LTE系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

1、LTE 系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，全球微波互聯(lián)接入技術(shù)(World in teroperabilityMicrowave Access, WiMAX) 也得到了迅速的發(fā)展。在2004 年，第三代合作伙伴計劃( 3Rd Generation Partnership Project， 3GPP ) 組織提出了通用移動通信系統(tǒng)( Universal Mobile Telecommunication System, UMTS) 的長期演進(jìn)技術(shù) ( Long TermEvolution ， LTE ) 。3GPP 組織提出 LTE 技術(shù)的目的是為了與 WiMAX 技術(shù) 進(jìn)行競爭，同時改善通信

2、系統(tǒng)的性能。LTE 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與性能要求LTE 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3GPP 組織啟動 LTE 技術(shù)的直接原因好像是為了與WiMAX 技術(shù)競爭，但是其主要原因是移動通信技術(shù)與寬帶無線接入技術(shù)(Broadba nd Wireless Access,BWA ) 之間的相互融合。寬帶無線接入技術(shù)是對傳統(tǒng)的寬帶有線接入技術(shù)進(jìn)行的改進(jìn)，它的發(fā)展過程是：從固定的無線局域網(wǎng)( IEEE 802.11X ) 發(fā)展到固定的無線城域網(wǎng)( IEEE 802.16d ) 然后再向無線廣域網(wǎng) ( IEEE 802.11e ) 發(fā)展。寬帶 無線接入技術(shù)具有較高的無線接入數(shù)據(jù)速率，并且它的發(fā)展方向是從固定技術(shù)發(fā)展到游牧技術(shù)，

3、最終發(fā)展到可以實現(xiàn)廣域網(wǎng)絡(luò)的移動性。這個發(fā)展過程主要體現(xiàn)了寬帶無線接入技術(shù)移動化的趨勢。然而無線移動通信技術(shù)則與之不同，因為移動通信技術(shù)的主要優(yōu)勢在于移動性和漫游性，并且隨著移動通信技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，它的主要發(fā)展方向是高速化和寬帶化。所以3GPP 組織和 3GPP2 組織分別提出了向高速分組接入技術(shù) ( High Speed Packet Access HSPA ) 和高速分組數(shù)據(jù)技術(shù)( High Rate Packet Data HRPD) 演進(jìn)，即在能夠保持蜂窩移動通信能力的同時，進(jìn)一步提高移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入能力，提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。這也主要體現(xiàn)了移動通信向?qū)拵Щl(fā)展的趨勢。在 2004 年

4、 11 月，因為面臨著移動通信技術(shù)的寬帶化和無線接入技術(shù)的移動化的挑戰(zhàn)， 3GPP 組織啟動了關(guān)于 LTE 技術(shù)的研究工作。在LTE 技術(shù)的研究過 程中，一些移動通信運營商和通信設(shè)備制造商提出需要保護(hù)對于3G 技術(shù)的投資，并且不應(yīng)該放棄 3G 技術(shù)的相關(guān)優(yōu)化工作，所以在2006 年， 3GPP 組織又 對HSPA 技術(shù)的演進(jìn)做了進(jìn)一步的規(guī)范。在 2006 年 9 月， 3GPP 組織已經(jīng)順利地完成了 LTE 技術(shù)的研究階段 ( Study Item ，SI) ，并且在 2008 年底已經(jīng)基本 完成了LTE 技術(shù)的工作階段 ( Work Item ，WI ) 標(biāo)準(zhǔn)的制定，對于具體的商業(yè)應(yīng)用估計要

5、到2010 年左右。目前，已經(jīng)有很多國內(nèi)外通信設(shè)備制造商都在加緊進(jìn)行對 LTE 系統(tǒng)和SAE 系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備的研究開發(fā)工作。1599200*200"5008閣 2. 1 ICDMA L i LTE 的演 it 關(guān)蒂圖 2.1 顯示了 WCDMA 與 LTE 之間的演進(jìn)關(guān)系。與高速下行分組接入技術(shù)不同,LTE 技術(shù)不具有后向兼容性。LTE 技術(shù)雖然只制定了關(guān)于3G 無線接入網(wǎng)部分的長期演進(jìn)計劃，但是對于整個無線通信網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)來說，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的地位是同等重要的。實際上， 3GPP 組織在 2005 年啟動的系統(tǒng)演進(jìn)項目包括 兩個主要部分：一個是 LTE ，在 3GPP 規(guī)范中使

