(4G學習)-LTE關鍵技術分析課件

LTE關鍵技術分析LTE關鍵技術分析培訓目標學完本課程后，您應該能：了解LTE高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析掌握OFDM的基本原理了解OFDM和CDMA技術各自的優(yōu)缺點掌握LTE的下行多址方式和上行多址方式掌握LTE采用的MIMO方式培訓目標學完本課程后，您應該能：目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析LTE的調制方式LTE的調制方式Slidetitle

:32-35ptColor:R153G0B0CorporateFont:FrutigerNextLTMediumFonttobeusedbycustomersandpartners:ArialSlidetext

:20-22ptBulletslevel2-5:18ptColor:BlackCorporateFont:FrutigerNextLTMediumFonttobeusedbycustomersandpartners:ArialToprightcornerforfield-mark,customerorpartnerlogotypes.

Thefollowingninegroupsofcolorsareanexampleofhowourdesigncolorscanbeused,pleasetakenotethatyoushouldonlyuseonedesigncolorgroupperslide.Forspecificusagedetails,refertothe“TypesettingStandard”.LTE

關鍵技術_高階調制對吞吐量的改善

PA3Channel(64QAMvs16QAM)小區(qū)邊緣:0%增益。小區(qū)中心:0%~10%增益?？拷?30%~50%增益。高階調制增益受信道條件影響較大

PB3Channel(64QAMvs16QAM)小區(qū)邊緣:0%增益。小區(qū)中心:0%增益?？拷?10%~20%增益。Slidetitle:32-35ptToprigh自適應調制和編碼（AMC）信道質量的信息反饋，即ChannelQualityIndicator（CQI）UE測量信道質量，并報告（每1ms或者是更長的周期）給eNodeBeNodeB基于CQI來選擇調制方式，數(shù)據塊的大小和數(shù)據速率較差的信道環(huán)境→較多的信道編碼冗余NodeBNodeB較好的信道環(huán)境較差的信道環(huán)境較好的信道環(huán)境→

較少的信道編碼冗余→較低階的調制→

較高階的調制自適應調制和編碼（AMC）信道質量的信息反饋，即ChanneCQI索引CQIindexmodulationcoderatex1024efficiency0outofrange1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547CQI索引CQIindexmodulationcoderLTE關鍵技術

-HARQ傳統(tǒng)的ARQ接收端接收數(shù)據塊，并解編碼根據CRC解校驗，得到誤塊率如果數(shù)據塊誤塊率高丟棄錯誤的數(shù)據塊接收端要求發(fā)送端重發(fā)完整的錯誤的數(shù)據塊混合HARQ接收端接收數(shù)據塊，并解編碼根據CRC解校驗，得到誤塊率如果誤塊率較高暫時保存錯誤的數(shù)據塊接收端要求發(fā)送端重發(fā)接收端將暫存的數(shù)據塊和重發(fā)的數(shù)據混合后再解編碼HARQwithSoftCombiningeNodeBUEPacket1?NPacket1Packet1Packet1Packet1?+APacket2TransmitterReceiverLTE關鍵技術-HARQ傳統(tǒng)的ARQ混合HARQHARQeNode_B中物理層的H-ARQ操作

LTE物理層中會有一個HARQ發(fā)送、速率匹配和AMC相結合的操作過程圖中的操作會做兩次速率匹配eNode_B中物理層的H-ARQ操作LTE物理層中會有一H-ARQ不同類型LTE中HARQ技術主要是系統(tǒng)端對編碼數(shù)據比特的選擇重傳以及終端對物理層重傳數(shù)據合并。通過RV參數(shù)來選擇虛擬緩存中不同編碼比特的傳送。不同RV參數(shù)配置支持：CC（ChaseCombining）（重復發(fā)送相同的數(shù)據）FIR（FullIncrementalRedundancy）（優(yōu)先發(fā)送校驗比特）不同次重傳，盡可能采用不同的r參數(shù)，使得打孔圖樣盡可能錯開，保證不同編碼比特傳送更為平均。H-ARQ不同類型LTE中HARQ技術主要是系統(tǒng)端對編碼數(shù)據HybridAutomaticRepeatreQuest(HARQ)ChaseCombining(CC)重傳方式舉例HybridAutomaticRepeatreQuesHybridAutomaticRepeatreQuest(HARQ)IncrementalRedundancy(IR)重傳方式舉例HybridAutomaticRepeatreQues多進程“停-等”HARQ

