1、0、引文11、LTE-advanced和802.16m31.1 LTE-Advanced31.2 802.16m關(guān)鍵技術(shù)41.2.1 MIMO天線技術(shù)41.2.2 干擾協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)51.2.3 多址方式51.2.4 幀結(jié)構(gòu)51.2.5 多載波技術(shù)51.2.6 向IMT-Advanced邁進51.3 LTE-advanced和802.16m的技術(shù)對比62、TDD-LTE與FDD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)以及融合72.1 TD-LTE-Advanced技術(shù)特點72.1.1 多址方式72.2.2 幀結(jié)構(gòu)72.2.3 MIMO方案72.2.4 性能評估達到或超過4G要求82.2 TDD-LTE和FDD-LTE

2、之間的融合82.2.1 標準進展82.2.2 幀結(jié)構(gòu)92.2.3 平臺共用102.2.4 存在的問題102.2.5 總結(jié)113、4G標準的一些提案分析110、引文 4G的關(guān)鍵技術(shù)1）正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，其主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬。OFDM技術(shù)的優(yōu)點是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實現(xiàn)低成本

3、的單波段接收機。 2）軟件無線電軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。也可以說，是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。 3）智能天線技術(shù)智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。4）多輸入多輸出（MIMO）技術(shù) MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射

4、、多接收天線進行空間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術(shù)是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。 5）基于IP的核心網(wǎng) 4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；

5、同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。 有可能成為4G的技術(shù)1) IEEE 802.16m 是以移動WiMAX (Mobile WiMAX, IEEE 802.16e-2005) 為基礎(chǔ)的無線通信技術(shù), 也稱為WiMAX II。未來IEEE 802.16m 在高速移動下, 將可支持達到100Mbps 的傳輸速率; 而在慢速狀態(tài)下, 傳輸速率將能達到1Gbps。在都市中, 其傳輸距離約2km, 而在郊區(qū)的傳

6、輸距離可達10km。WiMAX 由美國英特爾( Intel) 所主導(dǎo), 知名廠家如摩托羅拉(Motorola) , 諾基亞(Nokia) , 阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent) , 三星( Samsung) 及SprintNextel 等都已加入發(fā)展。預(yù)計于2009 年完成初步的IEEE 802.16m 規(guī)格標準制定1。2) LTE( Long-Term Evolution)以歐盟廠家為主的3G 標準組織3GPP ( TheThird-Generation Partnership Project) 已著手新一代無線通信技術(shù)規(guī)格的制定, 稱為LTE。LTE 為GSM( 2G) /UMT

7、S( 3G) 、WCDMA( 3G) 標準家族的最新成員。它是以GSM 為技術(shù)基礎(chǔ)、3G 為發(fā)展延伸的技術(shù)。對于現(xiàn)有3G業(yè)而言, LTE似乎是順理成章的選擇。愛立信( Ericsson)主張推廣LTE,摩托羅拉(Motorola)、阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、VerizonWireless、Vodafone、China Mobile、NTT DoCoMo等廠商也支持LTE發(fā)展。目前LTE可達到的最高下載速率約為325Mbps, 而上載速率約為86Mbps。雖然LTE現(xiàn)階段仍未符合4G系統(tǒng)的需求標準, 但3GPP已積極進行技術(shù)的研發(fā)與規(guī)格的制定, 預(yù)定2008 年將完成第一個L

8、TE 技術(shù)規(guī)格版本。3) UMB UMB是由3G (CDMA2000) 標準組織3GPP2( The Third-Generation Partnership Project 2) 所制定的技術(shù), 高通(Qualcomm) 為主要推動者, 摩托羅拉(Motorola) , 阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent) , VerizonWireless 等廠家也加入發(fā)展UMB 技術(shù)。但是，2008年11月，美國高通宣布放棄UMB（EV-DO Rev.C）技術(shù)，因此802.16m在4G時代將單槍匹馬挑戰(zhàn)LTE。2007年10月，802.16e已經(jīng)成功躋身3G標準；而在4G時代，盡管LTE已經(jīng)公認

9、擁有最多的支持者，802.16m作為顛覆者的表現(xiàn)同樣令人期待。下面詳細介紹LTE和802.16m技術(shù)1、LTE-advanced和802.16m在介紹LTE-advanced之前先簡單介紹一下LTE的關(guān)鍵技術(shù) 1）LTE 物理層的傳輸技術(shù)LTE 物理層傳輸技術(shù)包括物理層上下行傳輸方案、幀結(jié)構(gòu)設(shè)計、小區(qū)間干擾控制技術(shù)、多天線技術(shù)、小區(qū)搜索技術(shù)和隨機接入技術(shù)等。2）采用OFDM是LTE 系統(tǒng)的主要特點,其優(yōu)點是對時延擴展有較強的抵抗力,減小符號間干擾，通常在OFDM符號前加入保護間隔，只要保護間隔大于信道的時延擴展則可以完全消除符號間干擾。3） MIMO 作為提高系統(tǒng)傳輸率的最主要手段，也受到了廣

