LTE通讯基本知识

LTE(Long Term Evolution,长期演进):由3GPP主导制定的无线通信标准。

IEEE对宽带无线制式物理层(PHY)和媒介接入控制层(MAC)制定了标准。

一、概要

对于无线的空口资源:空间资源指天线单元;频率资源指载波、频点资源;时间资源指时隙。这些都属于硬资源,因为不可再生。
码资源就不一样了。理论上,相互正交的码可以在同一个空间、频率、时间资源上区分出不同的信道来。这样,只要码足够长,同一空间、频率、时间可以支持无穷多个相互正交的信道。码资源是一种软资源,但是码不宜过长,否则计算复杂性增加对芯片计算能力要求就会苛刻。

CDMA(码分多址):扩频码是用来扩展信号的频谱的,接收端用同样的码实现解扩。
正交扩频码定义:一、自己与自己按相位相乘之和大于0;
二、自己与别人按相位相乘之和等于0。
即使频带有所重叠的载波,也是可以相互区分不同的信道的,从而引入了正交子载波的概念。
正交子载波定义:一、Sin波和Cos波的乘积在一个周期T内的积分等于0;
二、Sin波和Cos波自身的平方在一个周期T内积分大于0。
这样在发送端用一定频率的正弦波调制信号,把要调制的数据作正弦波的系数a,在接收端如果用余弦波解调,可以得出结果恒等于0;而用正弦波就能解除真实的a。
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只要两个子载波是正交的,就可以用它们来携带一定的信息。接收端只要分别用同样的子载波进行运算,就可以解出原数据。
LTE的关键技术之一OFDM就是正交子载波的频分复用技术。

在2G、3G中有电路交换域(CS域)和分组交换域(PS域)。LTE的核心网取消了CS域,全部采用PS域。

二、网络架构

LTE/SAE(System Architecture Evolution,系统架构演进)包括无线接入网和核心网在内的组网架构变迁,是LTE各项演进的基础。3G UMTS协议中,组网架构为4层:终端(VE)、基站(NodeB)、无线网络控制器(RNC)、核心网(CN)。4层网络架构如下图:
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TE/SAE的无线接入网叫eUTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network,演进的通用陆地无线接入网络,3G叫eUTRAN,网络架构如下图:
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eUTRAN和UTRAN比,去掉了RNC,减少了一层。
有几个好处:
(1)节点数量减小,用户面时延大大缩短

(2)简化了控制平面从睡眠状态到激活状态的过程,减少了状态迁移的时间

(3)降低系统复杂性,减少了接口类型,系统内部相应的交互操作也随之减少。

三、接口协议

无线制式的接口协议也分层,粗略分为物理层(层一,L1,PHY)、数据链路层(层二,L2,DLL)、网络层(层三,L3,NL)。
LTE空口控制面层三有两个功能模块:RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)和NAS(Non Access Stratum,非接入层)。

UE和eNodeB之间的控制信令主要是无线资源控制(RRC)消息。RRC就相当于eNodeB内部的一个司令部,RRC消息携带建立、修改和释层二和层一协议实体所需的全部参数;另外,RRC还要给UE透明传达来自核心网的指示。
在干活前先听一下领导意见,UE和eNodeB在承载业务前,先要建立RRC连接。RRC模块的主要功能有系统信息的广播、寻呼、RRC连接管理、无线资源控制、移动性管理。

LTE的RRC状态管理比较简单,只有两种状态:空闲状态(RRC_IDLE)和连续状态(RRC_CONNECTED)。系统信息块个数降低很多,传输信道个数也减少了。这样针对系统信息或传输信道的参数配置也减少很多。

UE处于空闲状态时,接收到的系统信息有小区选择或重选的配置参数、邻小区信息;在UE处于连接状态时,接收到的是公共信道配置信息。

寻呼(Paging)消息是eUTRAN用来寻找或通知一个或多个UE,主要携带的内容包括拟寻呼UE的标识、发起寻呼的核心网标识、系统消息是否有改变的指示。UE划分成多个寻呼组,在空闲状态时并不是始终检测是否有呼叫进入,而是采用DRX方式,只有在特定时刻接收寻呼信息。可避免寻呼消息过多,减少UE功耗。
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四、OFDM——正交频分复用技术

OFDM本质是一个频分复用系统,其子载波之间频率间隔为OFDM符号周期的倒数。OFDM就是利用相互正交的子载波来实现多载波通信的技术。在基带相互正交的子载波就是类似sinwt,sin2wt……和coswt,cos2wt,cos3wt……的正弦波和余弦波,属于基带调制部分。基带互相正交的子载波再调制到射频载波ωc上,称为可以发射出去的射频信号。
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OFDM实现:(利用FFT实现正交变换,发射端使用IFFT实现多载波映射叠加过程)
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OFDM中,使用的保护间隔是CP(循环前缀),即将每个OFDM符号的尾部一段赋值到符号之前。两个好处:一、大大减少了ISI(符号间干扰);二、保证了信道见的正交行,大大减少ICI(多载波间干扰)。

五、LTE

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