lte空中接口在卫星通信系统中的适应性技术研究new

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1、第六届卫星通信新业务新技术学术年会2010.3LTE空中接口在卫星通信系统中的适应性技术研究栾西徐晓燕项海格吴建军(北京大学信息科学技术学院卫星与无线通信实验室)摘要:无论是迈向第四代移动通信时代的关键技术LTE(LongTermEvolution,长期演进),还是移动通信为真正实现全球无缝覆盖所必需的卫星移动通信,都在学术界引起了广泛重视。随着这两大技术的蓬勃发展,越来越多的学者开始将研究重点转向两者的融合。本文通过对卫星信道的物理特性进行研究,阐述了卫星信道对基于OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用)的LTE

2、空中接口所产生的影响,并列出了为使LTE适应卫星通信系统可能会遇到的典型问题,以及对应物理层及MAC(MediaAccessControl,媒体介入控制)层的改进策略。文章最后对未来4G地面卫星网络融合进行了展望。关键词:LTEOFDM卫星通信物理层MAC层1引言近年来,随着3G在全球范围内如火如荼的展开,学术界早已将目光转向了下一代通信系统,开始迎接4G技术的诸多挑战。LTE及其演进版本LTE-Advanced,被普遍认为是3G通往4G最具竞争力的演进之路,因此,有关LTE的研究被学术界所高度关注。而为了真正实现全球无缝漫游的移动通信,卫星通信系统则是必不可少的。同时,在大型

3、突发灾害或战争时期,卫星通信的作用更是重中之重。因此,如何将卫星通信系统有效的与地面移动网融合,并为全球用户提供无缝覆盖,也早已成为越来越多学者的研究重点。在这样的环境下,在卫星通信系统中引入LTE技术,将LTE与卫星通信这两种备受学术界青睐的技术相融合,自然引起了人们的极大兴趣。作为LTE关键技术之一的OFDM技术,以及其修改版的上行SC-FDMA(Single—carrierFDMA,单载波FDMA)技术,是否可以在卫星通信中得到良好应用,文献[1]等也都给与了肯定的答复。本文通过对卫星信道物理特征进行分析,研究了LTE空中接口在卫星通信系统中的适应性问题,包括两者相结合可

4、能带来的问题,以及现有的一些解决方案。第1I、III章讨论了卫星信道的物理特性及其对基于OFDM的LTE系统所带来的影响,同时列出了典型文献2q嶂第六届卫星通信新业务新技术学术年会2010.3中针对这些影响所提出的物理层和MAC适应性策略;第1V章对未来4G地面卫星混合通信网络的前景进行展望。2LTE及第四代移动通信简介第三代移动通信技术是当前主流的无线通信技术。在诸多3G标准中,又以3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计划)制定的UMTS技术最具影响力。而增强型的UMTS技术——-HSPA(HighSpeedPacke

5、tAccess,高速分组接入)也紧随其后完成了标准化的工作。按照3GPP早期的计划,HSPA与4G之间原本不再有较大改动版本的位置,然而,随着基于oFDM的WiMAX技术的出现,3GPP不遗余力的投入到了LTE的标准化工作中。LTE项目是2004年底3GPP启动的近年来最大的新技术研发项目,由于其已经具有4G通信技术的一些特征,因此被看作是“准4G”技术,俗称“3.9G”。3GPP对移动通信发展的规划如图l所示。模筹≯-.1GSMHGP船H嘲PH黑蹴--叫HS叶《量辩恶≤图13GPP对于移动通信的发展规划LTE相对于3G技术,名为“演进”,实为“革命”。从概念提出到标准化的3年

6、多时间里,UMTS技术基础的大部分内容已被替换。标准化的LTE是以OFDM和MIMO(Multiple-InputMultiple-Out—put,多输入多输出天线)两大关键技术为支撑的,其空中接口的性能较UTMS和HSPA的空中接口有了极大的提高:LTE支持5MIIz’20MHz内灵活的操作带宽,支持对称(FDD)和非对称(TDD)频谱分配,具有更先进的资源分配策略;20姗z带宽下的移动通信速率可达到下行lOOMbit/s,上行50Woit/s:用户吞吐量和频谱效率均是HSPA的3倍以上;而且,LTE还在有效提高移动性、覆盖性的同时降低了系统延迟,提高了移动通信小区边缘用户的

7、性能。此外,LTE支持各种多媒体业务,并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。目前,LTE已得到由爱立信、诺基亚西门子、摩托罗拉,以及中国的华为、大唐、中兴等世界主要电信设备生产商,与英国沃达丰、日本NTTDoCoMo、美国AT&T、Verizon,以及中国移动等世界主要电信运营商的大力支持。在全球LTE研究的进程中,中国正在努力争取跻身世界前列。lqqJ-R于2008年1月向全球征集IMT-Advanced技术作为第四代移动通信标准,简称4G,各技术阵营也都

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