第12章B3G4G移動通信系統(tǒng)2015

第12章B3G/4G移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信本次課要回答的問題：

為何要發(fā)展B3G/4G系統(tǒng)？

有哪些B3G/4G候選系統(tǒng)？各有何特點(diǎn)？B3G/4G的共性技術(shù)有哪些？其基本原理是什么？

不同4G標(biāo)準(zhǔn)主要采用了哪些技術(shù)來提高傳輸速率？了解B3G/4G的產(chǎn)生背景和基本特征；了解實現(xiàn)寬帶高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕椒ǎü残约夹g(shù)）；了解兩種4G標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)：不同4G系統(tǒng)的特點(diǎn)，B3G/4G共性技術(shù)的原理。難點(diǎn)：兩種4G標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)差異。要求與重點(diǎn)內(nèi)容提要（Contents）12.1B3G/4G系統(tǒng)概述12.23GPPLTE系統(tǒng)12.3LTE-Advanced12.4IEEE802.16m內(nèi)容提要（Contents）12.1B3G/4G系統(tǒng)概述12.23GPPLTE系統(tǒng)12.3LTE-Advanced12.4IEEE802.16m12.1.1B3G/4G的起源與基本特征

起源人們的信息通信需求越來越高3G只能提供Mbit/s量級的傳輸速率人類信息通信的理想目標(biāo)還遠(yuǎn)未實現(xiàn)“部署一代，研究下一代”的工作思路12.1.1B3G/4G的起源與基本特征移動通信系統(tǒng)演進(jìn)示意圖移動寬帶化寬帶移動化12.1.1B3G/4G的起源與基本特征B3G/4G的基本特征很高的傳輸速率和大范圍覆蓋（寬帶化、IP化）豐富的業(yè)務(wù)和QoS保證（業(yè)務(wù)多樣化）開放而融合的平臺（融合化）高度智能化的網(wǎng)絡(luò)（智能化）高度可靠的鑒權(quán)及安全機(jī)制技術(shù)參數(shù)3GB3G/4G業(yè)務(wù)特性優(yōu)先考慮語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合數(shù)據(jù)和VoIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩小區(qū)混合結(jié)構(gòu)頻率范圍1.6～2.5GHz2～8GHz，800MHz低頻帶寬5～20MHz100+MHz速率384kbit/s～2Mbit/s20～100Mbit/s接入方式WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMAMC-CDMA或OFDM交換方式電路交換/分組交換分組交換移動性能200kmph250kmphIP性能多版本全I(xiàn)P（IPV6）12.1.1B3G/4G的起源與基本特征B3G/4G的基本特征2000年10月，ITU成立了“IMT2000andBeyond”工作組，其任務(wù)之一就是探索3G之后下一代移動通信系統(tǒng)的概念和方案。2005年10月18日，ITU將B3G技術(shù)正式定名為IMT-Advanced。2010年10月，ITU將LTE-Advanced和IEEE802.11m列為IMT-Advanced的候選技術(shù)。2012年1月18日，ITU正式將LTE-Advanced和IEEE802.11m確定為IMT-Advanced（即4G）國際標(biāo)準(zhǔn)。12.1.2B3G/4G研究計劃ITU

歐盟12.1.2B3G/4G研究計劃WINNER項目由于整合了歐盟科研資源，成員包括歐盟主要的企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，加上我國原信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院、韓國三星、日本NTTDoCoMo、美國摩托羅拉等亞洲和美洲企業(yè)、科研單位的加盟，在國際B3G研究領(lǐng)域有著重要的地位。WINNER項目成員在致力于開發(fā)和完善WINNER系統(tǒng)設(shè)計的同時廣泛參與ITU、3GPP等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作，從而在B3G研究和相關(guān)的工作中發(fā)揮著積極的作用。

