侯?lèi)?ài)霞 曹勇

【摘 要】LTE是英文Long Term Evolution的縮寫(xiě)。LTE也被通俗的稱(chēng)為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)的確立，為了有一個(gè)清晰的技術(shù)發(fā)展路線，3GPP制定了明確的時(shí)間表。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過(guò)程分為兩個(gè)階段，研究項(xiàng)目階段和工作項(xiàng)目階段。研究項(xiàng)目階段預(yù)計(jì)在2006年年中結(jié)束，該階段將主要完成對(duì)目標(biāo)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(duì)技術(shù)提案進(jìn)行評(píng)估，確定其是否符合目標(biāo)需求。工作項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2006年年中以前建立，并開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)的建立。該階段會(huì)對(duì)未來(lái)LTE的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的方方面面展開(kāi)討論和起草，這個(gè)過(guò)程同以前3G標(biāo)準(zhǔn)在3GPP中的制定過(guò)程是一樣的，這一過(guò)程將一直持續(xù)到2007年年中。整個(gè)過(guò)程相比3G標(biāo)準(zhǔn)的制定節(jié)奏明顯加快，這也是考慮到市場(chǎng)的需求，隨著寬帶技術(shù)的不斷創(chuàng)新，3GPP也將在最短的時(shí)間內(nèi)推出最新的技術(shù)。這給運(yùn)營(yíng)業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇，更新更快的業(yè)務(wù)可以在不遠(yuǎn)的將來(lái)得以實(shí)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(gè)子載波占用15kHz，循環(huán)前綴的持續(xù)時(shí)間為4.7/16.7μs，分別對(duì)應(yīng)短 CP和長(zhǎng)CP。為了滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸延遲的要求（在輕負(fù)載情況下，用戶(hù)面延遲小于5ms），LTE系統(tǒng)必須采用很短的交織長(zhǎng)度（TTI）和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）周期，因此，在3G中的10ms無(wú)線幀被分成20個(gè)同等大小的子幀，長(zhǎng)度為0.5ms。

2.技術(shù)特點(diǎn)

在無(wú)線移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展演進(jìn)上，TD-SCDMA的一些特點(diǎn)越來(lái)越受到重視，LTE等后續(xù)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也采納了這些技術(shù)，并且吸收了一些TD-SCDMA的設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

第一個(gè)就是基于TDD的雙工技術(shù)。在TDD方式里面，TDD時(shí)間切換的雙工方式是在一個(gè)幀結(jié)構(gòu)中定義了它的雙工過(guò)程。通過(guò)國(guó)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(gè)單獨(dú)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的共同性。

第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）。其中有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，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(dòng)通信系統(tǒng)性能進(jìn)一步提升；二是OFDM技術(shù)在蜂窩移動(dòng)通信組網(wǎng)的條件下，如何克服同頻組網(wǎng)帶來(lái)的問(wèn)題。

第三個(gè)是基于MIMO/SA的多天線技術(shù)。智能天線技術(shù)是通過(guò)賦形，提供覆蓋和干擾協(xié)調(diào)能力的技術(shù)。

3.性能指標(biāo)

3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指標(biāo)：

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(dá)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(dá)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(shí)間與控制面容量

從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類(lèi)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(shí)間小于100ms，這個(gè)時(shí)間不包括尋呼延遲時(shí)間和NAS延遲時(shí)間；從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)，也就是類(lèi)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(shí)間小于50ms。頻譜分配是5MHz的情況下，每小區(qū)至少支持200個(gè)用戶(hù)處于激活狀態(tài)。

3.3用戶(hù)面延遲時(shí)間及用戶(hù)面流量

空載條件即單用戶(hù)單個(gè)數(shù)據(jù)流情況下，小的IP包傳輸時(shí)間延遲小于5ms。

下行鏈路：與Release 6 HSDPA的用戶(hù)面流量相比，每MHz的下行鏈路平均用戶(hù)流量要提升3到4倍。此時(shí)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(qiáng)的上行鏈路用戶(hù)流量相比，每MHz的上行鏈路平均用戶(hù)流量要提升2到3倍。此時(shí)增強(qiáng)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(mǎn)負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率（用每站址、每Hz、每秒的比特?cái)?shù)衡量）的目標(biāo)是Release 6 HSDPA的3到4倍。

上行鏈路：在滿(mǎn)負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率（用每站址、每Hz、每秒的比特?cái)?shù)衡量）的目標(biāo)是Release 6 增強(qiáng)上行鏈路的2到3倍。

3.5移動(dòng)性

E-UTRAN可以?xún)?yōu)化15km/h以及以下速率的低移動(dòng)速率時(shí)移動(dòng)用戶(hù)的系統(tǒng)特性。能為15-120km/h的移動(dòng)用戶(hù)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(dá)到500km/h）速率移動(dòng)的移動(dòng)用戶(hù)的服務(wù)。對(duì)高于350km/h的情況，系統(tǒng)要能盡量實(shí)現(xiàn)保持用戶(hù)不掉網(wǎng)。

LTE項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。3GPP LTE項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)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(hù)的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶(hù)平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶(hù)提供>100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。

【參考文獻(xiàn)】

[1]3GPP TR 36.211，Physical Channels and Modulation （Release 8）[S].2008，3.

[2]3GPP TR 36.213，Physical layer procedures （Release 8）[S].2008，3.

[3]朱雪田，孫震強(qiáng).TDD的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].電信科學(xué)，2007（6）.

[4]陳君.基于TDD的B3G/4G關(guān)鍵技術(shù)探討[J].科學(xué)咨詢(xún)導(dǎo)報(bào)，2007（7）.

[5]孫天偉.3GPP LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[期刊論文]-廣東通信技術(shù)，2007，2.