BCCH没有映射到BCH的信息部

32、分。LTE的关键功能都在此信道上使用，如MIMO、HARQ、动态速度自适应等。多播信道（Multicast Channel，MCH）：用于传输MBMS业务。（2）上行传输信道随机接入信道（Random Access Channel，RACH）：用于随机接入过程，它不携带传输块。上行共享信道（Uplink Shared Channel，UL-SCH）：与DL-SCH功能一样，只上它是上行链路，传输上行链路的数据。4物理信道物理信道物理信道是无线环境中实在的承载体，用来承载传输信道的数据；除此之外，还有一部分物理信道没有传输信道的映射，直接承载物理层自身的控制信息。没有传输信道映射的物理信道有PD

33、CCH、PHICH、PCFICH、PUCCH、SCH以及参考信号。物理层完成的功能最为复杂，它负责编码、调制、HARQ、多天线处理等，而这些操作需要物理层的信道相互协作才能实现。（1）下行物理信道下行物理共享信道（Physical Downlink Shared Channel，PDSCH）物理广播信道（Physical Broadcast Channel，PBCH）物理多播信道（Physical Multicast Channel，PMCH）物理控制格式指示信道（Physical Control Format Indicator Channel，PCFICH）物理HARQ指示信道（Physi

34、cal HARQ Indicator Channel，PHICH）下行物理控制信道（Physical Downlink Control Channel，PDCCH）同步信道（Synchronization Channel，SCH）（2）上行物理信道物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）物理随机接入信道（Physical Random Access Channel，PRACH）物理上行控制信道（Physical Uplink Control Channel，PUCCH）LTE下行信道映射LTE上行信道映射5参考信息和控制信息参考信息和控制信息

35、LTE系统中除以上所列的信道外，还有参考信息和控制信息。参考信号不承载任何信息内容，它主要是对无线信道进行估计，完成相干性检测、解调。（1）上行参考信号DM-RS与PUSCH和PUCCH的发送相关联，用作求取信道估计矩阵，帮助这两个信道进行解调。 SRS独立发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的SINR。 （2）下行参考信号CRS（小区特定的参考信号，也叫公共参考信号）是用于除了不基于码本的波束赋形技术之外的所有下行传输技术的信道估计和相关解调。小区特定是指这个参考信号与一个基站端的天线端口（天线端口0-3）相对应。 MBSFN-RS是用于MBSFN的信道估计和相关解调。在天线

36、端口4上发送。 UE-specific RS（移动台特定的参考信号）用于不基于码本的波束赋形技术的信道估计和相关解调。移动台特定指的是这个参考信号与一个特定的移动台对应。在天线端口5上发送。 PRS是R9中新引入的参考信号。 CSI-RS是R10中新引入的参考信号。控制信息物理信道承载的信息UCIPUCCH对下行传输的ACK/NACK的反馈、调度请求以及CQI的测量结果CFIPCFICHPDCCH占用几个OFDM符号，CFI取值为1或2或3HIPHICH对上行传输的ACK/NACK的反馈，HI取值为0或者1DCIPDCCH资源分配信息、HARQ信息、上行调度确认以及其他控制信息。根据承载信息不

37、同，PDCCH分为以下几种格式：DCI 格式0承载UL-SCH资源分配信息；DCI 格式1 承载SIMO方式的DL-SCH资源分配信息；DCI 格式1A承载简单的SIMO方式的DL-SCH资源分配信息；DCI 格式2承载MIMO方式的DL-SCH资源分配信息；DCI格式3承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（2比特的功率调整）；DCI格式3A承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（1比特的功率调整）控制信息完成相应信道的格式指标、信息调试方式等。每类控制信息完成的功能不同：【知识链接【知识链接5】 LTE网络的混合组网方式网络的混合组网方式中国联通和中国电信均获取了两种制式的LT