日韓12.1.2B3G/4G研究計劃日本的4G研究計劃屬于國家級發(fā)展計劃e-Japan的一部分，其基礎(chǔ)通信技術(shù)部分的研發(fā)由日本國家信息通信技術(shù)研究院負(fù)責(zé)；標(biāo)準(zhǔn)化工作由ARIB負(fù)責(zé)；2002年由產(chǎn)業(yè)界發(fā)起成立的mITF論壇負(fù)責(zé)技術(shù)交流和國際合作。特別要指出的是，其他國家主要是設(shè)備制造商引導(dǎo)新技術(shù)的研制，但日本4G技術(shù)的開發(fā)的主力卻是運(yùn)營商。韓國的4G計劃由信息與通信部（MIC）協(xié)同部署，由其國內(nèi)有關(guān)運(yùn)營商和電子通信研究院（ETRI）等研究結(jié)構(gòu)參與研發(fā)，2003年成立的NGMC論壇負(fù)責(zé)國際合作。韓國已制定了遠(yuǎn)景計劃，運(yùn)營商也開始了試驗網(wǎng)的建設(shè)。階段時間研究目標(biāo)FuTURE2001年10月至2003年12月開展通用無線環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究，完成B3G/4G無線傳輸系統(tǒng)的核心硬、軟件研制工作，開展相關(guān)傳輸試驗，向ITU提交有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建議；完成區(qū)位無線通信環(huán)境所需的硬、軟件研制工作，進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)演示；完成空間通信試驗平臺方案的制定以及關(guān)鍵硬、軟件的研制工作。FuTURE+2004年01月至2005年12月完成通信無線環(huán)境的建設(shè)、網(wǎng)間互聯(lián)互通、演示業(yè)務(wù)的開發(fā)，使區(qū)位性無線通信技術(shù)及其應(yīng)用達(dá)到實用水平，并使B3G/4G通信技術(shù)及空間通信技術(shù)達(dá)到相對成熟的水平。FuTUREⅡ2006年01月至2010年12月設(shè)立有關(guān)重大專項，完成通用無線環(huán)境的體制標(biāo)準(zhǔn)研究及其系統(tǒng)實用化研究，開展較大規(guī)模的現(xiàn)場試驗。

中國12.1.2B3G/4G研究計劃LTE-AvsIEEE802.16m12.1.2B3G/4G研究計劃

3GPPLTE-AdvancedIEEE802.16m信道寬帶支持1.25MHz-20MHz寬帶5MHz到20MHz的可變帶寬，在某些特殊情況下可以支持高達(dá)100MHz的帶寬峰值速率下行1Gbit/s，上行500Mbit/s靜止1Gbit/s，移動100Mbit/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：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)HARQLTE標(biāo)準(zhǔn)與關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展Time2007Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Release2008200920102011Rel8WIRel9WIRel10WIQ3LTE-ASIQ2LTESIRel-8Rel-9Rel-10Rel-8:LTE的基本技術(shù)和框架扁平化架構(gòu)MIMOOFDM/SC-FDMA多樣的帶寬…Rel-9:LTE的進(jìn)一步增強(qiáng)與完善LTE家庭基站

自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）

廣播多播（eMBMS）LTE定位技術(shù)…Rel-10:瞄準(zhǔn)IMT-A性能指標(biāo)MIMO技術(shù)的增強(qiáng)

載波聚合（CA）

中繼技術(shù)（relay）

分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HetNet）Comp…ITU4GOFDM技術(shù)12.1.3B3G/4G的共性技術(shù)頻率選擇性衰落碼間串?dāng)_均衡器難以實現(xiàn)MIMO技術(shù)12.1.3B3G/4G的共性技術(shù)頻譜資源緊張空間維度空時處理空間分集使用多根天線進(jìn)行發(fā)射和/或接收，根據(jù)收發(fā)天線數(shù)又分為發(fā)射分集、接收分集與接收發(fā)射分集空間復(fù)用發(fā)射的高速數(shù)據(jù)被分成幾個并行的低速數(shù)據(jù)流，在同一頻帶從多個天線同時發(fā)射出去波束成形在發(fā)射端將待發(fā)射數(shù)據(jù)矢量加權(quán)，形成某種方向圖后到達(dá)接收端

無線資源管理技術(shù)12.1.3B3G/4G的共性技術(shù)原因移動通信系統(tǒng)是資源受限資源類型

時間空間頻率能量核心問題

在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，提高頻譜利用率實現(xiàn)方式資源控制資源分配資源調(diào)度接入控制、負(fù)荷（擁塞）控制、切換控制、功率控制、速率控制等基站（小區(qū)）分配與選擇、信道分配、隊列分配、資源預(yù)留、功率分配等時隙調(diào)度、碼資源調(diào)度、切換小區(qū)調(diào)度、自適應(yīng)鏈路調(diào)度等

