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后3G時代的LTE技術介紹

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1、引言


  隨著個人通信技術在20多年中不斷發展成熟,人們在生活中對無線通信的依賴越來越強,目前,全球的移動語音用戶已超過了18億[1]。同時,眾多的使用者也對個人通信技術的發展提出了新的要求:通信設備的微型化、低功耗、高帶寬、快速接入和多媒體化。而最關鍵的是能被廣大用戶負擔得起的廉價終端設備和網絡服務。


  雖然3G網絡的無線性能已經得到了較大的提高,但由于IPR的制約,應對市場的挑戰和滿足用戶需求等領域還是有很多局限性。同時,昂貴的授權費用也制約了3G技術的發展,因而受到了技術簡單、價格低廉的WiFi和Wimax的強烈挑戰。用戶的需求和市場的挑


  戰迫切需要傳輸速率更快、時延更短、頻帶更寬以及運營成本更少的網絡誕生。


2、LTE項目內容介紹


  LTE項目是3G的演進,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小區邊緣用戶的性能,提高小區容量和降低系統延遲。


  2.1 LTE的主要技術特征


  3GPP從“系統性能要求”、“網絡的部署場景”、“網絡架構”、“業務支持能力”等方面對LTE進行了詳細的描述。與3G相比,LTE具有如下技術特征[2][3]:


  (1)通信速率有了提高,下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。


  (2)提高了頻譜效率,下行鏈路5(bit/s)/Hz,(3–4倍于R6 HSDPA);上行鏈路2.5(bit/s)/Hz,是R6 HSU-PA2–3倍。


  (3)以分組域業務為主要目標,系統在整體架構上將基于分組交換。


  (4)QoS保證,通過系統設計和嚴格的QoS機制,保證實時業務(如VoIP)的服務質量。


  (5)系統部署靈活,能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統帶寬,并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配。保證了將來在系統部署上的靈活性。


  (6)降低無線網絡時延:子幀長度0.5ms和0.675ms,解決了向下兼容的問題并降低了網絡時延,時延可達U-plan<5ms,C-plan<100ms。


  (7)增加了小區邊界比特速率,在保持目前基站位置不變的情況下增加小區邊界比特速率。如MBMS(多媒體廣播和組播業務)在小區邊界可提供1bit/s/Hz的數據速率。


  (8)強調向下兼容,支持已有的3G系統和非3GPP規范系統的協同運作。


  與3G相比,LTE更具技術優勢,具體體現在:高數據速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。


  2.2 LTE的網絡結構和核心技術


  3GPP對LTE項目的工作大體分為兩個時間段:2005年3月到2006年6月為SI(Study Item)階段,完成可行性研究報告;2006年6月到2007年6月為WI(Work Item)階段,完成核心技術的規范工作。在2007年中期完成LTE相關標準制定(3GPP R7),在2008年或2009年推出商用產品。就目前的進展來看,發展比計劃滯后了大概3個月[1],但經過3GPP組織的努力,LTE的系統框架大部分已經完成。  



  圖 LTE網絡結構與協議結構


  LTE采用由Node B構成的單層結構,這種結構有利于簡化網絡和減小延遲,實現了低時延,低復雜度和低成本的要求。與傳統的3GPP接入網相比,LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進,但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的變革,逐步趨近于典型的IP寬帶網結構。


  3GPP初步確定LTE的架構如圖1所示,也叫演進型UTRAN結構(E-UTRAN)[3]。接入網主要由演進型Node B(eNB)和接入網關(aGW)兩部分構成。aGW是一個邊界節點,若將其視為核心網的一部分,則接入網主要由eNB一層構成。eNB不僅具有原來Node B的功能外,還能完成原來RNC的大部分功能,包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cellRRM 等。Node B和Node B之間將采用網格(Mesh)方式直接互連,這也是對原有UTRAN結構的重大修改。


 

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