下一代无线网络LTE介绍

三 LTE关键技术及进展情况

空中接口物理层技术是无线通信系统的基础与标志，3GPP组织就LTE系统物理层下行传输方案很快达成一致，采用先进成熟的OFDMA技术；但上行传输方案却争论不断，很大部分设备商考虑到OFDM较高的峰均比会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用时间，坚持采用峰均比较低的单载波方案SC-FDMA，但一些积极参与WiMAX标准组织的公司却认为可以采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。双方各执己见，一度僵持不下，经过多次会议的艰苦协商，最后上行方案还是选择了单载波SC-FDMA。这样LTE系统传输方案最终确定为下行OFDMA和上行SC-FDMA。同时在是否采用宏分集问题上也产生了激烈的争论，最终考虑到网络结构扁平化，分散化的发展趋势，3GPP组织在2005年12月经过"示意性"的投票，决定LTE系统暂不考虑宏分集技术。

OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点，OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数，经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，也就是25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中（localized）方式或离散（distributed）方式。循环前缀Cyclic Prefix（CP）的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100Km的覆盖要求，LTE系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。

MIMO作为提高系统输率的最主要手段，也受到了各方代表的广泛关注。LTE已确定MIMO天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考虑4×4的高阶天线配置。北电的专利技术虚拟MIMO也被LTE采纳作为提高小区边缘数据速率和系统性能的主要手段。另外，LTE也正在考虑采用小区干扰抑制技术来改善小区边缘的数据速率和系统容量。下行方向MIMO方案相对较多，根据2006年3月雅典会议报告，LTE MIMO下行方案可分为两大类：发射分集和空间复用两大类。目前，考虑采用的发射分集方案包括块状编码传送分集（STBC, SFBC），时间（频率）转换发射分集（TSTD，FSTD），包括循环延迟分集（CDD）在内的延迟分集（作为广播信道的基本方案），基于预编码向量选择的预编码技术。其中预编码技术已被确定为多用户MIMO场景的传送方案。5月的上海会议将对MIMO技术做进一步的讨论。最终会为下行数据信道确定唯一的分集传送方案。

高峰值传送输率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mbps峰值速率的目标，在3G原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。LTE上行方向关注的首要问题是控制峰均比，降低终端成本及功耗，目前主要考虑采用位移BPSK和频域滤波两种方案进一步降低上行SC-FDMA的峰均比。LTE除了继续采用成熟的Turbo信道编码外，还在考虑使用先进的低密度奇偶校验（LDPC）码。

3GPP LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。原有的网络结构显然已无法满足要求，需要进行调整与演进。2006年3月的会议上，3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB（eNB）和接入网关（aGW）构成，这种结构类似于典型的IP宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP系统的体系架构产生深远的影响。eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能。aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分。但在如何处理小区间干扰协调、负载控制等问题上各成员还存在分歧，是采用RRM Server进行集中式管理，还是采用分散管理，尚未达成一致。

四 北电LTE项目研究情况和解决方案

北电自1998年以来就一直致力于OFDM和MIMO技术的研究与开发，拥有近八年的经验，持有120多项相关专利，并已为世界上100多个客户成功演示，充分展示了该技术的可行性及商业前景。北电是3GPP LTE标准化的领先企业之一。2003年北电在业界率先倡导3GPP OFDM SI 预研，并担任研究报告主编，奠定了LTE先声。在3GPP LTE的171个研究主题中，北电完成了其中的78个。早在2001年，北电OFDM/MIMO系统就进行了5MHz带宽10Mbps的高速数据传输演示，2002年传输速率提升到18.4Mbps，2004年更是达到了37Mbps。目前北电正在开发的新模型使用MIMO 64 QAM 4/5 码率，实现了20MHz带宽300Mbps的高传输速率。

北电LTE解决方案建立在北电UMTS解决方案基础之上，采取平滑演进的策略。北电解决方案的设计思想是充分利用UMTS现有基站站址，透过叠加微型化和模块化的LTE设备，最大地节省运营商的设备投资，精简网络结构，减少网元数量，优化系统性能。为了能够从原有网络高效快速的演进到LTE网络，运营商在UMTS建网时，就应有所考虑，如采用集成度高基站或GSM/UMTS双模机站，有利于解决向 LTE演进时解决站址紧张的问题。目前，北电已经推出GSM UMTS双模机站，根据市场需求，计划于2008年推出LTE相关产品，以满足在2010年前后，大规模商业部署LTE网络的需要。