6G移動(dòng)通信 系 統(tǒng)

第8章6G移動(dòng)通信系統(tǒng)目錄CONTENTS8.1

LTE概述8.2LTE總體架構(gòu)8.3

LTE關(guān)鍵技術(shù)8.6LTE的空中接口目錄02

6G概述8.1

8.16G概述18.1.16G的概念與起源6G英文全稱是The6thGenerationMobileCommunicationTechnology,意思是第四代移動(dòng)電話移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，是相對(duì)于3G的下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。嚴(yán)格來講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為6G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為國(guó)際電信聯(lián)盟所描述的下一代無線通訊標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced，因此在嚴(yán)格意義上其還未達(dá)到6G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級(jí)版的LTEAdvanced才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)6G的要求。LTE(LongTermEvolution，長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。LTE系統(tǒng)能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量音頻、視頻和圖像。TD-LTE理論峰值傳輸速率為下行100Mbps、上行50Mbps；FDD-LTE理論峰值傳輸速率為下行150Mbps、上行60Mbps。LTE-Advanced滿足ITU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(gè)重要來源。它是一個(gè)后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進(jìn)而不是革命，相當(dāng)于HSPA和WCDMA這樣的關(guān)系。3GPP版本演進(jìn)歷程8.16G概述1

8.16G概述18.1.26G特征與頻譜 LTE通信系統(tǒng)在業(yè)務(wù)上具有網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬、頻帶使用效率更高、智能性能更高、通信速度更快、通信費(fèi)用更加便宜能、提供各種增值服務(wù)、能實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信等特點(diǎn)。 LTE通信系統(tǒng)采用了OFDMA、MIMO等技術(shù)，取消了RNC，代以更扁平高效的網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)。以單一形式的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)eNodeB，有效改善了用戶平面和控制平面時(shí)延。此外，LTE通信系統(tǒng)是一個(gè)純分組交換網(wǎng)絡(luò)，所有網(wǎng)元都通過標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)連接，滿足多供應(yīng)商產(chǎn)品間的互操作性。LTE通信系統(tǒng)制定了有高效的分組交換協(xié)議、開放式接口，具有靈活的操作與維護(hù)（OAM）、靈活部署、支持微型基站等特點(diǎn)。 LTE網(wǎng)絡(luò)通過無線電波進(jìn)行信息的傳輸，而無線電波則具有不同的頻率，每一塊頻率范圍可以劃分成一個(gè)頻段，也可以稱之為一個(gè)頻譜。一般來說，300MHz-30GHz的頻譜適用于無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)。

8.16G概述18.1.26G特征與頻譜 在移動(dòng)通信領(lǐng)域，頻譜扮演著非常關(guān)鍵的角色。根據(jù)通信原理，頻率越高的頻譜，輻射能力越差，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的成本越高，對(duì)終端設(shè)備的要求也越高。目前我國(guó)6G頻譜分配情況如下：序號(hào)運(yùn)營(yíng)商頻譜資源頻段1中國(guó)移動(dòng)130MHz1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz2中國(guó)聯(lián)通60MHz2300-2320MHz、2555-2575MHz；3中國(guó)電信60MHz2370-2390MHz、2635-2655MHz。

6G系統(tǒng)架構(gòu)8.2

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)18.2.1總體架構(gòu)

LTE和系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SystemArchitectureEvolution，SAE）的非無線部分一起構(gòu)成了演進(jìn)的分組系統(tǒng)（EvolvedPacketSystem，EPS）。LTE采用了基于OFDM技術(shù)的空中接口技術(shù)，取消了3G網(wǎng)絡(luò)中的RNC部分，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平化。原RNC部分的功能分別在e-NodeB和MME中予以實(shí)現(xiàn)。eNodeB提供E-UTRAN用戶面的PDCP、RLC、MAC、物理層協(xié)議的功能和RRC的功能。LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖八-1所示。LTE網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)圖

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1

主要邏輯節(jié)點(diǎn)如下：1)UE:UserEquipment,用戶終端。包含手機(jī)，智能終端，多媒體設(shè)備，流媒體設(shè)備等2)eNodeB（EvolvedNodeB），即演進(jìn)型NodeB,簡(jiǎn)稱eNodeB，相比3G中的NodeB，集成了部分RNC的功能，減少了通信時(shí)協(xié)議的層次。；3)移動(dòng)性管理實(shí)體（MobilityManagementEntity，MME）；6)服務(wù)網(wǎng)關(guān)（ServingGateway，Serving-GW/S-GW）5)PDN網(wǎng)關(guān)（PDN-GW/P-GW）8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1