6、用的名稱是 E-UTRAN ( EvolvedUTRAN ) ；另一個是整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進(jìn) ( System Architecture Evolution ，SAE ) ， 3GPP 規(guī)范里正式使用的名 稱是演進(jìn)的分組核心 網(wǎng)( Evolved Packet Core network,EPC ) ，主要目的是研究核心網(wǎng)絡(luò)的功能和組織結(jié)構(gòu)。完整的UMTS 演 進(jìn)體系由 E-UTRAN 和 EPC 共同組成，總稱為演進(jìn)的分組系統(tǒng) ( Evolved Packet System, EPS) 。演進(jìn)的分組系統(tǒng)的主要目標(biāo)是為了推動3GPP 系統(tǒng)向著更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的網(wǎng)絡(luò)傳輸時延、更加優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸

7、業(yè)務(wù)、更大的通信系統(tǒng)容量和更大的通信系統(tǒng)覆蓋范圍、更高的頻譜利用率以及更低的通信網(wǎng)絡(luò)運營成本的方向演進(jìn)。LTE 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為兩個主要部分，包括演進(jìn)后的核心網(wǎng)部分和演進(jìn)后的接入網(wǎng)部分。在 LTE 接入網(wǎng)部分中，網(wǎng)元設(shè)備只由演進(jìn)型基站( evolved Node B, eNB) 構(gòu)成，形成了更加扁平化的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。演進(jìn)型基站提供在用戶終端設(shè)備( UserEquipmen ，UE) 終止的用戶面和控制面的通信協(xié)議。其中，用戶面的通信協(xié)議主要包括分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議 ( Packet Data Con verge nee ProtocalPDCP) 、 媒體接入控制協(xié)議 ( MediumAcces

8、s Protocal, MAC ) 、無線鏈路控制協(xié)議 ( Radio Link Control，RLC ) 、物理層協(xié)議 ( Physical Layer ，PHY 、等；控制面的通信協(xié)議主要包括無線資源控制協(xié)議 ( Radio Resource Control，RLC ) 。演進(jìn)型基站之間通過 X2 接口互相連接，演進(jìn)型基站與演進(jìn)的分組核心網(wǎng)之間通過S1 接口互相連接。具體地說，演進(jìn)型基站通過S1-MME 接口與移動管理實體 ( MobilityManagement Entity ，MME 、相連，同時通過S1-U 接口與服務(wù)網(wǎng)關(guān) ( ServingGateway, S-GW 、相連。 S

9、1 接口能夠支持 MME/S-GW 和 eNB 之間多對多的連接。LTE 系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖2.2 所示：eNB圖 2+ 2 LTE 系統(tǒng)犠農(nóng)架構(gòu)演進(jìn)型基站的主要功能如下：( 1) 提供無線資源的管理，包括無線承載、無線通信的接入控制、通信鏈路的移動性管理、對于用戶終端的上下行通信鏈路的資源調(diào)度等功能；(2) 提供對于用戶數(shù)據(jù)流的 IP 數(shù)據(jù)包頭壓縮和加密的功能；( 3) 當(dāng)用戶終端提供的信息不能夠確定所要連接的移動管理實體的路由時， eNB 為其提供一個歸屬的移動管理實體；(4) 提供用戶面的數(shù)據(jù)到服務(wù)網(wǎng)關(guān)的路由；( 5) 調(diào)度和傳輸由移動管理實體發(fā)起的尋呼消息；( 6) 調(diào)度和傳輸由移動管