干擾抑制技術(shù)12.1.3B3G/4G的共性技術(shù)目的為提高用戶在小區(qū)邊緣的信息傳輸速率實現(xiàn)方式干擾隨機(jī)化：信道加擾和交織方法。干擾消除：來源于多用戶檢測技術(shù)，可以將干擾小區(qū)的信號解調(diào)、解碼，然后將來自該小區(qū)的ICI（小區(qū)間干擾）復(fù)制并減去。干擾協(xié)調(diào)/規(guī)避：通過軟頻率復(fù)用方案實現(xiàn)，即部分頻率復(fù)用。內(nèi)容提要（Contents）12.1B3G/4G系統(tǒng)概述12.23GPPLTE系統(tǒng)12.3LTE-Advanced12.4IEEE802.16mLTE的2高2低LTE的主要指標(biāo)和需求需求名稱需求內(nèi)容實現(xiàn)主要技術(shù)高峰值數(shù)據(jù)速率DL100Mbps/UL50Mpbs@20MHz（DL要求UE側(cè)2接收天線）1、采用高帶寬（20M）2、多天線技術(shù)（2×2MIMO）3、高階調(diào)制方式（64QAM）低控制面延遲從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)，傳輸延遲時間小于100ms從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)，傳輸延遲時間小于50ms單小區(qū)在5M帶寬下最少支持200用戶，更高頻譜分配條件下，單小區(qū)至少支持400用戶1、扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2、短調(diào)度周期（1ms）3、調(diào)度算法低用戶面延遲在“零負(fù)載”（單用戶、單數(shù)據(jù)流）和“小IP包”的情況下，用戶面延遲不超過5ms1、扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2、短調(diào)度周期（1ms）高用戶吞吐量下行鏈路：1、在5%CDF（累計分布函數(shù)）處的每MHz用戶吞吐量應(yīng)達(dá)到R6HSDPA的2~3倍；2、每MHz平均用戶吞吐量應(yīng)達(dá)到R6HSDPA的3~4倍。上行鏈路：1、在5%CDF處的每MHz用戶吞吐量應(yīng)達(dá)到R6HSUPA的2~3倍；2、每MHz平均用戶吞吐量應(yīng)達(dá)到R6HSUPA的2~3倍。1、多天線技術(shù)（2×2MIMO）2、高階調(diào)制方式（64QAM）3、鏈路自適應(yīng)技術(shù)（AMC）4、混合自動重傳（HARQ）5、干擾協(xié)調(diào)（ICIC）LTE的主要指標(biāo)和需求需求名稱需求內(nèi)容實現(xiàn)主要技術(shù)高頻譜效率下行鏈路：在真實負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率是R6HSDPA的3~4倍；上行鏈路：在真實負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)中，LTE頻譜效率是R6HSUPA的2~3倍1、OFDM2、多天線技術(shù)（2×2MIMO）3、高階調(diào)制方式（64QAM）高頻譜靈活性支持不同大小的頻譜分配：包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz，支持成對和非成對頻譜；支持不同頻譜資源的整合；1、OFDM2、雙工方式3、re-farming高移動性支持0－15km/h低速移動優(yōu)化；15－120km/h高速移動下實現(xiàn)高性能，在120－350km/h（在某些頻段甚至應(yīng)支持500km/h）下能保持蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動性1、子載波參數(shù)設(shè)計覆蓋吞吐率、頻譜效率和移動性指標(biāo)在半徑5km以下的小區(qū)應(yīng)全面滿足，在半徑30km的小區(qū)中性能可有小幅下降，不排除半徑達(dá)到100km的小區(qū)1、CP參數(shù)設(shè)計無線資源管理增強(qiáng)的端到端QoS；有效支持高層傳輸；支持不同的無線接入技術(shù)之間的負(fù)載均衡和策略管理1、QoS2、RRM與LTE相關(guān)的主要組織NGMN需求制定3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定LSTI測試與試驗需求標(biāo)準(zhǔn)需求匯報NGMN：由全球主要移動運(yùn)營商發(fā)起的、旨在引導(dǎo)和推動無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與發(fā)展的組織3GPP：移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定組織LSTI：設(shè)備制造商與運(yùn)營商聯(lián)合成立的測試組織，通過聯(lián)合測試與試驗推動LTE的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：全I(xiàn)P扁平架構(gòu)MIMOOFDM多帶寬選擇提升寬帶能力