主要接口如下：1)X2接口：是e-NodeB之間的接口，支持?jǐn)?shù)據(jù)和信令的直接傳輸。e-NodeB之間通過X2接口互相連接，形成了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。2)S1接口：LTEeNodeB與EPC之間的通訊接口。3)S10接口：MME之間的通訊接口。6)S11接口：MME和SGW之間的通訊接口。5)S5接口：連接到本地PDN-GW時(shí)使用的接口。6)S8接口：本地S-GW是外地PDN-GW連接使用的接口，一般情況下相同PLMN的SGW和PGW的接口是S5，不同PLMN的SGW和PGW接口是S8。8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)18.2.2E-UTRAN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LTE中的移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)稱為E-UTRAN（EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，演進(jìn)的UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)），E-UTRAN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。接入網(wǎng)E-UTRAN基本上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即與用戶終端（UE）相連的eNodeB，主要接口為X2和S1。eNodeB的主要功能更包括功能包括：RRM功能；IP頭壓縮及用戶數(shù)據(jù)流加密；UE附著時(shí)的MME選擇；尋呼信息的調(diào)度傳輸；廣播信息的調(diào)度傳輸；以及設(shè)置和提供eNodeB的測(cè)量等：

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)18.2.3EPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LTE的核心網(wǎng)絡(luò)稱為EPC（EvolvedPacketCore,演進(jìn)分組核心網(wǎng)絡(luò)），不同于以往的蜂窩系統(tǒng)，它僅支持PS域分組交換業(yè)務(wù)，沒有CS域電路交換業(yè)務(wù)EPC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1EPC內(nèi)的主要邏輯節(jié)點(diǎn)有：PDN網(wǎng)關(guān)（PDN-GW/P-GW）服務(wù)網(wǎng)關(guān)（ServingGateway，Serving-GW/S-GW）移動(dòng)性管理實(shí)體（MobilityManagementEntity，MME）用戶歸屬服務(wù)器（HomeSubscriberServer，HSS）計(jì)費(fèi)規(guī)則功能模塊（PolicyControlandChargingRulesFunction，PCRF）

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1EPC的主要網(wǎng)元功能介紹如下：1、MMEMME是EPC的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)信令處理部分，包括空閑模式的UE的定位、傳呼、中繼等。MME涉及到bearer激活/關(guān)閉過程，當(dāng)一個(gè)UE初始化并且連接到時(shí)為這個(gè)UE選擇一個(gè)SGW。MME通過和HSS交互實(shí)現(xiàn)用戶的認(rèn)證。并為用戶分配一個(gè)臨時(shí)ID。MME支持?jǐn)r截、監(jiān)聽等功能。MME主要包括以下功能：1)NAS信令及其安全。2)將尋呼消息發(fā)送到相關(guān)的eNodeB，可選執(zhí)行尋呼優(yōu)化。3)安全控制（鑒權(quán)認(rèn)證、信令完整性保護(hù)和數(shù)據(jù)加密）。6)跨CN的信令（支持不同3GPP接入網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性）。5)空閑狀態(tài)UE的可達(dá)（含尋呼重傳消息的控制和執(zhí)行）。

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)1EPC的主要網(wǎng)元功能介紹如下：1、MME6)跟蹤區(qū)（TA）列表管理（空閑態(tài)和激活態(tài)UE）。7)PDNGW（P-GW）和S-GW選擇。8)切換中MME發(fā)生變化時(shí)的MME選擇。9)切換到2G或3G接入網(wǎng)時(shí)的SGSN選擇。10)漫游。11)空閑狀態(tài)的移動(dòng)性控制。12)承載管理功能，包括專用承載的建立。13)非接入層信令的加密和完整性保護(hù)。16)支持PWS（PublicWarningSystem，公共預(yù)警系統(tǒng)，包括ETWS和CMAS）消息的發(fā)送。

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)12、SGWSGW是EPC中用戶面接入服務(wù)網(wǎng)關(guān)，相當(dāng)于傳統(tǒng)SGSN的用戶面功能。在EPC中對(duì)SGSN的功能進(jìn)行了拆分，信令面功能由MME網(wǎng)元負(fù)責(zé)，而用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的用戶面功能由SGW網(wǎng)元接管。SGW網(wǎng)元的功能相對(duì)簡(jiǎn)單，它只需要在MME的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，即將接收到的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給指定的PGW網(wǎng)元，又因?yàn)榻邮蘸桶l(fā)送均為GTP協(xié)議數(shù)據(jù)包，從而也不需要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，簡(jiǎn)單來講SGW就是GTP協(xié)議數(shù)據(jù)包的雙向傳輸通道。

