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LTE整体架构报告

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LTE系统整体架构目录（contents）第一章LTE的背景 (3)1.1LTE的简介 (3)1.2LTE的发展历程 (3)1.3LTE-Advanced (4)第二章LTE-Advanced无线接口架构 (5)2.1 物理层 (5)2.2 数据链路层 (6)2.2.1 媒体接入层(MAC) (7)2.2.2 无线链路控制(RLC) (8)2.2.3 分组数据汇聚协议(PDCP) (10)2.3 无线资源控制层（RRC） (14)第三章LTE的关键技术 (16)3.1 多址技术 (16)3.2 多天线技术 (19)3.3 链路自适应技术 (21)第四章LTE上下行物理层机制 (24)4.1 信道类型 (24)4.2 上下行传输信道处理 (25)4.3 上下行参考信号 (26)4.4 上下行多天线传输 (27)4.5 上下行L1/L2控制指令 (28)第一章LTE的背景1.1LTE的简介LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。

LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（峰值速率能够达到上行50Mbit/s,下行100Mbit/s），并支持多种带宽分配：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz, 15MHz和20MHz等，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。

LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。

LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。

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。

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。

改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。

这种以OFDM/MIMO为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz的频谱带宽下提供下行326Mbps、上行86Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内的单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态的迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持最大100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h、最高500Km/h高速移动的用户提供>100kbps 的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置从1.25 MHz到20MHz多种带宽。

1.2LTE的发展历程LTE(长期演进)是GSM阵营的现时最先进网络。

演进路线：GSM----->GPRS--->EDGE---->WCDMA------->HSPA----->HSPA+------->FDD-LTE传输速度分别是：GSM：9.6Kbps GPRS：171.2Kbps EDGE：384Kbps WCDMA：384Kbps~2MbpsHSDPA：14.4Mbps/HSUPA：5.76Mbps HSDPA+：42Mbps/HSUPA+：22Mbps LTE：300Mbps图1.1演进历程图1G技术：使用蜂窝组网，广泛应用的标准有AMPS、TACS等，采用模拟技术和频分多址(FDMA)等技术；2G技术：目前应用最广泛的通信系统，主要包括GSM、IS-95等,完全采用数字技术，使用FDM、TDM、CDMA等技术。

提供数字化的语音业务及低速数据业务；3G技术：国际标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。

技术指标：室内速率2Mbps，室外速率384kbps，行车速率144kbps。

能够实现语音业务、高速率传输及宽带多媒体、无线接入Internet等服务；LTE技术：采用OFMA及MIMO技术，在200MHz系统带宽下，下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50MHz，提供VoIP及IMS等高速率数据传输服务。

LTE与3G技术的异同之处：3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE 进行了详细的描述。

与3G相比，LTE具有如下技术特征：(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。

(3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。

(4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。

(5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽。

保证了将来在系统部署上的灵活性。

(6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。

(7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。

如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

(8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

总而言之，LTE与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

1.3LTE-AdvancedLTE与LTE-Advanced为相同技术，标签Advanced的添加主要是为了突出LTE的第10版（LTE-Advanced）与ITU/IMT-Advanced之间的关系，LTE和LTE-Advanced的开发工作是3GPP的一项持续工作，最早的3G系统（WCDMA/HSPA）就是该组织开发出来的。

LTE-Advanced 是LTE（Long Term Evolution）的演进，2008年3月开始，2008年5月确定需求。

它满足ITU-R 的IMT-Advanced技术征集的需求，不仅是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源，还是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命。

LTE-Advanced相应的特性：带宽：100MHz峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz针对室内环境进行优化有效支持新频段和大带宽应用峰值速率大幅提高，频谱效率有限改进第二章第二章LTE-Advanced无线接口架构2.1 物理层物理层（Physical layer）位于OSI(开放系统互连)参考模型的最底层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即通信通道），物理层的传输单位为比特（bit），即一个二进制位（“0”或“1”）。

实际的比特传输必须依赖于传输设备和物理媒体，但是，物理层不是指具体的物理设备，也不是指信号传输的物理媒体，而是指在物理媒体之上为上一层（数据链路层）提供一个传输原始比特流的物理连接,是整个开放系统的基础。

物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

如果您先要用尽量少的词来记住这个第一层，那就是“信号和介质”。

物理层的主要性能:⑴为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路；⑵传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工，同步或异步传输的需要；⑶完成物理层的一些管理工作。

