1. LTE基础知识

1.1 LTE的关键词

• 一种移动通信技术
• 由3GPP组织制定技术标准
• Long Term Evolution：长期演进
• 有FDD和TDD两大分支

1.2 LTE设计目标和需求明确

1.带宽配置灵活：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz

2.峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps（注：在现网中下行采用2*2MIMO，下行峰值速率可达150Mbps）

3.控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms(单向)

4.能为15-120km/h的移动用户提供高性能服务

5.对高于350km/h的情况，系统要能尽量保持用户不掉网

6.取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP

1.3 LTE架构以及重要网元

(1)LTE架构
LTE网络由三部分组成，其中用户终端统称为UE，接入网E-UTRAN（即无线网）由eNodeB（即基站）组成，核心网EPC由MME（处理信令），S-GW（处理业务）和P-GW（网关）等组成。

（2）重要网元以及主要功能
1.MME

• 移动性管理、会话管理，分配用户临时身份标识
• 用户鉴权和**管理
• NAS信令的加密和完整性保护
• S-GW及P-GW选择；切换过程中的MME选择
• 信令面合法监听；TAI List的分配和管理
  2.S-GW
• eNode间切换时，作为本地锚定点
• 在MME-IDLE模式下为下行数据包提供缓存
• IP包路由、前转、标记
• 向PCRF报告事件（比如RAT的变化），上下行链路的承载绑定，以及上* 行链路绑定的确认
• 基于用户和QCI粒度的跨运营商系统计费
  3.PDN-GW
• UE IP地址分配；数据包转发
• 下行链路包标记、基于AMBR、MBR的下行链路速率控制
• 基于业务流的上下行计费、门控功能和速率执行
• 基于AMBR的上下行速率执行；基于GBR的下行速率执
  4.HSS
• 用户标识、编号和路由信息
• 用户安全信息：用于鉴权、完整性保护和加密的安全信息
• 用户位置信息：支持用户注册，并存储系统间的位置信息
• 用户档案信息
  5.PCRF
• PCRF是策略和计费控制单元，主要用作策略和计费控制的规则制定
  6.eNodeB
• 无线资源管理（RRM），上下行动态资源调度
• 无线接入控制；连接态移动性控制
• IP头压缩和用户数据加密
• UE附着时MME选择
• 用户平面数据S-GW路由选择
• 寻呼消息、广播信息的调度与传输
• 移动和调度过程中测量和测量上报配置

2. LTE关键技术

2.1 LTE关键技术基础概述

（1）关键技术
应用于DL和UL关键技术有MIMO和64QAM，仅应用于DL的是OFDMA，仅应用于UL的是SC-FDMA

(2)关键技术利弊
注：LTE大部分关键技术均以牺牲网络冗余性来提高速率，对网络覆盖和质量提出了更高的要求。

1.OFDM：
时分+频分，频谱利用率更高，但不支持软切换，用户移动过程更容易掉线，影响感知；

2.MIMO多天线传输：
实现近似2倍的传输效率，但是牺牲了分集接收的增益，对信号质量要求更高 ；

3.64QAM高阶调制：
减少冗余字节，以携带更大数据量，速率更快，但系统纠错能力变差，对信号质量要求更高；

2.2 OFDMA（下行）与SC-FDMA（上行）

（1）OFDMA
OFDM是一种调制复用技术，相应的多址接入技术为OFDMA（多载波，n个数据同时传），用于LTE下行。OFDMA其实是TDMA和FDMA的结合。

1.OFDMA的优点

• 频谱分配方式灵活，能适应1.4MHz～20MHz的带宽范围配置。由于OFDM子载波间正交复用，不需要保护带，频谱利用率高
• 合理配置循环前缀CP，能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI，保证小区内用户间的相互正交，改善小区边缘的覆盖
• 支持频率维度的链路自适应和调度，对抗信道的频率选择性衰落，获得多* 用户分集增益，提高系统性能
• 子载波带宽在10KHz的数量级，每个子载波经历的是频谱的平坦衰落，使得接收机的均衡容易实现
• OFDM容易和MIMO技术相结合

OFDMA的缺点

• 对时域和频域的同步要求高。子载波间隔小，系统对频率偏移敏感，收发两端晶振的不一致也会引起ICI，频偏估计不精确会导致信号检测性能下降
• 移动场景中多普勒频移引起的频偏同样会导致ICI，需要设置合理的频率同步参数
• OFDM的峰均功率比PAPR高，对功放的线性度和动态范围要求很高

（2）SC-FDMA
SC-FDMA是通过单载波，n个数据一个一个接着传的多址接入技术

SC-FDMA优点：

• 能够灵活实现动态频带分配
  SC-FDMA缺点：
• 受终端电池容量和成本的限制，上行需要采用PAPR比较低的调制技术。

2.3 MIMO技术

（1）MIMO的定义：

• 广义：多进多出，多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本。按照这个定义，各种多天线技术都可以算作MIMO技术
• 狭义：多流MIMO，多个信号流在空中并行传输。按照这个定义，只有空间复用和空分多址可以算作MIMO

（2）下行MIMO：

• LTE下行支持MIMO技术进行空间维度的复用。
• 空间复用支持单用户SU-MIMO模式或者多用户MU-MIMO模式。
• SU-MIMO：空间复用的数据流调度给一个单独的用户，提升该用户的传输速率和频谱效率。
• MU-MIMO：空间复用的数据流调度给多个用户，多个用户通过空分方式共享同一时频资源，系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。

（3）上行MIMO：

• 受限于终端成本和功耗，实现单个终端上行MIMO难度较大。上行采用多个单天线用户联合进行MIMO传输的方法，称为Virtual-MIMO。
• Virtual-MIMO：将相同时频资源调度给不同用户，每个用户都采用单天线方式发送数据，系统采用一定的MIMO解调方法进行数据分离。
• Virtual-MIMO方式能获得MIMO增益以及功率增益（相同的时频资源允许更高的功率发送）。调度器可以控制多用户数据之间的干扰，同时通过用户选择获得多用户分集增益。

3. 总结

本期内容是LTE的基础知识以及关键技术介绍，下一期会介绍LTE的关键指标~~~~先学习4G的内容，慢慢就会更新5G的内容啦！！希望大噶多多支持多多包涵（づ￣3￣）づ╭❤～