10、理實體發(fā)起的廣播消息；( 7) 測量用戶終端的移動性和調(diào)度無線資源，并且能夠配置相應(yīng)的測量報告；( 8) 對于移動管理實體發(fā)起的地震和海嘯預(yù)警系統(tǒng) (Earthquake and TsunamiWarning System, ETWS ) 消息進(jìn)行調(diào)度和傳輸。移動管理實體的主要功能如下：( 1) 處理非接入層 ( Non-Access Stratum, NAS ) 信令；(2)向演進(jìn)型基站發(fā)送尋呼消息；(3)對接入層進(jìn)行安全控制；(4)對于涉及到核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的信令控制的移動性管理；(5)UE 處于空閑模式和激活模式下的跟蹤區(qū)( Tracking Area , TA) 列表管理；(6)對于

11、PDN 網(wǎng)關(guān) ( PDN Gateway , P-GW ) 和 S-GW 進(jìn)行選擇；(7)提供漫游和鑒權(quán)功能；(8)提供包括專用承載建立的承載管理功能。LTE 系統(tǒng)的性能要求LTE 系統(tǒng)的主要性能要求如下：(1 ) 提供更高的系統(tǒng)容量：(a)目標(biāo)峰值傳輸速率：在 20MHz 帶寬下，要求系統(tǒng)能夠提供的下行數(shù)據(jù)傳輸速率大于 100Mbps ，上行數(shù)據(jù)傳輸速率大于50Mbps ; 要求 LTE 系統(tǒng)的系統(tǒng) 容量為下行 34 倍于高速下行分組接入 ( HSDPA ) ，上行 23 倍于高速上行分 組接入( HSUPA ) ；(b)在實驗的條件下，LTE 系統(tǒng)的最高頻譜效率可以達(dá)到1020bps/Hz

12、 。(2)具有更加靈活的頻譜分配：(a) 帶寬和頻譜資源的分配靈活，可以根據(jù)不同通信業(yè)務(wù)的需求，支持1.25MHz 、1.6 MHz 、2.5 MHz 、5 MHz 、10 MHz 、15 MHz 、20 MHz 七種不同 的帶寬；(b) 能夠支持對稱和非對稱的頻譜資源分配。 ( 3) 能夠支持無縫移動：(a) 提高處于小區(qū)邊緣的用戶吞吐量；(b) 需要支持與現(xiàn)有 3GPP 系統(tǒng)和非 3GPP 系統(tǒng)的互操作；(c) 進(jìn)一步優(yōu)化 15km/h 以下的低速率移動通信業(yè)務(wù)， 同時能夠支持120350km/h 的高速移動通信業(yè)務(wù)。(4) 系統(tǒng)的覆蓋要求：a) 5km 以內(nèi)的的小區(qū)覆蓋范圍都要滿足上述提

13、出的系統(tǒng)頻譜效率、系統(tǒng)容量的要求和移動性目標(biāo)；(b) 當(dāng)小區(qū)覆蓋半徑達(dá)到 30km 的時候，允許系統(tǒng)的性能有輕微下降；(c)通信半徑最大可以達(dá)到如果條件允許時，小區(qū)的100km 。（5） 要求更低的成本：（a） 降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備終端的復(fù)雜度，并且使得系統(tǒng)內(nèi)的功率消耗在可接受的范圍之內(nèi)；（b） 系統(tǒng)內(nèi)使用統(tǒng)一的IP 協(xié)議。（6） 通信網(wǎng)絡(luò)的功能和演進(jìn)目標(biāo)：（a） 要求通信系統(tǒng)以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)；（b） 需要降低無線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延：用戶平面的傳輸時延需要小于10ms ，控制平面的傳輸時延需要小于100 ms ；（c） 充分考慮到移動通信多媒體廣播與多播業(yè)務(wù)、VoIP 等實時性業(yè)務(wù)的QoS

