论文部分内容阅读
【摘 要】LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。
【关键词】LTE；空中接入技术；OFDM；MIMO
1.LTE基本概念
LTE概念的提出意味着目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线，3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段，研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束，该阶段将主要完成对目标需求的定义，以及明确LTE的概念等；然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立，并开始标准的建立。该阶段会对未来LTE的标准细节的方方面面展开讨论和起草，这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的，这一过程将一直持续到2007年年中。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求，随着宽带技术的不断创新，3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇，更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相媲美。
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。
2.技术特点
在无线移动通信标准的发展演进上，TD-SCDMA的一些特点越来越受到重视，LTE等后续各项标准也采纳了这些技术，并且吸收了一些TD-SCDMA的设计思想。TD的双工技术、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMO/SA的多天线技术是TD-LTE标准的三个关键技术。
第一个就是基于TDD的双工技术。在TDD方式里面，TDD时间切换的双工方式是在一个帧结构中定义了它的双工过程。通过国内各家企业的共同合作与努力，在2007年 10月份，形成一个单独完整的双工帧结构的LTE-TDD规范。在讨论TDD系统的同时要考虑FDD（频分双工）系统，在TDD/FDD双模中，LTE规范提供了技术和标准的共同性。
第二个关键技术是OFDM（正交频分复用技术）。其中有两个关键点，一是OFDM技术和MIMO（多输入多输出）技术如何结合，使移动通信系统性能进一步提升；二是OFDM技术在蜂窝移动通信组网的条件下，如何克服同频组网带来的问题。
第三个是基于MIMO/SA的多天线技术。智能天线技术是通过赋形，提供覆盖和干扰协调能力的技术。
3.性能指标
3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指标：
3.1峰值数据速率
下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE侧1发射天线情况下）。
3.2控制面延迟时间与控制面容量
从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的CELL_PCH状态到Release 6的CELL_DCH装态，控制面传输延迟时间小于50ms。频谱分配是5MHz的情况下，每小区至少支持200个用户处于激活状态。
3.3用户面延迟时间及用户面流量
空载条件即单用户单个数据流情况下，小的IP包传输时间延迟小于5ms。
下行链路：与Release 6 HSDPA的用户面流量相比，每MHz的下行链路平均用户流量要提升3到4倍。此时HSDPA是指1发1收，而LTE是2发2收。
上行链路：与Release 6增强的上行链路用户流量相比，每MHz的上行链路平均用户流量要提升2到3倍。此时增强的上行链路UE侧是一发一收，LTE是1发2收。
3.4频谱效率
下行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 HSDPA的3到4倍。
上行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 增强上行链路的2到3倍。
3.5移动性
E-UTRAN可以优化15km/h以及以下速率的低移动速率时移动用户的系统特性。能为15-120km/h的移動用户提供高性能的服务。可以支持蜂窝网络之间以120-350km/h（甚至在某些频带下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户的服务。对高于350km/h的情况，系统要能尽量实现保持用户不掉网。
LTE项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
【参考文献】
[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，孙震强.TDD的关键技术及其应用前景[J].电信科学，2007（6）.
[4]陈君.基于TDD的B3G/4G关键技术探讨[J].科学咨询导报，2007（7）.
[5]孙天伟.3GPP LTE/SAE网络体系结构和标准化进展[期刊论文]-广东通信技术，2007，2.
【关键词】LTE；空中接入技术；OFDM；MIMO
1.LTE基本概念
LTE概念的提出意味着目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线，3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段，研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束，该阶段将主要完成对目标需求的定义，以及明确LTE的概念等；然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立，并开始标准的建立。该阶段会对未来LTE的标准细节的方方面面展开讨论和起草，这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的，这一过程将一直持续到2007年年中。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求，随着宽带技术的不断创新，3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇，更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相媲美。
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。
2.技术特点
在无线移动通信标准的发展演进上，TD-SCDMA的一些特点越来越受到重视，LTE等后续各项标准也采纳了这些技术，并且吸收了一些TD-SCDMA的设计思想。TD的双工技术、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMO/SA的多天线技术是TD-LTE标准的三个关键技术。
第一个就是基于TDD的双工技术。在TDD方式里面，TDD时间切换的双工方式是在一个帧结构中定义了它的双工过程。通过国内各家企业的共同合作与努力，在2007年 10月份，形成一个单独完整的双工帧结构的LTE-TDD规范。在讨论TDD系统的同时要考虑FDD（频分双工）系统，在TDD/FDD双模中，LTE规范提供了技术和标准的共同性。
第二个关键技术是OFDM（正交频分复用技术）。其中有两个关键点，一是OFDM技术和MIMO（多输入多输出）技术如何结合，使移动通信系统性能进一步提升；二是OFDM技术在蜂窝移动通信组网的条件下，如何克服同频组网带来的问题。
第三个是基于MIMO/SA的多天线技术。智能天线技术是通过赋形，提供覆盖和干扰协调能力的技术。
3.性能指标
3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指标：
3.1峰值数据速率
下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下，可以达到50Mbps（2.5 bps/Hz）（UE侧1发射天线情况下）。
3.2控制面延迟时间与控制面容量
从驻留状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态，控制面的传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就是类似于从Release 6的CELL_PCH状态到Release 6的CELL_DCH装态，控制面传输延迟时间小于50ms。频谱分配是5MHz的情况下，每小区至少支持200个用户处于激活状态。
3.3用户面延迟时间及用户面流量
空载条件即单用户单个数据流情况下，小的IP包传输时间延迟小于5ms。
下行链路：与Release 6 HSDPA的用户面流量相比，每MHz的下行链路平均用户流量要提升3到4倍。此时HSDPA是指1发1收，而LTE是2发2收。
上行链路：与Release 6增强的上行链路用户流量相比，每MHz的上行链路平均用户流量要提升2到3倍。此时增强的上行链路UE侧是一发一收，LTE是1发2收。
3.4频谱效率
下行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 HSDPA的3到4倍。
上行链路：在满负荷的网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量）的目标是Release 6 增强上行链路的2到3倍。
3.5移动性
E-UTRAN可以优化15km/h以及以下速率的低移动速率时移动用户的系统特性。能为15-120km/h的移動用户提供高性能的服务。可以支持蜂窝网络之间以120-350km/h（甚至在某些频带下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户的服务。对高于350km/h的情况，系统要能尽量实现保持用户不掉网。
LTE项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
【参考文献】
[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，孙震强.TDD的关键技术及其应用前景[J].电信科学，2007（6）.
[4]陈君.基于TDD的B3G/4G关键技术探讨[J].科学咨询导报，2007（7）.
[5]孙天伟.3GPP LTE/SAE网络体系结构和标准化进展[期刊论文]-广东通信技术，2007，2.