毕业论文-LTE的关键技术和发展.docx
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1、上海大学成人教育学院毕业论文毕业设计(论文)题 目: LTE的关键技术和发展目录摘要3ABSTRACT4第1章 绪 论51.1 论文研究背景51.2 LTE简介5第2章 LTE技术简介62.1 TD-LTE技术62.1.1时分双工62.1.2载波聚合62.2 FDD-LTE技术82.2.1频分双工8第3章 LTE关键技术93.1多址技术93.1.1 上行SC-FDMA93.1.2 下行OFDM103.2物理层技术113.2.1 MIMO 技术113.2.2 高阶调制技术123.2.3 无线帧结构133.2.4 网络结构133.2.5 空中接口163.2.6 多载波技术173.2.7 分组交换1
2、7第4章 TD-LTE与FDD-LTE的结构比较194.1 TD-LTE帧结构194.1.1 帧结构的特点194.1.2 帧结构的配置204.1.3 帧结构的类型214.2 FDD-LTE帧结构214.2.1 下行帧结构224.2.2 上行帧结构224.3 TD-LTE与FDD-LTE的比较234.3.1 TD-LTE工作原理234.3.2 FDD-LTE工作原理234.3.3 FDD与TDD相比优缺点24第5章 LTE的产品生产275.1 eccm-u的装配275.1.1 ECCM-U的组成275.1.2 ECCM-U装配过程285.2 mibots测试29第6章 LTE的发展316.1 L
3、TE发展的意义316.2 LTE未来演进316.3 LTE发展建议32第7章 结论33致 谢34参 考 文 献35附录:外文翻译36摘 要LTE(Long Term Evolution,长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)技术标准的长期演进,于2004年12月在3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(Orthogonal Frequency Di
4、vision Multiplexing,正交频分复用)和MIMO(Multi-Input & Multi-Output,多输入多输出)等关键传输技术,显著增加了频谱效率和数据传输速率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下,理论下行最大传输速率为201Mbps,除去信令开销后大概为140Mbps,但根据实际组网以及终端能力限制,一般认为下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps),并支持多种带宽分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段,因而频谱分配更加灵活,系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加
5、扁平化简单化,减少了网络节点和系统复杂度,从而减小了系统时延,也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式:FDD-LTE和TDD-LTE,即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统,二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上(像帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行传输采用一对对称的频段接收和发送数据,而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输,相对于FDD双工方式,TDD有着较高的频谱利用率。本课题主要研究TD-LTE和FDD-LTE的技术原理、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMOSA的多天线技术等。关键词:T
6、D-LTE,FDD-LTE,OFDM,MIMOSAABSTRACTLTE(LongTermEvolution,a long term evolution)is composed of 3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,the third generation partnership project)to organize the formulation ofUMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,a universal mobile telecommunication system)long ter
7、m evolutionof the technical standards,in 2004Decemberofficially launchedthe projectinTorontoand the3GPPTSGRAN#26 meeting.LTEsystem introducesOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,orthogonalfrequency division multiplexing)and MIMO(Multi-Input& Multi-Output,multiple input multiple output)and ot
8、her keytransmission technology,significantlyincreases the spectral efficiencyand data transmission rate(20Mbandwidth of 2X2MIMOin 64QAMcases,theoreticaldownlinkmaximum transmission rate of 201Mbps,after theremoval ofthe signaling overheadwas about 140Mbps,but according to thelimit,the actual network
9、and terminalcapacitygenerallydownlink peak rate is 100Mbps,on thebehavior of 50Mbps),andsupport for multiplebandwidth allocation:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHzand 20MHz,andsupportthe global mainstream2G/3G band andsome of the newband,thus thespectrum allocationmore flexible,system capacityand coverals
10、o significantly enhance the.LTEsystem network architecture ismore flatsimple,reduces the networknode and thecomplexity of the system,thus has reduced the systemdelay,but also reduces thecost ofnetwork deployment and maintenance.The LTE system to supportinteroperabilitywith other 3GPPsystem.LTE syste
11、m has twotypes:FDD-LTE andTDD-LTE,i.e.,frequency division duplextime division duplexLTEsystem andLTE system,the maindifference between the twois that physicallayertechnologyon theairinterface(likeframe structure,time divisionsynchronousdesign,etc.).FDD-LTEsystem of venton thedownlink transmissionuse
12、s a pair ofsymmetricalband receivingand sending data,while the TDD-LTE systemuplink and downlinkisusing the samebandtransmissionindifferent time slots,relative to the FDDduplex mode,TDDhas a higherutilization of the spectrum.KeyWord: TD-LTE,FDD-LTE,OFDM,MIMOSA第1章 绪论1.1 论文研究背景随着移动通信技术的不断发展和演进,3GPP于20