降低網(wǎng)絡(luò)時延1.4M3M5M10M15M20MRefarming2GBackwardUMTSExtensionBandsMIMOChannelDataStreamingLTE關(guān)鍵技術(shù)LTE關(guān)鍵技術(shù)-全I(xiàn)P扁平化網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)傳統(tǒng)架構(gòu).vs.LTE的扁平架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨于扁平化和簡單化網(wǎng)絡(luò)扁平化降低接入延時，改善用戶體驗網(wǎng)絡(luò)簡單化降低系統(tǒng)復(fù)雜度，部署簡單，易于維護(hù)，有效降低TCO取消BSC的集中控制，避免單點(diǎn)故障，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)是逐漸放棄電路交換和業(yè)務(wù)的過程業(yè)務(wù)中心逐漸向數(shù)據(jù)域轉(zhuǎn)移原有電路交換和相關(guān)業(yè)務(wù)逐漸淡出，被IMS為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)取代PSTNInternetHSSBTSBSCMSCSGSNGGSNGMSCHLRRNCNodeBPGWPCRFSGWMMEeNBLTE的網(wǎng)元功能MMEServingGWPDNGWE-NodeBNAS信令以及安全性功能

3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動性導(dǎo)致的CN節(jié)點(diǎn)間信令空閑模式下UE跟蹤和可達(dá)性漫游鑒權(quán)承載管理功能（包括專用承載的建立）

支持UE的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能

E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持?jǐn)?shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)記基于用戶的包過濾合法監(jiān)聽IP地址分配上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)記DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）具有現(xiàn)3GPPNodeB全部和RNC大部分功能，包括：物理層功能MAC、RLC、PDCP功能RRC功能資源調(diào)度和無線資源管理無線接入控制移動性管理LTE的協(xié)議結(jié)構(gòu)–全部基于IP的信令信令流數(shù)據(jù)流E-NodeBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP從傳統(tǒng)頻分、碼分向正交頻分演進(jìn)（c）CDMA頻譜

多址技術(shù)12.2.1LTE無線傳輸技術(shù)下行OFDMA（PAPR）上行單載波OFDM（SC-FDMA）LTE所用OFDM的主要參數(shù)下行鏈路的OFDM參數(shù)傳輸帶寬1.4MHz3MHz5MHz10MHz15MHz20MHz時隙長度0.5ms子載波間隔15kHz取樣頻率1.92MHz3.84MHz7.68MHz15.36MHz23.04MHz30.72MHz(1/2*3.84MHz)(1*3.84MHz)(2*3.84MHz)(4*3.84MHz)(6*3.84MHz)(8*3.84MHz)FFT點(diǎn)數(shù)128256512102415362048取樣時間(Ts)168424/31占用子載波數(shù)731813016019011201每時隙的OFDM符號數(shù)7forNormalcyclicprefix?f=15kHz;

6forExtendedcyclicprefix?f=15kHz;

3forExtendedcyclicprefix?f=7.5kHz;CP長度(Ts)常規(guī)?f=15kHz160forl=0；

144forl=1,2,3….,6擴(kuò)展?f=15kHz512forl=0,1,2,3….,5擴(kuò)展?f=7.5kHz1024forl=0,1,2LTE關(guān)鍵技術(shù)-高階調(diào)制帶來更高效率64QAM16QAMLTE關(guān)鍵技術(shù)-MIMO：從單天線向多天線演進(jìn)MIMO技術(shù)本質(zhì)多天線發(fā)射接收，充分利用空間維度，若采用復(fù)用技術(shù)，則可成倍的提升空口速率，或者采用分集技術(shù)（多徑）產(chǎn)生解調(diào)增益，總體可以理解為一種空分復(fù)用技術(shù)復(fù)用和分集產(chǎn)生的增益對應(yīng)吞吐率和可靠性的提升，兩者可以認(rèn)為都是犧牲其中的一種增益而得到另一種增益。MIMO技術(shù)優(yōu)勢MIMO技術(shù)可以同時在基站和UE上使用提升用戶吞吐率、小區(qū)容量和覆蓋很容易和OFDM技術(shù)融合起來LTE基站支持自適應(yīng)MIMO，靈活支持空間復(fù)用或分集復(fù)用自適應(yīng)MIMOLTE的鏈路自適應(yīng)技術(shù)－AMC基于信道質(zhì)量信息反饋：調(diào)整數(shù)據(jù)速率來補(bǔ)償信道條件好的信道條件－更高速率壞的信道條件－更低速率調(diào)整編碼速率來補(bǔ)償信道條件好的信道條件－高速率編碼壞的信道條件－低速率編碼調(diào)整調(diào)制方案來補(bǔ)償信道條件好的信道條件－高階調(diào)制壞的信道條件－低階調(diào)制CQI（ChannelQualityIndicator）－信道質(zhì)量信息反饋：UE測量信道質(zhì)量報告給NodeB基站基于CQI來選擇調(diào)制方案、塊大小和數(shù)據(jù)速率TerminaleNBCQISINRLTE關(guān)鍵技術(shù)-分組調(diào)度：不需要顯示回收資源LTE是完全面向分組業(yè)務(wù)優(yōu)化的系統(tǒng)，不再采用面向連接的電路交換技術(shù)，此原則應(yīng)用于系統(tǒng)協(xié)議棧的所有層。分組交換無線接口的核心是采用動態(tài)調(diào)度共享傳輸資源。在每個TTI(1ms)，系統(tǒng)依據(jù)每個用戶的信道狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)度資源,包括：頻域和時域資源、MIMO配置及層數(shù)的自適應(yīng)、調(diào)制和編碼的自適應(yīng)等，從而也實現(xiàn)了多用戶分集。電路交換資源分配快速自適應(yīng)分組調(diào)度時間