“停-等”（Stop-and-Wait，SaW）HARQ對于某個HARQ進程，在等到ACK/NACK反饋之前，此進程暫時中止，待接收到ACK/NACK后，在根據是ACK還是NACK決定發(fā)送新的數(shù)據還是進行舊數(shù)據的重傳。多進程“停-等”HARQ“停-等”（Stop-and-Wa同步和異步HARQ-按重傳的時序安排分類同步HARQ：每個HARQ進程的時域位置被限制在預定義好的位置，這樣可以根據HARQ進程所在的子幀編號得到該HARQ進程的編號。同步HARQ不需要額外的信令指示HARQ進程號。異步HARQ：不限制HARQ進程的時域位置，一個HARQ進程可以在任何子幀。異步HARQ可以靈活的分配HARQ資源，但需要額外的信令指示每個HARQ進程所在的子幀。Page15同步和異步HARQ-按重傳的時序安排分類同步HARQ：每個H自適應和非自適應HARQ-按傳輸配置分類自適應HARQ：可以根據無線信道條件，自適應的調整每次重傳采用的資源塊（RB）、調制方式、傳輸塊大小、重傳周期等參數(shù)?？煽醋鱄ARQ和自適應調度、自適應調制和編碼的結合，可以提高系統(tǒng)在時變信道中的頻譜效率，但會大大提高HARQ流程的復雜度，并需要在每次重傳時都發(fā)送傳輸格式信令，大大增加了信令開銷。非自適應HARQ：對各次重傳均用預定義好的傳輸格式，收發(fā)兩端都預先知道各次重傳的資源數(shù)量、位置、調制方式等資源，避免了額外的信令開銷自適應和非自適應HARQ-按傳輸配置分類自適應HARQ：可以下行異步自適應HARQ流程UE通過PUCCH向eNodeB反饋上次傳輸?shù)腁CK/NACK信息。經過一定的延遲到達eNodeB。eNodeB對PUCCH的ACK/NACK信息進行解調和處理，并根據ACK/NACK信息和下行資源分配情況對重傳數(shù)據進行調度。PDSCH按照下行調度的時域位置發(fā)送重傳數(shù)據，并經過一定的下行傳輸延遲到達UE端。UE經過一定的處理延遲對下行重傳完成處理，并通過PUCCH再次反饋ACK/NACK信息。結束一個下行HARQRTT流程下行異步自適應HARQ流程UE通過PUCCH向eNodeB反下行HARQ傳輸時序下行HARQ傳輸時序上行同步非自適應HARQ流程eNodeB通過PHICH(物理HARQ指示信道)向UE反饋上次傳輸?shù)腁CK/NACK信息，經過一定的延遲到達UEUE對PHICH的ACK/NACK信息進行解調和處理，并根據ACK/NACK信息在預定義的時域位置通過PUSCH發(fā)送重傳數(shù)據，并經過一定的上行傳輸延遲到達eNodeB端eNodeB經過一定的處理延遲對上行重傳完成處理，并通過PHICH再次反饋針對此次的重傳信息結束一個上行HARQRTT傳輸。上行同步非自適應HARQ流程eNodeB通過PHICH(物理上行HARQ傳輸時序上行HARQ傳輸時序HARQ進程數(shù)量對于SaWHARQ，一次傳輸發(fā)出后，要等待RTT時間才能決定下一次傳輸是新數(shù)據還是舊數(shù)據的重傳。并發(fā)HARQ進程可以不浪費RTT等待時間。RTT越大，需要越多的并行HARQ進程數(shù)量以填滿RTTHARQ進程數(shù)量約等于RTT/TTIHARQ進程數(shù)量對于SaWHARQ，一次傳輸發(fā)出后，要等待HARQ進程數(shù)量估算UE處理延遲約為2ms：eNodeB處理延遲約為3ms：傳輸延遲取決于eNodeB和UE之間的距離。傳輸速度約為6.7us/km.對于較小的小區(qū)，傳輸延遲基本可以忽略，對于大小區(qū)，則不能忽略。一般對于半徑15km以下小區(qū)，支持7個HARQ進程就足夠。更大的小區(qū)需要支持8個HARQ進程,最大能支持100km的小區(qū)LTE上行只支持8個HARQ進程，下行支持7個或8個HARQ進程。這樣可以有效支持大小區(qū)覆蓋，也可對小區(qū)進行優(yōu)化。HARQ進程數(shù)量估算UE處理延遲約為2ms：HARQ－性能橙色線：傳統(tǒng)ARQ蘭色線：接收方分集合并的HARQ紅色線：增加FEC冗余方式的HARQHARQ顯著提升低信噪比下的性能，對改善小區(qū)邊緣覆蓋概率是有好處的HARQ－性能橙色線：傳統(tǒng)ARQ宏分集技術上行宏分集終端發(fā)送的上行信號被兩個或兩個以上的基站（小區(qū)）接收到，并將接收到的信號進行選擇性合并或軟合并，提高接收信號的性能。下行宏分集下行信號的在兩個或兩個以上的基站（小區(qū)）發(fā)送，終端對不同基站（小區(qū)）來的接收信號進行軟合并處理。宏分集技術上行宏分集宏分集技術優(yōu)點提高系統(tǒng)容量和小區(qū)邊緣傳輸速率增加小區(qū)覆蓋范圍宏分集技術優(yōu)點提高系統(tǒng)容量和小區(qū)邊緣傳輸速率宏分集的取舍對于系統(tǒng)構架的影響宏分集技術的取舍決定了E-UTRAN系統(tǒng)的網絡架構屬于物理層技術，但涉及網絡構架的選擇，對LTE/SAE系統(tǒng)的演進具有深遠的影響。支持宏分集的網絡架構（三層構架）：核心網（CN）、無線網絡控制器（RNC）、基站（NodeB）不支持宏分集（扁平網絡架構）核心網+基站宏分集的取舍對于系統(tǒng)構架的影響宏分集技術的取舍決定了E-UT宏分集在LTE中是否會帶來顯著性能增益？支持的認為：宏分集可以提高小區(qū)邊緣的性能、小區(qū)的傳輸容量和覆蓋范圍。反對的認為：在多址接入技術（OFDMA/FDMA）中，并不會帶來太大的好處，但會使得系統(tǒng)的網絡架構復雜度增加，提高系統(tǒng)的成本，同時增加控制面和用戶面的傳輸時延。宏分集在LTE中是否會帶來顯著性能增益？支持的認為：宏分集可WCDMA中宏分集技術的使用R5版本之前：宏分集用于軟切換中，以提高小區(qū)邊緣的傳輸性能。下行：傳輸格式（傳輸塊大小、調制方式、編碼速率）相同的數(shù)據從幾個不同的基站在專用物理數(shù)據信道DPDCH中傳輸，終端接收到不同小區(qū)的數(shù)據，進行軟合并后，輸入譯碼器進行譯碼。上行：數(shù)據通過DPDCH發(fā)送，在幾個基站中接收后，通過軟合并（同一個基站的不同小區(qū)）或者選擇性合并（不同基站間）對接收信號進行處理。WCDMA中宏分集技術的使用R5版本之前：宏分集用于軟切換中WCDMA中宏分集技術的使用R5版本：下行增加HSDPA技術，HSDPA的基本原理是采用速率自適應方式，根據終端信道的實時變化情況，通過共享信道中資源調度的方法發(fā)送數(shù)據。由于終端對于不同基站的信道條件變化不同，不同基站在與相同的終端通信時可能會選擇不同的AMC等級，這樣將會增加軟合并實現(xiàn)的難度。同時由于AMC和HARQ的使用減少了宏分集帶來的分集增益。HSDPA沒有使用軟切換方式。R6版本：上行增加HSUPA功能，繼續(xù)保留宏分集WCDMA中宏分集技術的使用R5版本：LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-下行宏分集LTE系統(tǒng)采用的信息傳輸方式與HSDPA相似：AMC+HARQLTE采用下行宏分集困難下行宏分集需要在相鄰的小區(qū)同時為一個UE分配相同的頻率資源，傳輸相同的數(shù)據，因此需要消耗兩倍的系統(tǒng)資源。OFDM下行宏分集系統(tǒng)還需要采用的更大的循環(huán)前綴（CP），以避免下行失步造成的基站間干擾，造成頻譜效率的額外損失。LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-下行宏分集LTE系統(tǒng)采用的信息傳輸LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-上行宏分集上行宏分集決定系統(tǒng)采用何種切換方式：硬切換、軟切換（軟合并/選擇性合并）軟切換需要RNC，采用軟切換必須保留三層結構用戶面和控制面的時延難以保證LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-上行宏分集上行宏分集決定系統(tǒng)采用何不同網絡架構對E-UTRAN用戶面?zhèn)鬏敃r延的影響不同網絡架構對E-UTRAN用戶面?zhèn)鬏敃r延的影響目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM的由來單載波OFDM：

OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing

正交頻分復用frequency傳統(tǒng)多載波frequencyOFDMfrequencyOFDM的由來單載波OFDM：frequency傳統(tǒng)多載波fOFDM發(fā)射流程OFDM發(fā)射流程OFDM的核心操作OFDM的核心操作OFDM實現(xiàn)方法使用傳統(tǒng)振蕩器使用IFFTOFDM實現(xiàn)方法使用傳統(tǒng)振蕩器OFDM實現(xiàn)方法（續(xù)）OFDM實現(xiàn)方法（續(xù)）正交性體現(xiàn)在一個OFDM符號內包含多個子載波。所有的子載波都具有相同的幅值和相位，從圖中可以看出，每個子載波在一個OFDM符號周期內都包含整數(shù)倍個周期，而且各個相鄰的子載波之間相差1個周期。正交性體現(xiàn)在一個OFDM符號內包含多個子載波。所有的子載波都正交性對第j個子載波進行解調，然后在時間長度T內進行積分對第j個子載波進行解調可以恢復出期望符號。而對其它載波由于在積分時間內，頻率差別(i-j)/T可以產生整數(shù)倍個周期，所以積分結果為零。正交性對第j個子載波進行解調，然后在時間長度T內進行積分OFDM是為多徑衰落信道而設計的時域影響：符號間干擾頻域影響：頻率選擇性衰落OFDM是為多徑衰落信道而設計的時域影響：符號間干擾頻域影響應對符號間干擾-插入CP應對符號間干擾-插入CP加CP操作加CP操作CP長度的確定CP長度的確定CP長度的確定CP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載波間干擾越短越好：越長，CP開銷越大，系統(tǒng)頻譜效率越低越長越好：可以避免符號間干擾和子載波間干擾CP長度的確定CP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載CP長度的確定CP長度的確定應對頻率選擇性衰落-窄帶并行傳輸化零為整，簡化接收機的信道均衡操作避免符號間干擾和天線間干擾相互混雜，有效分離信道均衡和MIMO檢測應對頻率選擇性衰落-窄帶并行傳輸化零為整，簡化接收機的信道均子載波間隔確定考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力子載波間隔越小，調度精度越高，系統(tǒng)頻譜效率越高子載波間隔越小，對多普勒頻移和相位噪聲過于敏感當子載波間隔在10KHz以上，相位噪聲的影響相對較低多普勒頻移影響大于相位噪聲（以此為主）子載波間隔確定考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力多普勒頻移多普勒頻移多普勒頻移設手機發(fā)出信號頻率為fT，基站收到的信號頻率為fR，相對運動速度為Ｖ，Ｃ為電磁波在自由空間的傳播速度(光速)；fdoppler即為多普勒頻移例360km/h車速，3GHz頻率的多普勒頻移：多普勒頻移設手機發(fā)出信號頻率為fT，基站收到的信號頻率為f子載波間隔確定-多普勒頻移影響2GHz頻段，350km/h帶來648Hz的多普勒頻移，對高階調制（64QAM）造成顯著影響。低速場景，多普勒頻移不顯著，子載波間隔可以較小高速場景，多普勒頻移是主要問題，子載波間隔要較大仿真顯示，子載波間隔大于11KHz，多普勒頻移不會造成嚴重性能下降當15KHz時，EUTRA系統(tǒng)和UTRA系統(tǒng)具有相同的碼片速率，因此確定單播系統(tǒng)中采用15KHz的子載波間隔獨立載波MBMS應用場景為低速移動，應用更小的子載波間隔，以降低CP開銷，提高頻譜效率，采用7.5KHz子載波Wimax的子載波間隔為10.98KHz，UMB的子載波間隔為9.6KHz子載波間隔確定-多普勒頻移影響2GHz頻段，350km/h帶OFDM圖示OFDM圖示目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術的優(yōu)勢頻譜效率高帶寬擴展性強抗多徑衰落頻域調度和自適應實現(xiàn)MIMO技術較為簡單OFDM技術的優(yōu)勢頻譜效率高OFDM技術的優(yōu)勢-頻譜效率高各子載波可以部分重疊，理論上可以接近Nyquist極限。實現(xiàn)小區(qū)內各用戶之間的正交性，避免用戶間干擾，取得很高的小區(qū)容量。相對單載波系統(tǒng)（WCDMA），多載波技術是更直接實現(xiàn)正交傳輸?shù)姆椒∣FDM技術的優(yōu)勢-頻譜效率高各子載波可以部分重疊，理論上可OFDM技術的優(yōu)勢-帶寬擴展性強OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波數(shù)量，幾百kHz—幾百MHz都較容易實現(xiàn)，F(xiàn)FT尺寸帶來的系統(tǒng)復雜度增加相對并不明顯。非常有利于實現(xiàn)未來寬帶移動通信所需的更大帶寬，也更便于使用2G系統(tǒng)退出市場后留下的小片頻譜。單載波CDMA只能依賴提高碼片速率或多載波CDMA的方式支持更大帶寬，都可能造成接收機復雜度大幅上升。OFDM系統(tǒng)對大帶寬的有效支持成為其相對單載波技術的決定性優(yōu)勢。OFDM技術的優(yōu)勢-帶寬擴展性強OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于OFDM技術的優(yōu)勢-抗多徑衰落多徑干擾在系統(tǒng)帶寬增加到5MHz以上變得相當嚴重。OFDM將寬帶轉化為窄帶傳輸，每個子載波上可看作平坦衰落信道。插入CP可以用單抽頭頻域均衡（FDE）糾正信道失真，大大降低了接收機均衡器的復雜度單載波信號的多徑均衡復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加，很難支持較大的帶寬。對于更大帶寬20M以上，OFDM優(yōu)勢更加明顯OFDM技術的優(yōu)勢-抗多徑衰落多徑干擾在系統(tǒng)帶寬增加到5MHOFDM技術的優(yōu)勢-頻域調度和自適應集中式、分布式子載波分配方式集中式子載波分配方式：時域調度、頻域調度分布式子載波分配方式：終端高速移動或低信干噪比，無法有效頻域調度OFDM技術的優(yōu)勢-頻域調度和自適應集中式、分布式子載波分配多載波/單載波對頻率選擇性衰落的適應多載波/單載波對頻率選擇性衰落的適應OFDM技術的優(yōu)勢-實現(xiàn)MIMO技術簡單MIMO技術關鍵是有效避免天線間的干擾（IAI），以區(qū)分多個并行數(shù)據流。在平坦衰落信道可以實現(xiàn)簡單的MIMO接收。頻率選擇性衰落信道中，IAI和符號間干擾（ISI）混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡分開處理OFDM技術的優(yōu)勢-實現(xiàn)MIMO技術簡單MIMO技術關鍵是有OFDM技術存在的問題PAPR問題時間和頻率同步多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM技術存在的問題PAPR問題OFDM不足1——峰均比高下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比OFDM不足1——峰均比高OFDM不足2——對頻率偏移特別敏感LTE使用頻率同步解決頻偏問題OFDM不足2——對頻率偏移特別敏感LTE使用頻率同步解決頻OFDM不足3-多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM系統(tǒng)雖然保證了小區(qū)內用戶的正交性，但無法實現(xiàn)自然的小區(qū)間多址（CDMA則很容易實現(xiàn)）。如果不采取額外設計，將面臨嚴重的小區(qū)間干擾（某些寬帶無線接入系統(tǒng)就因缺乏這方面的考慮而可能為多小區(qū)組網帶來困難）?？赡艿慕鉀Q方案包括加擾、小區(qū)間頻域協(xié)調、干擾消除、跳頻等。OFDM不足3-多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM系統(tǒng)雖然保證了小目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析多址技術下行多址技術：OFDMA上行多址技術主要考慮因素：終端處理能力有限，尤其發(fā)射功率受限。OFDM技術由于高的PAPR問題不利于在上行實現(xiàn)。單載波（SC）傳輸技術PAPR較低LTE采用在頻域實現(xiàn)的多址方式：單載波頻分多址（SC-FDMA）多址技術下行多址技術：OFDMAOFDMAVSSC-FDMAOFDMAVSSC-FDMADFT-S-OFDM信號產生DFT-S-OFDM信號產生DFT-S-OFDM解調DFT-S-OFDM解調DFT-S-OFDM方式下的上行用戶復用上行RB資源只有集中式的分配方式DFT-S-OFDM方式下的上行用戶復用上行RB資源只有集中下行調制多址OFDMA下行調制多址OFDMAE-UTRAN空口技術-上行調制多址SC_FDMAE-UTRAN空口技術-上行調制多址SC_FDMA目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析目錄5.LTE下行和上行MIMO技術5.1MIMO技術概述5.2下行MIMO的實現(xiàn)

