1、移動(dòng)通信第七章 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) LTE及LTE-Advanced目錄7.1 LTE的基本概念和技術(shù)7.2 LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.1.1 概述7.1.2 LTE需求7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)7.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)7.2.2 空中接口協(xié)議7.3.1 LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) 7.3 LTE系統(tǒng)的鏈路結(jié)構(gòu)7.3.2 物理信道7.4 LTE-Advanced介紹7.5 載波聚合技術(shù)7.1.1 載波聚合簡(jiǎn)介7.1.2 載波聚合部署場(chǎng)景7.1.3 載波聚合關(guān)鍵技術(shù)7.6 中繼技術(shù)7.1.1 概述7.1.2 中繼分類7.1.3 LTE-Advanced中繼系統(tǒng)的中繼時(shí)隙配置7.1.4 協(xié)作中繼技術(shù)Mobile

2、 Communication Theory學(xué)習(xí)重點(diǎn)與要求LTE系統(tǒng)需求，LTE關(guān)鍵技術(shù)；LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，S1接口、X2接口、空中接口及協(xié)議；LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)，物理信道、物理信號(hào)及映射；LTE-Advanced中載波聚合技術(shù)和中繼技術(shù)。7.1.1 概述取消無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC采用OFDM/FDMA技術(shù)LTE帶寬從5MHz擴(kuò)展至20MHzLTE技術(shù)革新SAE項(xiàng)目推出了EPS架構(gòu)7.1.1 概述LTE雙工方式LTE支持FDD和TDD兩種雙工方式，還考慮支持半雙工FDD這種特殊的雙工方式FDD雙工方式：上下行信號(hào)在兩個(gè)頻帶上發(fā)送，之間有頻段保護(hù)帶。TDD雙工方式：發(fā)送和接收信號(hào)在相同頻帶內(nèi)，上

3、下行信號(hào)在不同時(shí)間段內(nèi)發(fā)送。H-FDD雙工方式：基站采用全雙工FDD方式，終端發(fā)送和接收信號(hào)在不同頻段傳輸，但接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)行，這與TDD相似。7.1.2 LTE需求系統(tǒng)容量需求成本相關(guān)需求系統(tǒng)部署相關(guān)需求系統(tǒng)性能需求 無(wú)線資源管理需求業(yè)務(wù)相關(guān)需求 復(fù)雜性需求 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及遷移需求 LTE系統(tǒng)需求7.1.2 LTE需求峰值速率需求：峰值速率大小與傳輸載波帶寬成正比。 傳輸時(shí)延需求： （1）控制平面時(shí)延需求 為了支持更多的處于激活態(tài)的用戶數(shù) 5MHz帶寬小區(qū)，支持200個(gè)同時(shí)處于激活態(tài)的用戶 更大帶寬小區(qū)，支持至少400個(gè)同時(shí)處于激活態(tài)的用戶下行： 2天線收|20MHz 瞬時(shí)峰值速率滿足10

4、0Mbit/s上行： 1天線發(fā)|20MHz 瞬時(shí)峰值速率滿足50Mbit/s系統(tǒng)容量需求7.1.2 LTE需求（2）用戶平面時(shí)延需求 用戶平面時(shí)延：UE（或RAN邊緣節(jié)點(diǎn)）發(fā)送IP層數(shù)據(jù)包到RAN邊緣節(jié)點(diǎn)（或UE）接收IP層數(shù)據(jù)包的單向傳輸時(shí)延。 對(duì)于E-UTRA系統(tǒng)的用戶平面，在無(wú)負(fù)載小數(shù)據(jù)IP包情況下5ms的時(shí)延。圖7-1 控制平面狀態(tài)轉(zhuǎn)換及時(shí)延需求示意圖7.1.2 LTE需求2、頻譜效率需求5、MBMS需求4、覆蓋需求3、移動(dòng)性需求系統(tǒng)性能需求1、用戶吞吐量需求系統(tǒng)性能需求 7.1.2 LTE需求用戶吞吐量指標(biāo)分為用戶平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量。 上下行用戶吞吐量需求比對(duì)下行上行小區(qū)邊緣

5、吞吐量5%CDF處吞吐量/MHz為R6 HSDPA的23倍5%CDF處吞吐量/MHz為HSUPA的23倍小區(qū)平均吞吐量2發(fā)2收天線相對(duì)于單天線吞吐量/MHz為R6 HSDPA的34倍單發(fā)雙收陣列吞吐量/MHz為R6 HSUPA的34倍帶寬/發(fā)送功率用戶吞吐量正比于于載波帶寬用戶吞吐量正比于發(fā)送帶寬和最大發(fā)送功率1、用戶吞吐量需求7.1.2 LTE需求下行頻譜效率：R6 HSPDA頻譜效率的34倍上行頻譜效率：R6 HSPDA頻譜效率的34倍支持在多個(gè)小區(qū)間的移動(dòng)和切換低速場(chǎng)景（015km/h）優(yōu)化設(shè)計(jì)；高速場(chǎng)景（15120km/h）較高性能；120350km/h（可能需要支持500km/h）下

6、的移動(dòng)性同等業(yè)務(wù)質(zhì)量E-UTRAN中通過(guò)PS（Packet-Switch,分組交換）實(shí)現(xiàn)2、頻譜效率需求3、移動(dòng)性需求7.1.2 LTE需求小區(qū)覆蓋半徑5km范圍內(nèi)，用戶吞吐量、頻譜效率和移動(dòng)性贏完全滿足前述需要；小區(qū)覆蓋半徑30km范圍內(nèi)，移動(dòng)性需求應(yīng)完全滿足，用戶吞吐量允許略微下降，頻譜效率允許明顯下降；能夠支持100km半徑的小區(qū)覆蓋。（1）更高的頻譜效率；（2）單播和多播混合載波內(nèi)，MBMS業(yè)務(wù)在小區(qū)邊緣的頻譜效率與單播業(yè)務(wù)相同；4、覆蓋需求5、MBMS需求7.1.2 LTE需求（3）MBMS業(yè)務(wù)應(yīng)盡可能地減少一個(gè)小區(qū)內(nèi)或位于兩個(gè)不同載波間的廣播業(yè)務(wù)頻道間、廣播業(yè)務(wù)與單播業(yè)務(wù)切換時(shí)的終

