LTE-Advanced系統(tǒng)中的Relay技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化

王 競(jìng)，劉光毅

(中國(guó)移動(dòng)通信研究院 北京 100053)

1 引言

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)，Relay并不是新概念，在GSM系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的直放站(Repeater)就是一種簡(jiǎn)單的Relay技術(shù)。Repeater對(duì)射頻信號(hào)直接放大轉(zhuǎn)發(fā)，不能區(qū)分信號(hào)、干擾與噪聲，因此，在放大信號(hào)的同時(shí)也會(huì)放大干擾與噪聲。由于上述原因，Repeater僅能用于覆蓋范圍的提升，例如，盲點(diǎn)覆蓋等應(yīng)用。對(duì)于小區(qū)容量Repeater沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，若網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不好，甚至還會(huì)干擾原小區(qū)用戶，降低系統(tǒng)容量。在LTE-Advanced系統(tǒng)中，Relay作為核心技術(shù)之一，不僅具備擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋的能力，還具備提高網(wǎng)絡(luò)容量的可能。在Relay節(jié)點(diǎn)引入基帶信號(hào)處理，Relay節(jié)點(diǎn)不僅能夠放大信號(hào)，抵抗移動(dòng)信道的大尺度衰落，還可以抑制干擾與噪聲。Relay節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的兩種基本部署場(chǎng)景如圖1所示。

由于Relay不僅能夠擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，也可能提高網(wǎng)絡(luò)容量，因此Relay技術(shù)的應(yīng)用也不再局限于網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)盲或農(nóng)村等偏遠(yuǎn)地區(qū)。在熱點(diǎn)地區(qū)，Relay節(jié)點(diǎn)可補(bǔ)償無(wú)線信道大尺度衰落，抑制對(duì)干擾和噪聲的放大，提升系統(tǒng)容量。另外，由于Relay節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線回傳技術(shù)，不需要光纖接入，而且對(duì)無(wú)線傳播環(huán)境也遠(yuǎn)不如微波鏈路那樣敏感，因此Relay節(jié)點(diǎn)具有部署靈活、快速的特點(diǎn)。面對(duì)自然災(zāi)害，可快速部署多跳Relay節(jié)點(diǎn)提供應(yīng)急通信。在公共交通中，例如高速鐵路，可在車廂部署Relay節(jié)點(diǎn)，補(bǔ)償無(wú)線信號(hào)穿透損耗，為旅途中的用戶提供高速數(shù)據(jù)接入服務(wù)。

圖1 Relay節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的兩種基本部署場(chǎng)景

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商，Relay節(jié)點(diǎn)具有較低的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，以廣域覆蓋為基本目標(biāo)的宏基站網(wǎng)絡(luò)部署無(wú)法滿足未來(lái)大容量、高速率數(shù)據(jù)接入的業(yè)務(wù)需求。若采用“小區(qū)分裂”提升系統(tǒng)容量，宏基站部署密度將隨業(yè)務(wù)增長(zhǎng)而倍增，這將大大增加運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本。面向未來(lái)大容量、高速率的業(yè)務(wù)需求以及低成本的分組數(shù)據(jù)接入，運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)部署同樣需要與時(shí)俱進(jìn)。在向用戶提供高品質(zhì)數(shù)據(jù)接入服務(wù)的同時(shí)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本，只有這樣，移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商才能在未來(lái)低廉的分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)中獲得盈利。Relay節(jié)點(diǎn)不需要光纖接入，可避免接入網(wǎng)對(duì)站點(diǎn)部署的制約以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的增加。一體化、小型化的Relay產(chǎn)品，可回避站址資源對(duì)運(yùn)營(yíng)商的困擾，大幅降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。Relay作為L(zhǎng)TE-Advanced系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅能夠擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升系統(tǒng)容量，而且也為網(wǎng)絡(luò)部署提供了多樣化的解決方案。

2 Relay技術(shù)綜述

如前所述，Repeater是一種簡(jiǎn)單的Relay技術(shù)。以下行鏈路為例，Repeater在接收基站發(fā)射信號(hào)的同時(shí)，經(jīng)射頻放大后向終端轉(zhuǎn)發(fā)。射頻放大轉(zhuǎn)發(fā)雖然不能抑制噪聲與干擾，但其具有低處理延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。通常Repeater的處理延時(shí)僅數(shù)個(gè)μs。由于Repeater在一個(gè)載波上全雙工收發(fā)，因此工程部署中不得不考慮對(duì)收發(fā)天線空間隔離，以防止Repeater自激 (即Repeater的發(fā)射信號(hào)被自己接收放大后再發(fā)射)。Repeater收發(fā)天線空間隔離度的要求為工程部署帶來(lái)諸多不便，大大制約了Repeater的實(shí)際應(yīng)用。