10、泛關(guān)注。由于OFDM的載波衰落情況相對平坦，十分適合與MIMO 技術(shù)相結(jié)合，提高系統(tǒng)性能。MIMO 系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道。4） LTE 的空中接口協(xié)議由于基于全分組的協(xié)議，3GPP LTE 的協(xié)議結(jié)構(gòu)得到極大簡化，RLC 和MAC 都位于節(jié)點eNB，因此調(diào)度器可以根據(jù)信道質(zhì)量對RLC 服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)進行切割，從而減少填充和充分利用信道的傳輸能力，同時可以對RLC 層的自動重發(fā)請求(ARQ)和MAC 層的混合自動重發(fā)請求(HARQ)進行聯(lián)合優(yōu)化。1.1 LTE-AdvancedLTE-Advanced是LTE的演進，正式名稱為 Further Advan

11、cements for E-UTRA，2008年3月開始，2008年5月確定需求。它滿足 ITU-R 的IMT-Advanced技術(shù)征集的需求，是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術(shù)提案的一個重要來源。是一個后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進而不是革命。LTE-Advanced技術(shù)參數(shù)帶寬：100MHz 峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps 峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 針對室內(nèi)環(huán)境進行優(yōu)化 有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用 峰值速率大幅提高，頻譜效率有限改進LTE-Advanced關(guān)鍵技術(shù)為了滿足IMT-Advanced 的性能要求, 3GPP制定了

12、L TE-Advanced 的研究目標, 開始了基于LTE 系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向的討論。其關(guān)鍵技術(shù)包括了包括載波聚合(Carrier Aggregation) 、增強型上下行MIMO、協(xié)作的多點傳輸與接收(Coordinated Multiple Point Transmission and Reception ,CoMP) 、接力通信(Relay)等1)載波聚合LTE 目前最大支持20 MHz 的系統(tǒng)帶寬, 可實現(xiàn)下行300 Mbit/ s、上行80 Mbit/ s 的峰值速率。在ITU關(guān)于IMT-Advanced 的規(guī)劃中, 提出了下行峰值速率1 Gbit/ s、上行500 Mbit/ s

13、的目標, 并將系統(tǒng)最大支持帶寬不小于40 MHz 作為IMT-Advanced 系統(tǒng)的技術(shù)要求之一, 因此需要對L TE 的系統(tǒng)帶寬作進一步的擴展。L TE-Advanced 將采用載波聚合的方式實現(xiàn)系統(tǒng)帶寬的擴展。2) 增強型的MIMO上行MIMO：在L TE 中, 上行僅支持單天線的發(fā)送, 也就是說不支持SU-MIMO。為了提高上行傳輸速率, 同時也為了滿足IMT-Advanced對上行峰值頻譜效率的要求, LTE-Advanced 將在L TE 的基礎(chǔ)上引人上行SU-MIMO , 支持最多4 個發(fā)送天線。下行MIMO：LTE 下行可以支持最多4個發(fā)送天線, 而LTE-Advanced 將

14、會在此基礎(chǔ)上進一步增強以提高下行吞吐量。目前確定將擴展到支持最多8 個發(fā)送天線。3) CoMPLTE-Advanced 中提出的協(xié)作式多點傳輸技術(shù)可分為分布式天線系統(tǒng)(Disf ributed Antenna System , DAS) 和協(xié)作式MIMO 兩大類。 DAS 改變了傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中集中式天線系統(tǒng)的風格, 將天線分散安裝, 再用光纖或電纜將它們連接到一個中央處理單元統(tǒng)一進行收發(fā)信號處理。這使得發(fā)送功率得以降低, 可提高整個系統(tǒng)的功率使用效率, 降低小區(qū)間的干擾, 還可以提高資源管理的靈活性、優(yōu)化資源的使用和提高頻譜效率等。協(xié)作MlMO 是對傳統(tǒng)的基于單基站的MIMO 技術(shù)的補充。它通

15、過基站間協(xié)作的MIMO 傳輸來達到減小小區(qū)間干擾、提高系統(tǒng)容量、改善小區(qū)邊緣的覆蓋和用戶數(shù)據(jù)速率的目的4) 中繼技術(shù)所謂中繼技術(shù), 舉個簡單例子就是將一條基站與移動臺的鏈路分割為基站與中繼站、中繼站與移動臺兩條鏈路, 從而有機會將一條質(zhì)量較差的鏈路替換為兩條質(zhì)量較好的鏈路, 以獲得更高的鏈路容量和更好的傳輸效率。在L TE 中的層1中繼和層2中繼的基礎(chǔ)上。LTE-Advanced 又引入了一種新的中繼方式層3中繼。層3中繼：主要是對接收到的IP數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)。這種中繼方式和層2中繼很相似, 同樣會引入時延, 不會放大噪聲, 其不同之處是在標準上不會引入任何新的節(jié)點或是接口, 因為它主要是依靠S