7、端時(shí)延；（4）MBMS業(yè)務(wù)與單播業(yè)務(wù)采用相同的多址調(diào)制、編碼方式，終端帶寬等級(jí)方面也與單播業(yè)務(wù)相同；（5）E-UTRA系統(tǒng)支持MBMS業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)在一個(gè)用戶中并發(fā)應(yīng)用（6）E-UTRA系統(tǒng)支持MBMS業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在一個(gè)用戶中并發(fā)應(yīng)用（7）E-UTRA系統(tǒng)支持MBMS業(yè)務(wù)在非對(duì)稱頻段中應(yīng)用7.1.2 LTE需求3、頻譜部署4、與3GPP現(xiàn)有系統(tǒng)的共存與互操作2、頻譜靈活應(yīng)用系統(tǒng)部署相關(guān)需求1、部署場(chǎng)景需求7.1.2 LTE需求E-UTRAN系統(tǒng)支持以下兩種部署場(chǎng)景。（1）單獨(dú)部署場(chǎng)景：E-UTRAN系統(tǒng)可在以前未部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)或者已經(jīng)存在UTRAN/GERAN覆蓋的區(qū)域內(nèi)不是E-ITRA

8、N系統(tǒng)，但E-UTRAN與UTRAN/GERAN間不存在互操作。（2）與現(xiàn)有UTRAN/GERAN融合部署： E-UTRAN在已存在UTRAN/GERAN覆蓋的區(qū)域內(nèi)部署，且網(wǎng)絡(luò)間存在互操作。1、部署場(chǎng)景7.1.2 LTE需求（1）E-UTRA支持不同帶寬的部署場(chǎng)景，同時(shí)支持成對(duì)和非成對(duì)頻段上部署；（2） E-UTRA 支持兩種廣播傳輸模式“Downlink-only”和“Downlink and Uplink”，以利于頻譜的優(yōu)化應(yīng)用；（3） E-UTRA可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商或特殊需求，靈活配置用于不通傳輸請(qǐng)求的無(wú)線資源；（4）在對(duì)稱和非對(duì)稱頻譜的使用上，避免不必要的技術(shù)差異，盡可能地降低附加的復(fù)雜度

9、。2、頻譜靈活應(yīng)用7.1.2 LTE需求 （1）在相同的地理區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)與GERAN/3G系統(tǒng)的鄰頻、共站址共存；（2）在相同的地理區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)營(yíng)商系統(tǒng)間的鄰頻、共站址共存；（3）在國(guó)境線上的系統(tǒng)間可實(shí)現(xiàn)相互重疊和相鄰頻段情況下共存；（4）可在所有的頻段內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行部署。3、頻譜部署7.1.2 LTE需求 （1）E-UTRAN終端必須具備在UTRAN或GERAN中測(cè)量的能力，測(cè)量對(duì)終端復(fù)雜度和網(wǎng)絡(luò)性能的影響可接受；（2）E-UTRAN系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需在有限的終端復(fù)雜度和對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響的情況下，有效地支持不同無(wú)線接入系統(tǒng)間（Inter-RAT）的測(cè)量；（3）E-UTRAN和UTRAN系統(tǒng)間實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的

10、切換中斷時(shí)延少于300ms ；（4）E-UTRAN和UTRAN系統(tǒng)間非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的切換中斷時(shí)延少于500ms ;（5）E-UTRAN和GERAN系統(tǒng)間實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的切換中斷時(shí)延少于300ms ;4、與3GPP現(xiàn)有系統(tǒng)的共存和互操作 7.1.2 LTE需求（6）E-UTRAN和GERAN系統(tǒng)間非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的切換中斷時(shí)延少于500ms ；（7）支持UTRAN/GERAN 和 E-UTRAN的雙模終端如果處于非激活狀態(tài)，只需要檢測(cè)GERAN、UTRA或E-UTRA中一個(gè)系統(tǒng)的尋呼消；（8）E-UTRAN系統(tǒng)的廣播數(shù)據(jù)流和UTRAN系統(tǒng)采用單播方式發(fā)送廣播數(shù)據(jù)流（如相同的電視頻道）間進(jìn)行切換時(shí)，中斷時(shí)延滿足要

11、；（9）E-UTRAN系統(tǒng)的廣播數(shù)據(jù)流和GERAN系統(tǒng)采用單播方式發(fā)送廣播數(shù)據(jù)流（如相同的電視頻道）間進(jìn)行切換時(shí)，中斷時(shí)延需滿足要求;（10）E-UTRAN與UTRAN系統(tǒng)的廣播數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)（如相同的電視頻道）進(jìn)行切換時(shí)，中斷時(shí)延需滿足要求;4、與3GPP現(xiàn)有系統(tǒng)的共存和互操作 7.1.2 LTE需求（1）E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)基于分組域；（2）E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)在不額外增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，最小化“單點(diǎn)失敗”的可能性；（3）E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，盡可能減少接口數(shù)目；（4） E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)不排除無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層間互操作的可能性；（5） E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)支持

12、端到端的QoS，傳輸網(wǎng)絡(luò)層贏根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層的需求提供合適的QoS；（6）QoS機(jī)制應(yīng)考慮各種類型的業(yè)務(wù)，以便有效利用系統(tǒng)帶寬；（7）E-UTRAN系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能減少時(shí)延變化（抖動(dòng)），以便有效地支持TCP/IP分組業(yè)務(wù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及遷移需求 7.1.2 LTE需求（1）增強(qiáng)無(wú)線資源管理機(jī)制，以便實(shí)現(xiàn)更好的端到端QoS；（2）E-UTRAN系統(tǒng)應(yīng)提供在空口有效的傳輸和高層協(xié)議操作方式，如支持IP頭壓縮；（3）E-UTRAN系統(tǒng)應(yīng)支持在不同的無(wú)線接入系統(tǒng)間的負(fù)載均衡機(jī)制和管理策略。無(wú)線資源管理需求7.1.2 LTE需求1、對(duì)系統(tǒng)整體需求（1）最小化功能實(shí)現(xiàn)的可選項(xiàng)；（2）避免多余的必選項(xiàng)特性

