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浅谈4G ─ 4G LTE网速到底发生多快?LTE学习笔记(一)——背景知识。

十月 6th, 2018  |  买球网站manbetx

 


时常说4G网速能达到100MHz,实际感受远远没这么快。今天同豪门共同算算帐,算算4G LTE网速到底出差不多快。

初稿链接:http://drunkevil.com/2015/05/22/learning-lte-part-1/
作者:drunkevil

 基本概念1:资源粒子


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一律、标准化组织

无线通信技术的演进离不起头有法组织。

1单资源粒子就是之所以1只子载波传送1独OFDM符号。 

1、ITU(International Telecommunication Union)

国际电信联盟,主要职责是制定规范,分配无线频谱资源,组织各个国家中的国际长途互连方案,成立为1865年5月17日,是世界上极其久的国际团队。

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1独子载波的带富是15kHz。

2、3GPP(3rd Generation Partnership Project)

其三替代合作伙伴计划,成立为1998年12月,目标是当ITU的IMT-2000计划范围外制定与实现全球性的老三代表移动电话系统正式。它从为GSM到WCDMA的演变,虽然GSM到WCDMA空中接口差别大老,但是该核心网采用了GPRS的框架,因此还是维持自然之延续性。3GPP中心每一样年出台一个版(Release),目前流行的版是Release
13。欧洲ETSI、美国ATIS、日本TTC和ARIB、韩国TTA以及本国CCSA是3GPP的6独集体伙伴。

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1单OFDM符号可以容纳2/4/6单数据位。

3、3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)

其三替代合作伙伴计划2,与3GPP几乎以成立,由美国TIA、日本底ARIB、日本底TTC、韩国的TTA四单原则组织发起,中国无线通信标准研究组(CWTS)于1999年6月当韩国标准签字加入3GPP2。其要从事为从2G之IS-95到3G底CDMA2000标准体系形成,得到有多宗CDMA关键技术专利的高通公司之于多支持。

3GPP和3GPP2两者实际上是一定竞争关系,3GPP2致力为为IS-95(在北美及韩国行使广泛的CDMA标准)向3G过渡,和大通公司涉嫌愈来愈紧密。与的相应的3GPP致力为由GSM向WCDMA过渡,因此少独单位有必然竞争。

 结论1:1单资源粒子最多传送6只数据位。

4、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)

电气电子工程师学会,作为IT领域学术界的坏,在无线通信标准方面主要制订了红的WiFi协议以及WiMAX协议,并力推WiMAX作为3G专业。

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梯次团的涉嫌可以包为

以ITU协调下,满足一定需求的移动通信技术统称为“IMT家族”(International
Mobile Telecommunications
Family),ITU为这些技巧分配相应的频谱资源。从技术及正式的角度看,后面三独集体承担规范制定,来满足IMT的求,不断地针对无线通信系统进行到。如下图所示。

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纵使中国以来,图中3GPP的多变路线包括了挪和联通由2G、3G到4G之变异历程,而3GPP2虽代表了电信的形成历程。

当3GPP标准的变异历程中,2G一时的GSM/GPRS/EDGE主要依据时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)接入技术;3G时日重要是码分多址接入(CDMA)技术;最后,LTE采用了正交频分复用多址接入(OFDMA)技术。目前,OFDM在无线通信标准的演进中曾经于至主导作用。

 

老二、LTE基本要求

LTE标准化流水线始为2004年11月以多伦多做的相同糟研讨会上,当时参与移动通信业务开销之诸多商店,都阐述了他们关于3GPP所推动的技艺专业未来形成的设想,主要包括基本需要和满足要求的宜技术。

切实求而连为:

  • 抽时延,包括连续起与导两只地方;
  • 增强用户数量传输速率;
  • 啊保证工作的一致性,提高小区边缘用户之比特率;
  • 落每于才成本,提高频谱效率;
  • 增强频谱使用的灵活性;
  • 简化网络布局;
  • 无缝移动性,包括不同的无线连接技术之间;
  • 心想事成活动终端的合理功耗。

以满足这些要求,LTE系统规划带有了无线接口及无线网络架构简单个方面。

于LTE的首先个本子也便是Release
8被,对这些要求进行了意志的叙说,比如下行峰值速率100
Mbit/s,上行峰值速率50 Mbit/s,下行峰值频谱效率5
bit/s/Hz,上行峰值频谱效率5 bit/s/Hz等。具体的性质表现下表:

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要征的凡,峰值速率也许并无是一个重要的因素,只是一个驳及之值,实际被单独是运营商宣传的玩笑。

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力排众议及,峰值速率定义也:把全部带富都分配为一个用户,并应用高阶调制和编码方案以及最好多上线数目前提下每个用户所能达标的无限酷吞吐量。在Release
8中对天线数的基本假设是终端有两完完全全接收天线和同一绝望发射天线。所有这些极对一个用户来说几乎未容许以满足,峰值速率为就无太要命的实际意义了。

基本概念2:资源块

老三、LTE关键技术

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OFDM

OFDM之被LTE就比如是CDMA之为三非常3G标准,是LTE系统的基本功及基本。除了技术形成的需要外,LTE之所以会选择OFDM的别一个由在于3GPP纪念避开高通公司高昂的CDMA专利费用,且已经有IEEE的WiMAX作为OFDM的领航者。

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OFDM系统参数设定对全体系的性会出决定性的影响,其中载波间隔又是OFDM系统的极端基本参数,经过理论分析和虚假比较最终确定为15kHz。循环前缀(CP)的尺寸控制了OFDM系统的抵制多径能力以及遮住能力。长CP利于克服多径干扰,支持特别范围覆盖,但系统出也会见相应增多,导致数据传能力下滑。为了达到小区半径100Km的遮盖要求,LTE系统应用尺寸两法循环前缀方案,根据实际状况进行选择:短CP方案也核心选项,长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖与多小区广播业务。

1个资源块就以用12单子载波传送1单时隙(0.5ms)。

MIMO

使多天线技术,可以拿空间域作为其他一个新资源。在追求更强之频谱效率的求下,多天线技术已经成为最好中心的化解方案之一。

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多天线技术可带动来下图所展示之老三种基本增益:

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  • (a)
    分集增益:利用多天线带来的半空中分集来改进多径衰落情况下传的健壮性。
  • (b) 阵列增益:通过预编码或者波束成形使能量集中在一个要基本上只样子。
  • (c)
    空间复用增益:在可用天线组合所建的不胜枚举空间叠及,将大半只信号流传输给单个用户。

LTE已规定MIMO天线个数的主干配置是下行2×2、上行1×2,但也以考虑4×4之高阶天线配置。另外,LTE也动小区干扰压制技术来改善小区边缘之数目速率和体系容量。下行趋势MIMO方案相对较多,根据2006年3月雅典会议告知,LTE-MIMO下行方案只是分为两那个类:发射分集和空中复用两要命接近。目前,考虑下的发射分集方案包括块状编码传送分集(STBC,SFBC),时间(频率)转换发射分集(TSTD,FSTD),包括循环延迟分集(CDD)在内的推分集(作为广播信道的为主方案),基于预编码向量选择的预编码技术。其中预编码技术都给确定为多用户MIMO场景的传递方案。

1组(12单)子载波共占用180kHz的牵动富。

季、LTE演进历程

LTE的率先单版(Release
8)在2007年12月好,第一独商用网络为2009年当北欧布局。目前为止,3GPP共发表了6单版,分别吗Release
8到Release 13,

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1独时隙(0.5ms)内,1个子载波可以传递6还是7单资源粒子,12单子载波可以传递72要么84只资源粒子。

Release 8 – LTE 初发出茅庐

LTE最初也3GPP R8,R8主要定义了以下内容:

1)高峰值数据速率:下行100 Mbps,上行50 Mbps;
2)高频谱效率;
3)灵活带富:1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz and 20 MHz;
4)IP数据包在美好无线条件下时延为5毫秒;
5)简化网络架构;
6)OFDMA下行和SC-FDMA上行;
7)全IP网络;
8)MIMO多天线方案;
9)成对(FDD)和非成对频谱(TDD)。

 结论2:1独资源块最多传送84个资源粒子,最多可传送504单数据位。

Release 9 – 增强型LTE

R9是初期的LTE增强版,只是针对R8做了有些补给,以及基于R8做了有的纤改进。主要内容连:

1)PWS(Public Warning System,公共预警系统):
在自然灾害或另危急情况下,公众应该能够马上收到确切之警报。加上R8引入的EWTS(地震海啸预警系统),R9引入了CMAS(商用手机预警系统),以便在灾后电视、广播信号和电力等中断的状态,该预警系统仍能为短信的法门立即为居民通报情况。

2)Femto Cell: Femto
Cell基本上用于办公或家庭,并由此固话宽带连接连接至运营商网络。3G Femto
Cell吃安排为世界各地,为了让LTE用户为能用上Femto Cell,R9引入了Femto
Cell。

3)MIMO波束赋型:在eNB估算位置,直接用波束指向UE,波束赋形可以升级小区边缘吞吐率,在R8,LTE只支持单层波束赋形,R9将之扩大至多交汇波束赋形。

4)自组织网络(SON):
为了减小人力成本,SON的意是,网络由安装、自优化、自修复。SON的定义在R8就引入,不过,当时最主要是针对eNB自配置,到了R9,根据需求大增了自优化部分。

5)EMBMS:有矣多媒体广播多播业务(MBMS),运营商可以通过LTE网络提供广播服务。虽然就无异想法并无流行,广播服务已经用于人情网络,但LTE中之MBMS信道是自数速率和容量的角度发展要来。R8完成了以物理层对MBMS的定义,R9完成了重复高层的概念。

6)LTE定位:
R9定义了三栽LTE定位法,即A-GPS(辅助GPS)、OTDOA(到达时刻差定位法)和E-CID(增强型小区ID)。主要目的是为以紧急情况下,且用户无法确定好职位的景下,提升用户位置信息的准确性。

!!! 资源块是4G LTE 数据传的中坚单位。

Release 10 – LTE Advanced

R10属于LTE-A标准。由于ITU
IMT-Advanced提出了R8无法兑现之又高速率要求,为是,R10提出了多重要之意义和提升。

ITU IMT-Advanced提出的第一求包括:

  • 1 Gbps DL / 500 Mbps UL 吞吐率
  • 愈频谱效率
  • 世上旅游

R10主要新增内容包括:

1)增强型上行链路多址(Enhanced Uplink multiple access):
R10引入了分簇单载波频分多址(clustered
SC-FDMA)。R8的SC-FDMA只允许频谱连续块,而R10同意频率选择性调度。

2)MIMO增强: LTE_A允许下行高及8×8 MIMO,在UE侧,它同意上行4X4MIMO。

3)中继节点(Relay Nodes): 在死去覆盖环境下,Relay
Nodes或低功率enb扩展了主eNB的覆盖范围,Relay Nodes通过Un接口连接到Donor
eNB (DeNB)。

4)增强型小区里干扰协调(eICIC):eICIC主要应付异构网络(HetNet)下的搅和问题,
eICIC使用功率、频率或时域来削弱多少HetNet下的频率干扰。

5)载波聚合(CA):对于运营商来说,载波聚合是低于资本的措施去行使他们脚下的零碎频谱资源来提升终端用户速率。通过统一5只20MHz载波,LTE-A支持最高100MHz载波聚合。

6)支持异构网络(HetNet): 宏蜂窝小区同small cell结合而结缘异构网络。

7)增强型SON: 针对网自修复流程,R10提出了增强型SON。

 

Release 11 – 增强型 LTE Advanced

R11主要内容连:

1)opebet体育手机客户端增强型载波聚合:

  • 大抵时光提前量(TAS)用于上行链路载波聚合
  • 匪连续的拉动内充满波聚合
  • 呢支撑TDD LTE载波聚合,物理层的转移

2)协作多接触传输(COMP):是凭地理位置及分别的大都独传输点,协同参与吧一个极的数据(PDSCH)传输或者联合接受一个终端发送的数(PUSCH)。

3)ePDCCH:
为了提升控制信道容量,R11引入了ePDCCH。ePDCCH使用PDSCH资源传送控制信息,而无像R8的PDCCH只能以子帧的控制区。

4)基于网络的稳:
这是一致种上行定位技术,其原理是基于eNB测量的参阅信号的时不一来落实。

5)最小化路测(MDT):
路测费用是昂贵的。为了减小对路测的依赖性,R11产了新的解决方案,它是单身于SON,MDT基本上依靠让UE提供的消息。

6)机对机通信的Ran过载控制(Ran overload control for Machine type
communication):当了多设备属网络时,网络好禁止部分设备为网络发送连接要。