16、1和X2信令。層2中繼和層3中繼的應(yīng)用場合不一樣, 兩者可以相互補充。5) 家庭基站3GPP 已經(jīng)對家庭基站(Home NodeB) 進行了一些研究, 但家庭基站的應(yīng)用仍然可能對LTE-Advanced的相關(guān)工作帶來挑戰(zhàn)。這個挑戰(zhàn)的大小,很大程度上取決于家庭基站的使用范圍。6) 物理層傳輸技術(shù)由于是在LTE 系統(tǒng)上的演進, LTE-Advanced可能無法找到全新的先進傳輸技術(shù), 但仍可能在現(xiàn)有傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步進行優(yōu)化對于上行多址技術(shù), L TE 主要出于降低PAPR的考慮選用了SC-FDMA , 而非OFDM 技術(shù)作為上行多址方案。但實際上, 在低SINR 場景, OFDM的頻譜效率仍

17、然略高于SC-FDMA , 尤其在采用高階調(diào)制時, SC-FDMA 的降PAPR 效果并不明顯。但對于LTE-Advanced 系統(tǒng)所側(cè)重的室內(nèi)、熱點覆蓋, 小區(qū)邊緣問題不是十分嚴重, 因此可以考慮在某些場合采用OFDM 作為上行多址技術(shù), 以提高資源分配的靈活性, 更有效的支持上行高階MIMO 和Node B 先進接收機。實際上OFDM 與SC-FDMA 是可以在一個發(fā)射機結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的, 通過DFT 模塊的增減, 在兩種技術(shù)之間實現(xiàn)切換, 如在小區(qū)中心、室內(nèi)熱點及使用MIMO 傳輸時采用OFDMA , 在小區(qū)邊緣、室外廣覆蓋及不使用MlMO 傳輸時采用SC-FDMA。對于下行, 由于L TE

18、 已經(jīng)采用了較先進的MIMO 技術(shù)。一個優(yōu)化的方向是在LTE-Advanced，系統(tǒng)中將LTE 已經(jīng)采用的單流波束賦形擴展到多流波束賦形(包括單用戶MIMO 和多用戶MIMO) , 實際上這種技術(shù)也可以用于CoMP 發(fā)送。1.2 802.16m關(guān)鍵技術(shù)1.2.1 MIMO天線技術(shù)移動WiMAX中的多天線技術(shù)可以分為3類，分別是波束賦形、空時編碼和空間復(fù)用。波束賦形是智能天線的關(guān)鍵技術(shù)，通過將主要能量對準期望用戶從而提高信噪比，有效抑制共道干擾?？諘r編碼分為空時格碼和空時塊碼，空時格碼可以使系統(tǒng)同時獲得編碼增益和分集增益?？諘r塊碼降低了譯碼復(fù)雜度，同時可以獲得2倍于接收天線數(shù)目的分集增益?？臻g復(fù)

19、用在發(fā)射端發(fā)射相互獨立的信號，可以最大化MIMO系統(tǒng)的平均發(fā)射速率。在IEEE802.16e中，雖然MIMO只是一個可選方案2，但是空時編碼和空間復(fù)用技術(shù)都得到了應(yīng)用，從而有效地提高了系統(tǒng)的容量和覆蓋，并且協(xié)議還給出了同時使用兩種技術(shù)的形式。同時對MIMO給出了相當完備的定義。1.2.2 干擾協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)如圖1所示的蜂窩網(wǎng)絡(luò)小區(qū)結(jié)構(gòu)中，小區(qū)中心采用頻率復(fù)用因子為1，而小區(qū)邊緣采用頻率復(fù)用因子為3，這樣小區(qū)邊緣就可得到相對好的信噪比，提高用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量。這樣小區(qū)邊緣采用大于1的頻率復(fù)用因子以減少小區(qū)邊緣用戶干擾的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)可以提高小區(qū)邊緣用戶的QoS，滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高吞吐量要求6。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

20、下，小區(qū)內(nèi)部和小區(qū)邊緣如何分配子載波，在已分配的子載波上如何分配功率是實際布網(wǎng)中遇到的關(guān)鍵問題之一。分配方法可以是靜態(tài)分配，即在各小區(qū)內(nèi)部固定采用一些子載波，并固定分配功率，也可是動態(tài)分配，即根據(jù)實際場景的負載分布來確定資源分配，同時根據(jù)QoS來分配資源。根據(jù)現(xiàn)有的資源和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)用戶不同業(yè)務(wù)的QoS是干擾協(xié)調(diào)最大的優(yōu)勢。1.2.3 多址方式正交頻分多址OFDMA 以其抗多徑衰落、頻譜資源分配靈活性、子載波內(nèi)信道平坦的特性，成為寬帶通信系統(tǒng)最有競爭力的多址方案。IEEE 802.16m 作為移動無線寬帶解決方案， 下行和上行均采用了OFDMA 技術(shù)。1.2.4 幀結(jié)構(gòu)16m 幀結(jié)構(gòu)支持超幀