13、；（3）減少測(cè)試數(shù)量，如通過(guò)減少協(xié)議棧的狀態(tài)數(shù)、最小化過(guò)程數(shù)、合適的參數(shù)范圍和顆粒度等。復(fù)雜性需求 7.1.2 LTE需求2、對(duì)終端復(fù)雜性需求（1）應(yīng)考慮終端可能支持多種模式（GERA/UTRA/E-UTRA）時(shí)的復(fù)雜性；（2）最小化終端的必選特性；（3）應(yīng)避免在實(shí)現(xiàn)相同的功能時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)或多余的必選項(xiàng)特性；（4）盡量減少可選項(xiàng)數(shù)目，可選項(xiàng)集合可通過(guò)不同的終端能力等級(jí)進(jìn)行區(qū)分，不同能力等級(jí)的終端對(duì)應(yīng)于不同的復(fù)雜度和性能折中，如多天線能力；（5）盡可能減少終端的必選測(cè)試?yán)涌霯TE開發(fā)和測(cè)試進(jìn)度。復(fù)雜性需求 7.1.2 LTE需求（1）回程通信協(xié)議應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；（2）E-UTRAN架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)

14、盡可能減少網(wǎng)絡(luò)部署的費(fèi)用，并能重用當(dāng)前站址；（3）所有被標(biāo)準(zhǔn)化的接口都應(yīng)為開放接口，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備廠商設(shè)備間的互聯(lián)互通；（4）系統(tǒng)的維護(hù)、管理和配置操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)便。成本相關(guān)需求7.1.2 LTE需求E-UTRA系統(tǒng)應(yīng)能夠有效支持各種類型的業(yè)務(wù)，包括現(xiàn)有的網(wǎng)頁(yè)瀏覽、FTP業(yè)務(wù)、視頻流業(yè)務(wù)和VoIP業(yè)務(wù)，并能夠以分組域方式支持更先進(jìn)的業(yè)務(wù)（如實(shí)時(shí)視頻或一鍵通）。VoIP業(yè)務(wù)的無(wú)線接口和回程效率以及時(shí)延性能不低于現(xiàn)有的UMTS系統(tǒng)電路域話音實(shí)現(xiàn)方式。業(yè)務(wù)相關(guān)需求 7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)下行：正交頻分多址接入（OFDMA）上行：?jiǎn)屋d波頻分多址接入（SC-FDMA）圖7-2 從頻域角度看

15、LTE多址接入技術(shù)7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)OFDMA是對(duì)多載波技術(shù)OFDM的擴(kuò)展，本質(zhì)上仍是一種頻分復(fù)用多址接入技術(shù)，是利用有效帶寬的細(xì)分在多用戶間共享子載波。它具有OFDM的優(yōu)點(diǎn)，還具有很強(qiáng)的靈活性。靈活性：可以在不改變基本參數(shù)或設(shè)備設(shè)計(jì)的情況下使用不同的頻譜帶寬；可變帶寬的傳輸資源可以在頻域內(nèi)自由調(diào)度，分配給不同的用戶；為軟頻率復(fù)用和小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)提供便利。7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)對(duì)抗時(shí)間彌散無(wú)線信道的健壯性。由于把寬帶傳輸信號(hào)細(xì)分為多個(gè)窄帶子載波，從而使得符號(hào)間干擾主要限制在每個(gè)符號(hào)起始的保護(hù)帶內(nèi)；通過(guò)頻域均衡實(shí)現(xiàn)的低復(fù)雜度接收機(jī)；廣播網(wǎng)絡(luò)中多重發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的

16、簡(jiǎn)單合并；OFDM優(yōu)點(diǎn)：7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)OFDM發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)OFDM接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多載波技術(shù)SC-FDMA技術(shù)提供了與OFDMA技術(shù)有很多共同之處的多址接入技術(shù)特別是頻域靈活方面。SC-FDMA能顯著降低PAPR（峰均功率比），解決了這一困境：在避免移動(dòng)終端發(fā)射機(jī)成本過(guò)高的情況下使上行傳輸受益于多載波技術(shù)，同時(shí)使上行和下行傳輸技術(shù)保留適當(dāng)程度的共性。7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多天線技術(shù)多天線技術(shù)是指在無(wú)線通信的發(fā)射端或接收端采用多副天線，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種綜合技術(shù)。使用多天線技術(shù)，把空間域作為另一

17、個(gè)新資源。在追求更高頻譜效率的要求下，多天線技術(shù)已發(fā)展成為最基本的解決方案之一。7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多天線技術(shù)多天線技術(shù)的3種基本增益7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多天線技術(shù)分集增益：利用多天線提供的空間分集來(lái)改善多徑衰落情況下傳輸?shù)慕研?陣列增益：通過(guò)預(yù)編碼或波束成形使能量集中在一個(gè) 或多個(gè)特定方向。這也可以為在不同方向的多個(gè)用戶 同時(shí)提供業(yè)務(wù)（即多用戶MIMO）7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)多天線技術(shù)空間復(fù)用增益：在可用天線組合所建立的多重空間層上，將多個(gè)信號(hào)流傳輸給單個(gè)用戶7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)顯著特征：無(wú)線信道的時(shí)變性無(wú)線信道時(shí)變特性：傳播損耗、快衰落

18、、慢衰落和干擾的變化帶來(lái)的問(wèn)題：解決問(wèn)題關(guān)鍵技術(shù)：LTE如何有效利用信道的變化性？如何在有限的帶寬上最大限度地提高數(shù)據(jù)傳輸速率，從而最大限度地提高頻帶利用效率？鏈路自適應(yīng)技術(shù)7.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù)是指根據(jù)當(dāng)前獲取的信道信息，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)傳輸參數(shù)的行為，用以克服或者適應(yīng)當(dāng)前信道帶來(lái)的影響。基本原理：發(fā)送功率恒定時(shí)，通過(guò)調(diào)整無(wú)線鏈路傳輸?shù)恼{(diào)制方式與編碼速率，確保鏈路的傳輸質(zhì)量。信道條件較差時(shí)，選擇較小的調(diào)制方式與編碼速率；信道條件較好時(shí)，選擇較大的調(diào)制方式，從而最大化編碼速率。鏈路自適應(yīng)技術(shù) 自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)17.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)功率控制是無(wú)線通信系統(tǒng)中一項(xiàng)基本技術(shù)