衰落信道無線幀結(jié)構(gòu)-FDD每個10ms無線幀被分為10個子幀每個子幀包含兩個時隙，每時隙長0.5msTs=1/(1500*2048)是基本時間單元任何一個子幀即可以作為上行，也可以作為下行#01個無線幀Tf=307200TS=10ms1個時隙Tslot=15360×TS=0.5ms#11個子幀…………#2#17#18#19無線幀結(jié)構(gòu)-TDD1個子幀子幀#5DwPTSGPUpPTS…子幀#91個半幀153600TS=5ms1個子幀子幀#0DwPTSGPUpPTS30720TS…子幀#41個時隙Tslot=15360TS1個無線幀Tf=307200Ts=10ms每個10ms無線幀包括2個長度為5ms的半幀，每個半幀由4個數(shù)據(jù)子幀和1個特殊子幀組成特殊子幀包括3個特殊時隙：DwPTS，GP和UpPTS，總長度為1ms支持5ms和10ms上下行切換點(diǎn)子幀0、5和DwPTS總是用于下行發(fā)送TD-LTE的靈活時隙配置TD-LTE物理層有5ms和10ms兩種上下行切換周期7種不同上下行時隙配比方式–5ms切換周期：1DL:3UL,2DL:2UL,3DL:1UL,3DL:5UL–10ms切換周期：6DL:3UL,7DL:2UL,8DL:1UL固定下行固定上行5ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)：10ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)：Subframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDOFDM資源的時頻結(jié)構(gòu)表示方法物理資源的映射舉例每個小方塊代表一個RE有些RE被參考信號和公共信道占用LTE可以根據(jù)用戶信道質(zhì)量調(diào)度合適的無線資源UE2Channelquality

