LTE基本原理,標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試解決方案.doc

1、感謝你的觀看LTE 基本原理 ,標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試解決方案 1L T E 基本原理，標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試解決方案1、 L T E 技術(shù)概述L T E 的正式名稱是3G L o n g T e r m E v o l u t i o n(L T E),即 3G P P 長期演進(jìn) (L T E) 項(xiàng)目。 3G P P 長期演進(jìn) (L T E) 項(xiàng)目是 近兩年來3G P P啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，以O(shè) F D M/F D M A 為核心的技術(shù)，與其說是3G 技術(shù)的“演進(jìn)” (e v o l u t i o n) ，不如說是“革命” (r e v o l u t i o n) 。 L T E 系統(tǒng)支持 F D D

2、和 T D D 兩種 雙工方式。在這兩種雙工方式下，系統(tǒng)的大部分設(shè)計(jì)，尤其是高層協(xié)議方面是一致的。另一方面，在系統(tǒng)底層設(shè)計(jì)，尤其是物理層的設(shè)計(jì)上， 由于 F D D 和 T D D 兩種雙工方式在物理特性上所固有的不同， L T E 系統(tǒng)為 T D D 的工作方式進(jìn)行了一系列專門的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)在一定程度上參考和繼承了 3GT D-S C D M A 的設(shè)計(jì)思想。 L T E 著重考慮的方面主要包括降低時(shí)延、 提高用戶的數(shù)據(jù)率、 增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低運(yùn)營成本等。 L T E 的目標(biāo)主要包括以下的內(nèi)容：- 支持1.25M H z20M H z帶寬；- 極大提高峰值數(shù)據(jù)速率(在20M H

3、 z帶寬下支持下行100M b p s、上行50M b p s的峰值速率)；- 在保持現(xiàn)有基站位置的同時(shí)提高小區(qū)邊緣比特速率；- 有效提高頻譜效率(3G P P版本6的24倍);- 將接入網(wǎng)時(shí)延降低到10m s以下；將控制平面時(shí)延降低到 100m s 以內(nèi)；- 降低空中接口和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的成本；- 支持增強(qiáng)的I P多媒體子系統(tǒng)(I P M u l t i m e d i a S u b-s y s t e m, I M S)和核心網(wǎng)；盡可能保證后向兼容，有效地支持多 種業(yè)務(wù)類型，尤其是分組域(P S-D o m a i n)業(yè)務(wù)(如V o I P等)；- 優(yōu)化系統(tǒng)為低移動(dòng)速度終端提供服務(wù)，同時(shí)也應(yīng)

4、支持高移動(dòng)速度終端；- 支持增強(qiáng)型的廣播多播業(yè)務(wù)；- 系統(tǒng)應(yīng)該能工作在對(duì)稱和非對(duì)稱頻段；盡可能簡化處于相 鄰頻帶運(yùn)營商共存的問題 T D-L T E 技術(shù)特點(diǎn)L T E 系統(tǒng)支持 F D D 和 T D D 兩種雙工方式。在這兩種雙工方式下，系統(tǒng)的大部分設(shè)計(jì)，尤其是高層協(xié)議方面是一致的。另一方面，在系統(tǒng)底層設(shè)計(jì)，尤其是物理層的設(shè)計(jì)上，由于 F DD 和 T D D 兩種雙工方式在物理特性上所固有的不同， L T E 系 統(tǒng)為 T D D 的工作方式進(jìn)行了一系列專門的設(shè)計(jì)， 這些設(shè)計(jì)在一 定程度上參考和繼承了 T D-S C D M A 的設(shè)計(jì)思想， 下面我們對(duì) 這些設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的描述與討論。3