19、，用于補(bǔ)償無(wú)線信道的衰落影響，使得信號(hào)能以比較合適的功率達(dá)到接收機(jī)。LTE系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)發(fā)送給不同UE的上下行信號(hào)間相互正交，功率控制主要用于補(bǔ)償信道的路徑損耗和影響，并用于抑制小區(qū)間的干擾。合理的功率控制方案可以：（1）降低發(fā)射機(jī)功耗 （2）避免小區(qū)內(nèi)用戶的干擾 （3）提高傳輸性能和系統(tǒng)容量 （3）控制小區(qū)間的相互干擾。鏈路自適應(yīng)技術(shù) 功率控制技術(shù)27.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)HARQ結(jié)合FEC（前向糾錯(cuò)編碼）和ARQ（自動(dòng)重傳請(qǐng)求）兩種基本的差錯(cuò)控制方法，具有更高的可靠性和傳輸速率。三種機(jī)制：Chase合并機(jī)制、完全增量冗余、部分增量冗余LTE系統(tǒng)中，采用增量冗余（IR）HARQ機(jī)制，并在下

20、行鏈路系統(tǒng)中采用異步自適應(yīng)的HARQ技術(shù)，上行鏈路采用同步非自適應(yīng)HARQ技術(shù)。鏈路自適應(yīng)技術(shù) 混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求37.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)信道選擇性調(diào)度技術(shù)是指根據(jù)無(wú)線信道測(cè)量的結(jié)果，選擇信道條件較好的時(shí)頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。LTE系統(tǒng)中，由于OFDM的應(yīng)用，可在頻域上進(jìn)行信道選擇性調(diào)度，調(diào)度的顆粒度更小。帶寬增加，信道的頻率選擇性衰落特性更明顯，為每個(gè)用戶分配最佳的頻帶資源，獲得頻域上的多用戶分集增益，提高系統(tǒng)吞吐量和頻譜利用率。鏈路自適應(yīng)技術(shù) 信道選擇性調(diào)度技術(shù)47.1.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)頻域信道選擇性調(diào)度與信道質(zhì)量信息（CQI）的獲得緊密相關(guān)。下行信道CQI通過(guò)終端測(cè)量全帶寬的公共參考

21、信號(hào)獲得不同頻帶的信道狀態(tài)信息，并通過(guò)上行信道反饋給基站。上行信道質(zhì)量信息通過(guò)基站測(cè)量終端發(fā)送的上行探測(cè)參考信號(hào)獲得不同頻帶的信道狀態(tài)信息。鏈路自適應(yīng)技術(shù) 7.2 LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2空中接口協(xié)議7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)E-UTRAN總體架構(gòu)圖1、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述與3G系統(tǒng)相比，重新定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)后，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)之間的功能劃分也發(fā)生變化，需重新明確以適應(yīng)新的架構(gòu)和LTE系統(tǒng)需求。7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能實(shí)體劃分、協(xié)議架構(gòu)示意圖7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)（EPC）負(fù)責(zé)對(duì)用戶終端的全面控制和有關(guān)承載的建立。EPC的主要邏輯節(jié)點(diǎn)：分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（P-GW）、服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）、移動(dòng)性管理實(shí)體

22、（MME）除此以外，EPC也包括其他邏輯節(jié)點(diǎn)和職能，如注入用戶歸屬服務(wù)器（HSS）、策略控制和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能（RCPF）2、核心網(wǎng)7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）P-GW：分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW提供與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接，是主要的移動(dòng)性處理節(jié)點(diǎn)。負(fù)責(zé)用戶IP地址分配和QoS保證，根據(jù)PCRF規(guī)則計(jì)費(fèi)；一個(gè)UE連多個(gè)P-GW，P-GW給UE分配IP地址；為保證比特率(GBR)提供QoS保證；成為與其他網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性錨點(diǎn)；7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2）S-GW：分組業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)S-GW（Serving Gateway）通過(guò)S1-U接口來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)包的路由和分布。功能：數(shù)據(jù)通道、IP頭壓縮處理、用戶數(shù)據(jù)流加密、

23、針對(duì)移動(dòng)性的用戶面的切換、尋呼時(shí)用戶面數(shù)據(jù)包終止。當(dāng)用戶在eNodeB之間移動(dòng)時(shí)，S-GW作為數(shù)據(jù)承載的本地移動(dòng)性管理實(shí)體；當(dāng)用戶處于空閑狀態(tài)時(shí)，S-GW保留承載信息并臨時(shí)把下行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存區(qū)里，以便當(dāng)MME開始尋呼UE時(shí)重新建立承載。7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（3）MME：移動(dòng)性管理實(shí)體MME是處理UE和核心網(wǎng)絡(luò)間信令交互的控制節(jié)點(diǎn)。在UE 和核心網(wǎng)絡(luò)間所執(zhí)行的協(xié)議棧成為非介入層協(xié)議（NAS）。功能： 尋呼信息分布 安全控制 空閑狀態(tài)的移動(dòng)性管理 SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）承載控制 非接入層信令的加密和完整性保護(hù)7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化：LTE接入網(wǎng)E-UTRAN僅由eNode B組成，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)

24、量減 少；降低呼叫建立時(shí)延以及用戶數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延；E-UTRAN系統(tǒng)提供用戶平面和控制平面協(xié)議。用戶平面：分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）層、無(wú)線鏈路控制（RLC） 層、媒體接入控制（MAC）層控制平面：無(wú)線資源控制（RRC）層3、接入網(wǎng)7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)eNode B之間通過(guò)X2接口連接通過(guò)S1接口與EPC連接通過(guò)S1-MME連接到MME通過(guò)S1-U連接到S-GW3、接入網(wǎng) E-UTRAN總體架構(gòu)圖7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)eNode B功能：（1）無(wú)線資源管理相關(guān)的功能，如無(wú)線承載控制、接納控制、連接移動(dòng)性管理、上/下行動(dòng)態(tài)資源分配/調(diào)度等；（2）IP頭壓縮與用戶數(shù)據(jù)流的加密；（3）UE附著時(shí)的M

25、ME選擇。由于eNode B可以與多個(gè)MME/S-GW之間存在S1接口，因此在UE初始接入到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要選擇一個(gè)MME進(jìn)行附著；3、接入網(wǎng)7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)S1接口是MME/S-GW網(wǎng)關(guān)與eNodeB之間的接口S1接口分為用戶平面接口和控制平面接口S1接口用戶平面棧 S1接口控制平面協(xié)議棧4. S1接口7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）用戶平面S1用戶平面的傳輸網(wǎng)絡(luò)基于IP傳輸， UDP/IP協(xié)議之上采用GPRS用戶平面隧道協(xié)議來(lái)傳輸S-GW與eNode B之間的用戶平面PDU。S1用戶平面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要特點(diǎn)： 在S1接口的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中指示數(shù)據(jù)分組所屬的SAE接入承載； 移動(dòng)性過(guò)程中盡量減少數(shù)據(jù)