14、 達(dá)到電路域水平；（d） 能夠進(jìn)一步支持增強型IMS 與核心網(wǎng)絡(luò)；（e） 強調(diào)系統(tǒng)的后向兼容性，同時考慮了系統(tǒng)對于性能和容量增強等方面之間的折中問題。LTE 系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)LTE 系統(tǒng)可以支持兩種基本的工作模式，頻分雙工（ FDD ）和時分雙工（ TDD ）；可以支持兩種不同的無線幀結(jié)構(gòu)，即Type1 幀結(jié)構(gòu)和 Type2 幀結(jié)構(gòu)，這兩種類型幀的幀長均為 10ms 。在這里提到的幀結(jié)構(gòu)是指無線幀的結(jié)構(gòu)。通過定義幀結(jié)構(gòu)，可以約束數(shù)據(jù)的發(fā)送時間來保證收發(fā)的正常進(jìn)行。Type1 幀結(jié)構(gòu)可以適用于FDD 、TDD 兩種工作模式， Type2 幀結(jié)構(gòu)只能適用于TDD 工作模式。FDD 方式是指上下行通信鏈

15、路的信號傳輸使用不同的頻段，且上下行通信鏈路的帶寬要一致，即要求對稱的頻譜。在上下行通信鏈路的頻帶之間還要有稱為雙工方式間隔的保護(hù)頻帶； TDD 方式是指發(fā)送和接收信號在相同的頻段內(nèi)，上下行通信鏈路的信號在不同的時間段內(nèi)發(fā)送并區(qū)分，支持上下行通信的非對稱頻段傳輸。顯然在頻譜資源利用的方面， TDD 方式比 FDD 方式更加靈活。注意，這里提到的幀結(jié)構(gòu)是指從基站的角度看到的幀結(jié)構(gòu)。如果從用戶終端的角度看，由于受到傳播時延的影響，不同的用戶終端接收到的數(shù)據(jù)，即下行傳輸數(shù)據(jù)的到達(dá)時間，以及上行通信鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)的時間是不相同的。一個無線幀需要包括三個部分： 上行傳輸部分、下行傳輸部分和保護(hù)間隔部分。T

16、ype1 幀結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。一個 10ms 的無線幀（ Radio Frame ）被平均分成 了 10 個子幀（ Sub-frame ）。并且每個子幀可以分為兩個連續(xù)的時隙（ Slot ），每 個時隙的長度為 0.5ms 。每個子幀不僅可以作為上行鏈路子幀，而且也可以作為 下行鏈路子幀。另外，在每一個無線幀的第一時隙和第六時隙處包含同步周期。1 無線 M ?T-30200*-101)151 時隙T iot =15J60* T=O.5tuu#1#2#3#18#19圖 2. 3 Typel幀結(jié)構(gòu)在 TDD 系統(tǒng)中，由于上下行通信工作在同一頻率，所以需要TDD 幀結(jié)構(gòu)能夠同時給出上下行通信鏈

17、路占用資源的時間和位置信息。Type2 幀結(jié)構(gòu)如圖 2.4 所示。 Type2 幀分為 2 個 5ms 的半子幀 ( Half-frame ) ， 并且他們是完全相同的。其中，每個半子幀分為5 個子幀，每個子幀 ( 對應(yīng)于FDD 模式下的一個子幀 ) 的時間長度為1ms 。同步和保護(hù)周期插在0 號子幀和 2 號子幀之間，同步和保護(hù)周期包括下行同步時隙( Downlink Pilot Time Slot，DwPTS ) 、保護(hù)周期 ( Guard Period, GP ) 和上行同步時隙 ( Uplink Pilot Time Slot ，UpPTS ) 。0 號子幀、 5 號子幀和下行同步時隙

18、總是供下行傳輸使用，2 號子幀、7 號子幀和上行同步時隙總是供上行傳輸使用。Ml 2. 4 Type2幀爼，構(gòu)OFDM基本原理正交頻分復(fù)用技術(shù) ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM ) 是由多 載波調(diào)制 ( Multiple Carrier Modulation ，MCM ) 技術(shù)發(fā)展而來的，并不是一種新的技術(shù)。早在 20 世紀(jì)五六十年代，美國軍方就已經(jīng)建立了世界上第一個多載波調(diào)制系統(tǒng)，并且在 1970 年衍生出了采用大規(guī)模子載波和頻率重疊的OFDM 系統(tǒng)。但是，在以后的很長一段時間內(nèi)，關(guān)于OFDM 技術(shù)的理論推廣的速度放慢了。主要