5、G P P L T E 和之前的系統(tǒng)在空中接口上存在很大的不同，所以對(duì)于測(cè)試就提出了新的要求?；谠?3G 測(cè)試領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先地位，安捷倫對(duì)于 L T E 標(biāo)準(zhǔn)從早期的研發(fā)階段就開始跟蹤研究， 積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)成果， 目前不僅可以為 L T E F D D ， 而且也可以為 T D-L T E 無線設(shè)備研發(fā)提供了完整的測(cè)試產(chǎn)品線。 設(shè)備制造商自始自終都可以依賴于安捷倫公司的產(chǎn)品和專家 級(jí)的支持。無線幀結(jié)構(gòu)因?yàn)?T D D 采用時(shí)間來區(qū)分上、 下行， 資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，需要保護(hù)時(shí)間間隔來避免上下行之間的收發(fā)干擾，所以 L T E 分別為 F D D 和 T D D 設(shè)計(jì)了各自的幀結(jié)構(gòu)

6、，即 T y p e1 和 T y p e2,其中 T y p el 用于 F D D,而 T y p e2 用于 T D D。在F D D T y p el中，10m s的無線幀分為10個(gè)長度為1m s 的子幀，每個(gè)子幀由兩個(gè)長度為 0.5m s的s l o t組成。在T D D T y p e2中，10m s的無線幀由兩個(gè)長度為 5m s的半幀組成，每個(gè) 半幀由 5 個(gè)長度為 1m s 的子幀組成， 其中有 4 個(gè)普通的子幀和 1 個(gè)特殊子幀。普通子幀由兩個(gè) 0.5m s的s l o t組成，特殊子幀由 3個(gè)特殊時(shí)隙(U p P T S, G P和D w P T S)組成。在L T E中T

7、 D D與F D D幀結(jié)構(gòu)最顯著的區(qū)別在于： 在T D D T y p e2 幀結(jié)構(gòu)中存在1m s 的特殊子幀， 該子幀由三個(gè)特殊時(shí)隙組成： D w P T S， G P 和 U p P T S， 其含義和功能與 T D-S C D M A 系統(tǒng)相類似，其中 D w P T S 始終用于下行發(fā)送， U p P T S 始終用于上行發(fā)送， 而 G P 作為 T D D 中下行至上行轉(zhuǎn)換的保護(hù)時(shí)間間隔。，三個(gè)特殊時(shí)隙的總長度固定為1m s,而其各自的長度可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需要進(jìn)行配置。上下行的時(shí)間分配T D D 另外一個(gè)顯著區(qū)別于F D D 的物理特征是， F D D 依靠頻率區(qū)分上下行， 因此其

8、單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的； 而 T D D 依靠時(shí)間來區(qū)分上下行，所以其單方向的資源在時(shí)間上是 不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。下圖是 L T E T D D 中支持的 7 種不同的上、 下行時(shí)間配比，從將大部分資源分配給下行的“ 9: 1 ”到上行占用資源較多的“2:3” ，在實(shí)際使用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的特性靈活的選擇配置。 這樣， 在資源組成上 T D D 與 F D D 所固有的不同， 成為 了 L T E 中另一部分為 T D D 所進(jìn)行的專門設(shè)計(jì)的原因。這一部 分設(shè)計(jì)主要包括“物理層 H A R Q 的相關(guān)機(jī)制” ，以及“采用頻 分的隨機(jī)接入信道” 。允許同一時(shí)間上

9、存在多個(gè)隨機(jī)接入信道 （頻分） 是 T D D 上 下行時(shí)分的結(jié)構(gòu)形成的又一設(shè)計(jì)結(jié)果。 在 L T E F D D 的設(shè)計(jì)中， 同一時(shí)刻只允許一個(gè)隨機(jī)接入信道的存在， 即僅在時(shí)間域上改變 隨機(jī)接入信道的數(shù)量。 而在 T D D 中， 時(shí)間資源已經(jīng)在上下行進(jìn) 行了分配， 同時(shí)由于不同的上下行配比的存在， 可能存在上行子 幀數(shù)目很少的情況 （如 D L:U L=9:1 ） ， 因此在 T D D 中需要支持 頻分的隨機(jī)接入信道， 即在同一時(shí)間位置上采用不同頻率的區(qū)分 提供多個(gè)隨機(jī)接入信道，以為系統(tǒng)提供足夠的隨機(jī)接入的容量。在 F D D 的情況下， 上、 下行的資源在單方向上都是連續(xù)的，而且子幀數(shù)