5.3上行MIMO的實現(xiàn)目錄5.LTE下行和上行MIMO技術LTE多天線技術無線通信系統(tǒng)可以利用的資源：時間、頻率、功率、空間LTE系統(tǒng)中，對空間資源和頻率資源進行了重新開發(fā)，大大提高了系統(tǒng)性能。多天線技術通過在收發(fā)兩端同時使用多根天線，擴展了空間域，充分利用了空間擴展所提供的特征，從而帶來了系統(tǒng)容量的提高。LTE多天線技術無線通信系統(tǒng)可以利用的資源：時間、頻率、功率MIMO的定義廣義定義：多進多出（Multiple-InputMultiple-Output）多個輸入和多個輸出既可以來自于多個數(shù)據流，也可以來自于一個數(shù)據流的多個版本。按照這個定義，各種多天線技術都可以算作MIMO技術狹義定義：多流MIMO——提高峰值速率多個信號流在空中并行傳輸按照這個定義，只有空間復用和空分多址可以算作MIMOMIMO的定義廣義定義：多進多出（Multiple-InpuMIMO技術的分類從MIMO的效果分類：傳輸分集（TransmitDiversity）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，發(fā)射或接收一個數(shù)據流，避免單個信道衰落對整個鏈路的影響。波束賦形（Beamforming）利用較小間距的天線陣元之間的相關性，通過陣元發(fā)射的波之間形成干涉，集中能量于某個（或某些）特定方向上，形成波束，從而實現(xiàn)更大的覆蓋和干擾抑制效果?？臻g復用（SpatialMultiplexing）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向一個終端/基站并行發(fā)射多個數(shù)據流，以提高鏈路容量（峰值速率）。空分多址（SDMA）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向多個終端并向發(fā)射數(shù)據流，或從多個終端并行接收數(shù)據流，以提高用戶容量。從是否在發(fā)射端有信道先驗信息分：閉環(huán)（Close-Loop）MIMO：通過反饋或信道互異性得到信道先驗信息開環(huán)（Open-Loop）MIMO：沒有信道先驗信息MIMO技術的分類從MIMO的效果分類：MIMO系統(tǒng)的極限容量MIMO(MultipleInputMultipleOutput):

收發(fā)兩端同時采用2天線為例接收信號：極限容量：MIMO系統(tǒng)的極限容量MIMO(MultipleInpuMIMO系統(tǒng)的極限容量的本質MIMO信道容量的本質—等效于多個正交并行子信道發(fā)射機接收機SVD分解等價變換為信道矩陣的奇異值，代表每個子信道衰落的幅度MIMO系統(tǒng)的極限容量的本質MIMO信道容量的本質—等效MIMO系統(tǒng)的極限容量—信道信息發(fā)端已知如果信道信息發(fā)端未知，發(fā)射機只能在每個傳輸管道上等功率分配發(fā)送功率。如果信道信息發(fā)端已知，發(fā)射機能通過Water-filling算法優(yōu)化功率分配使得容量最大化。分配的功率不同傳輸管道的信噪比倒數(shù)MIMO系統(tǒng)的極限容量—信道信息發(fā)端已知如果信道信息發(fā)端未知極限容量比較極限容量比較下行MIMO技術—使用場景下行MIMO技術—使用場景下行MIMO技術—使用場景下行MIMO技術—使用場景目錄5.LTE下行和上行MIMO技術5.1MIMO技術概述5.2下行MIMO的實現(xiàn)5.3上行MIMO的實現(xiàn)目錄5.LTE下行和上行MIMO技術下行物理信道的基帶信號處理碼字：經過FEC編碼和QAM調制的數(shù)據流，形成于QAM調制模塊的輸出端。我們假定一個碼字只能有一個碼率（如1/3碼率）和一種調制方式（如16QAM）。層：明確的QAM調制數(shù)據流，形成于碼字到層映射模塊的輸出端。一個層的峰值速率可以等于或低于一根傳輸天線的峰值速率。此外，不同的層可以傳輸相同或不同的比特信息。秩（r）：若定義R為單根天線的峰值速率，則發(fā)送端可以達到的峰值速率為rR。對于空間復用秩等于層數(shù)。LTE支持最大層數(shù)L=4，最大碼字數(shù)Q=2下行物理信道的基帶信號處理碼字：經過FEC編碼和QAM調制的層映射層映射實體有效地將復數(shù)形式的調制符號映射到一個或多個傳輸層上，從而將數(shù)據分成多層。根據傳輸方式的不同，可以使用不同的層映射方式。層映射層映射實體有效地將復數(shù)形式的調制符號映射到一個或多個傳碼字\層\天線口之間的關系碼字\層\天線口之間的關系傳輸分集的層映射層數(shù)（L）碼字數(shù)目（Q)映射關系21第1碼字第1層和第2層41第1碼字第1層、第2層、第3層和第4層傳輸分集的層映射層數(shù)（L）碼字數(shù)目（Q)映射關系21第1碼字MIMO-傳輸分集最常用的傳輸分集技術包括：（Alamouti編碼）空時塊碼（STBC，Space-TimeBlockCodes）空頻塊碼（SFBC，Space-FrequencyBlockCodes）LTE支持SFBC傳輸分集技術MIMO-傳輸分集最常用的傳輸分集技術包括：（AlamoutMIMO-傳輸分集當傳輸天線數(shù)為2時，采用SFBC當傳輸天線數(shù)為4時，采用Alamouti編碼和其他方式進行組合的方式進行分集傳輸SFBC+循環(huán)延遲分集CDDSFBC+天線切換分集MIMO-傳輸分集當傳輸天線數(shù)為2時，采用SFBC天線切換分集當發(fā)射端存在多根傳輸天線時，從時間或頻率上按照一定的順序依次選擇其中一根天線進行傳輸?shù)募夹g。時間切換傳輸分集：在不同的時間上進行天線的切換（TimeSwitchedTransmitDiversity，TSTD）；頻率切換傳輸分集：在不同的子載波上進行天線切換（FrequencySwitchedTransmitDiversity,FSTD）。天線切換分集當發(fā)射端存在多根傳輸天線時，從時間或頻率上按照一時間切換傳輸分集TSTD時間切換傳輸分集TSTD頻率切換傳輸分集FSTD頻率切換傳輸分集FSTD天線切換分集與SFBC結合FSTD和SFBC結合的4發(fā)射天線傳輸分集LTE支持上行天線時間切換傳輸分集（TSTD）。支持FSTD和SFBC結合作為一種傳輸分集方式頻率1頻率2頻率3頻率4天線1天線2天線3天線4天線切換分集與SFBC結合FSTD和SFBC結合的4發(fā)射天線空間復用傳輸LTE支持多碼字（MCW）的空間復用傳輸多碼字：用于空間復用傳輸?shù)膩碜杂诙鄠€不同的獨立進行信道編碼的數(shù)據流，每個碼字可以獨立的進行速率控制，分配獨立的混合自動重傳請求（HARQ）進程；單碼字的空間復用傳輸：用于空間復用傳輸?shù)亩鄬訑?shù)據流僅僅來自于一個信道編碼之后的數(shù)據流?？臻g復用傳輸LTE支持多碼字（MCW）的空間復用傳輸空間復用層映射LTE支持最大層數(shù)L=4，最大碼字數(shù)Q=2碼字和層映射關系：層數(shù)（L）碼字數(shù)目（Q)映射關系11第1碼字第1層21第1碼字第1層;第1碼字第2層22第1碼字第1層;第2碼字第2層32第1碼字第1層第2碼字第2層和第3層42第1碼字第1層和第2層第2碼字第3層和第4層空間復用層映射LTE支持最大層數(shù)L=4，最大碼字數(shù)Q=2層開環(huán)空間復用開環(huán)空間復用模式下的Large-delayCDDeNodeB周期地分配不同的Precoding碼字到不同的數(shù)據子載波中。其中每m個子載波用不同的Precoding碼字，m為Rank數(shù)。Large-delayCDD方案只用于Rank>1支持Rank1和開環(huán)空間復用的動態(tài)Rank自適應不需要PMI反饋，兩個碼字的CQI沒有空間差異設計用于高速場景的UE較少的反饋開銷開環(huán)空間復用開環(huán)空間復用模式下的Large-delayCD閉環(huán)空間復用eNodeB需要進行數(shù)據預編碼系統(tǒng)從預定義的碼本中選擇最適合的Precoding矩陣，預定義碼本同時保存在eNodeB和UE中UE在評估信道質量的基礎上，選擇該時刻最適合的Precoding矩陣，并將矩陣索引發(fā)送給eNodeB閉環(huán)空間復用eNodeB需要進行數(shù)據預編碼閉環(huán)空間復用-預編碼碼本反饋內容：CQI：信道質量指示PMI：預編碼矩陣指示DLSU-MIMO碼本數(shù)量2Tx天線：6；4Tx天線：16碼本方案可適用于不同的天線配置交叉極化和線性天線陣列閉環(huán)空間復用-預編碼碼本反饋內容：下行預編碼方式兩種預編碼方式：非碼本的預編碼方式(non-codebookbasedpre-coding)基于碼本的預編碼方式(codebookbasedpre-coding)下行預編碼方式兩種預編碼方式：非碼本的預編碼方式:

預編碼矩陣計算得到非碼本的預編碼方式:

預編碼矩陣計算得到基于碼本的預編碼方式：預編碼矩陣從碼本中選擇得到基于碼本的預編碼方式：預編碼矩陣從碼本中選擇得到下行MIMO應用支持分集和復用的MIMO模式以及不同MIMO模式之間的自適應切換Pre-codingvectorsUserkdataUser2dataUser1dataChannelInformationUser1User2UserkSchedulerPre-coder下行MIMO應用支持分集和復用的MIMO模式以及不同MIMO下行波束賦形單流波束賦形分組波束賦形基于分組波束賦形的空分多址下行波束賦形單流波束賦形分組波束賦形基于分組波束賦形的空分多LTETDDBeamforming性能Beamforming性能單流Beamforming主要用于改善小區(qū)邊緣的用戶吞吐量；雙流Beamforming能夠改善小區(qū)的平均吞吐量；相比4天線MIMO，8天線Beamforming能帶來較大增益；LTETDDBeamforming性能Beamformi下行多用戶MIMO單用戶MIMO(空分復用)：基站將占用相同時頻資源的多個數(shù)據流發(fā)送給同一個用戶。多用戶MIMO(空分多址)：基站將占用相同時頻資源的多個數(shù)據流發(fā)送給不同用戶。下行多用戶MIMO單用戶MIMO(空分復用)：基站將占用相E-MBMS中的MIMO技術當單頻網絡中小區(qū)的個數(shù)足夠多時，任何形式的額外傳輸分集技術將不會帶來明顯的增益，因為E-MBMS已經從來自多個小區(qū)的時延信號中獲得了頻率分集增益。在單頻網絡中，E-MBMS是帶寬受限的，因此空間復用技術更有吸引力。隨著基站數(shù)目的增加，數(shù)據流之間的相關性降低，可以達到0.65左右，因此可以利用空間復用技術。E-MBMS中的MIMO技術當單頻網絡中小區(qū)的個數(shù)足夠多時，目錄5.LTE下行和上行MIMO技術5.1MIMO技術概述5.2下行MIMO的實現(xiàn)5.3上行MIMO的實現(xiàn)目錄5.LTE下行和上行MIMO技術上行MIMO技術空間復用和傳輸分集基本配置1X2上行傳輸天線選擇上行多用戶MIMO上行MIMO技術空間復用和傳輸分集上行傳輸天線選擇開環(huán)天線選擇方案閉環(huán)天線選擇方案上行傳輸天線選擇開環(huán)天線選擇方案上行開環(huán)天線選擇方案共享數(shù)據信道在天線間交替發(fā)送，從而獲得空間分集而避免信道的深衰落。上行開環(huán)天線選擇方案共享數(shù)據信道在天線間交替發(fā)送，從而獲得空上行閉環(huán)天線選擇方案兩根天線交替發(fā)送用于天線選擇的導頻，基站選擇可以提供更高接收信號功率的天線用于后續(xù)的共享數(shù)據信道傳輸。上行閉環(huán)天線選擇方案兩根天線交替發(fā)送用于天線選擇的導頻，基站上行傳輸天線選擇的優(yōu)缺點開環(huán)天線選擇方案不需要發(fā)送用于天線選擇的參考信號在下行不需要發(fā)送告知天線選擇信息的比特比閉環(huán)方案獲得更少的分集增益適合基于競爭的信道和共享信道使用閉環(huán)天線選擇方案需要傳輸用于天線選擇的參考信號需要在下行方向發(fā)送指示天線選擇信息的反饋比特比開環(huán)方案有更大的分集增益適用于共享信道上行傳輸天線選擇的優(yōu)缺點開環(huán)天線選擇方案上行單用戶、多用戶MIMOSU-MIMOMU-MIMO上行單用戶、多用戶MIMOSU-MIMOMU-MIMO上行多用戶MIMO優(yōu)勢相對于單用戶MIMO，多用戶MIMO可以獲得更多用戶分集增益。對于單用戶MIMO，所有MIMO信號來自同一終端的不同天線對于多用戶MIMO，信號來自于不同終端，更容易獲得信道之間的獨立性。當終端存在多根天線時，可以把多用戶MIMO和天線選擇技術結合使用上行多用戶MIMO優(yōu)勢相對于單用戶MIMO，多用戶MIMO可(4G學習)-LTE關鍵技術分析課件LTE關鍵技術分析LTE關鍵技術分析培訓目標學完本課程后，您應該能：了解LTE高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析掌握OFDM的基本原理了解OFDM和CDMA技術各自的優(yōu)缺點掌握LTE的下行多址方式和上行多址方式掌握LTE采用的MIMO方式培訓目標學完本課程后，您應該能：目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析LTE的調制方式LTE的調制方式Slidetitle

:32-35ptColor:R153G0B0CorporateFont:FrutigerNextLTMediumFonttobeusedbycustomersandpartners:ArialSlidetext

:20-22ptBulletslevel2-5:18ptColor:BlackCorporateFont:FrutigerNextLTMediumFonttobeusedbycustomersandpartners:ArialToprightcornerforfield-mark,customerorpartnerlogotypes.

Thefollowingninegroupsofcolorsareanexampleofhowourdesigncolorscanbeused,pleasetakenotethatyoushouldonlyuseonedesigncolorgroupperslide.Forspecificusagedetails,refertothe“TypesettingStandard”.LTE

關鍵技術_高階調制對吞吐量的改善

PA3Channel(64QAMvs16QAM)小區(qū)邊緣:0%增益。小區(qū)中心:0%~10%增益?？拷?30%~50%增益。高階調制增益受信道條件影響較大

PB3Channel(64QAMvs16QAM)小區(qū)邊緣:0%增益。小區(qū)中心:0%增益?？拷?10%~20%增益。Slidetitle:32-35ptToprigh自適應調制和編碼（AMC）信道質量的信息反饋，即ChannelQualityIndicator（CQI）UE測量信道質量，并報告（每1ms或者是更長的周期）給eNodeBeNodeB基于CQI來選擇調制方式，數(shù)據塊的大小和數(shù)據速率較差的信道環(huán)境→較多的信道編碼冗余NodeBNodeB較好的信道環(huán)境較差的信道環(huán)境較好的信道環(huán)境→

較少的信道編碼冗余→較低階的調制→

較高階的調制自適應調制和編碼（AMC）信道質量的信息反饋，即ChanneCQI索引CQIindexmodulationcoderatex1024efficiency0outofrange1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547CQI索引CQIindexmodulationcoderLTE關鍵技術