21、、幀、子幀、符號的多層設(shè)計，以降低時延和信令開銷。其中，20ms 長度的超幀包含4 個5ms 幀，一個幀包含多個子幀，根據(jù)CP 長度不同，包含的子幀個數(shù)不同，上、下行轉(zhuǎn)換點的長度也不同，并可根據(jù)需要將數(shù)據(jù)符號用作轉(zhuǎn)換點。圖1 以1/8CP 長度為例，介紹16mTDD 幀結(jié)構(gòu)。1.2.5 多載波技術(shù)ITU 關(guān)于IMT-Advanced 需求中規(guī)定最大支持100MHz 帶寬，為了滿足ITU 需求，16m 支持多載波技術(shù)，支持多個連續(xù)或不連續(xù)載波的聚合，這些載波可以是相同或不同帶寬。另外，對于連續(xù)的載波，充分利用保護子載波， 將連續(xù)載波間的保護子載波用于數(shù)據(jù)的傳輸。1.2.6 向IMT-Advanc

22、ed邁進要使從WiMAX技術(shù)演進而來的802.16m能成為IMT-Advanced標準之一，則必須首先考慮演進后的802.16m是否能夠滿足這個最基本的要求。為了滿足人們對傳輸速率日益增長和高速移動性的要求，IEEE 802.16委員會設(shè)立了802.16m項目，并于2006年12月批準了802.16m的立項申請（PAR），正式啟動了IEEE 802.16m標準的制訂工作。IEEE 802.16m項目的主要目標有兩個，一是滿足IMT-Advanced的技術(shù)要求；二是保證與802.16e兼容。為了滿足IMT-Advanced所提出的技術(shù)要求，IEEE 802.16m下行峰值速率應(yīng)該實現(xiàn)：低速移動、

23、熱點覆蓋場景下傳輸速率達到1 Gbit/s以上，高速移動、廣域覆蓋場景下傳輸速率達到100 Mbit/s。為了兼容802.16e，IEEE 802.16m標準考慮在IEEE 802.16 WirelessMAN-OFDMA的基礎(chǔ)上進行修改來實現(xiàn)。通過對IEEE802.16 WirrelessMAN-OFDMA進行增補，進一步提高系統(tǒng)吞吐量和傳輸速率。目前，基于IEEE 802.16e的移動WiMAX技術(shù)物理層采用了MIMO/波束賦形以及OFDMA等先進技術(shù)，可以提供較好的移動寬帶無線接入。由于采用了MIMO/OFDM等4G的核心技術(shù)，移動WiMAX在某些方面已經(jīng)具有了4G的特征，因此IEEE

24、802.16m完全可以在移動WiMAX技術(shù)的基礎(chǔ)上進行修改而得來。1）從物理層上看，802.16m將支持OFDMA技術(shù)以及包括MIMO、波束賦形在內(nèi)的先進天線技術(shù)，這些技術(shù)將在802.16e的基礎(chǔ)上進一步地增強。從天線配置上看，802.16m中要求下行至少能夠支持2發(fā)2收，上行至少能夠支持1發(fā)2收。而OFDMA技術(shù)則應(yīng)該支持更加細化的頻率分配技術(shù)，例如對子信道邊緣的子載波進行轉(zhuǎn)換分配等。至于帶寬方面，802.16m將支持從5 MHz到20 MHz的可變帶寬，在某些特殊情況下可以支持高達100 MHz的帶寬。對于終端來說，帶寬超過20 MHz的方案將采用可選的形式。具體方案的采用將視IMT-Ad

25、vanced的規(guī)定以及運營商的要求來確定。802.16m中對于雙工模式的支持仍將采用與802.16e中一樣的方案，即全雙工TDD、全雙工FDD和半雙工FDD等2）從MAC層上看，必須進一步改善802.16e中MAC層的功能，包括業(yè)務(wù)安全保障、QoS和無線資源管理等，以便降低傳輸時延，減少系統(tǒng)開銷，從而實現(xiàn)更高的傳輸速率、系統(tǒng)吞吐量以及支持更高的終端移動速度。安全保障方面不僅要提供強健有效的用戶設(shè)備認證方案，還應(yīng)該提供靈活可靠的業(yè)務(wù)隱私安全保障。QoS則要求對更多不同類型業(yè)務(wù)的通信質(zhì)量進行保障。無線資源管理雖不屬于802.16m標準的制訂范圍，但是其相關(guān)技術(shù)對應(yīng)的信令和參數(shù)必須得到MAC層的支持

26、。3）系統(tǒng)性能方面，802.16m也提出了較多的比802.16e更高的要求。速率方面除了滿足IMT-Advanced的基本要求外，802.16m還提出了歸一化峰值速率要求，即下行大于6.5 bit/（sHz），上行大于2.8.bit/（sHz）。業(yè)務(wù)時延方面的要求則要視具體業(yè)務(wù)而言，但是MAC PDU傳輸處理的時延要控制在10 ms以內(nèi)。在狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，如從IDLE-STATE到ACTIVE-STATE轉(zhuǎn)換時，其時延要控制在100 ms以內(nèi)。切換中斷時延則要求同頻切換小于50 ms，異頻切換小于100 ms。從總體上看，802.16m的平均用戶吞吐量比802.16e的平均用戶吞吐量要大很多，在只

