3G LTE新兴技术

LTE的框架

　　OFDM/SC-FDMA的基本设计参数初步确定。

　　OFDM和SC-FDMA(以DFT-S-OFDM为例)的子载波宽度为15kHz，OFDM循环前缀(CP)的长度有长短两种选择，短CP为基本选项，长CP可用于大范围小区或多小区广播。DFT-S-OFDM的一个子帧由长短两种数据块组成，长块主要用于传送数据，短块主要用于传送导频信号。

　　下行主要采用QPSK、16QAM、64QAM三种调制方式，上行主要采用位移BPSK(用于进一步降低DFT-S-OFDM的PAPR)、QPSK、8PSK和16QAM，另一个正在考虑的降PAPR技术是频域滤波。上下行的最小资源块大小为25个子载波，即375kHz。系统可以采用集中式(localized)或分散式(distributed)方式将数据映射到资源块上。

　　在信道编码方面，LTE主要考虑Turbo码，但也正在考虑其他编码方式，如LDPC码。在MIMO方面，LTE的基本MIMO模型是下行2×2、上行1×2个天线，但同时也正在考虑更多的天线配置(最多4×4)。正在被考虑的MIMO技术包括空间复用(SM)、空分多址(SDMA)、预编码(Pre-coding)、秩自适应(Rankadaptation)、以及开环发射分集(STTD，主要用于控制信令的传输)等。上行将采用一种特殊的SDMA技术，即已被WiMAX采用的虚拟(Virtual)MIMO技术。另外，LTE也正在考虑采用小区干扰抑制技术提高小区边缘的数据率和系统容量等。

　　在切换方面，除了LTE系统内的切换，也正在考虑不同频率之间和不同系统(如其他3GPP系统、WLAN系统等)的切换。

　　LTE的工作计划

　　自2004年11月启动LTE项目以来，3GPP以频繁的会议全力推进此项工作。仅半年就完成了需求(Requirement)的制定，计划在2006年中完成StudyItem的研究工作，2007年中完成标准的制定，预计2009年即可商用。

　　从时间上来看，3GPP的LTE工作计划可以分为StudyItem(SI)和WorkItem(WI)两个阶段。

　　第一阶段(SI阶段)：从2005年3月到2006年6月，完成3GPPLTE的可行性研究，形成研究报告。

　　在2006年3月已经完成或正在进行的相关内容有：RAN-CN功能的划分与调整；RAN体系结构的优化；无线接口协议的体系结构；物理层中多种接入方案、宏分集与射频部分的研究；状态与状态转移问题。

　　在2006年3月到6月将完成包括信道结构的研究、演进的MIMO机制、信令的流程与终端移动性问题等方面的研究。并且将在6月份提出WI阶段的工作时间计划。

　　第二阶段(WI阶段)从2006年6月到2007年6月，使用一年左右的时间完成核心的技术规范撰写工作。

　　在2007年年中完成相关标准制定工作后，预计在2008年或2009年将成熟的商用产品推向市场。

　　LTE能带来什么

　　3GLTE着重考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。LTE的目标主要包括以下的内容：

　　支持1.25MHz～20MHz带宽；

　　极大提高峰值数据速率(在20MHz带宽下支持下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率)；

　　在保持现有基站位置的同时提高小区边缘比特速率；

　　有效提高频谱效率(3GPP版本6的2～4倍)；

　　将接入网时延降低到10ms以下；将控制平面时延降低到100ms以内；

　　优化15km/h以下低速用户的性能，能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务，可以支持120-350km/h的用户；

　　吞吐量、频谱效率和移动性指标在5km半径的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到30km时，只对以上指标带来轻微的弱化；

　　支持多种载波带宽，以满足配置系统时窄带频谱分配时的灵活性；

　　支持与现有的3G系统和非3GPP规范系统的协同工作：增强的MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)；降低CAPEX(资本支出，Capital Expenditure)和OPEX(运营支出，Operation Expenditure)的成本；

　　降低空中接口和网络架构的成本；

　　实现合理的终端复杂度、成本和耗电；

　　支持增强的IP多媒体子系统(IP Multimedia Sub-system，IMS)和核心网；尽可能保证后向兼容，有效地支持多种业务类型，尤其是分组域(PS-Domain)业务(如VoIP等)；

　　优化系统为低移动速度终端提供服务，同时也应支持高移动速度终端；

　　支持增强型的广播多播业务；

　　系统应该能工作在对称和非对称频段；尽可能简化处于相邻频带运营商共存的问题。

　　为了实现3GLTE的设计目标，着重在空中接口传输技术和接入网结构上对现有3G系统进行改进。

　　在空中接口方面，一是在下行链路采用能够有效对抗多径衰落、提高频谱效率的OFDM技术；采用自适应链路技术使编码调制参数能够适应无线信道的变化，以提供更高的频谱效率和更可靠的传输性能；通过在发射端和接收端配置多个天线，从而提高系统的容量、改善系统性能；二是在上行链路采用峰均比(PAPR)较低的分布式或集中式单载波频分复用提供多址接入；在帧结构和频谱规划上，尽可能与现有3G标准相兼容，以方便终端在不同制式系统中的切换，减小未来升级带来的投入。

　　在接入网体系结构方面，设计的主要目标是减小时延和复杂度，使得协议能够有效支持新的物理层传输技术，从而提供更高的用户容量、系统吞吐量和端到端的服务质量保证。在3GLTE中，最终将要实现所有业务通过分组域传输，如何保证各种分组业务、特别是实时性要求较高的分组业务的服务质量，将成为一个关键的问题。

　　LTE还将发展新的网络结构。在原来的3G无线接入网之外，建立一个新的全IP化的RAN和与固网融合的纯IP的核心网，以满足宽带无线接入的需求，移动通信系统将不再自成系统，真正实现了固定网和移动网的融合。目前LTE工作组正在紧锣密鼓地从需求开始全面开展工作，由于在3GPP内部意见并没有完全统一，能否达到预定目标还存在一些问题。