(CQI,Ack/Nack,TPC)Channelquality

(CQI,Ack/Nack,TPC)DataDataUE1多用戶分集增益NodeB調(diào)度可以利用每個用戶的即時信道條件

LTE的關(guān)鍵技術(shù)----干擾抑制LTE不支持軟切換，同頻組網(wǎng)帶來的嚴(yán)重的干擾問題；異頻組網(wǎng)則會導(dǎo)致頻譜利用率很低；LTE關(guān)鍵技術(shù)-靈活的帶寬支持LTEUMTSCDMA20MHz1*20M4*5M16*1.25M內(nèi)容提要（Contents）12.1B3G/4G系統(tǒng)概述12.23GPPLTE系統(tǒng)12.3LTE-Advanced12.4IEEE802.16m移動通信的技術(shù)發(fā)展并未止步IMT-Advanced!支持100M～1Gbit/s的數(shù)據(jù)速率支持多種接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通支持可擴(kuò)展的帶寬使用4G?。璉TUIMT-Advanced！LTE-Advanced：真正的4G2008年3月，在被視為3.9G的LTE標(biāo)準(zhǔn)化接近完成時，作為在LTE基礎(chǔ)上的繼續(xù)演進(jìn)項目，3GPP啟動了真正代表4G技術(shù)的LTE-Advanced項目LTE-Advanced提出的背景滿足ITU-RIMT-Advanced技術(shù)征集的需要3GPPLTE作為當(dāng)前最受關(guān)注的寬帶移動通信標(biāo)準(zhǔn)，其向IMT-Advanced階段進(jìn)一步演進(jìn)是毋庸置疑的進(jìn)一步鞏固3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)在未來市場競爭中的優(yōu)勢地位由于LTE已經(jīng)消耗了學(xué)術(shù)界和技術(shù)領(lǐng)域大量的技術(shù)儲備，所以LTE-Advanced不會再是技術(shù)上的徹底革新，而是LTE的平滑演進(jìn)LTE/LTE-A時間表LTE的補(bǔ)充與增強(qiáng)啟動LTE-A的研究LTE-Advanced的主要需求更高的峰值數(shù)據(jù)率下行峰值數(shù)據(jù)率1Gbps，上行峰值數(shù)據(jù)率500Mbps更大峰值頻譜效率下行峰值頻譜效率30bps/Hz，上行峰值頻譜效率15bps/Hz進(jìn)一步提高移動性在0~10km/h低速移動環(huán)境下，比E-UTRA性能需有所提升；在350km/h以上的較高速度下，性能有所提升或保持更小的控制面延遲從駐留狀態(tài)轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)的時延小于50ms更大的頻譜靈活性增加了新的頻段，最大支持100MHz帶寬新的頻帶為：450?470MHz、698?862MHz、790?862MHz、2.3?2.4GHz、3.4?4.2GHz、4.4-4.99GHz.與3GPP無線接入技術(shù)的共存和互操作AdvancedE-UTRAN與E-UTRAN之間的切換應(yīng)與E-UTRAN之間的切換具有相同的性能LTE-R10的關(guān)鍵技術(shù)MIMO增強(qiáng)LTEcarrier20MHz連續(xù)載波聚合LTEcarrier20MHz非連續(xù)載波聚合………….載波聚合（CA,CarrierAggregation）中繼技術(shù)（Relay）HetNet的eICICenhancedInter-cellinterferenceCoordination,增強(qiáng)型小區(qū)干擾消除Rel11關(guān)鍵技術(shù)CoMPCA增強(qiáng)MTC優(yōu)化MachineTypeCommunicationfeICIC多天線技術(shù)增強(qiáng)載波聚合-需求滿足LTE-A峰值速率要求（e.g.1Gbps)，需要高達(dá)100MHz的更大帶寬，現(xiàn)實中很難找到連續(xù)的大帶寬保持與LTE良好的兼容性，LTE終端能夠接入到LTE-A系統(tǒng),LTE-A終端能夠接入LTE系統(tǒng)運(yùn)營商具有多個非連續(xù)頻譜，亟需一種方法把這些離散的頻譜利用起來，獲取更佳的LTE運(yùn)營效率頻譜分散100MHz帶寬載波聚合-基本概念每個分量載波為LTE現(xiàn)有帶寬，最大110RB每個分量載波兼容LTE，包含同步和廣播等信息對于非兼容載波，僅考慮在Rel-11及其以后版本引入LTE-A終端根據(jù)其能力在一個或多個分量載波上接收或者發(fā)射LTE終端僅在一個分量載波上接收或者發(fā)射是將2個或更多的載波單元（ComponentCarrier,CC）聚合在一起以支持更大的傳輸帶寬（最大為100MHz）的技術(shù)。載波聚合-非對稱載波聚合考慮到上下行業(yè)務(wù)的非對稱性，載波聚合支持非對稱載波聚合，進(jìn)一步的可以分為小區(qū)級非對稱聚合和UE級非對稱聚合載波聚合-聚合場景參與聚合的載波可以是連續(xù)的，可以是非連續(xù)的，各個載波可以位于同一頻段，也可以位于不同頻段，包含如下三種場景：帶內(nèi)連續(xù)聚合帶內(nèi)非連續(xù)聚合帶間非連續(xù)聚合增強(qiáng)MIMO-上行PUSCH（PhysicalUplinkSharedChannel）支持SU-MIMO4X4大幅提高吞吐量和頻譜效率PUCCH支持基于SORTD的發(fā)射分集提高上行控制信息的傳輸質(zhì)量增強(qiáng)MIMO-下行由LTE的4天線擴(kuò)展到最大支持8天線，最大支持8層傳輸提高下行吞吐量和頻譜效率MU-MIMO進(jìn)一步增強(qiáng)，如SU-MU的動態(tài)切換、UE專用導(dǎo)頻的引入等提高M(jìn)U-MIMO的性能Max.8streamsEnhancedMU-MIMOHigher-orderMIMOupto8streamsCSIfeedback多天線增強(qiáng)的演進(jìn)Rel11多天線增強(qiáng)覆蓋采用雙極化天線；距離在0.5波長；相比常規(guī)八天線,減少了天線寬度;天線尺寸和800MHz二天線相當(dāng);后續(xù),天線尺寸有望進(jìn)一步減小.