19、原因是由于 OFDM 技術(shù)需要各個子載波之間是相互正交的，雖然采用快速傅里葉變換能夠很方便地實現(xiàn)調(diào)制，但是這對于20 世紀(jì)七十年代的技術(shù)而言，OFDM 技術(shù)的實現(xiàn)受到了傅里葉變換設(shè)備的復(fù)雜度、發(fā)射機(jī)振蕩器和接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性以及關(guān)于射頻放大器的線性要求等因素的限制。但是隨著大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，到了 20 世紀(jì)八十年代，傅里葉變換的復(fù)雜度大大降低，所以 OFDM 技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。到了 20 世紀(jì)九十年代， OFDM 技術(shù)已經(jīng) 在歐洲和澳大利亞等地區(qū)廣泛地應(yīng)用于廣播信道的寬帶數(shù)字通信中，例如高清晰數(shù)字電視和數(shù)字音頻廣播。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)(Digital Sig nal Proce

20、ss ing,DSP ) 、格碼技術(shù) ( Trellis coding ) 、軟判決技術(shù)和信道自適應(yīng)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，OFDM 技術(shù)也變得越來越成熟。正交頻分復(fù)用技術(shù)的基本原理是將信道劃分成許多個相互正交的子信道，然后在每個子信道上進(jìn)行相應(yīng)的窄帶調(diào)制和傳輸，這樣就可以在減少子信道之間的干擾的同時，又可以提高通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量和資源利用率。因為每個子信道的帶寬小于無線信道的相關(guān)帶寬，因此對于每個子信道來說，他們是平坦衰落的信道，這樣就可以大大減小符號之間的相互干擾。在各個子信道上的正交調(diào)制可以通過逆快速傅里葉變換 ( In verse Fast Fourier Tran sform, IFFT

21、 ) 和快速傅里葉變換( Fast Fourier Transform, FFT) 的方法來實現(xiàn)。并且通過大規(guī)模集成電路來實現(xiàn)逆快速傅里葉變換和快速傅里葉變換都是非常容易的。這樣可以大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的性能。正交頻分復(fù)用傳輸?shù)幕咎卣魅缦拢? 1) 在正交頻分復(fù)用傳輸?shù)倪^程中使用了大量的窄帶子載波。在傳統(tǒng)的通信傳輸系統(tǒng)中，通常系統(tǒng)中使用了少量的子載波，并且其中每個子載波的帶寬相對比較大。例如，在 WCDMA 多載波方案中，系統(tǒng)的帶寬達(dá)到了20MHz ，其中，系統(tǒng)的帶寬包含了4 個帶寬分別為 5MHz 的子載波。但是對于正交頻分復(fù)用傳輸技術(shù)來說，通常會包括大量的子載波。對于正交頻分復(fù)

22、用技術(shù)來說，在時域采用了矩形脈沖成形技術(shù)。( 3) 在正交頻分復(fù)用技術(shù)中，每個子載波的頻率間隔為f 1/T u ，其中， T u 是每個子載波的調(diào)制符號的時間長度。正交頻分復(fù)用的基本調(diào)制過程如圖2.5 所示。從圖中可以看出它包括Nc 個復(fù)調(diào)制器，其中每個調(diào)制器對應(yīng)一個OFDM 子載波。串并 變換e 嚴(yán)叫*1. X / J圖 N 5 0FDU 調(diào)制桝圖在時間 mT u T m 1 T u 內(nèi)，正交頻分復(fù)用符號x (t) 的表達(dá)式為：叫 J曲尸工耳 (t 尸工時 嚴(yán)即k=0k=0其中， Xk t 是第 k 個子載波，它的頻率是fk k f ，并且 ak m 是復(fù)調(diào)制符號。對于第 m 個OFDM 符