2.2 数据链路层无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。

数据链路层下行结构图2.2.1 媒体接入层（MAC）MAC(Media Access Control媒体接入控制)定义了数据包怎样在介质上进行传输。

在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。

物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。

线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。

该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。

在发送数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至RLC层。

不管是在传统的有线局域网（LAN）中还是在流行的无线局域网（WLAN）中，MAC协议都被广泛地应用。

在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，普遍使用的网络采用的是IEEE 802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式；而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE 802.11，其工作方式采用DCF（分布控制）和PCF（中心控制）。

上行逻辑信道映射图下行逻辑信道映射图2.2.2 无线链路控制（RLC）RLC (Radio Link Control 无线链路控制)是GPRS/WCDMA/TD-SCDMA/LTE 等无线通信系统中的无线链路控制层协议。

在WCDMA系统中，RLC层位于MAC层之上，属于L2的一部分，为用户和控制数据提供分段和重传业务。

每个RLC实体由RRC配置，并且根据业务类型有三种模式：透明模式（TM）、非确认模式（UM）、确认模式（AM）。

在控制平面，RLC向上层提供的业务为无线信令承载（SRB）；在用户平面，当PDCP和BMC协议没有被该业务使用时，RLC向上层提供无线承载（RB）；否则RB业务由PDCP或BMC承载。

一、三种模式的区别：1. 透明模式：发送实体在高层数据上不添加任何额外控制协议开销，仅仅根据业务类型决定是否进行分段操作。

接收实体接收到的PDU如果出现错误，则根据配置，在错误标记后递交或者直接丢弃并向高层报告。

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中兴LTE架构概述

中兴LTE架构概述

中兴LTE架构概述LTE网络架构概述&lt;1 网络架构LTE采用扁平化、IP化的网络架构，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。

LTE的网络架构如下图所示:图1 LTE网络架构E-UTRAN由eNB构成;EPC (Evolved Packet Core)由MME(Mobility Management Entity)，S-GW(Serving Gateway)以及P-GW(PDN Gateway)构成。

E-UTRAN主要的开放接口包括:S1接口:连接E-UTRAN与CN，类似于UTRAN的Iu接口;X2接口:实现E-NodeB之间的互联，类似于UTRAN的Iur接口;LTE-Uu接口:E-UTRAN的无线接口，类似于UTRAN的Uu接口;图2 E-UTRAN与UTRAN接口对照2 各网元功能E-UTRAN与EPC之间的功能划分如下图所示，其中浅黄色的方块代表逻辑节点，蓝色长方形条代表逻辑节点中的各层无线协议，白色长方形条代表逻辑节点中的控制平面的功能实体。

图3 LTE网元功能划分逻辑节点E-NodeB、移动性管理实体MME、服务网关S-GW、网关P-GW各自实现的功能如下:2.1 eNB主要功能包括空中接口的phy、mac、rlc、rrc各层实体，用户通信过程中的控制面和用户面的建立、管理和释放，以及部分无线资源管理rrm方面的功能。

具体包括: 无线资源管理(RRM);用户数据流IP头压缩和加密;UE附着时MME选择功能;用户面数据向Serving GW的路由功能;寻呼消息的调度和发送功能;(源自MME和O&amp;M的)广播消息的调度和发送功能; 用于移动性和调度的测量和测量报告配置功能;基于AMBR和MBR的上行承载级速率整型;上行传输层数据包的分类标示;2.2 MMENAS信令，NAS信令安全;认证;漫游跟踪区列表管理;3GPP接入网络之间核心网节点之间移动性信令;空闲模式UE的可达性;选择PDN GW 和 Serving GW;MME改变时的MME选择功能;2G、3G切换时选择SGSN;承载管理功能(包括专用承载的建立);2.3 S-GWeNodeB之间切换时本地移动性锚点和3GPP之间移动性锚点; 在网络触发建立初始承载过程中，缓存下行数据包; 数据包的路由[SGW可以连接多个PDN]和转发;切换过程中，进行数据的前转;上下行传输层数据包的分类标示;在漫游时，实现基于UE，PDN和QCI粒度的上下行计费; 合法性监听;2.4 P-GW基于单个用户的数据包过滤;UE IP地址分配;上下行传输层数据包的分类标示;上下行服务级的计费(基于SDF，或者基于本地策略); 上下行服务级的门控;上下行服务级增强，对每个SDF进行策略和整形;基于AMBR的下行速率整形基于MBR的下行速率整上下行承载的绑定;合法性监听;3 系统接口3.1 S1用户面S1用户面接口(S1-U)是指连接在eNB和S-GW之间的接口， S1-U接口提口用户平面协议栈如供eNB和S-GW之间用户平面PDU的非保障传输。