Relay站點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。Relay首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行基帶處理，甚至解調(diào)、譯碼，然后再將接收信號(hào)編碼、調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)。由于考慮了基帶信號(hào)處理，因此Relay具備抑制干擾與噪聲的能力。Relay也需要付出更多處理延時(shí)的代價(jià)，基帶處理越多，處理延時(shí)也就越大。

（1）AF 與 DF Relay

AF(amplify and forward)Relay，也稱為 Smart Repeater。對(duì)于下行鏈路，Relay節(jié)點(diǎn)(RN)接收基站發(fā)射的OFDMA信號(hào)，并將該信號(hào)IFFT解調(diào)后，依據(jù)不同子載波經(jīng)歷的各不相同的信道衰落，對(duì)不同子載波采用不同的放大補(bǔ)償，然后再對(duì)該信號(hào)FFT調(diào)制，并轉(zhuǎn)發(fā)。由于LTE下行鏈路采用OFDMA機(jī)制，各用戶子載波資源相互正交，RN可在IFFT解析接收信號(hào)后，依據(jù)其服務(wù)的UE對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行選擇性放大轉(zhuǎn)發(fā)，這可緩解中繼站放大轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)系統(tǒng)引入的干擾。若RN具備資源調(diào)度的能力，RN可依據(jù)eNB-RN和RN-UE鏈路的獨(dú)立性，為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)選擇不同的子載波，充分利用兩跳鏈路空間信道的獨(dú)立性提高鏈路容量。需要說(shuō)明的是AF Relay并不對(duì)接收信號(hào)解調(diào)和譯碼，因此不能抑制系統(tǒng)對(duì)噪聲和部分干擾信號(hào)的放大。

DF(decoding and forward)Relay，即譯碼和轉(zhuǎn)發(fā)。RN接收到發(fā)射信號(hào)后，先對(duì)接收信號(hào)解調(diào)和譯碼，而后重新編碼調(diào)制，再轉(zhuǎn)發(fā)。與AF Relay相比，DF Relay不僅能夠過(guò)濾干擾，還能夠抑制噪聲?？紤]兩跳等效鏈路，AF與DF Relay等效信噪比如下：

顯然，AF Relay對(duì)噪聲有放大作用，但DF Relay等效鏈路信噪比是兩跳鏈路信噪比的最小值，因此DF Relay的鏈路性能要優(yōu)于AF Relay。DF Relay在解調(diào)譯碼后，可獲得原始的編碼塊，因此，RN完全可以通過(guò)CRC校驗(yàn)來(lái)判斷譯碼是否正確。如果RN判斷譯碼錯(cuò)誤，就沒(méi)有再次轉(zhuǎn)發(fā)的必要了，因?yàn)榧词罐D(zhuǎn)發(fā)，接收端也不能獲得正確的數(shù)據(jù)信息，依然需要重發(fā)。RN的這種選擇式轉(zhuǎn)發(fā)功能(SDF)不僅能夠降低鏈路延時(shí)，而且還能避免不必要的轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致的干擾問(wèn)題。

圖2 Relay站點(diǎn)下行鏈路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

關(guān)于處理延時(shí)，AF Relay需要至少偵聽(tīng)一個(gè)完整的OFDM符號(hào)，方可解析和處理接收信號(hào)，因此處理延時(shí)至少為一個(gè)OFDM符號(hào)周期 (若LTE系統(tǒng)采用普通循環(huán)前綴，OFDM符號(hào)周期大約為71.4 μs；若LTE系統(tǒng)采用擴(kuò)展循環(huán)前綴，OFDM符號(hào)周期大約為83.4 μs)。DF Relay至少需要偵聽(tīng)一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，即1 ms，方可進(jìn)行譯碼處理。而Turbo譯碼帶來(lái)的延時(shí)與設(shè)備處理能力密切相關(guān)。在LTE系統(tǒng)中，接收機(jī)從開(kāi)始接收一次數(shù)據(jù)傳輸，到反饋ACK/NACK延時(shí)為4 ms，因此可粗略認(rèn)為DF Relay的處理延時(shí)也是4 ms。

