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3G LTE简介

时间:01-30 来源:现代通信 点击:
LTE的研究,包含了一些普遍认为很重要的部分,如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

  为了达到这些目标,无线接口和无线网络架构的演进同样重要。考虑到需要提供比3G更高的数据速率,和未来可能分配的频谱,LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

  E-UTRA和E-UTRAN要求

  UTRA和UTRAN演进的目标,是建立一个能获得高传输速率、低等待时间、基于包优化的可演进的无线接入架构。3GPP LTE正在制定的无线接口和无线接入网架构演进技术主要包括如下内容:

  (1)明显增加峰值数据速率。如在20MHz带宽上达到100Mbit/s的下行传输速率(5bit/s/Hz)、50Mbit/s的上行传输速率(2.5bit/s/Hz)。

  (2)在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

  (3)明显提高频谱效率。如2~4倍的R6频谱效率。

  (4)无线接入网(UE到E-Node B用户面)延迟时间低于10ms。

  (5)明显降低控制面等待时间,低于100ms。

  (6)带宽等级为:a)5、10、20MHz和可能取的15MHz;b)1.25、1.6和2.5MHz,以适应窄带频谱的分配。

  (7)支持与已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

  (8)支持进一步增强的MBMS。

  上述演进目标涉及到系统的能力和系统的性能,是LTE研究中最重要的部分,也是E-UTRA和E-UTRAN保持最强竞争力的根本。

  在LTE中,还规范了一些其他要求,如与配置相关的要求、E-UTRAN架构和移植要求、无线资源管理要求、复杂性要求、成本相关要求和业务相关要求。

  与其他无线接入方式相比,高频谱效率、广域覆盖和支持用户高速移动是E-UTRAN系统的主要特点。在E-UTRAN中,当移动速率为15~120km/h时,能获得最高的数据传输性能。E-UTRAN支持在蜂窝之间120~350km/h甚至高达500km/h的移动速率。在整个速率范围内,R6中CS域的语音和其他实时业务在E-UTRAN中通过PS域来支持,并要求至少获得与UTRAN相同的性能。

  LTE物理层方案和技术

  在LTE层1方案征集过程中,有6个选项在3GPP RAN1工作组中被评估。它们是:

  (1)FDD,上行采用单载波FDMA(SC-FDMA),下行采用OFDMA。
  (2)FDD,上行下行都采用OFDMA。
  (3)FDD,上行下行都采用多载波WCDMA(MC-WCDMA)。
  (4)TDD,上行下行都采用多载波时分同步CDMA(MC-TD-SCDMA)。
  (5)TDD,上行下行都采用OFDMA。
  (6)TDD,上行采用单载波FDMA(SC-FDMA),下行采用OFDMA。

  在上述方案中,按照双工方式可分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两类;按照无线链路多址方式主要可分为码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)两类。

  针对5MHz频谱做系统级的初步评估,采用CDMA的系统与采用OFDM的系统,在提升频谱效率方面表现相似。如果采用CDMA演进途径,则有利于系统从前期UTRA版本平滑升级,可以广泛地重用物理层。如果采用OFDMA,一个完全脱离以往设计约束的全新层1结构,则有利于系统在设计参量上做出灵活和自由的选择,更容易实现E-UTRA定义的一些目标,如等待时间、最小带宽间隔以及在不同双工模式下的公平性等;同时,对于用户接收机来说,针对OFDMA空中接口的处理相对简单,在更大带宽和高阶多输入多输出(MIMO)配置情况下可以降低终端的复杂性。

  综合上述因素,当然也经过激烈的讨论和艰苦的融合,在2005年12月召开的TSG RAN第30次全会上,最终决定LTE可行性研究将集中在下行OFDMA和上行SC-FDMA上。这也意味着OFDM技术在3GPP LTE中获得了胜利。这一结果一方面出于纯技术的考虑,即在下行链路采用频谱效率很高的OFDMA作为调制方式,在上行链路采用SC-FDMA,可以降低发射终端的峰均功率比,减小终端的体积和成本;另一方面也是为了摆脱自3G以来高通公司独掌CDMA核心专利的制约。

  基本物理层传输方案

  LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀(CP)的OFDM,每一个子载波占用15kHz,循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs,分别对应短CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求(在轻负载情况下,用户面延迟小于5ms),LTE系统必须采用很短的交织长度(TTI)和自动重传请求(ARQ)周期,因此,在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧,长度为0.5ms。

下行数据的调制主要采用QPSK、16QAM和64QAM这3种方式。针对广播业务,一种独特的分层调制(hierarchical modulation)方式也考虑被采用。分层调制的思想是,在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流,一个是高优先级的基本层,另一个是低优先级的增强层。在物

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