38、E牌照，也就是说中国联通和中国电信将采用双LTE的组网方式；中国移动目前只获取了TDD-LTE的牌照，只能组多频段LTE TDD制式的网络。对于运营商来说，在布局LTE时必然要结合现有3G/2G网络情况进行综合组网。典型的多制式组网方式：在LTE建设初始阶段，LTE覆盖与3G/2G存在较大的差距；运营商为权衡其利益，在网络建设上也会有着不同的要求，如城区热点优先建设LTE，组成多网同覆盖，郊区使用3G+2G的组网方式，偏远农村仍使用2G覆盖。在多种制式网络之间如何选择驻留、如何实现业务的平滑过渡，这就涉及不同网络之间操作的问题。LTE在设计之初就要求具有良好的兼容能力，能够向不同的网络进行良好

39、的操作。2G/3G/4G之间的互操作:多制式网络互操作 2G与3G互操作UE在空闲状态通过重选实现，在连接状态通过切换实现业务的迁移。3G与4G互操作UE在空闲时通过重选实现两个网的变更，数据业务通过重定向实现两个网的迁移，CS业务通过CSFB从4G回落到3G。4G与2G的互操作方式同3G与4G的互操作方式一致。但在实际配置中不同运营商会有不同的策略，如中国联通4G与3G实现互操作，不与2G直接实现互操作。 对于LTE两种制式都建设的运营商来说，组网方式主要有两种，一是LTE FDD与LTE TDD分别建网，LTE FDD为主要覆盖，LTE TDD用作热点以吸收话务；另一种是LTE FDD与L

40、TE TDD统一EPC，两者之间进行互操作，为后期的LTE FDD和LTE TDD的载波聚合做准备。由于LTE FDD和LTE TDD在使用的频率上不同，受频率衰减和穿透力的影响，往往选择低频段作为广覆盖，高频段用于吸收话务。如中国联通和中国电信将使用LTE FDD作为广覆盖，LTE TDD仅在热点区域吸收话务。【知识链接【知识链接6】 LTE语音业务解决方案语音业务解决方案1基于基于CSFB的语音解决方案的语音解决方案CSFB的基本原理是终端驻留在LTE时，如果终端发起或接收呼叫，需要先从LTE重选回2G/3G，由2G/3G的电路域来提供语音。2基于单卡多模多待的语音解决方案基于单卡多模多待

41、的语音解决方案双待机终端可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里，而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3G/2G模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3G/2G网络的优势，从3G/2G网络中接听和拨打电话；而LTE网络仅用于数据业务。3基于基于VoLTE的语音解决方案的语音解决方案VoLTE解决方案其实是语音全IP化，不需要2G/3G网络的技术。LTE未全覆盖时，在覆盖区域采用VoLTE；而在LTE覆盖区域外可以切换到3G/2G网络，实现平滑过渡。通过IMS系统的控制，可以使LTE提供类似于CS域的语音和视频通话，其性能

42、甚至优于传统语音。任务任务4 认知认知LTE关键技术关键技术【知识链接【知识链接1】 OFDMA/SC-FDMA传统FDM与OFDM的比较信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目721803006009001200LTE带宽与子载波数目信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目7218030060090012001基本原理基本原理相对于传统的频分多址方式，OFDM技术有如下优势。（1）频谱效率高 OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性、“防患于未然”的一种方式。 CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除的方式，例如信道均衡、多用户检测等，以恢复系统的

43、正交性。 相对单载波系统（CDMA）来说，多载波技术（OFDM）是更直接地实现正交传输的方法。（2）带宽扩展性强 OFDM信道带宽取决于子载波的数量。 CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机复杂度大幅上升。（3）抗多径衰落相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式。（4）频域调度及自适应 OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高。 可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好地适应频率选择性衰落。（5）实现MIMO技术较简单 MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多个数据流。 水平衰落信道中实现MIMO更容易，频率选择性

44、信道中IAI和ISI混合在一起，很难将MIMO接收和信道均衡区分开。OFDM缺陷：（1）PAPR问题 高PAPR给系统很多不利：增加模数/数模转换的复杂度，降低RF功放的效率，增加发射机功放的成本等。 降低PAPR的方法：信号预失真技术，如消峰（Clipping）、峰加窗、编码技术、加扰技术。（2）时间和频率同步 时间偏移会导致OFDM子载波的相位偏移，所以引入循环前缀（CP）。 载波频率偏移带来两个影响：降低信号幅度，造成ICI。保护间隔可以有空白保护和循环前缀，空白保护可以消除ISI，但引入了ICI。循环前缀即保护间隔中的信号与该符号尾部相同，既可以消除多径的ISI，又可以消除ICI。（3