27、承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，802.16m的上下行平均用戶吞吐量要比802.16e大兩倍以上。對終端移動性的支持方面，802.16m也比802.16e有很大的增強，系統(tǒng)將支持移動速率高達350 km/h的終端用戶的接入及正常通信。1.3 LTE-advanced和802.16m的技術(shù)對比LTE-AdVanced是3GPP組織為滿足IMT-AdVanced需求而提出的，從已具有明顯4G技術(shù)特征的LTE技術(shù)上平滑演進過來。2008年5月，3GPP完成LTE-Advanced需求制定，并在9月份修改后，已向I TU提交概念性提案。它的首要目標是增強低速移動用戶(1 Okmh)性能，并保持與LTE的前后向兼容，支

28、持與現(xiàn)有RAT的切換、網(wǎng)絡(luò)共享、多頻譜整合等性能，同時它還提出了對室內(nèi)、局域覆蓋、低速移動的進一步優(yōu)化問題以及符合運營商需求的共享網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問題。3GPP寄望利用演進的LTE-Advaced進一步鞏固LTE標準在未來市場競爭中的優(yōu)勢地位。隨著技術(shù)的發(fā)展，3G演進技術(shù)(LTE)及LTE-Advanced在傳輸速率上不斷提高，WiMAX技術(shù)對終端移動速度的支持也不斷改善，兩者之間的差距正變得越來越小。從技術(shù)方面來講，二者都支持0FDMA以及包括MIMO、波束賦形在內(nèi)的先進天線技術(shù)；都增加了自組織網(wǎng)絡(luò)、靈活頻譜使用及頻譜共享等方面的技術(shù)；有效的QoS及無線資源管理，保證了業(yè)務(wù)安全、降低了傳輸時延、減少

29、了系統(tǒng)開銷，從而能實現(xiàn)更高的傳輸資源利用率。但是，在干擾控制、基本傳輸方案和信道編碼技術(shù)方面仍存在著一定的差異。目前二者都處于積極的發(fā)展階段。在下一代移動通信系統(tǒng)發(fā)展過程中，LTE-Advanced和80216m將會在相互競爭中逐步發(fā)展，兩個系列的標準最終都將融合到IMT-Advanced這個大家庭中，成為IMT-Advanced系列標準的成員3。3GPP LTEAdvanced和IEEE802.16m技術(shù)對比3GPP LTE-AdvancedIEEE802.16m信道寬帶支持1.25MHz-20MHz寬帶5MHz到20MHZ的抗辯帶寬，在某些特殊情況下可以支持高達100MHZ的帶寬峰值速率下

30、行1Gb/s,上行500Mb/s靜止1Gb/s,移動100Mb/s移動性0-15Km/h(最佳性能） 0-120Km/h(較好性能）120-350Km/h（保持連接不掉線）0-15Km/h(最佳性能） 0-120Km/h(較好性能）120-350Km/h（保持連接不掉線）傳輸技術(shù)與多址技術(shù)下行OFDMA 上行SC-FDMAOFDMA雙工方式FDD和TDD盡可能融合，F(xiàn)DD半雙工FDD,TDD和FDD半雙工調(diào)制方式QPSK,16QAM和64QAMBPSK,QPSK,16QAM和64QAM編碼方式以Turbo碼為主，LDPC編譯碼卷積碼，卷積Turbo碼和低密度奇偶校驗碼多天線技術(shù)基本MIMO模型

31、：下行4*4，上行2*4個天線，考慮做多8*8配置支持MIMO技術(shù)（基站支持1,2,4,8根發(fā)射天線，終端支持1,2,4根發(fā)射天線）和AAS(自適應(yīng)根線陣）技術(shù)HARQChase合并與增量冗余HARQ，異步HARQ和自適應(yīng)HARQ（正在考慮）Chase合并，異步HARQ和非自適應(yīng)HARQ2、TDD-LTE與FDD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)以及融合2.1 TD-LTE-Advanced技術(shù)特點2.1.1 多址方式無線TD-LTE采用OFDM技術(shù)為基礎(chǔ)，下行采用OFDMA，而上行根據(jù)鏈路特點采用單載波DFT-SOFDM作為多址方式。根據(jù)OFDM技術(shù)采用子載波分配的特點，系統(tǒng)采用15KHz的子載波帶寬，按照

32、不同的子載波數(shù)目，可以支持1.4、3、5、10、15和20MHz各種不同的系統(tǒng)帶寬。在LTE-Advanced中，還可通過載波聚合的方式，聚合5個20MHz的單元載波，實現(xiàn)100MHz的全系統(tǒng)帶寬。2.2.2 幀結(jié)構(gòu)無線TD-LTE采用無線幀結(jié)構(gòu)，無線幀長度是10ms，分為10個長度為1ms的子幀作為數(shù)據(jù)調(diào)度和傳輸?shù)膯挝?即TTI)。其中，子幀#1和#6可配置為特殊子幀，該子幀包含3個特殊時隙：DwPTS、GP和UpPTS，含義和功能與TD-SCDMA系統(tǒng)相類似。發(fā)揮TDD系統(tǒng)可靈活分配時間的特點，無線TD-LTE支持7種不同的上下行時間比例分配，分配的比例從將大部分資源分配給下行的“下行：上

