教学PPT-移动通信(第五版)(章坚武)第8章优质PPT.pptx
- 文档编号:14693772
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:PPTX
- 页数:35
- 大小:485.17KB
教学PPT-移动通信(第五版)(章坚武)第8章优质PPT.pptx
《教学PPT-移动通信(第五版)(章坚武)第8章优质PPT.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《教学PPT-移动通信(第五版)(章坚武)第8章优质PPT.pptx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
LTE的关键需求概括描述如下1峰值速率:
上、下行各20MHz带宽条件下,下行峰值速率为100Mb/s,上行峰值速率为50Mb/s。
2控制面延迟:
空闲状态到激活状态的转换时间小于100ms。
3控制面容量:
5MHz带宽下,每小区应至少支持200个激活用户。
4用户面延迟:
系统在单用户、单业务流以及小IP包条件下,用户面延迟小于5ms。
第8章第四代移动通信系统(4)5用户吞吐量:
下行用户平均吞吐量为R6HSDPA的23倍。
6频谱效率:
在有负荷的网络中,下行频谱效率为R6HSDPA的34倍,上行频谱效率为R6HSDPA的23倍。
7移动性:
演进系统需优化在低速(0km/h15km/h)情况下;
较高的性能下仍支持高移动速度(15km/h120km/h);
系统在120km/h350km/h的移动速度下可用。
8系统覆盖:
小区半径为5km的情况下,系统吞吐量、频谱效率和移动性等指标符合需求定义要求;
小区半径为30km的情况下,上述指标略有降低;
系统能够支持半径为100km的小区;
演进系统支持在1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz和20MHz带宽部署,支持成对和非成对频谱。
第8章第四代移动通信系统(4)9系统共存以及与其他3GPP接入技术的互联互通:
支持UTRAN和GERAN的演进系统多模终端,应该能够支持与UTRAN和GERAN之间的测量和切换。
10系统结构:
基于分组的、单一的、支持端到端QoS的系统结构。
11无线资源管理需求:
增强支持端到端QoS;
支持在不同接入网技术之间负荷分担和策略管理。
12系统复杂度方面:
最小化可选项,无冗余的必选项。
第8章第四代移动通信系统(4)8.3LTE的关键技术LTE采取了一系列先进的无线接口技术来满足LTE的需求,概括起来有3种基本技术:
多载波技术、多天线技术及分组交换无线接口。
这些基本技术保证了LTE的高数据速率和高频谱效率。
8.3.1多载波技术在LTE中,第一个主要的设计是采用以OFDM技术为基础的多址接入方式。
对多种提案经过筛选,下行方案采用正交频分多址接入(OFDMA)技术,上行方案采用单载波频分多址接入(SCFDMA)技术。
其频域多址接入如图745所示。
第8章第四代移动通信系统(4)图82从频域角度看LTE多址接入技术第8章第四代移动通信系统(4)OFDMA是对多载波技术OFDM的扩展,从而提供了一个非常灵活的多址接入方案。
OFDM把有效的信号传输带宽细分为多个窄带子载波,并使其相互正交,任一个子载波都可以单独或成组地传输独立的信息流;
OFDMA技术则利用有效带宽的细分在多用户间共享子载波。
我们在第4章已经知道OFDM具有许多优点,但由于OFDM信号的峰均功率比(PAPR)较高,需要一个线性度较高的射频功率放大器,使发射机成本大大提高,因此并不适合用于上行链路传输。
对于上行链路,采用与OFDM技术很相似的SCFDMA技术。
第8章第四代移动通信系统(4)SCFDMA是单载波频域均衡(SCFDE)的多用户扩展。
SCFDE与OFDM技术大部分相似,不同之处在于IFFT的位置和作用,OFDM中的IFFT在发射机,用于将不同用户数据调制到不同载波,而SCFDE中IFFT在接收机,用于将频域信号转换到时域。
两者在性能上相当,但是SCFDE可以显著降低PAPR。
第8章第四代移动通信系统(4)8.3.2多天线技术使用多天线技术(MIMO),可以把空间域作为另一个新资源。
在追求更高频谱效率的要求下,多天线技术已经成为最基本的解决方案之一。
空间分集天线配置专门针对LTE设计。
实际上,LTE系统规定了三类天线技术:
MIMO、波束成形和分集方法。
对提升信号鲁棒性、实现LTE系统能力来说,这三种技术都非常关键。
第8章第四代移动通信系统(4)多天线技术可以用各种方式实现,主要基于3个基本原则:
1分集增益:
利用多天线提供的空间分集来改善多径衰落情况下传输的健壮性。
2阵列增益:
通过预编码或波束成形使能量集中在一个或多个特定方向上。
这也可以为在不同方向上的多个用户同时提供业务(即所谓的多用户MIMO)。
3空间复用增益:
在可用天线组合所建立的多重空间层上,将多个信号流传输给单个用户。
第8章第四代移动通信系统(4)8.3.3分组交换无线接口LTE是完全面向分组交换的多业务系统,为了改善系统的时延,数据包传输时间由HSDPA中的2ms进一步缩短为1ms。
这么短的传输时间间隔,加上新的频率和空间维度,进一步扩展了MAC层和物理层之间跨层领域的技术,包含:
1频域和空间资源的自适应调度。
2MIMO配置的自适应,包括同时传输空间层数的选择。
3调制和编码速率的链路自适应,其中包括传输码字数量的自适应。
4快速信道状态报告的若干模式。