-HARQ傳統(tǒng)的ARQ接收端接收數(shù)據塊，并解編碼根據CRC解校驗，得到誤塊率如果數(shù)據塊誤塊率高丟棄錯誤的數(shù)據塊接收端要求發(fā)送端重發(fā)完整的錯誤的數(shù)據塊混合HARQ接收端接收數(shù)據塊，并解編碼根據CRC解校驗，得到誤塊率如果誤塊率較高暫時保存錯誤的數(shù)據塊接收端要求發(fā)送端重發(fā)接收端將暫存的數(shù)據塊和重發(fā)的數(shù)據混合后再解編碼HARQwithSoftCombiningeNodeBUEPacket1?NPacket1Packet1Packet1Packet1?+APacket2TransmitterReceiverLTE關鍵技術-HARQ傳統(tǒng)的ARQ混合HARQHARQeNode_B中物理層的H-ARQ操作

LTE物理層中會有一個HARQ發(fā)送、速率匹配和AMC相結合的操作過程圖中的操作會做兩次速率匹配eNode_B中物理層的H-ARQ操作LTE物理層中會有一H-ARQ不同類型LTE中HARQ技術主要是系統(tǒng)端對編碼數(shù)據比特的選擇重傳以及終端對物理層重傳數(shù)據合并。通過RV參數(shù)來選擇虛擬緩存中不同編碼比特的傳送。不同RV參數(shù)配置支持：CC（ChaseCombining）（重復發(fā)送相同的數(shù)據）FIR（FullIncrementalRedundancy）（優(yōu)先發(fā)送校驗比特）不同次重傳，盡可能采用不同的r參數(shù)，使得打孔圖樣盡可能錯開，保證不同編碼比特傳送更為平均。H-ARQ不同類型LTE中HARQ技術主要是系統(tǒng)端對編碼數(shù)據HybridAutomaticRepeatreQuest(HARQ)ChaseCombining(CC)重傳方式舉例HybridAutomaticRepeatreQuesHybridAutomaticRepeatreQuest(HARQ)IncrementalRedundancy(IR)重傳方式舉例HybridAutomaticRepeatreQues多進程“停-等”HARQ

“停-等”（Stop-and-Wait，SaW）HARQ對于某個HARQ進程，在等到ACK/NACK反饋之前，此進程暫時中止，待接收到ACK/NACK后，在根據是ACK還是NACK決定發(fā)送新的數(shù)據還是進行舊數(shù)據的重傳。多進程“停-等”HARQ“停-等”（Stop-and-Wa同步和異步HARQ-按重傳的時序安排分類同步HARQ：每個HARQ進程的時域位置被限制在預定義好的位置，這樣可以根據HARQ進程所在的子幀編號得到該HARQ進程的編號。同步HARQ不需要額外的信令指示HARQ進程號。異步HARQ：不限制HARQ進程的時域位置，一個HARQ進程可以在任何子幀。異步HARQ可以靈活的分配HARQ資源，但需要額外的信令指示每個HARQ進程所在的子幀。Page131同步和異步HARQ-按重傳的時序安排分類同步HARQ：每個H自適應和非自適應HARQ-按傳輸配置分類自適應HARQ：可以根據無線信道條件，自適應的調整每次重傳采用的資源塊（RB）、調制方式、傳輸塊大小、重傳周期等參數(shù)?？煽醋鱄ARQ和自適應調度、自適應調制和編碼的結合，可以提高系統(tǒng)在時變信道中的頻譜效率，但會大大提高HARQ流程的復雜度，并需要在每次重傳時都發(fā)送傳輸格式信令，大大增加了信令開銷。非自適應HARQ：對各次重傳均用預定義好的傳輸格式，收發(fā)兩端都預先知道各次重傳的資源數(shù)量、位置、調制方式等資源，避免了額外的信令開銷自適應和非自適應HARQ-按傳輸配置分類自適應HARQ：可以下行異步自適應HARQ流程UE通過PUCCH向eNodeB反饋上次傳輸?shù)腁CK/NACK信息。經過一定的延遲到達eNodeB。eNodeB對PUCCH的ACK/NACK信息進行解調和處理，并根據ACK/NACK信息和下行資源分配情況對重傳數(shù)據進行調度。PDSCH按照下行調度的時域位置發(fā)送重傳數(shù)據，并經過一定的下行傳輸延遲到達UE端。UE經過一定的處理延遲對下行重傳完成處理，并通過PUCCH再次反饋ACK/NACK信息。結束一個下行HARQRTT流程下行異步自適應HARQ流程UE通過PUCCH向eNodeB反下行HARQ傳輸時序下行HARQ傳輸時序上行同步非自適應HARQ流程eNodeB通過PHICH(物理HARQ指示信道)向UE反饋上次傳輸?shù)腁CK/NACK信息，經過一定的延遲到達UEUE對PHICH的ACK/NACK信息進行解調和處理，并根據ACK/NACK信息在預定義的時域位置通過PUSCH發(fā)送重傳數(shù)據，并經過一定的上行傳輸延遲到達eNodeB端eNodeB經過一定的處理延遲對上行重傳完成處理，并通過PHICH再次反饋針對此次的重傳信息結束一個上行HARQRTT傳輸。上行同步非自適應HARQ流程eNodeB通過PHICH(物理上行HARQ傳輸時序上行HARQ傳輸時序HARQ進程數(shù)量對于SaWHARQ，一次傳輸發(fā)出后，要等待RTT時間才能決定下一次傳輸是新數(shù)據還是舊數(shù)據的重傳。并發(fā)HARQ進程可以不浪費RTT等待時間。RTT越大，需要越多的并行HARQ進程數(shù)量以填滿RTTHARQ進程數(shù)量約等于RTT/TTIHARQ進程數(shù)量對于SaWHARQ，一次傳輸發(fā)出后，要等待HARQ進程數(shù)量估算UE處理延遲約為2ms：eNodeB處理延遲約為3ms：傳輸延遲取決于eNodeB和UE之間的距離。傳輸速度約為6.7us/km.對于較小的小區(qū)，傳輸延遲基本可以忽略，對于大小區(qū)，則不能忽略。一般對于半徑15km以下小區(qū)，支持7個HARQ進程就足夠。更大的小區(qū)需要支持8個HARQ進程,最大能支持100km的小區(qū)LTE上行只支持8個HARQ進程，下行支持7個或8個HARQ進程。這樣可以有效支持大小區(qū)覆蓋，也可對小區(qū)進行優(yōu)化。HARQ進程數(shù)量估算UE處理延遲約為2ms：HARQ－性能橙色線：傳統(tǒng)ARQ蘭色線：接收方分集合并的HARQ紅色線：增加FEC冗余方式的HARQHARQ顯著提升低信噪比下的性能，對改善小區(qū)邊緣覆蓋概率是有好處的HARQ－性能橙色線：傳統(tǒng)ARQ宏分集技術上行宏分集終端發(fā)送的上行信號被兩個或兩個以上的基站（小區(qū)）接收到，并將接收到的信號進行選擇性合并或軟合并，提高接收信號的性能。下行宏分集下行信號的在兩個或兩個以上的基站（小區(qū)）發(fā)送，終端對不同基站（小區(qū)）來的接收信號進行軟合并處理。宏分集技術上行宏分集宏分集技術優(yōu)點提高系統(tǒng)容量和小區(qū)邊緣傳輸速率增加小區(qū)覆蓋范圍宏分集技術優(yōu)點提高系統(tǒng)容量和小區(qū)邊緣傳輸速率宏分集的取舍對于系統(tǒng)構架的影響宏分集技術的取舍決定了E-UTRAN系統(tǒng)的網絡架構屬于物理層技術，但涉及網絡構架的選擇，對LTE/SAE系統(tǒng)的演進具有深遠的影響。支持宏分集的網絡架構（三層構架）：核心網（CN）、無線網絡控制器（RNC）、基站（NodeB）不支持宏分集（扁平網絡架構）核心網+基站宏分集的取舍對于系統(tǒng)構架的影響宏分集技術的取舍決定了E-UT宏分集在LTE中是否會帶來顯著性能增益？支持的認為：宏分集可以提高小區(qū)邊緣的性能、小區(qū)的傳輸容量和覆蓋范圍。反對的認為：在多址接入技術（OFDMA/FDMA）中，并不會帶來太大的好處，但會使得系統(tǒng)的網絡架構復雜度增加，提高系統(tǒng)的成本，同時增加控制面和用戶面的傳輸時延。宏分集在LTE中是否會帶來顯著性能增益？支持的認為：宏分集可WCDMA中宏分集技術的使用R5版本之前：宏分集用于軟切換中，以提高小區(qū)邊緣的傳輸性能。下行：傳輸格式（傳輸塊大小、調制方式、編碼速率）相同的數(shù)據從幾個不同的基站在專用物理數(shù)據信道DPDCH中傳輸，終端接收到不同小區(qū)的數(shù)據，進行軟合并后，輸入譯碼器進行譯碼。上行：數(shù)據通過DPDCH發(fā)送，在幾個基站中接收后，通過軟合并（同一個基站的不同小區(qū)）或者選擇性合并（不同基站間）對接收信號進行處理。WCDMA中宏分集技術的使用R5版本之前：宏分集用于軟切換中WCDMA中宏分集技術的使用R5版本：下行增加HSDPA技術，HSDPA的基本原理是采用速率自適應方式，根據終端信道的實時變化情況，通過共享信道中資源調度的方法發(fā)送數(shù)據。由于終端對于不同基站的信道條件變化不同，不同基站在與相同的終端通信時可能會選擇不同的AMC等級，這樣將會增加軟合并實現(xiàn)的難度。同時由于AMC和HARQ的使用減少了宏分集帶來的分集增益。HSDPA沒有使用軟切換方式。R6版本：上行增加HSUPA功能，繼續(xù)保留宏分集WCDMA中宏分集技術的使用R5版本：LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-下行宏分集LTE系統(tǒng)采用的信息傳輸方式與HSDPA相似：AMC+HARQLTE采用下行宏分集困難下行宏分集需要在相鄰的小區(qū)同時為一個UE分配相同的頻率資源，傳輸相同的數(shù)據，因此需要消耗兩倍的系統(tǒng)資源。OFDM下行宏分集系統(tǒng)還需要采用的更大的循環(huán)前綴（CP），以避免下行失步造成的基站間干擾，造成頻譜效率的額外損失。LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-下行宏分集LTE系統(tǒng)采用的信息傳輸LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-上行宏分集上行宏分集決定系統(tǒng)采用何種切換方式：硬切換、軟切換（軟合并/選擇性合并）軟切換需要RNC，采用軟切換必須保留三層結構用戶面和控制面的時延難以保證LTE系統(tǒng)對宏分集的取舍-上行宏分集上行宏分集決定系統(tǒng)采用何不同網絡架構對E-UTRAN用戶面?zhèn)鬏敃r延的影響不同網絡架構對E-UTRAN用戶面?zhèn)鬏敃r延的影響目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM的由來單載波OFDM：

OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing

正交頻分復用frequency傳統(tǒng)多載波frequencyOFDMfrequencyOFDM的由來單載波OFDM：frequency傳統(tǒng)多載波fOFDM發(fā)射流程OFDM發(fā)射流程OFDM的核心操作OFDM的核心操作OFDM實現(xiàn)方法使用傳統(tǒng)振蕩器使用IFFTOFDM實現(xiàn)方法使用傳統(tǒng)振蕩器OFDM實現(xiàn)方法（續(xù)）OFDM實現(xiàn)方法（續(xù)）正交性體現(xiàn)在一個OFDM符號內包含多個子載波。所有的子載波都具有相同的幅值和相位，從圖中可以看出，每個子載波在一個OFDM符號周期內都包含整數(shù)倍個周期，而且各個相鄰的子載波之間相差1個周期。正交性體現(xiàn)在一個OFDM符號內包含多個子載波。所有的子載波都正交性對第j個子載波進行解調，然后在時間長度T內進行積分對第j個子載波進行解調可以恢復出期望符號。而對其它載波由于在積分時間內，頻率差別(i-j)/T可以產生整數(shù)倍個周期，所以積分結果為零。正交性對第j個子載波進行解調，然后在時間長度T內進行積分OFDM是為多徑衰落信道而設計的時域影響：符號間干擾頻域影響：頻率選擇性衰落OFDM是為多徑衰落信道而設計的時域影響：符號間干擾頻域影響應對符號間干擾-插入CP應對符號間干擾-插入CP加CP操作加CP操作CP長度的確定CP長度的確定CP長度的確定CP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載波間干擾越短越好：越長，CP開銷越大，系統(tǒng)頻譜效率越低越長越好：可以避免符號間干擾和子載波間干擾CP長度的確定CP長度的考慮因素：頻譜效率/符號間干擾和子載CP長度的確定CP長度的確定應對頻率選擇性衰落-窄帶并行傳輸化零為整，簡化接收機的信道均衡操作避免符號間干擾和天線間干擾相互混雜，有效分離信道均衡和MIMO檢測應對頻率選擇性衰落-窄帶并行傳輸化零為整，簡化接收機的信道均子載波間隔確定考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力子載波間隔越小，調度精度越高，系統(tǒng)頻譜效率越高子載波間隔越小，對多普勒頻移和相位噪聲過于敏感當子載波間隔在10KHz以上，相位噪聲的影響相對較低多普勒頻移影響大于相位噪聲（以此為主）子載波間隔確定考慮因素：頻譜效率和抗頻偏能力多普勒頻移多普勒頻移多普勒頻移設手機發(fā)出信號頻率為fT，基站收到的信號頻率為fR，相對運動速度為Ｖ，Ｃ為電磁波在自由空間的傳播速度(光速)；fdoppler即為多普勒頻移例360km/h車速，3GHz頻率的多普勒頻移：多普勒頻移設手機發(fā)出信號頻率為fT，基站收到的信號頻率為f子載波間隔確定-多普勒頻移影響2GHz頻段，350km/h帶來648Hz的多普勒頻移，對高階調制（64QAM）造成顯著影響。低速場景，多普勒頻移不顯著，子載波間隔可以較小高速場景，多普勒頻移是主要問題，子載波間隔要較大仿真顯示，子載波間隔大于11KHz，多普勒頻移不會造成嚴重性能下降當15KHz時，EUTRA系統(tǒng)和UTRA系統(tǒng)具有相同的碼片速率，因此確定單播系統(tǒng)中采用15KHz的子載波間隔獨立載波MBMS應用場景為低速移動，應用更小的子載波間隔，以降低CP開銷，提高頻譜效率，采用7.5KHz子載波Wimax的子載波間隔為10.98KHz，UMB的子載波間隔為9.6KHz子載波間隔確定-多普勒頻移影響2GHz頻段，350km/h帶OFDM圖示OFDM圖示目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術的優(yōu)勢頻譜效率高帶寬擴展性強抗多徑衰落頻域調度和自適應實現(xiàn)MIMO技術較為簡單OFDM技術的優(yōu)勢頻譜效率高OFDM技術的優(yōu)勢-頻譜效率高各子載波可以部分重疊，理論上可以接近Nyquist極限。實現(xiàn)小區(qū)內各用戶之間的正交性，避免用戶間干擾，取得很高的小區(qū)容量。相對單載波系統(tǒng)（WCDMA），多載波技術是更直接實現(xiàn)正交傳輸?shù)姆椒∣FDM技術的優(yōu)勢-頻譜效率高各子載波可以部分重疊，理論上可OFDM技術的優(yōu)勢-帶寬擴展性強OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波數(shù)量，幾百kHz—幾百MHz都較容易實現(xiàn)，F(xiàn)FT尺寸帶來的系統(tǒng)復雜度增加相對并不明顯。非常有利于實現(xiàn)未來寬帶移動通信所需的更大帶寬，也更便于使用2G系統(tǒng)退出市場后留下的小片頻譜。單載波CDMA只能依賴提高碼片速率或多載波CDMA的方式支持更大帶寬，都可能造成接收機復雜度大幅上升。OFDM系統(tǒng)對大帶寬的有效支持成為其相對單載波技術的決定性優(yōu)勢。OFDM技術的優(yōu)勢-帶寬擴展性強OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于OFDM技術的優(yōu)勢-抗多徑衰落多徑干擾在系統(tǒng)帶寬增加到5MHz以上變得相當嚴重。OFDM將寬帶轉化為窄帶傳輸，每個子載波上可看作平坦衰落信道。插入CP可以用單抽頭頻域均衡（FDE）糾正信道失真，大大降低了接收機均衡器的復雜度單載波信號的多徑均衡復雜度隨著帶寬的增大而急劇增加，很難支持較大的帶寬。對于更大帶寬20M以上，OFDM優(yōu)勢更加明顯OFDM技術的優(yōu)勢-抗多徑衰落多徑干擾在系統(tǒng)帶寬增加到5MHOFDM技術的優(yōu)勢-頻域調度和自適應集中式、分布式子載波分配方式集中式子載波分配方式：時域調度、頻域調度分布式子載波分配方式：終端高速移動或低信干噪比，無法有效頻域調度OFDM技術的優(yōu)勢-頻域調度和自適應集中式、分布式子載波分配多載波/單載波對頻率選擇性衰落的適應多載波/單載波對頻率選擇性衰落的適應OFDM技術的優(yōu)勢-實現(xiàn)MIMO技術簡單MIMO技術關鍵是有效避免天線間的干擾（IAI），以區(qū)分多個并行數(shù)據流。