45、）多小区多址和干扰抑制MA接入技术为了消除峰均比，SC-FDMA采用了离散傅立叶变换（DFT-S-OFDM）进行扩展。由于OFDMA有较高的峰均比问题，会增加终端功放的复杂度和功耗，所以在上行采用了峰均比较低、频谱效率相对于OFMDA略差的SC-FDOFDM，它具备灵活的带宽配置，减少了均衡器的复杂度，降低了功率峰均比。2资源分配资源分配LTE中无线资源的资源块（RB）可以从频域和时域两个维度来区别。在频域上，RB包括多个子载波；在时域上，RB包含多个OFDM符号周期。一个用户在调度时占用一个或者多个RB。在无线空口资源分配的最基本单位是物理资源块（PRB），1个PRB在频域上包含连续的12个

46、子载波，在时域上包含连续的7个 OFDM符号周期；那么在频域上PRB是1215kHz=180kHz，在时域上则是0.5ms长度，但为了实现方便，减小调度的复杂度，目前LTE实际调度周期TTI=1ms。LTE最小的资源单位是PRBLTE PRB资源RE：Resource Element。LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz），时域上占一个OFDM符号（1/14ms）；REG：RE group，资源粒子块，1 REG=4 RE；CCE：Control Channel Element，CCE=9 REG。【知识链接【知识链接2】 MIMO技术技术MIMO（Multiple-Inp

47、ut Multiple-Output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。MIMO技术是多天线技术的典型应用，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍地提高系统信道容量。MIMO技术有着明显的优势，因此在LTE中成为核心技术，乃至在下一代通信（5G）中MIMO只会进一步加强而不会减弱。MIMO技术是相对于SISO（单输入单输出）而言的，在SISO情况下根据香农公式无线信道容量C由信号带宽和信噪比决定。C=Blog2（1+S/N）在多天线技术下，在相同的带宽内

48、传输的通道相应地增加，而这些传输信道传输的数据流可以完全不同，那么理论上无线信道的容量成倍地增加。C=MBlog2（1+S/N）多天线技术的技术应用有分集、空间复用和波束赋形几种情形。1发射分集发射分集如果发射天线数目比接收天线数目更多，称之为发射分集。最简单的发射分集形式是用2个发射天线和1个接收天线（MISO，21）。MISO天线配置2空分复用空分复用空分复用不仅仅是为了增加系统的稳定性，同时也可以增加传输速率。为了提高传输速率，数据可以分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输。如果把空间的分割来区别同一个用户的不同数据，就叫做MIMO空分复用。MIMO天线配置3波束形成波束形成通过使用

49、不同的天线技术可以明显地增加网络容量。例如，对于不同扇区的天线，每个天线可以覆盖60度或120度，作为一个工作小区。在GSM系统中，相比于全向天线而言，采用120度波束天线可以提高3倍的小区容量。自适应天线阵列可以通过窄带波束实现空间分集。智能天线属于自适应天线阵列的一 切换波束形成和自适应波束形成 种。智能天线可以形成一个特定用户的波束，并且可以根据反馈信号实现实时的动态调整。智能天线可包括切换式波束形成和自适应波束形成，可以用于所有的天线阵列系统以及MIMO系统。切换波束形成和自适应波束形成模式模式模式分称模式分称技技 术术 特特 征征应应 用用 场场 景景TM1单天线传输数据流通过单天线

50、端口传输主要应用于单天线传输的场合TM2发射分集数据流通过多个天线端口发送，每个端口发送的数据是相同的适合于小区边缘信道情况比较复杂、干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益TM3开环空间复用终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号合适于终端（UE）高速移动的情况TM4闭环空间复用终端反馈信道信息，发射端根据反馈的信息进行信号的预处理，产生空间独立性适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输TM5多用户MIMO基站使用相同的时频资源将多个数据流发送给不同的用户，接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷主要用来提高小区的容量TM6单层闭环空间复用