位置天線類型上行發(fā)射功率RSRP上行吞吐量中點(diǎn)上行2天線16-956.48上行水平隔離8天線16-9514.4中,遠(yuǎn)點(diǎn)上行2天線23-1170.573上行水平隔離8天線23-1171.48Relay-概念中繼傳輸技術(shù)是在原有站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入Relay節(jié)點(diǎn)(或稱中繼站)，Relay節(jié)點(diǎn)和基站通過無線連接，下行數(shù)據(jù)先由基站發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)，再由中繼節(jié)點(diǎn)傳輸至終端用戶，上行則反之。Relay-重點(diǎn)場景邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋拓展城市熱點(diǎn)覆蓋增強(qiáng)群移動盲點(diǎn)地區(qū)覆蓋補(bǔ)充CoMP-概念協(xié)作多點(diǎn)發(fā)射/接收（CoMP，CoordinatedMultiplePoints）傳輸技術(shù)是指地理位置上相互分離的多個小區(qū)的協(xié)作發(fā)射/接收。通過聯(lián)合處理把干擾變?yōu)橛杏眯盘枺行Ы鉀Q小區(qū)邊緣干擾問題，從而有效提高小區(qū)邊緣吞吐量和小區(qū)平均吞吐量，擴(kuò)大高速傳輸覆蓋。CoMP-分類根據(jù)上下行傳輸方向DL-CoMPUL-CoMP根據(jù)協(xié)作小區(qū)歸屬：站內(nèi)CoMP站間CoMPCoMP-下行傳輸機(jī)制聯(lián)合處理（JP）發(fā)射根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是否在多個協(xié)調(diào)點(diǎn)上都能獲取可分為聯(lián)合處理（JointProcessing,JP），利用聯(lián)合處理的方式獲取傳輸增益協(xié)作調(diào)度/波束賦型CS/CB下行CoMP和協(xié)作調(diào)度/波束賦形（CoordinatedScheduling/Beamforming)，通過協(xié)作減小小區(qū)間干擾CoMP-上行聯(lián)合接收上行CoMP接收通過多個小區(qū)對用戶數(shù)據(jù)的聯(lián)合接收來提高小區(qū)邊緣用戶吞吐量。上行CoMP接收主要是eNB處的接收實現(xiàn)問題，對空口影響比較小。12.3.4協(xié)作多點(diǎn)傳輸（CoMP）下行CoMP協(xié)作調(diào)度/協(xié)作波束賦形聯(lián)合傳輸一個用戶只被一個基站服務(wù)，傳給特定用戶的數(shù)據(jù)只來自該用戶所在服務(wù)小區(qū)的基站，但相應(yīng)的調(diào)度和發(fā)射權(quán)重等需要小區(qū)間進(jìn)行動態(tài)信息交互和協(xié)調(diào)，以盡可能減少多個小區(qū)的不同傳輸之間的互干擾。用戶的數(shù)據(jù)信息不共享，但是信道信息卻在協(xié)作集合內(nèi)的不同小區(qū)間共享。協(xié)作的多個基站（也稱協(xié)作簇）對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合處理，以消除基站間的干擾。協(xié)作簇內(nèi)的基站不僅需要共享信道信息，還需要共享用戶的數(shù)據(jù)信息。整個協(xié)作簇同時服務(wù)一個或多個用戶。為了提高聯(lián)合傳輸?shù)南到y(tǒng)性能，數(shù)據(jù)在不同的基站同步發(fā)送。內(nèi)容提要（Contents）12.1B3G/4G系統(tǒng)概述12.23GPPLTE系統(tǒng)12.3LTE-Advanced12.4IEEE802.16m12.4.1物理層傳輸技術(shù)幀結(jié)構(gòu)12.4.1物理層傳輸技術(shù)多天線技術(shù)12.4.1物理層傳輸技術(shù)鏈路自適應(yīng)技術(shù)定義發(fā)射端根據(jù)信道質(zhì)量信息調(diào)整無線鏈路的傳輸方式及參數(shù)，以提供更高的服務(wù)質(zhì)量與頻譜利用率。12.4.2增強(qiáng)技術(shù)與特性多載波技術(shù)lTU關(guān)于IMT-Advanced需求中規(guī)定最大支持100MHz帶寬。為了滿足需求，IEEE802.16m引入了多載波技術(shù)，支持多個連續(xù)或不連續(xù)載波的聚合，這些載波可以有相同或不同帶寬。分類MS：主載波/輔載波BS：全配置載波/部分配置載波操作模式載波聚合載波轉(zhuǎn)換12.4.2增強(qiáng)技術(shù)與特性基于定位的業(yè)務(wù)用于定位的參考信號，如前導(dǎo)和測距序列參考信號的測量參數(shù)，如環(huán)路延時、相對延時、接收信號參考強(qiáng)度、載波干擾噪聲比定位觸發(fā)和測量過程：RD用于下行鏈路中基于電波信號到達(dá)時間差（TDOA）的定位法，RTD用于上行鏈路中基于電波信號到達(dá)時間（TOA）的定位法定位業(yè)務(wù)通知（Advertisement，ADV）消息具有支持協(xié)作定位的能力12.4.2增強(qiáng)技術(shù)與特性增強(qiáng)組播廣播業(yè)務(wù)增強(qiáng)組播廣播業(yè)務(wù)（EnhancedMulticastandBroadcastService，E-MBS）提供了一種高效的下行多播數(shù)據(jù)同步傳輸方法。每個組播廣播業(yè)務(wù)采用一個公共的多播終端ID和一個業(yè)務(wù)流ID來唯一標(biāo)識。E-MBS業(yè)務(wù)僅通過下行傳輸提供服務(wù)，在一組增強(qiáng)型基站(ABS)之間可以進(jìn)行協(xié)調(diào)同步以實現(xiàn)宏分集的傳輸方式。在一個E-MBS區(qū)域內(nèi)連續(xù)地接收E-MBS業(yè)務(wù)，需要區(qū)域內(nèi)的各個ABS之間進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，這樣的協(xié)作工作可以分為兩種模式，即非宏分集傳輸模式和宏分集傳輸模式。12.4.2增強(qiáng)技術(shù)與特性