在平坦衰落信道可以實現(xiàn)簡單的MIMO接收。頻率選擇性衰落信道中，IAI和符號間干擾（ISI）混合在一起，很難將MIMO接收和信道均衡分開處理OFDM技術的優(yōu)勢-實現(xiàn)MIMO技術簡單MIMO技術關鍵是有OFDM技術存在的問題PAPR問題時間和頻率同步多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM技術存在的問題PAPR問題OFDM不足1——峰均比高下行使用高性能功放，上行采用SC-FDMA以改善蜂均比OFDM不足1——峰均比高OFDM不足2——對頻率偏移特別敏感LTE使用頻率同步解決頻偏問題OFDM不足2——對頻率偏移特別敏感LTE使用頻率同步解決頻OFDM不足3-多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM系統(tǒng)雖然保證了小區(qū)內用戶的正交性，但無法實現(xiàn)自然的小區(qū)間多址（CDMA則很容易實現(xiàn)）。如果不采取額外設計，將面臨嚴重的小區(qū)間干擾（某些寬帶無線接入系統(tǒng)就因缺乏這方面的考慮而可能為多小區(qū)組網帶來困難）。可能的解決方案包括加擾、小區(qū)間頻域協(xié)調、干擾消除、跳頻等。OFDM不足3-多小區(qū)多址和干擾抑制OFDM系統(tǒng)雖然保證了小目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析多址技術下行多址技術：OFDMA上行多址技術主要考慮因素：終端處理能力有限，尤其發(fā)射功率受限。OFDM技術由于高的PAPR問題不利于在上行實現(xiàn)。單載波（SC）傳輸技術PAPR較低LTE采用在頻域實現(xiàn)的多址方式：單載波頻分多址（SC-FDMA）多址技術下行多址技術：OFDMAOFDMAVSSC-FDMAOFDMAVSSC-FDMADFT-S-OFDM信號產生DFT-S-OFDM信號產生DFT-S-OFDM解調DFT-S-OFDM解調DFT-S-OFDM方式下的上行用戶復用上行RB資源只有集中式的分配方式DFT-S-OFDM方式下的上行用戶復用上行RB資源只有集中下行調制多址OFDMA下行調制多址OFDMAE-UTRAN空口技術-上行調制多址SC_FDMAE-UTRAN空口技術-上行調制多址SC_FDMA目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析OFDM技術基本原理OFDM技術優(yōu)勢與不足下行多址技術和上行多址技術LTE下行和上行MIMO技術目錄高階調制、AMC、HARQ和宏分集技術分析目錄5.LTE下行和上行MIMO技術5.1MIMO技術概述5.2下行MIMO的實現(xiàn)

5.3上行MIMO的實現(xiàn)目錄5.LTE下行和上行MIMO技術LTE多天線技術無線通信系統(tǒng)可以利用的資源：時間、頻率、功率、空間LTE系統(tǒng)中，對空間資源和頻率資源進行了重新開發(fā)，大大提高了系統(tǒng)性能。多天線技術通過在收發(fā)兩端同時使用多根天線，擴展了空間域，充分利用了空間擴展所提供的特征，從而帶來了系統(tǒng)容量的提高。LTE多天線技術無線通信系統(tǒng)可以利用的資源：時間、頻率、功率MIMO的定義廣義定義：多進多出（Multiple-InputMultiple-Output）多個輸入和多個輸出既可以來自于多個數(shù)據流，也可以來自于一個數(shù)據流的多個版本。按照這個定義，各種多天線技術都可以算作MIMO技術狹義定義：多流MIMO——提高峰值速率多個信號流在空中并行傳輸按照這個定義，只有空間復用和空分多址可以算作MIMOMIMO的定義廣義定義：多進多出（Multiple-InpuMIMO技術的分類從MIMO的效果分類：傳輸分集（TransmitDiversity）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，發(fā)射或接收一個數(shù)據流，避免單個信道衰落對整個鏈路的影響。波束賦形（Beamforming）利用較小間距的天線陣元之間的相關性，通過陣元發(fā)射的波之間形成干涉，集中能量于某個（或某些）特定方向上，形成波束，從而實現(xiàn)更大的覆蓋和干擾抑制效果。空間復用（SpatialMultiplexing）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向一個終端/基站并行發(fā)射多個數(shù)據流，以提高鏈路容量（峰值速率）?？辗侄嘀罚⊿DMA）利用較大間距的天線陣元之間或賦形波束之間的不相關性，向多個終端并向發(fā)射數(shù)據流，或從多個終端并行接收數(shù)據流，以提高用戶容量。從是否在發(fā)射端有信道先驗信息分：閉環(huán)（Close-Loop）MIMO：通過反饋或信道互異性得到信道先驗信息開環(huán)（Open-Loop）MIMO：沒有信道先驗信息MIMO技術的分類從MIMO的效果分類：MIMO系統(tǒng)的極限容量MIMO(MultipleInputMultipleOutput):

收發(fā)兩端同時采用2天線為例接收信號：極限容量：MIMO系統(tǒng)的極限容量MIMO(MultipleInpuMIMO系統(tǒng)的極限容量的本質MIMO信道容量的本質—等效于多個正交并行子信道發(fā)射機接收機SVD分解等價變換為信道矩陣的奇異值，代表每個子信道衰落的幅度MIMO系統(tǒng)的極限容量的本質MIMO信道容量的本質—等效MIMO系統(tǒng)的極限容量—信道信息發(fā)端已知如果信道信息發(fā)端未知，發(fā)射機只能在每個傳輸管道上等功率分配發(fā)送功率。如果信道信息發(fā)端已知，發(fā)射機能通過Water-filling算法優(yōu)化功率分配使得容量最大化。分配的