LTE- advanced 是基于LTE 演進的下一代移動通信技�(shù),能夠提供多種服�(wù)和更高速的�(shù)�(jù)�(yè)�(wù)。LTE-Advanced指的是LTE在Release 10以及之后的技�(shù)版本�2004年底,在3GPP中開始進行LTE的標(biāo)�(zhǔn)化工作,�3G�CDMA技�(shù)為基�(chǔ)不同,根�(jù)無線通信�?qū)拵Щ较虬l(fā)展的趨勢,LTE采用�OFDM技�(shù)為基�(chǔ),結(jié)合多天線和快速分組調(diào)度等�(shè)計理�,形成了新的面向下一代移動通信系統(tǒng)的空中接口技�(shù),又稱為3G演進型系統(tǒng)(LTE,Long Term Evolation��2008年初,完成了LTE個版本的系統(tǒng)技�(shù)�(guī)�,即Release 8。在此之后,3GPP中繼�(xù)進行技�(shù)的完善與增強,剛剛完成了第二個技�(shù)版本(Release 9),目前正處于Release 10版本的研究過程中�
1 多址方式與資源分�
LTE采用OFDM技�(shù)為基�(chǔ),根�(jù)上行和下行鏈路各自的特點,分別采用單載波DFT-SOFDM和OFDMA作為兩個方向上多址方式的具體實�(xiàn)。OFDM技�(shù)以子載波為單位進行頻率資源的分�,LTE系統(tǒng)采用15kHz的子載波帶寬,按照不同的子載波數(shù)�,可以支�1.4�3�5�10�15�20MHz各種不同的系�(tǒng)帶寬。Release 10版本中將要引入的載波聚合技�(shù),可以通過聚合5�20MHz的單元載波實�(xiàn)100MHz的全系統(tǒng)帶寬(見�1��
�1 載波聚合
2 快速的分組�(diào)�
無線衰落信道在時間上和頻率上是變化的,在LTE中采�1ms時間長度的TTI(傳輸時間間隔)�(jié)�12個子載波�180KHz)頻率寬�,形成PRB(物理資源塊)。根�(jù)信道的變化情�,系�(tǒng)進行快速的�(diào)度,給用戶分配的物理資源。在所選擇的物理資源上,進一步利用AMC(自適應(yīng)編碼�(diào)制)技�(shù),形成資源的利用。這樣的自適應(yīng)�(diào)度,從整個系�(tǒng)的角度實�(xiàn)資源�(yōu)化的分配和利�,提高全系統(tǒng)性能。同�,靈活的�(diào)度也可以根據(jù)�(yè)�(wù)特點為單個用戶提供合理的QoS保證,相�(guān)的機制已�(jīng)成為所有新一代移動通信系統(tǒng)�(shè)計中的一項基本技�(shù)�
3 多天線技�(shù)
多天線(MIMO)技�(shù)是LTE系統(tǒng)提高吞吐量的一項關(guān)鍵技�(shù),根�(jù)天線部署形態(tài)和實際應(yīng)用情況可以采用發(fā)射分�、空間復(fù)用和波束賦形3種不同的MIMO實現(xiàn)方案。例如,對于大間距非相關(guān)天線陣列可以采用空間�(fù)用方案同時傳輸多個數(shù)�(jù)�,實�(xiàn)很高的數(shù)�(jù)速率;對于小間距相關(guān)天線陣列,可以采用波束賦形技�(shù),將天線波束指向用戶,減少用戶間干擾。對于控制信道等需要更好的保證接收正確性的場景,發(fā)射分集是一種合理的選擇�
LTE Release 8版本支持下行最�4天線的發(fā)�,可以空間復(fù)�4個數(shù)�(jù)流的并行傳輸,在20MHz帶寬的情況下,可以實�(xiàn)超過300Mbit/s的峰值速率。在Release 10�,下行支持的天線�(shù)目將擴展�8�。相�(yīng)�,可以空間復(fù)�8個數(shù)�(jù)流的并行傳輸,峰值頻譜效率提高一�,達�30bit/s/Hz。同�,在上行也將引入MIMO的功�,支持最�4天線的發(fā)�,可以空間復(fù)�4個數(shù)�(jù)流,達到16bit/s/Hz的上行峰值頻譜效率(見圖2��
�2 MIMO技�(shù)增強
4 中繼技�(shù)
中繼(Relay)技�(shù)是LTE將在Release 10版本中開始引入的另一項重要功能(見圖3�。傳�(tǒng)基站需要在站點上提供有線鏈路的連接以進行“回程傳輸”,而中繼站通過無線鏈路進行�(wǎng)�(luò)端的回程傳輸,因此可以更方便地進行部署。根�(jù)使用場景的不�,LTE中的中繼站可以用于對基站信號進行接力傳輸,從而擴展網(wǎng)�(luò)的覆蓋范�;或者用于減小信號的傳播距離,提高信號質(zhì)�,從而提高熱點地區(qū)的數(shù)�(jù)吞吐量�
�3 中繼技�(shù)
5 性能評估情況
在作�4G候選提案的準(zhǔn)備過程中,按照ITU�(guī)定的評估場景對LTE/LTE-Advanced的系�(tǒng)性能進行了全面的評估,包括頻譜效�,VoIP容量,業(yè)�(wù)/切換時延等各項關(guān)鍵指�(biāo)均達到或者超過了ITU
IMT-Advanced技�(shù)要求。圖4是在4種場景下對于LTE系統(tǒng)平均頻譜效率的評估情��
�4 LTE/LTE-Advanced性能評估
作為LTE 技�(shù)的演進,LTE- Advanced 必然針對LTE 技�(shù)具有一定的兼容�,同時還必須有所增強,以下給出了LTE- Advanced 主要的演進目�(biāo)�
?�?)LTE- Advanced 將基于LTE 平滑演�,LTE- Advanced �(wǎng)�(luò)�(yīng)�(dāng)能夠支持LTE 終端。反�,LTE- Advanced 終端也應(yīng)�(dāng)能夠在LTE �(wǎng)�(luò)中使用基本功能�
?�?)能夠支持從宏蜂窩到室內(nèi)�(huán)境(如家庭網(wǎng)�(luò))的覆蓋�
?�?)優(yōu)先考慮低速移動的用戶�
?�?)網(wǎng)�(luò)自適�(yīng)和自�(yōu)化功能應(yīng)�(dāng)進一步加��
?�?)在3GPP 之前的各個版本當(dāng)中支持的功能都應(yīng)�(dāng)在LTE- Advanced 系統(tǒng)中有所體現(xiàn),包括與其他類型接入�(wǎng)的切�、網(wǎng)�(luò)共享等�
?�?)降低成�,包括網(wǎng)�(luò)建設(shè)、終�、功率使用效率以及骨干網(wǎng)的支撐等�
?�?)降低終端的�(fù)雜度�
�8)頻譜方�。應(yīng)�(dāng)同時支持連續(xù)和不連續(xù)的頻譜;能夠支持不超�100MHz 的帶�;支持ITU分配的無線頻�;能夠與LTE 共享相同的頻��
?�?)系�(tǒng)性能方面。在�(guī)定時間內(nèi)滿足ITU 對IMT- Advanced 技�(shù)的所有要�;下行峰值速率能夠達到1Gbit/s,上行應(yīng)�(dāng)超過500Mbit/s,天線配置要求為下行2×2、上�1×2,其他性能�(yīng)不低于LTE 的標(biāo)�(zhǔn)�
為了滿足IMT- Advanced 的性能要求�3GPP 制定了LTE- Advanced 的研究目�(biāo),其�(guān)鍵技�(shù)包括� 包括載波聚合(carrier aggregation)、增強型上下� MIMO、協(xié)作的多點傳輸與接收(Coordinated Multiple Point transmission and reception,CoMP�、接力通信 (relay��
1 載波聚合
LTE 目前支持20MHz 的系�(tǒng)帶寬,可實現(xiàn) 下行300Mbit/s、上�80Mbit/s 的峰值速率。在ITU �(guān) 于IMT- Advanced 的規(guī)劃中,提出了下行峰值速率 1Gbit/s、上�500Mbit/s 的目�(biāo),并將系�(tǒng)支持 帶寬不小�40MHz 作為IMT- Advanced 系統(tǒng)的技�(shù) 要求之一,因此需要對LTE 的系�(tǒng)帶寬作進一步的 擴展。LTE- Advanced 將采用載波聚合的方式實現(xiàn)� �(tǒng)帶寬的擴�� 下面兩幅圖給出了對多個載波進行聚合的兩� 基本形式。圖1 對在頻段上連續(xù)的多個載波進行� �,在各個載波保持LTE 后向兼容的同時,實現(xiàn)� LTE- Advanced 全系�(tǒng)帶寬的擴�。圖2 是對頻段� 非連續(xù)的多個載波進行聚合的情��
由于頻譜�(guī)� 和分配的�(jié)�,一個運營商擁有的頻率資源可能分 散在各個非連續(xù)的頻段。非連續(xù)載波的聚合提供了 一個系�(tǒng)對分散的頻率資源進行整合利用的解決方 �。另外值得一提的�,同樣是出于對運營商所擁有 的頻率資源情況的考慮,在載波聚合中各個單位載 波的帶寬并不限定�20MHz,可以支持更小的選項 以提供充分的靈活��
載波聚合的基本形式不同對系統(tǒng)�(shè)計有很大� 影響,例如對載波聚合在協(xié)議功能上的設(shè)計就存在一些區(qū)��
�3 說明在MAC 層進行聚合�,各個單 元載波采用相互獨立的HARQ 進程。而圖4 說明� 理層進行聚合�,所有載波將采用同一個HARQ � �。這些系統(tǒng)�(shè)計方面的問題都是目前LTE- Advanced 的研究內(nèi)容之一�
1.2 增強型的MIMO
2.2.1 上行MIMO
在LTE �,上行僅支持單天線的�(fā)�,也就是� 不支持SU-MIMO。為了提高上行傳輸速率,同時也 為了滿足IMT- Advanced 對上行峰值頻譜效率的� 求,LTE- Advanced 將在LTE 的基�(chǔ)上引人上� SU-MIMO,將支持最�4 個發(fā)送天��
2.2.2 下行MIMO
LTE 下行可以支持最�4 個發(fā)送天線,� LTE- Advanced 將會在此基礎(chǔ)上進一步增強以提高 下行吞吐�。目前確定將擴展到支持最�8 個發(fā)� 天線�
2.3 CoMP
LTE- Advanced 中提出的�(xié)作式多點傳輸技�(shù) (即一般所說的CoMP,Coordinated MultiPoint transmission� reception� 可分為分布式天線系統(tǒng)(Disfributed Antenna System,DAS� 和協(xié)作式MIMO 兩大類�
DAS 改變了傳�(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中集中式天線系統(tǒng)� �(fēng)�,將天線分散安裝,再用光纖或是電纜將它們連接到一個中央處理單元進行�(tǒng)一的收�(fā)信號處理。這使得發(fā)送功率得以降�,提高整個系�(tǒng)的功率使用效�,降低小區(qū)間的干擾�。協(xié)作MlMO 是對傳統(tǒng)的基于單基站的MIMO 技�(shù)的補�,它通過基站間協(xié)作的MIMO 傳輸來達到減小小區(qū)間干�、提高系�(tǒng)容量、改善小區(qū)邊緣的覆蓋和用戶�(shù)�(jù)速率的目的。若干小區(qū)的基站使用光纖或電纜連接,通過�(xié)作通信與用戶形成虛擬MIMO 系統(tǒng)。各基站由中央處理單元進行�(tǒng)一的調(diào)度或�(lián)合的信號處理�
2.4 中繼技�(shù)
所謂中繼技�(shù),就是將一條基站與移動臺的� 路分割為基站與中繼站和中繼站與移動臺兩條� 路,從而有機會將一條質(zhì)量較差的鏈路替換為兩� �(zhì)量較好的鏈路,以獲得更高的鏈路容量和更好� 傳輸效率。在LTE 中的�1 中繼和層2 中繼的基�(chǔ) �,LTE- Advanced 又引入了一種新的中繼方式:�3 中繼�
�1 中繼:中繼節(jié)點只是在物理層上簡單的放 大轉(zhuǎn)�(fā)所接收的比特流。包括噪聲,�1 中繼雖然� 于SINR 沒有改善,但是時延很�,設(shè)備簡�,成本較 �� �2 中繼:中繼節(jié)點在MAC 層對接收的數(shù)�(jù)� 解碼,然后再編碼,轉(zhuǎn)�(fā)。這樣有利于改善SINR,但 是會有明顯的時延,而且還會增加�(shè)備的�(fù)雜度�
�3 中繼:主要是對接收到的IP �(shù)�(jù)包進行�(zhuǎn) �(fā)。該種中繼方式和�2 中繼很相�,同樣會引入� �,不會放大噪聲,其不同之處是在標(biāo)�(zhǔn)上不會引� 任何新的節(jié)點或是接�,因為它主要是依靠S1 � X2 信令。層2 中繼和層3 中繼的應(yīng)用場合不一樣, 兩者可以相互補��
2.5 家庭基站
家庭基站的應(yīng)用可能對LTE- Advanced 的相�(guān) 工作帶來挑戰(zhàn)。一方面,家庭基站的密集部署、重� 覆蓋會造成很復(fù)雜的干擾�(jié)�(gòu);另一方面,由于家� 基站的所有權(quán)變化,運營商可能部分的喪失網(wǎng)�(guī)、網(wǎng) �(yōu)的控制權(quán),更加劇了干擾控制和接入管理的難�� 另外,由于家庭基站的龐大�(shù)量,要考慮�(xiàn)有網(wǎng)�(luò)� �(gòu)是否能支持海量的接口?;谶@點,甚至有觀點建 議對家庭基站采用相對獨立的網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)�
2.6 物理層傳輸技�(shù)
由于是在LTE 系統(tǒng)上的演進,LTE- Advanced 可能無法找到全新的先進傳輸技�(shù),但仍可能在�(xiàn)有傳輸技�(shù)的基�(chǔ)上進行進一步優(yōu)化[7]。對于上行多址技�(shù),LTE 主要出于降低PAPR的考慮選用了SC- FDMA,而非OFDM技�(shù)作為上行多址方案。但實際�,在低SINR 場景,OFDM的頻譜效率仍然略高于SC- FDMA,LTE- Advanced 系統(tǒng)所�(cè)重的室內(nèi)、熱點覆蓋,小區(qū)邊緣問題不是十分�(yán)�,可以考慮在某些場景采用OFDM作為上行多址技�(shù),更有效的支持上行高階MIMO 和Node B 先進接收機。實際上OFDM與SC- FDMA 是可以在一個發(fā)射機�(jié)�(gòu)中實�(xiàn)的,通過DFT 模塊的增�,在兩種技�(shù)之間實現(xiàn)切換�
對于下行,由于LTE 已經(jīng)采用了較先進的MIMO 技�(shù),一個優(yōu)化的方向是在LTE- Advanced 系統(tǒng) 中將LTE 已經(jīng)采用的單流波束賦形擴展到多流波束 賦形(包括單用戶MIMO 和多用戶MIMO�,實際上 這種技�(shù)也可以用于CoMP �(fā)送�
LTE(Long Term Evolution)是3G之后新的系統(tǒng)�(shè)��3GPP�2004年底開始技�(shù)研究與系�(tǒng)的標(biāo)�(zhǔn)化工作。到2008年初,完成了個版本Release 8的系�(tǒng)技�(shù)�(guī)�,形成了面向下一代移動通信系統(tǒng)�、以O(shè)FDM/MIMO技�(shù)為基�(chǔ)的全新的技�(shù)架構(gòu)。LTE Release 8版本實現(xiàn)�100Mbit/s吞吐量的�(shè)計目�(biāo),在此基�(chǔ)��3GPP在后�(xù)的版本中不斷進行系統(tǒng)的完善與技�(shù)增強�
截至2010�3月,LTE Release 9的各個標(biāo)�(zhǔn)化項目都已經(jīng)完成,系�(tǒng)新增的功能包括用戶定�、多�/廣播功能、雙流波束賦型,家庭基站和自組織�(wǎng)�(luò)�。雖然并沒有增加系統(tǒng)的峰值吞吐量,但是這些功能進一步完善了系統(tǒng),在前一版本形成新的系統(tǒng)框架的基�(chǔ)�,LTE Release 9版本豐富了系�(tǒng)的業(yè)�(wù)能力�
目前,正在進行研究工作的是LTE Release 10版本,已�(jīng)確定的研究內(nèi)容包括前面介紹的載波聚合、MIMO技�(shù)增強、中繼Relay技�(shù)以及異構(gòu)�(wǎng)�(luò)�。載波聚合技�(shù)和MIMO技�(shù)的進一步增強將顯著提升系統(tǒng)的吞吐量能力,實�(xiàn)超過下一代移動通信系統(tǒng)1Gbit/s的性能目標(biāo)。LTE Release 10計劃的完成時間是2011年初,屆時LTE的系�(tǒng)性能將得到一次顯著的增強和完善。圖所示的是LTE的技�(shù)�(fā)展情��
� LTE技�(shù)�(fā)�
LTE�3G之后,下一代移動通信系統(tǒng)一個最重要的發(fā)展方�,國�(nèi)各個單位在相關(guān)技�(shù)研究和國際標(biāo)�(zhǔn)化領(lǐng)域進行了很大的投入。據(jù)�(tǒng)�,至今中國公司在3GPP共提交LTE方面的文稿大�5000篇,占相�(guān)總文稿數(shù)目的�14%。隨著LTE�(biāo)�(zhǔn)的不斷發(fā)�,國�(nèi)公司的參與力度在不斷加強,文稿占總數(shù)的比例也在逐年上升,到2009年下半年已經(jīng)達到�20%以上。對于我們重點關(guān)注的TD-LTE的系�(tǒng)�(shè)計,中國公司提交的文稿數(shù)目更是接近總�(shù)�50%�
維庫電子通,電子知識,一查百��
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