Femtocell家庭基站定義

Femtocell指一種較小的蜂窩小區(qū)，這種微小區(qū)的基站在IEEE802.16m中叫做Femto基站，在LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)中稱為HeNB。其出現(xiàn)主要是因為室內(nèi)覆蓋不盡如人意，而造成這種現(xiàn)象的原因有以下幾點(diǎn)：業(yè)務(wù)的增長常常從家庭開始，然后才擴(kuò)展到企事業(yè)。語音通話時間已經(jīng)漸漸從固話轉(zhuǎn)移到手機(jī)上，越來越多的用戶逐步將他們的手機(jī)作為最主要的電話。運(yùn)營商正在逐步提供固定電話網(wǎng)、電視網(wǎng)、因特網(wǎng)和移動通信網(wǎng)“四網(wǎng)合一”業(yè)務(wù)，包含了大部分移動通信業(yè)務(wù)，以及固話、因特網(wǎng)和電視業(yè)務(wù)等。12.4.2增強(qiáng)技術(shù)與特性

Femtocell家庭基站內(nèi)容回顧與課后思考本次課堂內(nèi)容回顧B3G/4G系統(tǒng)的起源、基本特征、共性技術(shù)；3GPPLTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)；LTE-Advanced與IEEE802.16m的對比。思考題1、B3G/4G產(chǎn)生的背景是什么？2、為什么B3G/4G要放棄CDMA而采用OFDM技術(shù)？77移動通信基本科學(xué)問題

有限的頻譜資源與不斷增長的無線通信業(yè)務(wù)需求之間的矛盾所帶來的挑戰(zhàn)，將促使無線通信理論與技術(shù)不斷發(fā)生變革；

移動通信需要解決的關(guān)鍵問題2023年2月1日

目前的解決方案

從信號設(shè)計與處理的角度出發(fā)，采用高效的調(diào)制及信道編碼等技術(shù)提高頻譜利用率；移動通信系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)繼續(xù)上移，在2007年11月閉幕的世界無線電通信大會上通過了適用于全球3G與4G移動通信系統(tǒng)的四個新頻段，其中包括3.4G~3.6GHz的200MHz帶寬以及分配給我國TD-SCDMA的2.3GHz~2.4GHz的100MHz帶寬；進(jìn)一步開發(fā)蜂窩移動通信系統(tǒng)中的空間資源。例如MIMO技術(shù)的利用為移動通信頻譜利用率的提高注入了新的活力。78移動通信基本科學(xué)問題

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