33、行=9：1”直到上行占用資源比例較多的“下行：上行=2：3”。在實際使用時，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)業(yè)務(wù)量的特性靈活地選擇系統(tǒng)配置。2.2.3 MIMO方案MIMO是無線TD-LTE系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)天線部署形態(tài)和實際應(yīng)用情況可采用發(fā)射分集、空間復(fù)用和波束賦形三種實現(xiàn)方案。例如，對于大間距非相關(guān)天線陣列可采用空間復(fù)用方案同時傳輸多個數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)速率；對于小間距相關(guān)天線陣列，可采用波束賦形技術(shù)，將天線波束指向用戶，減少用戶間干擾。無線TD-LTERelease8版本支持下行最多4天線的發(fā)送，最大可以空間復(fù)用4個數(shù)據(jù)流的并行傳輸，在20MHz帶寬情況下，可實現(xiàn)超過300Mbps的峰值速率。在無線

34、TD-LTERelease10和無線TD-LTE-Advanced中，下行支持的天線數(shù)目擴展到8，相應(yīng)最大可以空間復(fù)用8個數(shù)據(jù)流的并行傳輸，峰值速率提高一倍，峰值頻譜效率達到30bps/Hz。同時，無線TD-LTE-Advanced在上行也引入了MIMO功能，支持最多4天線的發(fā)送，最大可以空間復(fù)用4個數(shù)據(jù)流，達到16bps/Hz的上行峰值頻譜效率4。2.2.4 性能評估達到或超過4G要求無線TD-LTE-Advanced在作為4G候選提案的準備過程中，已按照ITU規(guī)定的4G評估場景對系統(tǒng)性能進行了全面的評估，包括頻譜效率，VoIP容量、業(yè)務(wù)/切換時延等各項關(guān)鍵指標，均達到或超過ITU4G技術(shù)要

35、求。無線TD-LTE-Advanced自評估結(jié)果與ITU4G技術(shù)要求的比較情況，在包括“室內(nèi)”、“微蜂窩”、“宏蜂窩”和“高速”4個所評估的場景中，“平均頻譜效率”和“VoIP容量”兩項網(wǎng)絡(luò)運營的關(guān)鍵指標都大大超過了ITU的技術(shù)要求。對于近期剛剛完成的技術(shù)提交，ITU會議已經(jīng)對所提交信息的完整性進行了確認，下一步將按照ITU的流程評估技術(shù)提案是否滿足4G技術(shù)性能要求，并由此決定是否接受為4G國際標準。按照目前的自評估結(jié)果，預(yù)計無線TD-LTE-Advanced將順利通過針對技術(shù)性能的檢查，成為ITU4G國際標準技術(shù)建議。LTE-Advanced是目前世界上最受關(guān)注的4G技術(shù)，無線TD-LTE-

36、Advanced作為其中的TDD部分，系統(tǒng)設(shè)計和標準化過程包含了國內(nèi)相關(guān)單位的不懈努力，順利實現(xiàn)了TD-SCDMA相關(guān)技術(shù)的演進發(fā)展。無線TD-LTE采用以O(shè)FDM和MIMO作為基本技術(shù)，大量采用了目前移動通信領(lǐng)域最先進的技術(shù)和設(shè)計理念：“全分組域的自適應(yīng)調(diào)度”、“簡化的扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“簡化的系統(tǒng)狀態(tài)”和“靈活可變的系統(tǒng)帶寬”等，實現(xiàn)了高效的無線資源利用，其性能大大高于目前傳統(tǒng)的3G移動通信系統(tǒng)。更為重要的是，簡化的系統(tǒng)設(shè)計使得“低成本、高性能”的設(shè)計目標在無線TD-LTE階段成為可能。2.2 TDD-LTE和FDD-LTE之間的融合在當前經(jīng)濟全球化的催動下，標準國際化是必然趨勢，這樣既可以

37、保證個體利益最大化，也可以使對手在有序競爭中獲益。中國在努力探索TD-SCDMA先進技術(shù)的同時，大力推動LTE-TDD的發(fā)展，為4G的到來做好鋪墊。目前的LTE-TDD摒棄了原有TD-SCDMA的一些特性，向LTEFDD靠攏，以全新的姿態(tài)融入國際標準，目前業(yè)內(nèi)已達成共識，各廠商生產(chǎn)的設(shè)備必須同時支持LTE-TDD和LTEFDD，實現(xiàn)二者的融合。2.2.1 標準進展自2004年12月3GPP正式立項開始LTE（Long TermEvolution）可行性研究，確定高速率、低時延，基于IP分組業(yè)務(wù)的LTE作為3GPP演進的研究方向，目前歷時已近4年，經(jīng)過業(yè)界眾多設(shè)備商，運營商的努力，目前已基本完成