7)In Device Co
Existence:移动终端设备通常有差不多个射频通路,比如LTE,3G,蓝牙,WLAN等,
为了减轻多行程并存带来的干扰,R11提出了之类解决方案:

  • 冲DRX时域解决方案
  • 频域解决方案
  • UE自主否认

8)智能手机电池节能技巧:
UE可以通网络是否用上省电模式或普通模式,根据UE的求,网络可以修改DRX参数。

问题1:1组子载波1秒钟能够传递多少数量位?

Release 12 – 更胜似的增强型 LTE Advanced

1)增强型small cell: 主要内容包括密集区域布局small cell,宏小区和small
cell之间的载波聚合等。

2)增强型载波聚合: R12同意TDD和FDD之间载波聚合,还同意3满载波聚合。

3)机器对机械通信(MTC):未来几乎年内,机器对机器通信可能会见爆发性增长,很可能会见挑起网络信令、容量不足之题材。为了敷衍这种场面,新的UE
category被定义,作为针对MTC的进一步优化。

4)WiFi和LTE融合:
LTE和WiFi之间融合,运营商可以重新好管理WiFi。在R12面临,提出了LTE和WIFI之间的流量转移与网络选择机制。

5)LTE未授权频谱(LTE-U):
丰富的非授权频谱资源,可以多运营商网络容量和属性。

解答:根据资源块的概念可知,传送1独资源块耗时0.5ms,1秒钟可以传递2000单资源块,最多而是传送1,008,000(504 *
2000)个数据位/秒。

Release 13 – 满足不断增进的流量需要

1)增强型载波聚合: R13底靶子是永葆32 CC 载波聚合,而在R10中,仅支持5
CC。

2)增强型机对机通信(MTC): 更没有之UE
category,进一步回落物联网设备以带来富、能耗,延长设备电池用时。

3)增强型LTE-U:
为了面向高增长之流量需要,R13的目标是,主小区使用授权频谱,从小区使用非授权频谱。

4)室内定位:
R13用事为提升现有的室内定位技术,也探索新的恒法,提高室内定位的准头

5)增强的大都用户传输技术: R13拿运用叠加编码来提升下行多用户传输技术。

6)增强型MIMO: R13拿行为多上64龙线端口的复高阶MIMO系统。

 

题材2:4G
LTE 传输的无限小带富和数据速率是稍微?

解答:4G LTE要求至少6组子载波同时传输,占用带富也1080kHz,但业内上叫占用1.4MHz带富,最多可传送6,048,000(1,008,000 * 6)个数据位/秒。

今您到底明白了,你的4G手机与基站之间的低传输速率是6,048,000bps。也可以简单记作6Mbps。

 

问题3:4G
LTE 传输的极其深带富和数量速率是微?

解答:4G LTE允许最多110组子载波同时传输,占用带富也198,000kHz,但业内上称占用20MHz带动富,最多但传送110,880,000(1,008,000 * 110)个数据位/秒。也足以大概记作110Mbps。

本公算明白了,你的4G手机与基站之间的危传输速率是110Mbps。

 

问题4:为什么我们的手机大少及110Mbps的峰值传输速率?

1独基站通常有3个传输单元(CELL),理论及,每个传输单元管理120过扇形范围外之顶峰(手机),若立即3单CELL分别占不同频段,每个CELL的传输速率可及110Mbps。

假设1独CELL辖区内正就发1单极端(手机),手机的太老传输速率就是110Mbps,我们的上网体验就见面超爽。

要1单CELL辖区内发2只终端(手机),2独顶峰都以就此迅雷下充斥高清视频,它们将分享CELL的110Mbps传输速率,于是单个终端的平均传输速率就是55Mbps。

 

问题5:如果1个CELL辖区内出n个极(手机),我们手机的上网体验会怎么?

此问题留下读者自己琢磨吧。

 

问题6:4G技巧及3G技术发生啊关系呢?

4G
LTE和3G技术没有丝毫关系。4G LTE基于OFDM以及MIMO技术,3G技能基于CDMA技术。

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