26、的丟失； 錯(cuò)誤處理機(jī)制； MBMS支持功能；7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2）控制平面S1接口控制基于IP傳輸，在IP層的上面采用流控制傳輸協(xié)議（SCTP）為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層信令消息提供可靠的傳輸。若每個(gè)UE對(duì)應(yīng)一個(gè)SCTP連接，則SCTP還提供尋址UE上下文的功能。S1接口無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層信令協(xié)議表示為S1-AP，在傳輸網(wǎng)絡(luò)層，信令協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳輸在IP層采用點(diǎn)到點(diǎn)方式傳輸。7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) SAE承載服務(wù)管理功能，包括SAE承載的建立、釋放； S1接口UE上下文管理功能； LTE_ACTIVE狀態(tài)下UE移動(dòng)性管理功能； S1接口的尋呼； NAS信令傳輸。提供UE與核心網(wǎng)之間非接入層信令的透明傳輸；S1接

27、口的主要功能7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) S1接口管理功能。如錯(cuò)誤指示、S1接口建立等； 網(wǎng)絡(luò)共享功能； 漫游與區(qū)域限制支持功能； NAS節(jié)點(diǎn)選擇功能；初始上下文建立過(guò)程； S1接口的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層不提供流量控制功能和擁塞控制功能。S1接口的主要功能7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)X2接口是eNodeB與eNodeB之間的接口X2接口分為用戶平面接口和控制平面接口 X2接口用戶平面協(xié)議棧 X2接口控制平面協(xié)議棧5. X2接口7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）X2接口控制平面X2接口用戶平面的傳輸網(wǎng)絡(luò)基于IP傳輸， UDP/IP協(xié)議之上采用GTP-U來(lái)傳輸eNode B之間的用戶平面PDU。 X2接口用戶平面支持eNode B

28、之間的隧道傳輸終端用戶分組功能。隧道協(xié)議應(yīng)具備的功能： 在X2接口的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中指示數(shù)據(jù)分組所屬的SAE接入承載； 在移動(dòng)性過(guò)程中，盡量減少數(shù)據(jù)的丟失；對(duì)于X2接口上業(yè)務(wù)流的傳輸，將與S1接口保持一致，以便降低架構(gòu)的復(fù)雜性，并有利于S1接口和X2接口上與業(yè)務(wù)流管理的一致性。7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2）X2接口控制平面LTE系統(tǒng)X2接口的傳輸網(wǎng)絡(luò)層控制平面IP層的上面也采用SCTP，為信令消息提供可靠的傳輸。應(yīng)用層信令協(xié)議表示為X2-AP。 X2-AP主要實(shí)現(xiàn)UE在eNB間的移動(dòng)性管理、多小區(qū)無(wú)線資源管理、常規(guī)X2接口管理和錯(cuò)誤處理等功能； X2-AP應(yīng)盡量集成和重用3G Iur接口的RNSAP協(xié)議

29、的一些應(yīng)用原則和協(xié)議過(guò)程，并根據(jù)LTE新增加的特定應(yīng)用層功能來(lái)定義新的協(xié)議過(guò)程；X2接口應(yīng)用協(xié)議的主要原則7.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) X2-AP層消息應(yīng)使用ASN.1編碼； X2-AP層與傳輸網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)應(yīng)保持獨(dú)立；支持LTE_ACTIVE狀態(tài)下UE的LTE接入系統(tǒng)內(nèi)的移動(dòng)性管理功能。主要體現(xiàn)在切換過(guò)程中由源eNB到目標(biāo)eNB的上下文傳輸以及源eNB與目標(biāo)eNB之間用戶平面隧道的控制；X2接口自身的管理功能，如錯(cuò)誤指示等。X2接口應(yīng)用協(xié)議具有的主要功能7.2.2 空中接口協(xié)議空中接口是指終端和接入網(wǎng)之間的接口（Uu接口）。LTE無(wú)線接口協(xié)議體系結(jié)構(gòu)分為用戶平面協(xié)議棧和控制平面協(xié)議棧。用戶平面協(xié)

30、議與UMTS系統(tǒng)相似，主要包括PDCP、RLC、MAC層，執(zhí)行頭壓縮、調(diào)度、加密等功能。用戶平面協(xié)議棧7.2.2 空中接口協(xié)議控制平面協(xié)議主要包 括非接入層（NAS）、RRC、PDCP、RLC、MAC層，其中PDCP、RLC和MAC和用戶平面功能相同，但控制平面沒(méi)有IP報(bào)文頭壓縮功能?？刂破矫鎱f(xié)議棧7.2.2 空中接口協(xié)議RRC協(xié)議終止于eNodeB，它在接入層中起主要控制功能，負(fù)責(zé)建立無(wú)線承載和配置eNodeB和UE間由RRC信令控制的所有底層。（1）SAE承載管理；（2）鑒權(quán)；（3） LTE_IDLE狀態(tài)下的移動(dòng)性處理；（4）產(chǎn)生LTE_IDLE狀態(tài)下的尋呼消息；（5）安全控制。NAS控制

31、協(xié)議的主要功能7.2.2 空中接口協(xié)議物理層與層2的媒體接入控制（MAC）子層和層3的無(wú)線資源控制（RRC）層具有接口層與層之間的連接點(diǎn)成為服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）物理層向MAC層提供傳輸信道MAC層提供不同的邏輯信道給層2的無(wú)線鏈路控制（RLC）子層。物理層周圍的無(wú)線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)1、層1協(xié)議框架7.2.2 空中接口協(xié)議物理層向高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，可以通過(guò)MAC子層并使用傳輸信道來(lái)接入這些服務(wù)。物理層的功能： 傳輸信道的錯(cuò)誤檢測(cè)并向高層提供指示 傳輸信道的前向糾錯(cuò)（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）編碼解 碼 混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（Hybirid Automatic Repe

32、at-reQuest，HARQ）軟合并1、層1協(xié)議框架7.2.2 空中接口協(xié)議編碼的傳輸信道與物理信道之間的速率匹配編碼的傳輸信道與物理信道之間的映射物理信道的功率加權(quán)物理信道的調(diào)制和解調(diào)頻率和時(shí)間同步射頻特性測(cè)量并向高層提供指示多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）天線處理傳輸分集射頻處理7.2.2 空中接口協(xié)議層2下行構(gòu)架圖（反映網(wǎng)絡(luò)側(cè)）層2上行構(gòu)架圖（反映終端側(cè)）2. 層2協(xié)議框架7.2.2 空中接口協(xié)議 MAC層是LTE無(wú)線協(xié)議棧第二層結(jié)構(gòu)內(nèi)最低的子層。MAC層通過(guò)傳輸信道與其下的物理層連接，通過(guò)邏輯信道與其上的RLC子層連接。功能MAC

