LTE簡介
2013-09-09 01:02:58侯愛霞曹勇
侯愛霞 曹勇
【摘 要】LTE是英文Long Term Evolution的縮寫。LTE也被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進的主流技術(shù)。它改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。
【關(guān)鍵詞】LTE；空中接入技術(shù)；OFDM；MIMO
1.LTE基本概念
LTE概念的提出意味著目標的確立，為了有一個清晰的技術(shù)發(fā)展路線，3GPP制定了明確的時間表。整個標準發(fā)展過程分為兩個階段，研究項目階段和工作項目階段。研究項目階段預(yù)計在2006年年中結(jié)束，該階段將主要完成對目標需求的定義，以及明確LTE的概念等；然后征集候選技術(shù)提案，并對技術(shù)提案進行評估，確定其是否符合目標需求。工作項目預(yù)計在2006年年中以前建立，并開始標準的建立。該階段會對未來LTE的標準細節(jié)的方方面面展開討論和起草，這個過程同以前3G標準在3GPP中的制定過程是一樣的，這一過程將一直持續(xù)到2007年年中。整個過程相比3G標準的制定節(jié)奏明顯加快，這也是考慮到市場的需求，隨著寬帶技術(shù)的不斷創(chuàng)新，3GPP也將在最短的時間內(nèi)推出最新的技術(shù)。這給運營業(yè)帶來了新的機遇，更新更快的業(yè)務(wù)可以在不遠的將來得以實現(xiàn)，甚至完全可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美。
LTE下行傳輸方案采用傳統(tǒng)的帶循環(huán)前綴（CP）的OFDM，每一個子載波占用15kHz，循環(huán)前綴的持續(xù)時間為4.7/16.7μs，分別對應(yīng)短 CP和長CP。為了滿足數(shù)據(jù)傳輸延遲的要求（在輕負載情況下，用戶面延遲小于5ms），LTE系統(tǒng)必須采用很短的交織長度（TTI）和自動重傳請求（ARQ）周期，因此，在3G中的10ms無線幀被分成20個同等大小的子幀，長度為0.5ms。
2.技術(shù)特點
在無線移動通信標準的發(fā)展演進上，TD-SCDMA的一些特點越來越受到重視，LTE等后續(xù)各項標準也采納了這些技術(shù)，并且吸收了一些TD-SCDMA的設(shè)計思想。TD的雙工技術(shù)、基于OFDM的多址接入技術(shù)、基于MIMO/SA的多天線技術(shù)是TD-LTE標準的三個關(guān)鍵技術(shù)。
第一個就是基于TDD的雙工技術(shù)。在TDD方式里面，TDD時間切換的雙工方式是在一個幀結(jié)構(gòu)中定義了它的雙工過程。通過國內(nèi)各家企業(yè)的共同合作與努力，在2007年 10月份，形成一個單獨完整的雙工幀結(jié)構(gòu)的LTE-TDD規(guī)范。在討論TDD系統(tǒng)的同時要考慮FDD（頻分雙工）系統(tǒng)，在TDD/FDD雙模中，LTE規(guī)范提供了技術(shù)和標準的共同性。
第二個關(guān)鍵技術(shù)是OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）。其中有兩個關(guān)鍵點，一是OFDM技術(shù)和MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)如何結(jié)合，使移動通信系統(tǒng)性能進一步提升；二是OFDM技術(shù)在蜂窩移動通信組網(wǎng)的條件下，如何克服同頻組網(wǎng)帶來的問題。
第三個是基于MIMO/SA的多天線技術(shù)。智能天線技術(shù)是通過賦形，提供覆蓋和干擾協(xié)調(diào)能力的技術(shù)。
3.性能指標
3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指標：
3.1峰值數(shù)據(jù)速率
下行鏈路的立即峰值數(shù)據(jù)速率在20MHz下行鏈路頻譜分配的條件下，可以達到100Mbps（5 bps/Hz）（網(wǎng)絡(luò)側(cè)2發(fā)射天線，UE側(cè)2接收天線條件下）；上行鏈路的立即峰值數(shù)據(jù)速率在20MHz上行鏈路頻譜分配的條件下，可以達到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE側(cè)1發(fā)射天線情況下）。
3.2控制面延遲時間與控制面容量
從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類似于從Release 6的空閑模式到CELL_DCH狀態(tài)，控制面的傳輸延遲時間小于100ms，這個時間不包括尋呼延遲時間和NAS延遲時間；從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類似于從Release 6的CELL_PCH狀態(tài)到Release 6的CELL_DCH裝態(tài)，控制面?zhèn)鬏斞舆t時間小于50ms。頻譜分配是5MHz的情況下，每小區(qū)至少支持200個用戶處于激活狀態(tài)。
3.3用戶面延遲時間及用戶面流量
空載條件即單用戶單個數(shù)據(jù)流情況下，小的IP包傳輸時間延遲小于5ms。
下行鏈路：與Release 6 HSDPA的用戶面流量相比，每MHz的下行鏈路平均用戶流量要提升3到4倍。此時HSDPA是指1發(fā)1收，而LTE是2發(fā)2收。
上行鏈路：與Release 6增強的上行鏈路用戶流量相比，每MHz的上行鏈路平均用戶流量要提升2到3倍。此時增強的上行鏈路UE側(cè)是一發(fā)一收，LTE是1發(fā)2收。
3.4頻譜效率
下行鏈路：在滿負荷的網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率（用每站址、每Hz、每秒的比特數(shù)衡量）的目標是Release 6 HSDPA的3到4倍。
上行鏈路：在滿負荷的網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率（用每站址、每Hz、每秒的比特數(shù)衡量）的目標是Release 6 增強上行鏈路的2到3倍。
3.5移動性
E-UTRAN可以優(yōu)化15km/h以及以下速率的低移動速率時移動用戶的系統(tǒng)特性。能為15-120km/h的移動用戶提供高性能的服務(wù)。可以支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間以120-350km/h（甚至在某些頻帶下，可以達到500km/h）速率移動的移動用戶的服務(wù)。對高于350km/h的情況，系統(tǒng)要能盡量實現(xiàn)保持用戶不掉網(wǎng)。
LTE項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標準。3GPP LTE項目的主要性能目標包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠為350Km/h高速移動用戶提供>100kbps的接入服務(wù)；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。
【參考文獻】
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