·Outband與Inband Relay

Outband Relay指Backhaul link(eNB與RN之間的回傳鏈路)與Access link(eNB或RN與UE之間的接入鏈路)采用不同的載波。如果Backhaul與Access分配的載波有足夠保護(hù)帶寬，Outband Relay可實(shí)現(xiàn)全雙工收發(fā)，即RN在接收Backhaul或Access鏈路信號(hào)的同時(shí)，可向Access或Backhaul鏈路發(fā)射信號(hào)。Inband Relay指Backhaul link與Access link采用相同的載波。由于同頻轉(zhuǎn)發(fā)，Inband Relay不能實(shí)現(xiàn)全雙工收發(fā)，除非收發(fā)天線有足夠的空間隔離度，但這又會(huì)約束RN的部署要求和應(yīng)用場(chǎng)景。

由于全雙工收發(fā)，Outband Relay較Inband Relay具有更高的鏈路容量。Backhaul link設(shè)計(jì)可不考慮對(duì)Access link的影響，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，Backhaul link甚至可以直接復(fù)用Access link設(shè)計(jì)方案。由于不能全雙工收發(fā)，Inband Relay在鏈路容量上不比Outband Relay。RN在發(fā)射時(shí)不能接收，而在接收時(shí)又不能發(fā)射，因此相同數(shù)據(jù)分組需要經(jīng)歷兩次收發(fā)才能完成一次傳輸，這就是Inband Relay的duplex loss。雖然Duplex loss會(huì)制約Inband Relay對(duì)鏈路容量的改善，但考慮到RN能夠補(bǔ)償大尺度鏈路損耗，因此Inband Relay依然存在提升鏈路容量的可能。雖然Duplex loss的存在會(huì)使Inband Relay鏈路容量受損，但同時(shí)也回避了RN收發(fā)天線隔離度的問(wèn)題，使得RN具備部署靈活、快速、方便的特性。另一方面，由于Backhaul與Access link工作在同一載波上，Inband Relay只需一套射頻通道，而全雙工的Outband Relay至少需要兩套射頻通道，因此Inband Relay的設(shè)備成本會(huì)優(yōu)于Outband Relay。

· 透明與非透明Relay

透明Relay指UE不能感覺(jué)到RN參與到其與基站的通信過(guò)程中；非透明Relay指UE能夠識(shí)別RN節(jié)點(diǎn)，并清楚RN在其與基站通信過(guò)程中起到的作用。由于透明與非透明Relay對(duì)RN定位及功能要求的不同，會(huì)導(dǎo)致完全不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。例如，非透明Relay具有獨(dú)立的小區(qū)ID，UE可駐留在該小區(qū)內(nèi)，并且RN具備普通宏基站對(duì)UE的管理和無(wú)線資源調(diào)度功能；透明Relay不具備獨(dú)立的小區(qū)ID，UE不能識(shí)別RN，且依然駐留在宏小區(qū)內(nèi)，透明RN僅能輔助基站與UE的通信，并不能獨(dú)立完成對(duì)UE的管理和資源調(diào)度。表1從多個(gè)角度對(duì)比了透明與非透明Relay的不同。

表1 透明與非透明Relay比較

由于對(duì)物理信道的不同支持以及RN功能的不同，透明與非透明Relay具有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。透明Relay不具備獨(dú)立的小區(qū)ID和物理控制信道，因此不能用于系統(tǒng)補(bǔ)盲及覆蓋擴(kuò)展等應(yīng)用場(chǎng)景。關(guān)于系統(tǒng)容量的提升，非透明Relay依靠中繼站對(duì)大尺度衰落的補(bǔ)償，提高了兩跳鏈路容量；透明Relay則可通過(guò)RN與RN之間或者RN與基站之間的協(xié)作提高鏈路質(zhì)量，從而獲得鏈路容量的提升。