33、層主要實(shí)現(xiàn)與調(diào)度和HARQ相關(guān)的功能。LTE中的MAC，每小區(qū)只存在一個(gè)MAC實(shí)體，負(fù)責(zé)MAC相關(guān)的全部功能。邏輯信道MAC層通過(guò)邏輯信道為RLC層提供數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。邏輯信道既可以是承載RRC等控制數(shù)據(jù)的控制邏輯信道，也可以使承載用戶平面數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯信道。傳輸信道來(lái)自MAC層的數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸信道與物理層進(jìn)行交換，可根據(jù)數(shù)據(jù)如何在空口傳輸將他們復(fù)用到傳輸信道上。（1）MAC層7.2.2 空中接口協(xié)議空中接口協(xié)議傳輸信道和邏輯信道間的復(fù)用和映射下行時(shí)，DL-SCH承載除PCCH外所有邏輯信道中的信息。對(duì)MBMS來(lái)說(shuō)，MTCH和MCCH既可映射到DL-SCH也可映射到MCH，這取決于數(shù)據(jù)是但小區(qū)發(fā)送

34、還是多小區(qū)發(fā)送。下行邏輯信道復(fù)用7.2.2 空中接口協(xié)議RLC層位于PDCP層和MAC層之間，通過(guò)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）與PDCP層通信，通過(guò)邏輯信道與MAC層通信。RLC PDU由RLC頭和RLC SUD組成。功能RLC層主要實(shí)現(xiàn)與ARQ相關(guān)的功能。RLC層的功能時(shí)通過(guò)RLC實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)傳輸模式RLC層提供三種數(shù)據(jù)傳輸模式：透明模式（TM）、非確認(rèn)模式（UM）和確認(rèn)模式（AM）透明模式：TM RLC不對(duì)PDU增加任何RLC頭，僅僅根據(jù)業(yè)務(wù)類型決定是否進(jìn)行分段操作。該模式適用于那些不需要重發(fā)或?qū)ν哆f順序不敏感的服務(wù)。（2） RLC層7.2.2 空中接口協(xié)議非確認(rèn)模式：UM RLC提供單向的

35、數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。UM模式按順序投遞那些可能因MAC層HARQ進(jìn)程而在接收時(shí)發(fā)生混亂但又無(wú)需重發(fā)丟失PDU的數(shù)據(jù)。該模式主要用于延時(shí)敏感和可容錯(cuò)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，尤其是VoIP，以及其他對(duì)時(shí)延敏感的流媒體業(yè)務(wù)中。確認(rèn)模式：AM RLC提供雙向的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，AM RLC最重要的特征是“重傳”，自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）用來(lái)支持無(wú)差錯(cuò)傳輸。AM RLC主要用于錯(cuò)誤敏感、時(shí)延容忍的非實(shí)時(shí)應(yīng)用中。時(shí)延要求不太嚴(yán)格，流媒體類型業(yè)務(wù)也經(jīng)常使用AM RLC。在控制平面中，為了確?？煽啃裕琑RC消息通常使用AM RLC。7.2.2 空中接口協(xié)議PDCP提供下列功能：（1）用戶平面數(shù)據(jù)的報(bào)頭壓縮和解壓縮；（2）安全性功能：

36、用戶和控制平面協(xié)議的加密和解密；控制平面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和驗(yàn)證；（3）切換支持功能：切換時(shí)對(duì)上層發(fā)送的PDU順序發(fā)送和重排序；對(duì)映射到RLC確認(rèn)模式下的用戶平面數(shù)據(jù)的無(wú)損切換；（4）丟棄超時(shí)的用戶平面數(shù)據(jù)。（3） PDCP層7.2.2 空中接口協(xié)議控制平面PDCP概覽用戶平面PDCP概覽7.2.2 空中接口協(xié)議層3協(xié)議主要由無(wú)線資源控制（RRC）層構(gòu)成RRC層承擔(dān)RRC連接管理、無(wú)線承載控制、移動(dòng)性管理以及UE測(cè)量報(bào)告與控制。3、層3協(xié)議框架7.2.2 空中接口協(xié)議處于RRC_IDLE狀態(tài)時(shí)，UE可進(jìn)行小區(qū)選擇與重選。該狀態(tài)下UE通過(guò)監(jiān)視尋呼信號(hào)來(lái)檢測(cè)來(lái)電被叫的發(fā)生，同時(shí)獲取系統(tǒng)信息。處于RR

37、C_CONNECTED狀態(tài)時(shí)，UE建立RRC連接。E-URTAN分配無(wú)線資源給UE，以便于通過(guò)共享數(shù)據(jù)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)（單播）傳輸。UMTS有4中RRC狀態(tài)，LTE狀態(tài)2種RRC_IDLE和RRC_CONNECTED。建立RRC連接時(shí)，UE處于RRC_CONNECTED狀態(tài)，否則UE處于RRC_IDLE狀態(tài)。RRC狀態(tài)7.2.2 空中接口協(xié)議（1）系統(tǒng)信息廣播：處理包含NAS公共信息在內(nèi)的系統(tǒng)信息廣播；（2）RRC連接控制：涉及RRC連接建立、修改、釋放相關(guān)的所有過(guò)程，包括尋呼、初始安全激活、信令無(wú)線承載（SRB）和攜帶用戶數(shù)據(jù)的無(wú)線承載（數(shù)據(jù)無(wú)線承載，即DRB）的建立、LTE內(nèi)的切換、底層協(xié)議的

