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在2006年5月初的RAN1#45会议上,RAN1各公司提交了LTE物理层的仿真评估结果。结果表明,目前的LTE层基本概念可以满足或接近TR 25.912中的系统需求。
4.1 峰值速率
LTE系统的峰值速率如表1和表2所示。基本开销包括CP、保护时间、保护子载波和参考符号,全开销包括全部的系统和L1/L2开销,开销占系统资源的29%。
表1 LTE系统峰值速率仿真评估结果(基本帧结构)
表2 LTE系统峰值速率仿真评估结果(与LCR-TDD的帧结构)
从评估结果看,LTE系统峰值速率在下行明显超出了要求的目标性能,在上行很接近要求的目标性能。
4.2 吞吐量和频谱效率
LTE系统的吞吐量如表3所示,频谱效率如表4所示。
表3 LTE系统用户吞吐量仿真评估结果
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表4 LTE系统频谱效率仿真评估结果
上述结果表明,LTE系统在上行已经完全可以达到TR 25.913的需求,即小区和用户吞吐量提高超过3倍。但下行评估结果并没有完全达到需求,例如:同时取得3-4倍扇区/平均用户吞吐量提高和2-3倍的小区边缘用户吞吐量提高还有一定的困难。根据某些公司提供的结果,可以通过采用较长的TTI、较小的控制开销和增强型技术实现上述指标。
4.3 用户面延迟
LTE系统的用户面延迟性能如表5所示。无HARQ重传情况下的评估是假设基于无负载的系统,因此忽略了调度和包长度对延迟的影响。有HARQ重传情况下的评估是假设30%的重传几率,考虑5次重传的无负载传输。另外,ROHC、加密和RLC/MAC处理的总延迟约为O.5ms。评估结果表明,在不考虑从AGW(接入网关)到E-NodeB的延迟的情况下,用户面延迟4ms以下,满足TR 25.913在这方面的需求。
表5 LTE系统用户面延迟仿真评估结果
4.4 覆盖
上述的评估主要针对小区间距1732m以下的情况,但某些仿真也考虑了最大小区间距7500m和小区半径5000m的情况。这些仿真证明,大尺寸小区情况下能取得的性能和基本小区尺寸下的性能处于同一数量级或略低于基本小区尺寸下的性能。
另外,LTE工作也考虑了在极大小区覆盖下的性能。限制小区尺寸的一个因素是随机接
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入过程,目前的随机接入过程已经考虑了采用可调的RACH信号长度来支持很大的小区尺寸。在TDD模式下,关键的问题是在发射机端的时钟提前(Timing advance)问题,以实现在接收机端的同步。这个问题可以通过在上下行切换点插入可变数量的空闲符号(Idle symbol)实现,但上述方法在上下行频繁切换时会造成很大的效率损失。但可以预计,在超大小区情况下,可能不需要过于频繁的上下行切换,因此LTE TDD也应具备支持超大小区尺寸的能力。
4.5 移动性
LTE系统在移动性方面的需:对15km/h低移动性优化系统,在120km/h的中速移动实现较高的性能,支持350km/h和500km/h的高速移动。根据目前LTE的研究,由于采用了0.5ms的子帧长度、灵活的资源分配方式(调度和分散分配)、基于数据包前转的NodeB之间切换和非压缩模式,LTE系统可以满足高速移动的需求。
在切换方面,目前LTE系统可以在典型的场景下实现30ms的用户面中断间隙(上行和下行)。由于采用了数据包前转,可以避免切换中的丢包。
4.6 网络同步
目前对FDD E-UTRAN的设计(如小区搜索)基于异步网络,但某些小区间干扰抑制的方法可能依赖于网络同步。另外,在提供多小区MBMS业务时,网络同步有明显的性能增益。在采用独立的MBMS载波时,可能只需要少数的基站保持同步,取得系统同步相对比较容易。
TDD模式下,网络也需要取得同步,但同步精度没有对多小区MBMS的要求那么高。小区的上行同步的性能依赖于物理层参数(主要是CP长度)的设置。E-UTRAN的切换是硬切换,目前未看到会有额外的同步需求。但频率同步有助于防止时钟漂移,这种同步可能不需要额外的操作,可以依赖于NodeB本身的频率稳定性。
4.7 MBMS
LTE MBMS的需达到频谱效率1bps/Hz。目前的LTE MBMS系统设计能在500-1000m的站间距情况下可实现1.1bps/Hz频谱效率,在站间距1732m站间距情况下可实现0.5bps/Hz频谱效率。由此看来,目前的设计在较小的小区情况下大致能够满足需求,但在较大小区半径下尚不能达到需求。
4.8 复杂度
在复杂度方面,SI只进行了概括的分析。目前的结论是,LTE物理层设计不会带来不可接受的复杂度问题。由于LTE系统比R6系统的峰值速率高得多,因此物理层复杂度也会相应增加。更大的系统带宽和MIMO技术的引入将增大信道的解码复杂度和HARQ处理所需的缓存大小。
OFDM/SC-FDMA系统有利于以较低的复杂度实现更宽的宽带传输。采用单频网实现的MBMS系统更是可以在不增加UE接收机复杂度的基础上获得显著的性能增益。
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另外,LTE对可变带宽(1.25-20MHz)的支持和对FDD、TDD两种双工方式的同时支持,也会影响系统的复杂度。但通过采用适当的信道结构和保持FDD/TDD的高度相似性,可以将额外复杂度降到较低的水平。
为了控制复杂度,LTE UE的最小发送/接收带宽为10MHz,这可能会使10MHz终端工作在20MHz系统中时,给测量带来一定的问题,但这些问题是可以解决的。
最后,LTE标准将尽可能避免保留多个选项,以简化系统的实现和测量。
五、下一步的工作
在2006年5月底召开的RAN#32次会议上,确定了今后LTE标准化的工作计划。按照原计划,LTE SI将在2006年6月结束,同时创建WI。大部分设备商和少数运营商认为SI已经取得预期的效果,可以过渡到WI了。但数家运营商认为SI尚有很多遗留问题,没有达到第2阶段(Stage 2)的成熟度,下行吞吐量的评估也未完全满足需求,因此建议推迟结束SI。
最后经过妥协,达成决议,关闭SI的日期推迟至RAN#33次会议(9月),对某些特定方向继续研究。通过RAN研究报告TR 25.912,但不冻结。通过并冻结RAN1和RAN2的研究报告TR 25.814和TR 25.813。开始LTE WI,通过高层面的LTE WI描述(WID),发往各工作组审议和修改,并提交到RAN#33会议正式通过。开始stage 2的工作,进一步讨论各工作组研究报告和stage 3的规结构。
在2006年9月前SI须解决的遗留问题包括:继续考察提高下行性能至高端指标(例如,规定须实现3-4倍增益,则应按照4倍要求)的技术;进行VoIP的进一步仿真;进行细致的复杂度分析;进一步完善QoS控制;包含对IMS的支持;进一步完善MBMS概念等。
新建立的LTE WI将包含如下相关的WI。
表6 LTE WI的相关WI
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3GPP+LTE标准化进展——物理层
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