Lte
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。
基本简介
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。
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。
3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,这种以OFDM/MIMO为核心的技术可以被看作“准4G”技术。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。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。
技术特征
3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比,LTE具有如下技术特征[2][3]:
(1)通信速率有了提高,下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。
(2)提高了频谱效率,下行链路5(bit/s)/Hz,(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz,是R6版本HSU-PA的2--3倍。
(3)以分组域业务为主要目标,系统在整体架构上将基于分组交换。
(4)QoS保证,通过系统设计和严格的QoS机制,保证实时业务(如VoIP)的服务质量。
(5)系统部署灵活,能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽,并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。
(6)降低无线网络时延:子帧长度0.5ms和0.675ms,解决了向下兼容的问题并降低了网络时延,时延可达U-plan<5ms,C-plan<100ms。
(7)增加了小区边界比特速率,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。
(8)强调向下兼容,支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。
与3G相比,LTE更具技术优势,具体体现在:高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。
技术提案
从LTE制定的目标需求可以看出,100Mbit/s的传输能力已远不是3G所能比的,那么其使用的技术也必将有较大的提高。在方案的征集过程中有6个选项,按照双工方式可分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种;按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)两种。
技术提案的简单介绍如下:
1.FDD SC-FDMA UL、FDD OFDMA DL
该提案使用了目前频谱效率很高的正交频分复用(OFDM)技术作为下行链路的主要调制方式,实现高速数据速率传送。上行链路则采用单载波频分多址(FDMA),主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比,减小了终端的体积和成本。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔(TTI)等。
2.FDD UL采用OFDMA,FDD DL采用OFDMA
该提案与上一方案非常类似。所不同的主要是上行链路,这里采用的也是OFDM技术,这就要求终端能够实现比较高的峰均功率比,但数据传输效率更高。
3.FDD MC-WCDMA UL/DL
该提案实际上就是多载波的WCDMA方案,上下行采用与HSDPA/HSUPA相似的技术,例如自适应调制方式、NodeB调度、层2快速重传和快速小区切换等,然后利用多载波复用的方式提高数据速率。
4.TDD UL/DL采用MC-TD-SCDMA
该提案主要由大唐公司提出,是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点,例如相同的子信道带宽、信道结构,Space、Time、Code多域复用等,在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率,满足LTE的需求。
5.TDD UL/DL采用OFDMA和TDD UL采用SC-FDMA,TDD DL采用OFDMA 这两种提案同前两种是非常类似的,不同的是双工方式。
以上这些提案代表了不同的背景和不同集团的利益,在最新结束的马耳他会议上,已有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术,并且绝大多数公司支持的第一种方案将作为以后开展LTE研究的前提条件。同时中国的TD-SCDMA经过多方的不断努力,TD-SCDMA的帧结构在第一种方案中作为一个选项得以保留,并且可以在多载波的演进方面继续开展研究。
关键技术
空中接口物理层技术 空中接口物理层技术是无线通信 系统的基础与标志,LTE系统物理层下行传输方案采用先进成熟的OFDMA技术;上行传输方案选择单载波SC-FDMA。LTE系统暂不考虑宏分集技术。
OFDM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,其中载波间隔为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz,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。
3GPPLTE接入网 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。 [1]
发展规划
整个标准发展过程分为研究项目(study item)和工作项目(work item)两个阶段。 研究项目阶段在2006年年中结束,该阶段将主要完成目标需求的定义,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。对有可能融合的提案进行讨论,甚至还可能对某些技术的优越性进行辩论,最终选择出适合未来LTE 的技术方案。实际上这是厂商实力的较量,也不乏政府在其后的影响。针对系统功能的划分、接口的定义也会在这个阶段涉及。
工作项目在2006年年中以前建立,并开始着手标准的建立。该阶段将对未来LTE标准细节的各个方面展开讨论和起草,并一直持续到2007年年中。整个过程比3G标准的制定过程节奏明显加快,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。
3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段:2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段,完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段,完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7),在2008年或 2009年推出商用产品。就目前的进展来看,发展比计划滞后了大概3个月,但经过3GPP组织的努力,LTE的系统框架大部分已经完成。
营运发展
LTE国际上的标准分为FDD-LTE和TDD-LTE,中移动采用的是TDD-LTE,也就是所说的TD-LTE,国际上大多数国家采用FDD-LTE制式,只有中移动和国外日本软银、沙特Mobily、波兰Aero2还有印度一个运营商等运营商采用TD-LTE,TD-scdma并不能直接演进到TD-LTE容易混淆概念让人误解。
Lte的概念与原理
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