10、目相等。因此，以下行為例，在進(jìn)行物理層的 H A R Q 時(shí)， 下行數(shù)據(jù)與上行的 A C K/N A K 之間可以建立一對(duì)一的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。 與此不同的是， 在 T D D 的情況下， 單方向的資源不是 連續(xù)的，因此可能無法獲得對(duì)應(yīng)的時(shí)間上的資源。另外，上下行 配比的設(shè)置可能使得上下行的子幀數(shù)目不相等， 因此無法建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以這些都需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。在 T D-L TE， 為了解決以上問題， 引入了 M u l t i p l e A C K/N A K 的概念，即使用一個(gè)A C K/N A K 完成對(duì)前續(xù)若干個(gè)下行數(shù)據(jù)的反饋， 這樣就解決了上下行時(shí)隙不對(duì)稱帶來的反饋問題。在另一個(gè)

11、方面，同時(shí)還減小了數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延， 數(shù)據(jù)無需再等待到下一個(gè)上行時(shí)隙以進(jìn)行反饋了。 當(dāng)然， 該方案可能引起的不必要的過多重傳也需要引起注意。同步信道同步信道是另一項(xiàng)體現(xiàn)不同雙工方式的設(shè)計(jì)。 L T E 中用于小區(qū)搜索的同步信道包括“主同步信號(hào)”和“輔同步信號(hào)” 。在兩種幀結(jié)構(gòu)中，同步信號(hào)具有不同的位置：在F D D T y p e1 中兩個(gè)同步信號(hào)連接在一起，位于子幀0 和 5 的中間位置；而T DD T y p e2 中，輔同步信號(hào)位于子幀0 的末尾，主同步信號(hào)位于特殊子幀，即 D w P T S 的第三個(gè)符號(hào)。在兩種幀結(jié)構(gòu)中，同步信號(hào)在無線幀中的絕對(duì)位置不相同，更為重要的是，主、輔同步信號(hào)的

12、相對(duì)位置不同：在F D D 中兩個(gè)信號(hào)連接在一起，而在TD D 中兩個(gè)信號(hào)之間有兩個(gè)符號(hào)的時(shí)間間隔。 由于同步信號(hào)是終端進(jìn)行小區(qū)搜索時(shí)最先檢測(cè)的信號(hào)， 這樣不同的相對(duì)位置的設(shè)計(jì)使得終端在接入網(wǎng)絡(luò)的最開始階段就可以檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)的雙工方式，即 F D D 或者 T D D 。隨機(jī)接入前導(dǎo)隨機(jī)接入前導(dǎo)（R a n d o m A c c e s s p r e a m b l ©的設(shè)計(jì) 是 L T E 對(duì) T D D 的另一項(xiàng)特殊設(shè)計(jì)。在L T E 中，隨機(jī)接入序列采用如下圖所示的 5 種隨機(jī)接入序列格式。 其中最后一種隨機(jī)接入序列格式是 T D D 所特有的，由于其長度明顯短于其它的 4種格式， 因此又稱為 “短 R A C H”。 采用短 R A C H 的原因也是與 T D D 關(guān)于特殊時(shí)隙的設(shè)計(jì)相關(guān)的， 如同圖中所描述的， 短 RA C H在特殊時(shí)隙的最后部分（即 U p P T S）進(jìn)行發(fā)送，這樣利用這一部分的資源完成上行隨機(jī)接入的操作， 避免占用正常子幀的資源。采用短R A C H 時(shí)，需要注意的一個(gè)主要問題是其鏈路預(yù)算所能夠支持的覆蓋半徑， 由于其長度要大大的小于其它格式的 R A C H 序列，