23、號間隔的第k 個子載波來說，其有效的時間間隔為mT u T m 1 嘰。因此，OFDM 傳輸是以塊為基礎(chǔ)的，這就是說在每 肌個正 交頻分復(fù)用符號中，個調(diào)制符號能夠同時進(jìn)行并行傳輸。并且 OFDM 調(diào)制符號 可以通過多種調(diào)制形式來獲得，例如QPSK 、16QAM 或者 64QAM 等。在正交頻分復(fù)用技術(shù)中，正交是指兩個調(diào)制正交頻分復(fù)用子載波xk1 t 和 xk2 t 在 時間間隔 mT u T m 1 T u 內(nèi)滿足相互正交的條件：(m+l)T hmTJJ: 左"叫叫 1=Q 占卡u刑吒正交頻分復(fù)用技術(shù)中子載波的數(shù)量可以從幾百個變化到幾千個，同時，子載波之間的間隔可以從幾千赫茲變化到幾

24、百千赫茲。子載波之間的間隔的大小取決于當(dāng)前的無線傳播環(huán)境，包括最大時延擴(kuò)展和最大的多普勒頻移。如果子載波之間的間隔確定了，那么就可以通過假設(shè)的總帶寬來確定子載波的總數(shù)量。與單載波調(diào)制技術(shù)相比， OFDM 技術(shù)也存在一些不足的地方，例如具有較高的峰均比( Peak Average Rate,PAR ) 、容易受到頻率偏移的影響、系統(tǒng)的復(fù)雜度比較高等。不過隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些問題也已經(jīng)得到了部分的解決。物理層多址技術(shù)在無線通信系統(tǒng)中，多址技術(shù)是指基站與多個用戶終端之間在無線電廣播信道中建立通信鏈路時采用的信號復(fù)用方式。無論是前向通信鏈路還是反向通信鏈路都可以通過多址技術(shù)來區(qū)分不同的用戶終端。多

25、址技術(shù)不僅可以決定信號的生成、發(fā)送和接收形態(tài)，而且對于后續(xù)系統(tǒng)的物理層和其他高層關(guān)鍵技術(shù)的選擇和系統(tǒng)整體的設(shè)計起到了最為關(guān)鍵的作用，是整個無線通信系統(tǒng)中最重要和基礎(chǔ)性的技術(shù)。多址技術(shù)的基本原理就是利用不同的用戶終端發(fā)送信號特征上的差異( 例如發(fā)送功率、時間或者波形等 ) 來區(qū)分不同的用戶終端。無線通信系統(tǒng)通過多址技術(shù)可以實現(xiàn)多個移動用戶終端同時共享有限的系統(tǒng)頻譜資源。目前，無線通信系統(tǒng)所采用的多址接入技術(shù)主要包括：頻分多址(Frequency Division MultipleAccess, FDMA) 、時分多址 ( Time Division Multiple Access, TDMA)

26、、碼分多 址( Code Division Multiple Access ，CDMA ) 、正交頻分多址 ( Orhogonal Frequency Division Multiple Access ，OFDMA ) 。其中， OFDMA 技術(shù)是 OFDM 技術(shù)與多 址技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物。移動通信系統(tǒng)應(yīng)用OFDMA 技術(shù)可以允許多個用戶終端同時共享有限的系統(tǒng)頻譜資源，從而獲得較高的通信系統(tǒng)容量。在 LTE 系統(tǒng)中，上行通信鏈路采用 SC-FDMA 技術(shù)，下行通信鏈路采用OFDMA 技術(shù)。在 LTE 系統(tǒng)的下行通信鏈路中，系統(tǒng)采用了OFDMA 技術(shù)，此時，資源的最小分配單位被定義為連續(xù)的12

27、個子載波，即資源塊 ( Resource Block ，RB) 。而且，我們知道 LTE 系統(tǒng)的下行物理資源塊可以看作是時頻資源柵格，其中每個資源單元在一個 OFDM 符號間隔內(nèi)都對應(yīng)一個OFDM 子載波。在頻 域上將資源劃分為一系列的資源塊，每個用戶終端可以使用其中一個或多個資源塊用于承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信。每個用戶終端可以使用連續(xù)的或者離散的物理資源塊( PhysicalResource Block PRB ) 來傳輸數(shù)據(jù)，不同的用戶通過所使用資源的頻域正交性可以保證不同用戶之間不會產(chǎn)生干擾。而且，LTE 系統(tǒng)在時間上是以時間長度為 1ms 的子幀為單位進(jìn)行調(diào)度，即不同的子幀可以分別為不同的用