38、，具體如下：36.2xx：物理層的功能定義，于2007年12月凍結(jié)；36.1xx：物理層的需求及性能，預(yù)計2008年12月凍結(jié)；36.3xx：基于空口的信令，于2008年3月凍結(jié)；36.4xx：AN及核心網(wǎng)的接口（S1,X1,X2）信令，于2008年3月凍結(jié)；36.5xx：基于UE性能的規(guī)范，目前完成20%，預(yù)計2008年12月完成；LTE-TDD的工作與上述LTE-FDD的基本一致，但是由于中途就幀結(jié)構(gòu)的問題有過變動，具體如下：1）2005年11月，3GPP RAN1通過由大唐移動主導(dǎo)的針對TD-SCDMA后續(xù)演進的LTE-TDD技術(shù)提案，奠定了TDSCDMA后續(xù)演進的技術(shù)基礎(chǔ)。2）2007

39、年9月，3GPP RAN#37會議，多家運營商聯(lián)合提出LTE-TDD的幀結(jié)構(gòu)，即type2的TDD幀結(jié)構(gòu)提案，RAN1后續(xù)會議對其進行了評估。在3GPP RAN1#50b會議，國內(nèi)五家公司聯(lián)合Nokia、Ericsson等提交關(guān)于type2優(yōu)化的文稿，并獲通過。3）2007年11月7日在韓國的3GPP RAN1會議上，由中國移動聯(lián)合了27家公司主導(dǎo)提出了LTE-TDD融合的幀結(jié)構(gòu)的建議，將LTE-TDD的幀結(jié)構(gòu)統(tǒng)一成基本和LTE-FDD的幀結(jié)構(gòu)兼容的形式。具體的幀結(jié)構(gòu)將在后面章節(jié)詳細描述。總體而言，LTE-TDD的進度跟LTE-FDD相近，差別不大。即從標準的進展看，LTE-FDD和LTE-T

40、DD已經(jīng)趨同一致，獲得國際設(shè)備商的認可2.2.2 幀結(jié)構(gòu)按照規(guī)范的定義， L T E 幀結(jié)構(gòu)的最小時間單位Ts=1 /（15000 x 2048）s，其中， 15000為子載波間隔，2048為最大采樣點數(shù)。下行及上行的無線幀長Tf =xTs =10ms。下面將分別介紹LTE-FDD和LTETDD的幀結(jié)構(gòu)。1) 幀結(jié)構(gòu)1幀結(jié)構(gòu)1即LTE-FDD的幀結(jié)構(gòu)，如圖3所示。它同時支持全雙工以及半雙工的FDD模式。支持半雙工主要是支持如PTT類的業(yè)務(wù)而節(jié)省UE成本并提高信號收發(fā)質(zhì)量。每個無線幀的長度為Tf =xTs =10ms，包含20個時隙，每個時隙長為Tslot =15360xTs =0.5ms，同時

41、每兩個連續(xù)的時隙2i 及2i +1構(gòu)成一個子幀i。對于FDD而言，在10ms的間隔內(nèi)，10個子幀做上行傳輸，10個子幀做下行傳輸。2) 幀結(jié)構(gòu)2幀結(jié)構(gòu)2即LTE-TDD幀，如圖4所示。這里提到的幀結(jié)構(gòu)2是已經(jīng)完全不同于TD-SCDMA特性的幀，而是在2007年底提出的與LTE-FDD類似的幀結(jié)構(gòu)。具體特性如下：每個無線幀長度為Tf =xTs =10ms，與LTE-FDD幀相同，同時分為2個半幀，每個為5ms長。同時每個半幀包含5個子幀，長為1ms。由于TDD模式，因此上下行的使用要區(qū)分開，具體的上下行的的配置可見規(guī)范的定義，共有7種組合標示“D”表明預(yù)留給下行傳輸，標示“U”表明預(yù)留給上行傳輸

42、，標示“S”表明是一個特殊的子幀，預(yù)留給DwPTS（Downlink Pilot Time Slot）、GP（Guard Period）及UpPTS（Uplink Pilot Time Slot）傳輸。此外，同時支持5ms、10ms的配置周期。對于5ms，特殊子幀同時存在于兩個半幀中，對于10ms周期，特殊子幀只存在于第一個半幀中。此外，對于1ms特殊子幀DwPTS、GP及UpPTS的傳輸，規(guī)范也有詳細定義，共有9種不同的配置?？偠灾?，子幀05以及DwPTS總是預(yù)留給下行，UpPTS以及緊跟特殊子幀后的子幀總是預(yù)留給上行。此外，ITU已經(jīng)規(guī)定LTE除了新劃分的頻段可用外，也可以使用原有的3G