LTE 网络架构及UE行为

LTE 网络架构及UE行为


EPC和eNBs之间的关系是多到多，即S1接口实现多个 EPC网元和多个eNB 网元之间接口功能。
LTE协议结构
X2接口
X2接口定义为各个eNB之间的 接口。 TEXT TEXT TEXT X2接口包含 X2-C 和X2-U两部 分。 X2-C是各个eNB之间控制面间 接口，X2-U是各个eNB之间用 户面之间的接口。 S1接口和X2接口类似的地方是 ：S1-U和X2-U使用同样的用户 面协议，以便于eNB在数据前向 时，减少协议处理。
S1
)
X2
eNodeB
E-UTRAN
eNodeB
X2
eNodeB
X2
LTE系统
LTE系统架构
eNodeB功能
eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的RNC功能 ，包括物理层功能（HARQ等），MAC，RRC，调度，无线接入控制，移 动性管理等等。
Node B
RNC
替换
LTE系统架构
MME功能

NAS信令以及安全性功能 3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令 空闲模式下UE跟踪和可达性 漫游 鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）
Serving GW

支持UE的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持
LTE 网络架构及UE行为
目录
1
2 3
LTE概述
LTE系统
LTE协议结构
4
UE行为介绍
LTE概述
LTE概述
背景介绍
LTE(Long Term Evolution, 长期演进)项目是3G的演进， LTE并非人们普遍误解的4G技 术，而是3G与4G技术之间的 一个过渡，是3.9G的全球标 准。在20MHz频谱带宽下能够 提供下行100Mbit/s与上行 50Mbit/s的峰值速率。 无线通讯从2G、3G到3.9G发 展过程，是从移动的语音业务 到高速业务发展的过程。 目前可提供应用的是3.5G， 以WCDMA系统来说，可以提供 R9商用版本和R10试验系统。
4G LTE组网架构说明

4G LTE组网架构说明

LTE组网架构说明1.组网架构组网架构，就是指LTE网络具体组成网元，以及它们之间通过什么样的方式连接在一起的，各个部分分别发挥了什么样的作用。

1.1网元架构组成LTE网络的网元内容包括：UE，eNodeB和EPC。

LTE的网络架构具有扁平化、分组域化、IP化、多制式融合化、用户面和控制面分离化等特点[1]。

LTE的网络架构可以表示成图1所示的层级结构。

图1. LTE网络架构LTE的网络架构是在缩减UTRAN的网络架构的基础上发展而来的，这种三层的扁平化的网络架构，缩短了用户终端到核心网元之间的距离。

除此之外它代来的好处还包括：●节点数量减少，用户平面的时延大大缩短；●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；●降低系统的复杂性，减少接口类型，系统内部相应的互操作随之减少。

1.2职能划分为了协调工作，更加高效的管理用户终端，需要明确各个网元的职责，通信网络中eNodeB和EPC的职能进行划分如图2所示：图2. eNodeB和EPC功能划分图2中，eNodeB和EPC分别承担这不同的作用。

①eNodeB的功能eNodeB主要承担的是基层用户的服务和资源管理功能，除了提供和管理区域内用户的空中接口功能之外，还要提供一些资源管理功能，资源调度功能，接入控制，承载控制，移动性管理等功能；②MME的功能MME主要功能右寻呼，切换，漫游，鉴权，对NAS信令加密和完整性保护，对AS安全控制，空闲状态移动性控制。

③SGW的功能SGW是EPC和eUTRAN的一个边界网关，不和其他系统网关，如GGSN，PDG直接相连，主要功能包括LTE系统内的分组数据路由及转发，合法监听，计费。

④PGW的功能PGW主要功能包括分组包深度检查，分组数据过滤及筛选，转发，路由选择等。

此外，PGW还负责UE的IP地址分配，速率限制，上/下行业务级计费等功能。

LTE网络架构和协议栈

LTE网络架构和协议栈

LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。

LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。

一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。

1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。

基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。

eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。

与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。

2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。

EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。

MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。

二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。

LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。

LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。