38、配置以及無(wú)線鏈路失效等；（3）頻帶內(nèi)、頻間及Inter-RAT移動(dòng)性的測(cè)量配置和上報(bào)：包括測(cè)量間隔的配置和激活；（4）其他功能：專用NAS信息傳輸和UE無(wú)線接入能力信息的傳輸?shù)取RC協(xié)議涵蓋功能7.3.1 LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的5ms子幀長(zhǎng)度LTE-FDD模式幀結(jié)構(gòu)LTE-TDD模式幀結(jié)構(gòu)LTE FDD模式幀結(jié)構(gòu)LTE TDD模式幀結(jié)構(gòu)7.3.1 LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)TDD模式支持5ms和10ms的上下行子幀切換周期TDD幀結(jié)構(gòu)中的特殊子幀配置可以有很多種，用以改變DwPTS、GP和UpPTS的長(zhǎng)度，但始終有DwPTS+GP+UpPTS=1ms。7.3.2 物理信道LTE物理層傳輸使用的最小

39、資源單位定義為資源粒子（RE）。若干個(gè)RE組成資源塊（RB）。LTE以RB為單位為用戶分配資源，用戶的物理信道和物理信號(hào)的分配則以RE為單位。1、物理資源7.3.2 物理信道LTE物理資源7.3.2 物理信道發(fā)射端：比特級(jí)的處理是物理信道數(shù)據(jù)處理的前端在二進(jìn)制比特?cái)?shù)字流上添加CRC校驗(yàn)、信道編碼、交織、速率匹配以及加擾。加擾后進(jìn)行的時(shí)符號(hào)級(jí)處理，包括調(diào)制、層映射、預(yù)編碼、資源塊映射、天線發(fā)送過(guò)程。接收端：是發(fā)射端的逆過(guò)程。此外，接收機(jī)還要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，并反饋信道質(zhì)量指示（CQI）、預(yù)編碼碼本指示（PMI）、重傳指示（RI）等信息，以供下一次生成信道時(shí)使用。2、物理信道生成7.3.2 物理信道

40、下行物理信道一般流程7.3.2 物理信道上行物理信道一般流程7.3.2 物理信道下行物理信道物理廣播信道（PBCH） 物理下行共享信道（PDSCH） 物理下行控制信道（PDCCH） 物理控制格式指示信道（PCFICH）物理HARQ指示信道（PHICH） 物理多播信道（PMCH）上行物理信道物理隨機(jī)接入信道（PRACH）物理上行共享信道（PUSCH）物理上行控制信道（PUCCH）3、物理信道舉列7.4 LTE-Advanced介紹Mobile Communication Theory LTE和LTE-A兼容性LTE的終端可接入LTE-A的網(wǎng)絡(luò)LTE-A的終端也可接入LTE的網(wǎng)絡(luò)兩者均基于OFDM

41、和MIMO技術(shù) LTE-A是LTE的全面增強(qiáng)上下行增強(qiáng)MIMO（Enhanced UL/DL MIMO）載波聚合（CA）中繼（Relay）協(xié)作多點(diǎn)（CoMP） LTE-Advanced是3GPP為了滿足ITU IMT-Advanced（4G）需求而推出的LTE后續(xù)演進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。最大可支持100MHz系統(tǒng)帶寬，下行峰值速率達(dá)到1Gbps，上行峰值速率達(dá)到500Mbps。7.4 LTE-Advanced介紹Mobile Communication Theory系統(tǒng)性能LTE-ALTE峰值速率下行1000Mbps 100MHz100Mbps20MHz上行500Mbps 100MHz50Mbps20M

42、Hz控制面時(shí)延Idle to connected50 ms100 msDormant to active10ms50ms用戶面時(shí)延（無(wú)負(fù)荷）4ms5ms 10ms頻譜效率峰值下行：30bps/Hz =8X8上行：15bps/Hz=4X4下行：5bps/Hz 2X2上行：2.5bps/Hz1X2平均下行：3.7bps/Hz/cell =4X4上行：2.0bps/Hz/cell =2X4下行：R6 HSPA的3到4倍2X2上行：R6 HSPA的2到3倍1X2小區(qū)邊緣下行：0.12 bps/Hz/cell/user =4X4下行：0.07 bps/Hz/cell/user =2X4N/A移動(dòng)性=35

43、0 km/h,=500km/hfreq band20M Hz, 頻譜聚合1.4，3，5，10，15，20 MHz支持成對(duì)的頻譜和非成對(duì)的頻譜LTE-Advanced的主要指標(biāo)7.5 載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory載波聚合兩個(gè)或更多的成員載波（Component Carrier, CC）聚合在一起，支持LTE-A最大100MHz的傳輸帶寬所有CC都是后向兼容LTE Rel-8的載波載波聚合目的支持LTE-A更高的傳輸帶寬在為L(zhǎng)TE Rel-8/9 UE 提供后向兼容性的同時(shí)，也為L(zhǎng)TE Rel-10 UE提供更高的吞吐量在滿足對(duì)峰值速率要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)靈活的頻

44、譜利用7.5.1載波聚合簡(jiǎn)介7.5 載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory載波聚合可以分為Intra-band載波聚合和Inter-band載波聚合：Intra-band載波聚合，指聚合在一起的多個(gè)成員載波屬于同一個(gè)頻段；Inter-band載波聚合，指聚合在一起的多個(gè)成員載波處于不同的頻段。以FDD系統(tǒng)載波聚合為例，圖中下箭頭表示下行成員載波，上箭頭表示上行成員載波。一個(gè)上行CC和一個(gè)下行CC通過(guò)某種對(duì)應(yīng)關(guān)系關(guān)聯(lián)到一起就構(gòu)成了一個(gè)小區(qū)（Cell），所以載波聚合也被稱為小區(qū)聚合（Cell Aggregation）。Intra-bandInter-band7.5.1載

45、波聚合簡(jiǎn)介7.5 載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory為了便于對(duì)成員載波進(jìn)行管理，引入了主成員載波（Primary CC，PCC）和輔成員載波（Secondary CC，SCC），每個(gè)UE最多具有一個(gè)上行PCC和一個(gè)下行PCC。上圖中，斜杠陰影表示下行主載波，方塊陰影表示上行主載波。下行PCC的作用包括建立無(wú)線資源控制協(xié)議（Radio Resource Control，RRC）信令連接、非接入層（Non-Access Stratum，NAS）移動(dòng)性和作為安全性參數(shù)的輸入等；上行PCC用于發(fā)送物理層的控制信息。下行PCC和上行PCC關(guān)聯(lián)到一起構(gòu)成了主小區(qū)（Prima