13、04年11月开始启动“第三代移动通信系统长期演进”LTE项目,以实现3G技术向4G的平滑过渡。3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段:2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段,完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段,完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7),在2008年或2009年推出商用产品。LTE的改进目标是实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本、更高的系统容量以及改进的覆盖范围。演进路线:GSM-GPRS-EDGE-WCDMA-HSPA-HSPA+-LTE长期演进1.2 LTE
14、简介LTE基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术,是GSM/UMTS标准的升级, LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的数据传输能力和数据传输速度,如新的数字信号处理(DSP)技术,这些技术大多于2000年前后提出。LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的上传速率。在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延迟。LTE可提供高速移动中的通信需求,支持多播和广播流。LTE频段扩展度好,支持1.4MHZ至20MHZ的时分多址和码分多址频段。全IP基础网络结构,也被称作核心分组网演进,将替代原先的GPRS核心分组网,可向原先较旧的
15、网络如GSM、UMTS和CDMA2000提供语音数据的无缝切换。简化的基础网络结构可为运营商节约网路运营开支。举例来说,E-UTRA可以提供四倍于HSPA的网络容量。第2章 LTE技术简介2.1 TD-LTE技术LTE-TDD,国内亦称TD-LTE,即 Time Division Long TermEvolution(分时长期演进),由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定,LTE标准中的FDD和TDD两个模式实质上是相同的,两个模式间只存在较小的差异,相似度达90%。TDD即时分双工(Time Division Duplexing),是移动通信技术使用的双工技术之一,与FDD频分双工
16、相对应。TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系,TD-LTE是TDD版本的LTE的技术,FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-SCDMA是CDMA(码分多址)技术,TD-LTE是OFDM(正交频分复用)技术。两者从编解码、帧格式、空口、信令,到网络架构,都不一样。2.1.1时分双工TDD是一种通信系统的双工方式,在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙,用保证时间来分离接收与传送信道;而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上,用保证频段来分离接收与传送信道。采用不同
17、双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。TDD模式的移动通信系统中上下行信道用同样的频率,因而具有上下行信道的互惠性,这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。2.1.2载波聚合载波聚合是能满足LTE-A更大带宽需求且能保持对LTE后向兼容性的必备技术。目前,LTE支持的最大带宽是20MHz,而LTE-A通过聚合多个对LTE后向兼容的载波可以支持到最大100MHz带宽,同时这些聚合的载波可以是带内连续载波聚合、带内非连续载波聚合、带间非连续载波聚合。此外,接收能力超过20MHz的LTE-A终端也可以同时接收多个成员载波,而对LTERel.8的终端,也可以正常接收其中一个成员载波。LTE目
18、前最大支持20 LTEHz的系统宽带,可实现下行300 LTEbis、上行80 LTEbis的峰值速率。在ITu关于ILTETAdvanced的规划中,提出了下行峰值速率l Gbi8、上行500 LTEbiLs的目标,并将系统最大支持宽带不小于40 LTEHz作为ILTETAdvanced系统的技术要求之一,因此需要对LTE的系统宽带作进一步的扩展。LTEAdvanced将采用载波聚合的方式实现系统带宽的扩展。图2-1和图2-2给出了对多个载波进行聚合的2种基本形式。图2-1对频段上连续的多个载波进行聚合,在各个载波保持LTE后向兼容的同时,实现了LTEAdvanced全系统宽带的扩展。图2-
19、2是对频段上非连续的多个载波进行聚合的情况。由于频谱规划和分配的结果,单个运营商拥有的频率资源可能分散在各个非连续的频段。非连续载波的聚合提供了一个系统对分散的频率资源进行整合利用的解决方案。另外值得一提的是。同样是处于对运用商拥有频率资源情况的考虑,在载波聚合中各个单位载波的带宽并不限定为20 LTEHz,可以支持更小的选择以提供充分的灵活性。 图2-1 图2-22.2 FDD-LTE技术FDD(频分双工)是该技术支持的两种双工模式之一,应用FDD(频分双工)式的LTE即为FDD-LTE。作为LTE的需求,TD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。绝大多数企业对LTE标准的贡献可等同用于
20、FDD和TD模式。由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。2.2.1频分双工FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上,系统进行接收和传送,用保护频段来分离接收和传送信道。采用包交换等技术,可突破二代发展的瓶颈,实现高速数据业务,并可提高频谱利用率,增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率,即在每2x5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在非对称的分组交换(互联
21、网)工作时,频谱利用率则大大降低(由于低上行负载,造成频谱利用率降低约40%),在这点上,TDD模式有着FDD无法比拟的优势。第3章 LTE关键技术3.1 多址技术无线通信系统的基础。36PP经过激烈的讨论,决定LTE采用上下行正交频分多址(OFDMA),上行单载波频分多址(SC-FDMA)的方式。3.1.1上行SC-FDMADFT-S-OFDM是SC-FDMA的频域产生方式,是OFDM在IFFT调制前进行了基于傅立叶变换的预编码。首先通过DFT离散傅里叶变换,获取与这个长度为M的离散序列相对应的长度为M的频域序列;然后,DFT的输出信号送入N点的离散傅里叶反变换IDFT中去,其中NM。IDF
22、T的长度比DFT的长度长,IDFT多出的那一部分输入用0补齐;插入零符号扩频后,扩频信号再通过IFFT,过程可简写为DFT-S-OFDMA。过程如图3-1所示: 图3-1SC-FDMA首先将时域的数据符号经过FFT转变为频域信号,再在频域被mapping到desiredlocation,然后被IFFT到时域,最后,时域信号插入CP,因此,SC-FDMA也被称作FFT化了的OFDM。SC-FDMA技术是一种单载波多用户接入技术,它的实现比OFDM/OFDMA.简单,性能也逊于OFDM/OFDMA相对于OFDM/OFDMA,SC-FDMA具有较低的PAPR,发射机效率较高,能提高小区边缘的网络性能
23、。SC-FDMA有两种子载波映射方式:集中式和离散式。集中式每用户在频域集中传输,传输带宽是可变的;离散式每用户分配在频域,采用IFDMA方式,根据IFDMA的循环因数,子载波数量是可变的。3.1.2下行OFDMOFDM将整个较宽的频带分割成许多较窄正交频分子载波进行发送,这样,频率选择性衰落信道被转化为许多平坦衰落子信道。给不同用户分配不同的子载波,用户间满足相互正交,小区内没有干扰,同时,子载波间重叠占用频谱可以提高频谱利用率,增加信息传输速率。OFDMA多址方式如图3-2所示: 图3-2OFDMA发射结构图如图3-3所示: 图3-3经过信道编码后的数据比特,通过串并转换和调制星座映射后,
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