3GPP+LTE标准化进展——物理层

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1、3GPPLTE标准化进展——物理层一、介绍  正当人们惊讶于WiMAX技术的迅猛崛起时,3GPP也开始了UMTS技术的长期演进(LongTermEvolution,LTE)技术的研究。这项受人瞩目的技术被称为“演进型3G”(Evolved3G,E3G)。但只要对这项技术稍作了解,就会发现,这种以OFDM为核心的技术,与其说是3G技术的“演进”(evolution),不如说是“革命”(revolution),它和3GPP2AIE(空中接口演进)、WiMAX以及最新出现的IEEE802.20MBFDD/MBTDD等技术,由于已经具有某些“4G”特征,甚至可以被看

2、作“准4G”技术。  自2004年11月启动LTE项目以来,3GPP以频繁的会议全力推进LTE的研究工作,仅半年就完成了需求的制定。2006年6年,3GPPRAN(无线接入网)TSG已经开始了LTE工作阶段(WI),但由于研究阶段(SI)上有个别遗留问题还没有解决,SI将延长到9月结束。按目前的计划,将于2007年9月完成LTE标准的制定(测试规范2008年3月完成),预计2010年左右可以商用。虽然工作进度略滞后于原计划,但经过艰苦的讨论和融合,终于确定了大部分基本技术框架,一个初步的LTE系统已经逐渐展示在我们眼前。二、LTE的需求指标  LTE项目首先

3、从定义需求开始。主要需求指标包括:  ●支持1.25MHz-20MHz带宽;  ●峰值数据率:上行50Mbps,下行100Mbps。频谱效率达到3GPPR6的2-4倍;  ●提高小区边缘的比特率;  ●用户面延迟(单向)小于5ms,控制面延迟小于1OOms;  ●支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作;  ●支持增强型的广播多播业务;  ●降低建网成本,实现从R6的低成本演进;  ●实现合理的终端复杂度、成本和耗电;  ●支持增强的IMS(IP多媒体子系统)和核心网;  ●追求后向兼容,但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡;  ●取消CS(电路交换

4、)域,CS域业务在PS(包交换)域实现,如采用VoIP;  ●对低速移动优化系统,同时支持高速移动;  ●以尽可能相似的技术同时支持成对(paired)和非成对(unpaired)频段;  ●尽可能支持简单的临频共存。  3GPP毫不讳言LTE项目的启动是为了应对“其他无线通信标准”的竞争。针对WiMAX“低移动性宽带IP接入”的定位,LTE提出了相对应的需求,如相似的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持PS域,强调广播多播业务等。同时,出于对VoIP和在线游戏的重视,LTE对用户面延迟的要求近乎苛刻。关于向后兼容的要求似乎模棱两可,从目前

5、的情况看,由于选择了大量的新技术,至少在物理层已难以保持从UMTS的平滑过渡。  最近,运营商又提出加强广播业务的要求,建议增加在单独的下行载波部署移动电视(MobileTV)系统的需求。三、LTE物理层标准化进展  LTE的研究工作主要集中在物理层、空中接口协议和网络架构几个方面,其中网络架构方面的工作和3GPP系统架构演进(SAE)项目密切相关。本文将对LTE物理层方面的系统设计和研究进展做一简单的介绍。  3.1 双工方式和帧结构  目前的LTE物理层技术研究主要针对频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种双工方式。依据TR25.913中对FDD/T

6、DD共性的需求,TR25.814中的内容基本都假设对FDD和TDD均适用。少数对TDD进行的区别考虑的地方,都进行了特别注明。  在TDD模式下,每个子帧要么作为上行子帧,要么作为下行子帧。上行或下行子帧可以空出若干个OFDM符号作为空闲(Idle)符号,以留出必要的保护间隔。子帧的结构可能不断变化,因此可能需要通过信令通知系统当前的子帧结构。  另外,由于TR25.913对系统的临频同址共存提出了需求,使TDDEUTRA系统面临和TDDUTRA系统之间的干扰问题。为了解决这个问题,目前TR25.814考虑了两种TDDEUTRA帧结构:固定(Fixed)帧结

7、构和通用(Generic)帧结构。  3.1.1 固定帧结构  这种方法就是分别针对低码片速率(LCR)-TDDUTRA和高码片速率(HCR)-TDDUTRA系统采用与UTRA系统相似的帧结构。也就是说,为了和LCR-TDDUTRA系统兼容,需要采用和LCR-TDDUTRA几乎相同的帧结构,即一个10ms无线帧分为2个5ms的无线子帧,每个无线子帧分为7个时隙(TSO~TS6),每个时隙(对应于FDD模式下的一个子帧)长度为0.675ms。同步和保护周期插在TSO和TS1之间,包括DwPTS、GP和UpPTS。每个时隙包含一个小的空闲周期,可用作上下行切换的

8、保护周期。  可以看到,这个帧结构基本和原有的LCR

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