第8章第四代移动通信系统(4)8.4LTE协议综述8.4.1LTE系统架构LTE系统无线侧以MIMO和64QAM等技术为基础,可实现100Mb/s以上速率。
同时LTE系统只存在PS域,在系统架构上,LTE在3GPP原有系统架构上进行演进,但对原3G系统的NodeB、RNC、CN进行功能整合,系统设备简化为eNodeB和EPC(EvolvedPacketCore)两种网元。
整个LTE系统由核心网(EPC)、基站(eNodeB或eNB)和用户设备(UE)三部分组成。
其中,eNodeB负责接入网部分,也称EUTRAN;
EPC负责核心网部分,EPC处理部分称为移动管理模块(MME,MobilityManagementEntity),数据处理部分称为系统架构演进(SAE,SystemArchitectureEvolution)网关。
eNodeB与EPC通过S1接口连接,eNodeB之间通过X2接口连接,UE与eNodeB通过Uu接口连接。
LTE网络架构如图8-3所示。
第8章第四代移动通信系统(4)图8-3LTE系统网络架构第8章第四代移动通信系统(4)2.LTE协议栈LTE协议栈分为3层,分别为物理层(PHY)、媒体接入控制层(MAC)及无线资源控制层(RRC),如图84所示。
第8章第四代移动通信系统(4)图84LTE协议栈第8章第四代移动通信系统(4)LTE空中接口是EUTRAN与UE之间的接口,分为用户面和控制面。
用户面包括分组数据汇聚协议(PDCP,PacketDataConvergenceProtocol)子层、无线链路控制(RLC,RadioLinkControl)子层、MAC子层和物理层。
在网络侧,PDCP子层位于aGW(接入网关),RLC子层、MAC子层和物理层位于eNB。
PDCP子层完成IP头压缩、完整性保护和加密;
RLC子层、MAC子层完成调度、ARQ和HARQ功能;
物理层完成信道编/解码、调制/解调、MIMO处理、测量和指示、HARQ合并、功率控制、频率和时间同步、切换、链路适配、物理资源映射、射频信号传输等。
控制面部分包括非接入层(NAS,NonAccessStratum)、PDCP子层、RRC子层、RLC子层、MAC子层和PHY子层(物理层)。
用户面协议栈和控制面协议栈分别如图85、图86所示。
第8章第四代移动通信系统(4)图85用户面协议栈第8章第四代移动通信系统(4)图86控制面协议栈第8章第四代移动通信系统(4)8.4.3LTE帧结构LTE系统同时定义了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种方式,这分别是在WCDMA和TDSCDMA系统上演进的结果,这些帧结构保证了3G到LTE的平滑演进。
图750和图751分别给出了LTEFDD和LTETDD两种无线帧结构。
它们都统一定义为10ms,每个无线帧包含10个子帧,每个子帧1ms。
每个子帧又定义成两个时隙,每个时隙0.5ms。
每个无线帧包括两个长度Tf=153600Ts=5ms的半帧。
第8章第四代移动通信系统(4)图87LTEFDD帧结构第8章第四代移动通信系统(4)图88LTETDD帧结构第8章第四代移动通信系统(4)8.4.4无线传输方案1)下行传输方案LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀(CP)的OFDMA,每一个子载波占用15kHz。
数据调制采用QPSK、16QAM和64QAM这三种方式。
信道编码以Turbo码为基础,同时也考虑采用低密度奇偶校验码(LDPC,LoweDnsityParityCheckcodes),后者可获得比前者高的编码增益,在解码复杂度上也略有减小。
下行MIMO技术的基本配置是22,即基站和UE各有两个天线,更高的下行配置也可支持44的MIMO。
小区搜索的设计主要集中在同步信道的设计和小区序列的设计上,采用主同步信道进行小区同步,采用辅同步信道进行小区标识(ID)的检测。
在主同步信道上采用公共的导频序列,而在辅同步信道上各小区采用不同的导频序列。
目前可供参考的码有PN、ZC(ZadoffChu)和Frank序列。
第8章第四代移动通信系统(4)2)上行传输方案上行传输方案采用带循环前缀的SCFDMA,使用DFT获得频域信号,然后插入零符号进行扩频,扩频信号再通过IDFT转换到时域,这个过程称为DFTSOFDM。
使用DFTSOFDM保证了上行用户间在频域相互正交,以及在接收机一侧得到有效的频域均衡。
子载波映射决定了频谱资源的分配,有两种方式:
一种是局部式(localized)传输,即DFT的输出映射到连续的子载波上;
另一种是分布式(distributed)传输,即DFT的输出映射到不连续的子载波上。
目前上行方案确定采用局部式传输。
上行调制与下行调制相同,主要采用QPSK、16QAM和64QAM。
上行编码也与下行编码相同。
第8章第四代移动通信系统(4)上行的MIMO技术配置与下行有所不同,采用了一种特殊的称为虚拟(Virtual)MIMO的技术,通常是22的虚拟MIMO,两个UE各有一个发射天线,并共享相同的时频资源。
这些UE采用相互正交的参考信号图谱,以简化eNB的处理。
从UE的角度看,22虚拟MIMO与单天线传输的不同之处仅仅在于参考信号图谱的使用必须与其他UE配对,基站接收机可以对这两个UE发送的信号进行虚拟MI
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 教学 PPT 移动 通信 第五 章坚武
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)