什么是系统架构演进？

数据速率、系统容量和覆盖范围的提高，以及运行成本的降低。

为了实现这些目标，无线接口和无线网络架构的演进同样重要。考虑到需要提供比

随着3G更高的数据速率和未来可能分配的频谱，LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

E-UTRA和E-UTRAN要求

UTRA和UTRAN演进的目标是建立具有高传输速率和低延迟的基于分组的优化系统。

演进的无线接入体系结构。3GPPLTE正在开发的无线接口和无线接入网架构的演进技术

包括以下内容:

(1)显著提高峰值数据速率。比如在20MHz的带宽下，下行传输速率达到100Mbit/s。

(5比特/秒/赫兹)和50兆比特/秒上行传输速率(2.5比特/秒/赫兹)。

(2)增加小区边界比特率，同时保持当前基站位置不变。如MBMS(多媒体

广播和多播服务)可以在小区边界提供1比特/秒/赫兹的数据速率。

(3)频谱效率明显提高。例如R6频谱效率的2-4倍。

(4)无线接入网络(UE到E-NodeB用户平面)的延迟时间小于10 ms..

(5)明显减少操纵面等待时间，低于100 ms。

(6)带宽等级为:a)5、10、20MHz以及可能的15 MHz；B)1.25、1.6和2.5兆赫，

以适应窄带频谱的分配。

(7)支持与现有3G系统和非3GPP标准系统的协同工作。

(8)支持进一步增强MBMS。

上述演进目标涉及系统的能力和性能，这是LTE研究的最重要部分，也是

E-UTRA和E-UTRAN是保持最强竞争力的基础。

在LTE中，还规定了一些其他要求，例如与配置、E-UTRAN架构和迁移要求相关的要求。

需求、无线资源管理需求、复杂性需求、成本相关需求和业务相关需求。

与其他无线接入方式相比，E-UTRAN具有频谱效率高、覆盖范围广、支持高速移动用户等优点。

系统的主要特征。在E-UTRAN中，移动速率为15 ~ 120 km/h时可以实现最高的数据传输。

是的。E-UTRAN支持小区间120~350km/h甚至高达500km/h的移动速率。在整个速率范围内

在R6，通过PS域在E-UTRAN中支持CS域的语音和其他实时业务，并且要求至少获得与相关的语音和其他实时业务。

UTRAN同样的表现。

LTE物理层方案和技术

在征求LTE层1方案的过程中，3GPPRAN1工作组评估了六个方案。它们是:

(1)FDD，在上行链路中使用单载波FDMA(SC-FDMA ),在下行链路中使用OFDMA。

(2)上行和下行都采用FDD、OFDMA。

(3)FDD，上下行均采用多载波WCDMA(MC-WCDMA)。

(4)TDD，上下行均采用多载波时分同步CDMA(MC-TD-SCDMA)。

(5)上行和下行都采用TDD、OFDMA。

(6)TDD，上行链路使用单载波FDMA(SC-FDMA ),下行链路使用OFDMA。

在上述方案中，根据双工方式，可以分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。根据

按照无线链路多址方式，主要可以分为码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)。

对5MHz频谱进行了初步的系统级评估，使用CDMA的系统和使用OFDM的系统处于上升频率。

频谱效率是相似的。如果采用CDMA演进方式，将有利于系统从之前的UTRA版本平滑升级。

级，物理层可以广泛重用。如果采用OFDMA，则全新的层1结完全脱离了先前的设计约束。

结构，有利于系统在设计参数上做出灵活自由的选择，更容易实现E-UTRA的一些定义。

目标，如不同双工模式下的等待时间、最小带宽间隔和公平性；同时，对于用户来说

对于接收机来说，OFDMA空中接口的处理相对简单，并且它具有更宽的带宽和更高阶的多输入多输出。

(MIMO)配置可以降低终端的复杂度。

当然，基于以上因素，经过激烈的讨论和艰难的整合，TSGRAN于2005年2月举行。

在第30次全体会议上，最终决定LTE可行性研究将侧重于下行链路OFDMA和上行链路SC-FDMA。这也意味着

OFDM技术在3GPPLTE中取得了胜利。一方面，这个结果是纯技术性的，即在下行链路中

在上行链路中使用具有高频谱效率的OFDMA作为调制模式和SC-FDMA可以减少发送终端的数量。

峰均功率比，减小了终端的尺寸和成本；另一方面，也是为了摆脱高通自3G以来的垄断。

CDMA核心专利的限制。

基本物理层传输方案

LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀(CP)的OFDM，每个子载波占用15kHz。

循环前缀的时长为4.7/16.7μs，分别对应短CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求

为了实现(轻负载下用户面延迟小于5ms)，LTE系统必须采用非常短的交织长度(TTI)。

和自动重复请求(ARQ)周期，因此，3G中的10ms无线电帧被分成20个相同大小的子帧，

长度为0.5毫秒

下行数据的调制主要采用QPSK、16QAM和64QAM。旨在广播服务，一个独特的

还考虑采用特殊的分级调制方式。分层调制的思想是，在

应用层把一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基础层，一个是低优先级的。

的增强层。在物理层，这两个数据流分别映射到信号星座的不同层。由于基础层数据

映射的符号距离大于增强层的符号距离，因此可以在远离基站的地方包括基层的数据流。

并且增强层数据流只能由靠近基站的用户接收。换句话说，相同的

根据信道条件的优点和缺点，逻辑服务可以在网络中提供不同级别的服务。

在目前的研究阶段，R6的Turbo编码主要用作LTE信道编码，例如在系统中

可以评估。然而，许多公司也在研究其他编码方法，并期望将其引入LTE，如低密度奇偶校验。

检查(LDPC)代码。在数据量较大的情况下，LDPC码可以获得比Turbo码更高的编码增益，译码复杂度较高。

杂质也略有减少。

R7中引入了MIMO技术，这是WCDMA增强的一个重要特性。在LTE中，MIMO是被认可的。

是满足用户平均吞吐量和频谱效率要求的最佳技术。下行链路MIMO天线的基本配置是，在

基站有两个发射天线，UE有两个接收天线，即2×2天线配置。更高的下行配置，如4

也可以考虑×4 MIMO。开环发射分集和开环MIMO可以应用于没有反馈的传输，如下所述。

控制信道和增强型广播多播服务。

虽然宏分集技术在3G时代发挥了非常重要的作用，但在HSDPA/HSUPA基本被排除在外。

放弃。甚至最初讨论的快速小区选择(FCS)的宏分集也没有在实际规范中定义。

LTE遵循HSDPA/HSUPA的思路，即仅通过链路自适应和快速重传获得增益，放弃宏。

分集是一种需要网络架构支持的技术。在2006年3月的RAN大会上，确认了E-UTRAN中不再有分组。

包括RNC节点，因此，除了广播服务，还需要由“中心节点”(如RNC)控制的宏分集技术。

LTE中不再考虑。然而，对于多小区广播服务，需要通过无线链路的软组合来获得高信噪比。

比。在OFDM系统中，当信号在CP窗口内到达UE天线时，可以通过RF合并来实现软合并。

实现中，这种合并不需要UE的任何操作。

上行传输方案采用带循环前缀的SC-FDMA，使用DFT获得频域信号，然后插入零符号。

进行扩频，扩频信号经过IFFT。这个过程简称为DFT-SOFDM。这样做的目的是使用上行链路。

户可以是频域正交的，在接收端可以得到有效的频域均衡。

子载波映射确定频谱资源的哪一部分被用于传输上行链路数据，而其他部分被插入。

去他妈的零。频谱资源分配有两种方式:一种是本地传输，即将DFT的输出映射到连续的子信道上。

在载波上；另一种是分布式传输，即将DFT的输出映射到离散的子载波上。相对于前者，分布

通过公式的传输可以获得额外的频率分集。上行调制主要采用π/2移位BPSK、QPSK、8PSK和。

16QAM .像下行链路一样，上行链路信道编码仍然遵循R6的Turbo编码。前向纠错编码的其他方式

正在研究中。

上行单用户MIMO天线的基本配置是UE有两个发射天线，基站有两个接收日。

线。在上行链路传输中，LTE采用了一种称为虚拟MIMO的特殊技术。穿过

它通常是2×2虚拟MIMO，其中两个UE每个都有一个发射天线，并共享相同的时频资源。这些