· Relay系統(tǒng)的協(xié)作與復(fù)用

圖3 Relay系統(tǒng)資源復(fù)用與協(xié)作分集示例

Relay部署為網(wǎng)絡(luò)提供了更為豐富的站址資源和天線資源，如何充分利用這些網(wǎng)絡(luò)資源提升系統(tǒng)容量是Relay系統(tǒng)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)部署需要仔細(xì)考慮的問(wèn)題。在同一小區(qū)內(nèi)，不同熱點(diǎn)地區(qū)部署的RN由于發(fā)射功率有限，不同RN可復(fù)用相同的無(wú)線資源，提高系統(tǒng)的資源利用效率。在不同RN或者RN與eNB小區(qū)邊緣，RN之間或者RN與eNB之間可通過(guò)協(xié)作分集，充分利用無(wú)線信道的獨(dú)立性，提高鏈路質(zhì)量，從而獲得鏈路容量的提升。仔細(xì)比較不難發(fā)現(xiàn)，協(xié)作分集與資源復(fù)用具有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。如圖3所示，UE A與UE B可通過(guò)資源復(fù)用提升系統(tǒng)的資源效率；eNB與RN1、RN1與 RN2以及 RN3與 RN4可分別協(xié)作為UE D、UE C和UE E提供接入服務(wù)。由于UE C與UE E之間具有較大的空間隔離，因此UE C與UE E也可相互復(fù)用資源?？傊Y源復(fù)用、協(xié)作分集與終端在網(wǎng)絡(luò)中的位置，以及終端與網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的鏈路損耗密切相關(guān)。資源復(fù)用與協(xié)作分集可相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮RN提供的空間資源提升系統(tǒng)整體容量。

3 Relay技術(shù)在LTE-Advanced系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

依據(jù)不同的功能定位，3GPP共定義了兩種類型的Relay，分別是Type I Relay與Type II Relay，其特征分別如下。

（1）Type I Relay[1]

·Type I RN擁有獨(dú)立的物理層小區(qū)ID(PCI)，獨(dú)立的同步信道和獨(dú)立的公共導(dǎo)頻；

· Type I RN具有對(duì)UE資源調(diào)度的能力，且由Type I RN直接向UE反饋上行傳輸?shù)腁CK/NACK；

·UE直接反饋調(diào)度請(qǐng)求(SR)，信道狀態(tài)指示(CQI)和下行傳輸?shù)腁CK/NACK給Type I RN；

· 為了確保系統(tǒng)后向兼容，LTE UE(Rel.8)可將Type I RN視為L(zhǎng)TE eNB(Rel.8)；

· 為了獲得更好的系統(tǒng)性能，LTE-A UE(Rel.10)可區(qū)分Type I RN與LTE eNB。

（2）Type II Relay[2]

· Type II RN不具備獨(dú)立的物理層小區(qū)ID(PCI)，不能建立新的小區(qū)；

· 至少LTE UE(Rel.8)不會(huì)檢查到Type II RN的存在；

· Type II RN應(yīng)該能夠?yàn)長(zhǎng)TE UE(Rel.8)提供上、下行中繼服務(wù)；

·LTE UE(Rel.8)一方面接收來(lái)自LTE eNB的物理層下行控制信道(PDCCH)和公共導(dǎo)頻信道(CRS)，一方面接收來(lái)自Type II RN的物理層下行共享信道(PDSCH)。

Type I與Type II Relay都是DF Relay，兩者的本質(zhì)差別是前者屬于非透明Relay，后者屬于透明Relay。正如§2的分析比較，非透明的Type I RN不僅可用于小區(qū)容量的提升，也可用于小區(qū)覆蓋的擴(kuò)展；但透明的Type II RN只能用于小區(qū)容量的提升，不能用于小區(qū)覆蓋的擴(kuò)展。由于Type II RN不具備獨(dú)立的PCI，因此Type II RN不會(huì)創(chuàng)建獨(dú)立的小區(qū)。在中繼傳輸過(guò)程中，Type II RN能夠更加靈活地與eNB相互協(xié)作，提高中繼鏈路的傳輸質(zhì)量。

在3GPP的第一個(gè)LTE-Advanced版本中，即3GPP Rel.10，Type I Relay由于較為清晰的技術(shù)路線和系統(tǒng)方案被Rel.10 WI(work item)采納立項(xiàng)。下文重點(diǎn)結(jié)合LTE-Advanced系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展及Type I Relay技術(shù)方案。需要特別說(shuō)明的是在 3GPP Rel.10 WI立項(xiàng)中，Type I Relay可以是 Outband Relay也可以是Inband Relay。由于Outband Relay的Un接口可復(fù)用Uu接口設(shè)計(jì)，因此不是標(biāo)準(zhǔn)化討論的重點(diǎn)。下文重點(diǎn)介紹Inband Relay的研究進(jìn)展。