43、頻段，因此，LTE-TDD的GP長度設(shè)置以及位置一定要與TD-SCDMA匹配，否則產(chǎn)生系統(tǒng)間干擾。從上述兩種幀結(jié)構(gòu)來看，LTE-FDD/TDD的幀結(jié)構(gòu)基本一致，都是10ms的無線幀，5ms的半幀，1ms的子幀，這樣系統(tǒng)的測量點一致。這種幀結(jié)構(gòu)的一致，可模糊FDD/TDD的產(chǎn)業(yè)方向，極大節(jié)省設(shè)備商在設(shè)備開發(fā)上的投資，有效解決當前全球TDD系統(tǒng)匱乏，TDD產(chǎn)業(yè)鏈不完善等問題。同時也有利于處于弱勢的TDD運營商快速建網(wǎng)，開展國際漫游等。2.2.3 平臺共用從上述的分析來看，LTE-FDD與LTE-TDD基本趨同一致，包括層二、層三結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的采用。唯一的差別就是層一的幀結(jié)構(gòu)，但是經(jīng)過2007年的

44、整合，幀長也趨于一致，同時標準組織也在努力地優(yōu)化FDD及TDD的無線系統(tǒng)，期望兩者的頻譜利用率相同。在核心網(wǎng)上， 都是采用統(tǒng)一的S AE（System Architecture Evolution）模式，目前已更名為EPS，同時支持2G、3G、E3G以及移動WiMAX、WiFi等的接入，是一個綜合的核心接入系統(tǒng)。在終端上，情況基本跟無線網(wǎng)相似。終端與無線網(wǎng)直接通信，采用與無線網(wǎng)對等的體系結(jié)構(gòu)，也是三層體系結(jié)構(gòu)，即層一、層二、層三。除了層一存在細節(jié)上的差別，其他完全相似。因此，LTE-FDD與LTE-TDD系統(tǒng)無論在無線網(wǎng)、核心網(wǎng)還是在終端都趨同一致，這樣給設(shè)備的研發(fā)帶來很大的便利，它們可以共享

45、同一套平臺，快速的實現(xiàn)兩者技術(shù)成果的共享。特別是當前處于劣勢的TDD模式，它將極大地受益于這種模式的共存。縱觀TD-SCDMA的試商用，無線系統(tǒng)以及終端都是限制它規(guī)模發(fā)展的重要因素。主要原因是參與廠商基本是移動的新進入者，缺乏深厚的經(jīng)驗和技術(shù)積累。與此相對應(yīng)，國際主流的廠商基本都是長期專注于FDD的發(fā)展。因此，LTE-FDD與LTE-TDD的融合發(fā)展，研發(fā)平臺的共用將實現(xiàn)兩者技術(shù)的有效共享，從而大大推進了TDD的模式發(fā)展，同時也壯大了正在發(fā)展中的LTE陣營。2.2.4 存在的問題盡管LTE-TDD幀結(jié)構(gòu)的改變?yōu)長TE-TDD與LTE-FDD的融合發(fā)展帶來很大的便利，但是也存在一定的問題。這主要

46、體現(xiàn)在現(xiàn)有的LTE-TDD完全改變了原有的TDSCDMA的模式，沒有考慮演進上的兼容，導(dǎo)致LTE-TDD與TD-SCDMA系統(tǒng)間可能存在設(shè)計不當而引入系統(tǒng)間的干擾。TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中，采用了10ms無線幀和5ms子幀，子幀共分為7個時隙（標號為0到6），以及三個特定區(qū)域，即DwPTS、GP，以及UpPTS。即特定區(qū)域是不占用時隙的，時隙0以及DwPTS永遠固定留給下行傳輸，UpPTS以及時隙1固定留給上行傳輸。因此在這兩者間存在轉(zhuǎn)換點，圖中以轉(zhuǎn)換點1標示。其他時隙可據(jù)系統(tǒng)實際情況劃分，圖中給出轉(zhuǎn)換點2的示例，意味著上下行間的轉(zhuǎn)換。此外，DwPTS固定占96碼片，UpPTS

47、固定占160碼片，GP占96碼片，這些參數(shù)具體長度的設(shè)計是出于上下行間的干擾保護而設(shè)計的。但是在LTE-TDD幀結(jié)構(gòu)中，針對特定區(qū)域，共有9種組合，因此在LTE-TDD與TD-SCDMA共存的區(qū)域，一定要嚴格考察這三種參數(shù)配置上的一致，避免引入系統(tǒng)間的干擾。2.2.5 總結(jié)上面我們從標準的角度分析了LTE-FDD和LTE-TDD，它們在技術(shù)規(guī)范上存在非常大的共通性和統(tǒng)一性，主要體現(xiàn)在共享相同的層二和層三結(jié)構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）。物理層主要是幀結(jié)構(gòu)的區(qū)別，關(guān)鍵技術(shù)基本一致。但隨著2007年底幀結(jié)構(gòu)的變化，兩者也基本趨向一致，這樣無論是在系統(tǒng)側(cè)還是終端側(cè)都能比較容易且低成本的實現(xiàn)對FDD和TDD雙模的支持。對運營商來講，如果同時獲得FDD和TDD的頻段，那么只需要搭建一套平臺，就同時可實現(xiàn)LTE-FDD和LTE-TDD的功能，不需要額外重建一張網(wǎng)。這樣無論是對設(shè)備商還是運營商，都極大的節(jié)省成本，創(chuàng)造規(guī)模效益。因此TDD的加入使得LTE陣營的優(yōu)勢更加明顯，使得運營商在選擇