UE采用相互正交的参考信号图来简化基站的处理。从UE的角度来看，2×2虚拟MIMO与UE类似。

单天线传输的不同之处仅在于参考信号频谱的使用必须与其他UE配对。但是从基站的

从角度来看，确实是2×2 MIMO系统，接收机可以联合检测两个UE发送的信号。

测量。

基本物理层技术

在基本的物理层技术中，继承了E-NodeB调度、链路自适应和混合ARQ(HARQ)。

适应基于数据包的快速数据传输的HSDPA策略。

对于下行链路非MBMS服务，E-NodeB调度器在特定时间动态分配特定的UE。

时频域资源。下行链路控制信令通知UE要分配什么资源及其相应的传输格式。调度器可以

从多个备选方案中即时选择最佳复用策略，例如子载波资源的分配和复用。这种选举

选择资源块和确定如何重用UE的灵活性可以极大地影响可用的调度性能。调度和链接

自适应和HARQ密切相关，因为它们是一起操作的。决定如何分配和恢复

使用的基础包括以下内容:QoS参数、E-NodeB中要调度的数据量以及UE报告的信道。

质量指示符(CQI)、UE能力、诸如带宽和干扰水平的系统参数等。

通过在* * *共享信道上应用不同的调制和编码方法，可以适配链路自适应，即自适应调制和编码。

相同的信道变化，以获得最大的传输效率。将编码和调制模式变化组合成一个列表，E-NodeB。

根据来自UE的反馈和其他参考数据，从列表中选择调制速率和编码模式，并将其应用于第二层。

并且映射到由调度分配的资源块。上行链路自适应被用来确保

小的传输性能，如数据速率、误包率和响应时间，最大化系统吞吐量。上行线

自适应可以与自适应传输带宽、功率控制和自适应调制和编码的应用相结合。

源、干扰水平和频谱效率被最佳地调整。

为了获得正确的数据传输，LTE仍然采用前向纠错编码(FEC)和自动重复请求。

(ARQ)组合错误控制，即混合ARQ(HARQ)。HARQ应用增量冗余(IR)的重传策略，

而大通合并(CC)实际上是IR的一个特例。以便易于实现并避免浪费时间等待反馈消息。

同时，LTE仍然选择N进程并行停止协议(SAW)，在接收端通过重排序功能连接多个进程。

收集资料整理。HARQ在重传时可以分为同步HARQ和异步HARQ。同步HARQ方法

重传的数据必须在UE已知的时间立即发送，因此不需要附加HARQ处理序列号，例如子帧。

号码。异步HARQ可以随时重新传输数据块。从是否改变传输特性来看，HARQ也可以

可分为自适应型和非自适应型。目前，LTE倾向于采用自适应异步HARQ方案。

与CDMA不同，OFDMA不能通过扩频消除小区间干扰。为了提高频谱效率，还

不能像GSM那样简单地采用复用因子为3或7的频率复用方式。因此，在LTE中，非常重视小

间隔干扰减少技术。降低小区间干扰有三种方法，即干扰随机化、干扰消除和干扰协调/

避免。此外，在基站使用波束赋形天线的解决方案也可以看作是降低下行小区间的干扰。

一般方法。干扰随机化可以采用小区特定的加扰和小区特定的交织，后者是众所周知的。

交织多址(IDMA)；此外，还可以使用跳频。干扰消除讨论了采取更多的措施，例如依靠UE。

基于检测/减法的天线接收空间抑制和对消方法。并且干扰协调/避免通常采用以下方法

一种通过小区间的相互协调来限制下行链路资源分配的方法，例如通过对相邻小区的时频资源进行求和并传输。

由于无线电功率分配的限制，信噪比、小区边界数据速率和覆盖范围的性能得到改善。

E-UTRAN架构

E-UTRAN在架构上和UTRAN完全不同，除了RNC是网络设备，只保留了NodeB网元。

目的是简化网络结构，减少延迟。RNC的功能被分配给演进型基站(E-NodeB)和接入网关。

(aGW)。目前还不清楚aGW是位于E-UTRAN还是SAE(系统架构演进)。而是来自LTE

从最初的观点来看，应该只采用由E-Node B组成的单层结构，aGW也是

它是属于SAE的边界节点，但是与E-UTRA相关的一些用户平面和控制平面的功能是在LTE中确定的。

正义。

E-UTRAN结构包含几个E节点(enb ),提供终接于UE的E-UTRA用户平面。

(PHY/MAC)和控制平面(RRC)协议。e-nodeb以网状方式互连，并且e-nodeb

与aGW的接口称为S1接口。

E-UTRAN的协议栈结构还是像URTAN一样分为用户面和控制面，但是简化了很多。例如

RLC层被移除，实体功能被合并到MAC层，并且PDCP功能被移动到网络侧的aGW。控制平面RRC

该功能移动到E-NodeB中，并在网络侧的E-NodeB中终止。

与UTRAN相比，E-UTRAN大大简化了信道结构。虽然还没有最终确定，但是来自

根据目前讨论的结果，传输通道将从9个减少到5个，逻辑通道将从10减少。

减少到现在的七个。上行链路/下行链路* * *共享信道(DL/UL-SCH)用于承载用户的控制信令和服务数据。

它取代了R6的DCH、FACH、HS-DSCH和电子DCH频道。MCH只为多小区广播/多播服务提供数据。

而单个小区的广播/多播服务数据在SCH信道上承载。现阶段，LTE还没有决定是否。

分别定义映射多播服务的逻辑信道，例如在R6继承单独的MCCH和MTCH。

LTE中的无线资源控制(RRC)状态也被简化，UTMS和PMM的RRC状态被合并。

它是一个状态集，只包含三种状态:RRC_IDLE、RRC_ACTIVE和RRC_DETACHED。在aGW中

在网元中，UE的上下文必须区分这三种状态。而在E-NodeB中仅保持RRC_ACTIVE状态的UE上。

此后，合并了DCH单元格、FACH单元格、PCH单元格和PCH URA单元格的原始状态。

结束语

除了研究无线接入网络的演进，3GPP还致力于系统架构的演进

定义为SAE。目前，一些3GPP成员发起并参与了LTE/SAE标准的制定和技术研究工作，如

阿尔卡特和其他设备制造商正在积极研发符合3GLTE/SAE技术标准的系统和设备。

是在保证领先技术和系统性能的同时，最大限度地利用和兼容现有系统平台，维护系统。

系统提供最佳的无线通信解决方案。