（3）Un與Uu接口時(shí)分復(fù)用方案

Un接口指eNB與RN之間的空中接口；Uu接口指eNB或RN與UE之間的空中接口。作為Inband Relay，Un與Uu接口共用相同的載波資源，因此LTE-A系統(tǒng)采用了時(shí)分復(fù)用方案，即系統(tǒng)為Un與Uu接口分配不同的子幀資源。然而，LTE Uu接口在不同子幀之間具有一定時(shí)序關(guān)系。例如，上行傳輸過(guò)程采用了同步HARQ機(jī)制，如果某個(gè)下行子幀被分配給Un接口，其對(duì)應(yīng)的Uu接口的下行ACK/NACK信息也將丟失，這勢(shì)必會(huì)影響Uu接口的效率。為了避免Un接口對(duì)Uu接口的影響，LTE-A要求RN將下行Backhaul子幀設(shè)置為MBSFN子幀。在該子幀內(nèi)，最開(kāi)始的1～2個(gè)OFDM符號(hào)用于PDCCH信道傳輸，向 R-UE(駐留在Type I RN的UE）發(fā)射上行資源調(diào)度和下行ACK/NACK，其后的12～13個(gè)OFDM符號(hào)用于Backhaul數(shù)據(jù)傳輸，如圖4所示。

圖4 Relay下行Backhaul子幀

（4）Un接口子幀分配方案

RN可通過(guò)調(diào)度為Un接口上行傳輸預(yù)留傳輸資源(RN在Un接口上行傳輸時(shí)不能接收來(lái)自Uu接口的上行數(shù)據(jù))。然而，由于LTE物理層上行控制信道PUCCH與物理層上行共享信道PUSCH頻分復(fù)用，因此當(dāng)RN向eNB發(fā)射上行數(shù)據(jù)時(shí)，無(wú)法再接收來(lái)自UE的上行控制信令，這勢(shì)必會(huì)對(duì)Uu接口資源效率造成一定影響。例如，RN會(huì)由于Un接口上行傳輸丟失UE反饋的ACK/NACK信息，會(huì)造成Uu接口下行數(shù)據(jù)分組重傳。為了避免或緩解這一問(wèn)題，Un接口子幀分配需要滿足下述設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

·為Un接口分配的上、下行子幀最好是與Uu接口下行HARQ進(jìn)程配對(duì)的上、下行子幀。

對(duì)于eNB，上、下行Backhaul子幀資源可以被RN獨(dú)享，也可以被RN與M-UE(駐留在eNB的UE)復(fù)用?？紤]RN與M-UE復(fù)用上行傳輸資源，為了簡(jiǎn)化eNB調(diào)度器設(shè)計(jì)，Un接口子幀分配需要滿足下述設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

·eNB對(duì)RN的調(diào)度與eNB對(duì)M-UE的調(diào)度最好具有相同的時(shí)序關(guān)系。

需要特別說(shuō)明的是，上述兩種Un接口子幀分配準(zhǔn)則并不一定能夠同時(shí)滿足。例如，在LTE TDD上、下行子幀配比為3的情況下，下行子幀9調(diào)度上行子幀3，但上行子幀3卻承載著下行子幀7和8的ACK/NACK信令，如圖5所示。在這種情況下，優(yōu)先確保哪個(gè)設(shè)計(jì)原則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要仔細(xì)權(quán)衡的問(wèn)題。

圖5 LTE TDD configuration 3上行調(diào)度與上行ACK/NACK反饋時(shí)序

（5）Un接口定時(shí)時(shí)序設(shè)計(jì)

雖然都是下行、上行子幀，RN時(shí)而向R-UE/eNB發(fā)射數(shù)據(jù)，時(shí)而接收來(lái)自eNB/R-UE的數(shù)據(jù)。對(duì)于半雙工Inband Relay，RN需要頻繁在收發(fā)狀態(tài)間切換。然而，收發(fā)狀態(tài)切換需要一定的延時(shí)。例如，LTE系統(tǒng)中eNB從收至發(fā)或者從發(fā)至收的轉(zhuǎn)換時(shí)間均為17 μs[3]。雖然17 μs遠(yuǎn)小于OFDM符號(hào)周期，但LTE系統(tǒng)的最小時(shí)間單位是一個(gè)OFDM符號(hào)周期，這勢(shì)必會(huì)造成資源浪費(fèi)。以下行鏈路為例，如圖4所示，第3個(gè)OFDM符號(hào)需要用于RN由發(fā)至收的轉(zhuǎn)換，最后一個(gè)OFDM符號(hào)又需要完成由收至發(fā)的轉(zhuǎn)換，收發(fā)轉(zhuǎn)換達(dá)兩個(gè)OFDM符號(hào)，資源開(kāi)銷為16.7%。

