LTE资料5：理解LTE中的基本概念.pdfVIP

网优文档分享 微信公众号：网优雇佣军 理解LTE 中的基本概念 摘要： 本文对LTE 中的基本概念进行了解析，包括单载波调制和通道均衡（channel equalization）、正交频分复用技术（OFDM）、正交频分多址技术（OFDMA）、多入多 出技术（MIMO）和最大比率合成（MRC）和单载波频分多址技术（SC-FDMA））等技术。 理论性较强，不过对于理解LTE 工作原理非常有帮助。当然，对于网优从业者来说，不 一定非要完全掌握了理论才能实操，通常实操和理论是两码事，可以先学实操，再在实 操中完善理论。 LTE 是3G 时代向后发展的其中一个方向，作为3GPP 标准，它能提供50Mbps 的上行 （uplink）速度以及100Mbps 的下行（downlink）速度。LTE 在很多方面对蜂窝网络做 了提升，比如，数据传输带宽可设定在1.25MHz到20MHz 的范围，这点很适合拥有不同 带宽资源的运营商（关于运营商的定义，国外将Carrier 表示签发SIM 卡的机构，而 Operator 则表示对SIM 卡提供服务的机构，这里统称为运营商），并且它允许运营商根 据所拥有的频谱资源提供不同的服务。再比如，LTE 提升了3G 网络的频谱效率，运营商 可以在同样的带宽范围内提供更多的数据和更高质量的语音服务。虽然目前LTE 的规范 还没有最终定案，但以目前LTE 的发展形式可以预料未来十年LTE 将能够满足高速数据 传输、多媒体服务以及高容量语音服务的需求。 LTE 所采用的物理层（PHY）采用了特定的技术在增强型基站（eNodeB）和移动设备（UE） 之间进行数据与控制信号的传输。这些技术有些对于蜂窝网络来说是全新的，包括正交频 分复用技术（OFDM）、多输入多输出技术（MIMO）。另外，LTE 的物理层还针对下行连接 使用了正交频分多址技术（OFDMA），对上行连接使用了单载波频分多址技术（SC-FDMA）。 在符号周期（symbol period）不变的情况下，OFDMA 按照subcarrier-by-subcarrier 的 方式将数据直接发送到多个用户，或者从多个用户接收数据。理解这些技术将有助于认识 LTE 的物理层，本文将对这些技术进行叙述，要说明的是，虽然LTE 规范分别就上行和下 网优文档分享 微信公众号：网优雇佣军 行连接两个方面描述频分双工FDD 和时分双工TDD，但实际多采用FDD。 在进入正文之前，还要了解的一点是，信号在无线传输的过程中会因为多路径传输 （multipath）而产生失真。简单的说，在发射端和接收端之间存在一个瞄准线 （line-of-sight）路径，信号在这个路径上能最快的进行传输，而由于信号在建筑物、汽 车或者其他障碍物会产生反射，从而使得信号有许多传输路径，见图 1。 一、单载波调制和通道均衡（channel equalization） 时至今日，蜂窝网络几乎无一例外的采用单载波调制方式。虽然LTE 更倾向于使用OFDM， 而不是单载波调制，但是简单的讨论一下基于单载波的系统是怎样处理多径干扰（既由多 路径传输引起的信号失真）是有帮助的，因为它可以作为参考点与OFDM 系统进行比较。 时延扩展（delay spread）表示信号从发射端从不同的路径传送到接收端的延迟时间，在 蜂窝网络中，时延扩展大约为几微秒。这种延迟会引起最大问题是，通过延迟路径到达接 收端的符号（symbol）会对随后的符号造成干扰，图2 描述了这种情况，它通常被称为码 间干扰，即图中的ISI。在典型的单载波系统里，符号时间（symbol time）随着传输率的 增加而降低，传输率非常高的时候，相应的符号周期（symbol period）更短，很可能会发 生ISI 大于符号周期的情况，这种情况甚至可能会影响到随后的第二个、第三个符号。 网优文档分享 微信公众号：网优雇佣军 图2. 多路径传输导致的时间延迟，以及由此引发的码间干扰 ISI。 在频域（frequency domain）对多径干扰（multipath distortion）进行分析是很重要的。 不同的传输路径和反射程度，都将引起不同的相位偏移（phase shift）。当所有经过不同 路径达到接收端的信号合并以后，通频带（passband）的频率将会受到相长干扰 （constructive inte