46、ry Cell，PCell），一個(gè)下行SCC和相關(guān)聯(lián)的一個(gè)上行SCC共同構(gòu)成了輔小區(qū)（Secondary Cell，SCell），用于擴(kuò)展用戶的傳輸帶寬。7.5載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory場(chǎng)景描述例子1（1）F1和F2共址、重疊覆蓋，覆蓋范圍幾乎相同；（2）F1和F2都可以提供足夠覆蓋；（3）典型的場(chǎng)景是F1和F2屬于相同頻段。2（1）F1和F2共址、重疊覆蓋，F(xiàn)2的覆蓋小于F1；（2）只有F1可以提供足夠覆蓋，F(xiàn)2用于改善容量；（3）典型的場(chǎng)景是F1和F2屬于不同頻段。3（1）F1和F2共址覆蓋，F(xiàn)2的天線指向F1的小區(qū)邊界，用于提供小區(qū)邊緣容量；（2）

47、只有F1用于提供覆蓋；（3）典型的場(chǎng)景是F1和F2屬于不同頻段。4（1）宏基站上的F1提供宏覆蓋，射頻遠(yuǎn)端上的F2用于提供熱點(diǎn)地區(qū)的容量；（2）典型的場(chǎng)景是F1和F2屬于不同頻段。5與場(chǎng)景2類似，不同是eNB覆蓋范圍內(nèi)部署了頻率選擇性Repeater，用于擴(kuò)展某個(gè)頻段的覆蓋范圍；7.5.2 載波聚合部署場(chǎng)景7.5載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory1. 交叉載波調(diào)度交叉載波調(diào)度主要是針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)場(chǎng)景，使受干擾較大的小區(qū)的控制信息通過(guò)信道條件好的載波傳輸，以保證控制信息的可靠傳輸。如圖所示，本載波調(diào)度與Rel-8中的單載波調(diào)度方式相同，其PDSCH/PUSCH由本載波

48、的PDCCH調(diào)度。而對(duì)于交叉載波調(diào)度，其PDSCH/PUSCH由其他載波的PDCCH調(diào)度。當(dāng)UE配置交叉載波調(diào)度時(shí)，通過(guò)載波指示域（Carrier Indication Field，CIF）區(qū)分不同的載波，CIF位于下行控制信息（Downlink Control Information, DCI）格式中的起始位置，長(zhǎng)度是3 bit，最多能夠標(biāo)識(shí)8個(gè)小區(qū)。7.5.3 載波聚合關(guān)鍵技術(shù)7.5載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory2. 小區(qū)管理 為了節(jié)省UE的功率消耗，定義了若干種小區(qū)狀態(tài) （1）配置/未配置UE使用的任意輔小區(qū)都稱為配置小區(qū)，未被使用的輔小區(qū)稱為未配置小

49、區(qū)eNB通過(guò)RRC重配置信令為UE增加額外的配置輔小區(qū)，以及刪除已配置的輔小區(qū)。（2）激活/去激活已配置的輔小區(qū)進(jìn)一步被劃分為激活輔小區(qū)與去激活輔小區(qū)。在去激活的輔小區(qū)上，UE不接收PDCCH/PDSCH，不發(fā)送SRS/CQI，不發(fā)送PUSCH（包括重傳），不在PDCCH搜索空間上檢測(cè)上行授權(quán)，故不會(huì)造成UE額外的功率開銷。7.5載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory 引入輔小區(qū)激活/去激活機(jī)制的好處可以將暫時(shí)不用的輔小區(qū)置為非激活狀態(tài)，可以更好地節(jié)省UE的功率；非激活輔小區(qū)可以通過(guò)MAC信令快速地轉(zhuǎn)換為激活狀態(tài)，能夠很好地適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要。 輔小區(qū)激活/去激

50、活有兩種方法顯式激活/去激活通過(guò)專用MAC控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，MAC控制單元中每個(gè)比特代表對(duì)相應(yīng)編號(hào)輔小區(qū)的激活/去激活操作，0表示去激活，1表示激活。隱式激活/去激活通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)：當(dāng)輔小區(qū)被激活的時(shí)候，eNB和UE同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器，隨著計(jì)時(shí)器運(yùn)行到超時(shí)，則該輔小區(qū)自動(dòng)被去激活；如果在計(jì)時(shí)器超時(shí)前該小區(qū)上又有新的傳輸（包括信令和數(shù)據(jù)），那么重啟該計(jì)時(shí)器，保持該輔小區(qū)處于激活狀態(tài)。7.5載波聚合技術(shù)Mobile Communication Theory3. 載波聚合中的切換 在傳統(tǒng)LTE切換過(guò)程中，源eNB和目標(biāo)eNB具有不同的功能劃分，如表所示。在LTE-Advanced系統(tǒng)中，如果UE在切

51、換之前工作在CA模式，為了保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，當(dāng)UE切換完成之后也應(yīng)該盡快以CA模式工作。所以在切換過(guò)程中，源eNB除了選擇PCell外，還在切換命令中攜帶候選SCell列表及每個(gè)候選SCell的信道測(cè)量結(jié)果（RSRP和RSRQ），供目標(biāo)eNB為UE配置SCell時(shí)做為參考。LTE源eNB目標(biāo)eNB（1）切換判決（2）目標(biāo)小區(qū)選擇（1）接納控制（2）資源預(yù)留（3）生成切換命令LTE-Advanced載波聚合（1）切換判決（2）PCell選擇（3）生成候選SCell列表（1）接納控制（2）確定最終SCell（3）資源預(yù)留（4）生成切換命令7.6 中繼技術(shù)Mobile Communication T

52、heory為了實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)覆蓋、減少信號(hào)盲區(qū)LTE-Advanced采用了中繼技術(shù)，對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。RN-UE通過(guò)Uu接口，或稱接入鏈路（Access Link），連接到RN。RN與eNB間的接口稱為Un，或稱回程鏈路（Backhaul Link）。RN和eNode B（簡(jiǎn)稱，eNB）一樣為UE提供無(wú)線接入，RN具有自己的小區(qū)標(biāo)識(shí)，在UE看來(lái)就是一個(gè)獨(dú)立的小區(qū)。7.6.1 概述7.6 中繼技術(shù)Mobile Communication Theory中繼典型應(yīng)用場(chǎng)景： 中繼技術(shù)不僅用于改善信號(hào)覆蓋，還應(yīng)用于提升吞吐量、幫助實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋、群組移動(dòng)、組建臨時(shí)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)等7.6 中繼技術(shù)Mobile Communication Theory根據(jù)回程鏈路與接入鏈路所使用的頻率資源，中繼分為以下兩類：帶內(nèi)中繼（i