在LTE-A系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，一種RN定時(shí)偏移的技術(shù)方案被提出，如圖6所示。RN下行子幀定時(shí)滯后eNB下行子幀傳播延時(shí)與一個(gè)固定的時(shí)間偏移，該滯后的時(shí)間偏移量用于該下行子幀結(jié)尾處RN由收到發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。基于該方案，DL Backhaul子幀收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)銷可節(jié)省一個(gè)OFDM符號(hào)，資源效率得到提高。然而，需要注意的是該方案不能支持RN與eNB定時(shí)同步，這會(huì)導(dǎo)致TDD系統(tǒng)出現(xiàn)較大的定時(shí)偏差。另外，由于丟失同步關(guān)系，RN與eNB也不能通過(guò)ICIC等技術(shù)方案緩解同頻組網(wǎng)帶來(lái)的干擾?？紤]到上述因素，LTE-A系統(tǒng)最終支持兩種Backhaul定時(shí)關(guān)系，分別是如圖6所示的方案和eNB與RN保持絕對(duì)同步的定時(shí)方案[4]。至于上行同步，也有類似的技術(shù)方案，可參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5]。

（6）Un接口控制信道設(shè)計(jì)

Un接口控制信道設(shè)計(jì)也是Type I Relay系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要課題。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，曾有公司提出Timing shift方案[6]，令RN與M-UE復(fù)用eNB的下行PDCCH信道。如前述原因，該方案會(huì)導(dǎo)致eNB與RN存在OFDM符號(hào)量級(jí)的定時(shí)偏差，不適于TDD系統(tǒng)應(yīng)用，因此最終沒(méi)有被大多公司支持。3GPP最終選擇了為Type I Relay設(shè)計(jì)全新、獨(dú)立的Backhaul控制信道，即R-PDCCH。關(guān)于R-PDCCH的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)到眾多問(wèn)題，例如，R-PDCCH信道資源復(fù)用，R-PDCCH信道交織設(shè)計(jì)，R-PDCCH信道盲檢測(cè)與搜索空間設(shè)計(jì)等。由于篇幅有限，這里不再對(duì)各問(wèn)題一一展開(kāi)，可參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[7]。

圖 6 LTE-A系統(tǒng)RN DL Backhaul子幀定時(shí)方案1

4 結(jié)束語(yǔ)

Relay不需要接入網(wǎng)絡(luò)支撐，能夠?yàn)橐苿?dòng)通信運(yùn)營(yíng)商提供快捷、靈活的網(wǎng)絡(luò)部署，不僅能夠用于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的擴(kuò)展，也具備提升小區(qū)邊緣和系統(tǒng)平均吞吐量的能力。小型一體化的Relay設(shè)備不僅能夠方便工程部署，而且也會(huì)改變移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的商業(yè)模式，可以有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本與運(yùn)營(yíng)成本。本文在概述各種Relay技術(shù)方案的同時(shí)，介紹了Relay技術(shù)在3GPP LTE-Advanced系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展及部分方案設(shè)計(jì)。Relay的引入不僅涉及全新的空中接口——Un接口的設(shè)計(jì)，也關(guān)聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的更新。由于篇幅有限，本文重點(diǎn)介紹了3GPP RAN1中Type I Relay物理層方案設(shè)計(jì)涉及的相關(guān)問(wèn)題，至于MAC及高層方案設(shè)計(jì)，讀者可參考3GPP RAN2/3相關(guān)技術(shù)文稿。

1 R1-091098.Way forward on Relaying operation for LTE-A

2 R1-092264.Way forward for type II relay.Alcatel-Lucent

3 3GPP TS36.104 v8.8.0.Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA)，base station(BS)radio transmission and reception

4 R1-102548.WF on DL timing between RN and eNB

5 R1-100978.Timing of backhaul and access link in uplink

6 R1-094449.On the use of PDCCH for relaying

7 R1-103400.Way forward on multiplexing Un downlink data and grant