28、戶終端進(jìn)行分配。因此， OFDMA 方案是將總的系統(tǒng)資源在時域和頻域上進(jìn)行劃分，而且不同的用戶終端可以通過時域或者頻域的相互正交性來實現(xiàn)多址復(fù)用。LTE 系統(tǒng)的下行物理資源結(jié)構(gòu)如圖 2.6 所示。在 LTE 系統(tǒng)的下行物理資源中，每個無線資源塊在頻域上占據(jù)的帶寬為180KHz 。15E1ZT IIN ； =0.5 ms?個無線幀 * Tf=lOllis圖 2.6 LTE 系統(tǒng)下行物理資源與基站相比，用戶終端設(shè)備對于成本的問題會更加敏感，并且用戶終端設(shè)備的耗電問題也是影響通信的重要因素。因此，LTE 系統(tǒng)的下行通信鏈路采用OFDMA 技術(shù)，上行通信鏈路需要采用 SC-FDMA 技術(shù)。 SC-FD

29、MA 技術(shù)與 OFDMA 技 術(shù)相比的優(yōu)勢是其具有較低的峰均比， 可以提高用戶終端設(shè)備的功率利用率，延 長電池的使用時間。 OFDMA 技術(shù)的峰均比問題是近幾年科學(xué)研究的一個熱點問題，目前，已經(jīng)提出了很多種可以降低峰均比的方法。但是這些已經(jīng)提出的解決 方法基本上都會導(dǎo)致額外的處理復(fù)雜度或者導(dǎo)致系統(tǒng)的頻譜效率的下降，而且，也不利于控制用戶終端設(shè)備的成本。這里提出的 SC-FDMA 技術(shù)不僅具有較低的峰均比，同時也保持了與下行OFDMA 技術(shù)的一致性，例如大部分的參數(shù)都可以進(jìn)行共用，這可以為實現(xiàn)帶來了簡化。 SC-FDMA 技術(shù)主要采用了單載波調(diào)制和頻域均衡技術(shù)，可以取得的性能和復(fù)雜度與正交頻分多

30、址系統(tǒng)基本相同。 SC-FDMA 技術(shù)是頻域均衡單載波調(diào) 制技術(shù)的擴(kuò)展，它可以實現(xiàn)多個用戶終端接入的功能。用戶終端之間的正交性通過每個用戶在頻域上占用不同的子載波來獲得，這種方法和OFDMA 技術(shù)很類似。SC-FDMA 技術(shù)可以采用兩種不同的子載波映射方式，即分布式子載波映射和集中式子載波映射。在分布式子載波映射中，用戶數(shù)據(jù)占用了一組分布的子載波，因此可以獲得頻率分集增益。在集中式子載波映射中，用戶數(shù)據(jù)占用了一組連續(xù)的子載波，但是我們可以通過信道相關(guān)調(diào)度技術(shù)來獲得系統(tǒng)的頻率選擇性增益。系統(tǒng)設(shè)計者可以通過利用這兩種不同的子載波映射方法來提供靈活的選擇來滿足特定的需要。MIMO 技術(shù)多天線技術(shù)是指在移動通信系統(tǒng)中可以通過在發(fā)射端或者接收端使用多個天線，也可以分別在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線的技術(shù)。根據(jù)發(fā)射端和接收端所使用的天線的個數(shù)，可以分為單輸入單輸出 ( Single-lnput Single-Output , SISO ) 系統(tǒng)和多輸入多輸出 ( Multiple-Input Multiple-Output ，MIMO ) 系統(tǒng)。多輸入多輸出技術(shù)其實并不是一種新的技術(shù)，早在 1901 年馬可尼就提出了可以通過使用多個天線的方式來抵