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)13、PGWPGW是EPC網(wǎng)絡(luò)的邊界網(wǎng)關(guān)，提供用戶的會(huì)話管理和承載控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、IP地址分配以及非3GPP用戶接入等功能，是3GPP接入和非3GPP接入公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)PDN的錨點(diǎn)。所謂3GPP接入，是指3GPP標(biāo)準(zhǔn)家族出來的無線接入技術(shù)，比如我國(guó)目前中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的手機(jī)，就是3GPP接入技術(shù)；所謂非3GPP接入，就是3GPP標(biāo)準(zhǔn)家族以外的無線接入技術(shù)，典型的比如中國(guó)電信的CDMA接入技術(shù)以及目前流行的WiFi接入技術(shù)等。就是說，在EPC網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)終端如果是非3GPP接入，它可以不經(jīng)過MME網(wǎng)元和SGW網(wǎng)元，但一定會(huì)經(jīng)過PGW網(wǎng)元，才能接入到PDN。PGW網(wǎng)元的主要功能包括：1)會(huì)話和承載管理。2)IP地址分配：PGW負(fù)責(zé)為接入的用戶分配IP地址，此后數(shù)據(jù)包的傳輸在此IP地址下進(jìn)行，PGW分配的地址類型包括IPV6、IPV6或者IPV6+IPV6。

8.26G系統(tǒng)架構(gòu)16、PCRFPCRF是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和IP承載資源的策略與計(jì)費(fèi)控制策略決策點(diǎn)，包含策略控制決策和基于流計(jì)費(fèi)控制的功能，PCRF接受來自PCEF、SPR和AF的輸入，向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測(cè)、門控、基于QoS和基于流計(jì)費(fèi)（除信用控制外）的網(wǎng)絡(luò)控制功能。結(jié)合PCRF的自定義信息做出PCC決策。5、HSSHSS相當(dāng)于3G中的HLR,是LTE的用戶設(shè)備管理單元，實(shí)現(xiàn)LTE用戶的認(rèn)證鑒權(quán)等功能。HSS是所有永久用戶的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，記錄了訪問網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)了用戶的主備份數(shù)據(jù)。

6G關(guān)鍵技術(shù)8.3

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

LTE的關(guān)鍵技術(shù)包括OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)、HARQ技術(shù)、多位動(dòng)態(tài)資源分配與鏈路適配技術(shù)、載波聚合技術(shù)、增強(qiáng)的MIMO技術(shù)、協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)、中繼技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與增強(qiáng)型小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)等。8.3.1OFDM技術(shù)1.OFDM基本概念在通信系統(tǒng)中，信道所能提供的帶寬通常比傳送一路信號(hào)所需的帶寬要寬得多。如果一個(gè)信道只傳送一路信號(hào)是非常浪費(fèi)的，為了能夠充分利用信道的帶寬，就可以采用頻分復(fù)用的方法。在傳統(tǒng)的并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，整個(gè)信號(hào)頻段被劃分為N個(gè)相互不重疊的頻率子信道。每個(gè)子信道傳輸獨(dú)立的調(diào)制符號(hào)，然后再將N個(gè)子信道進(jìn)行頻率復(fù)用。這種避免信道頻譜重疊看起來有利于消除信道間的干擾，但是這樣又不能有效利用頻譜資源。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）即正交頻分復(fù)用，是一種能夠充分利用頻譜資源的多載波傳輸方式，OFDM，即正交頻分復(fù)用多載波調(diào)制技術(shù)，其基本思想是：OFDM將頻域劃分為多個(gè)子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交。將高速的串行數(shù)據(jù)流分解成若干并行的子數(shù)據(jù)流同時(shí)傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。由于子載波的頻譜相互重疊，因而可以得到較高的頻譜效率，可以高效的解決寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落和符號(hào)間干擾的問題。Guardintervals保護(hù)間隔SymbolsOFDM符號(hào)Bandwidth帶寬Subcarriers子載波Frequency頻率Time時(shí)間

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1常規(guī)頻分復(fù)用與OFDM的信道分配情況如圖所示，可以看出OFDM能大大節(jié)約頻譜資源。圖8.5常規(guī)FDM與OFDM調(diào)制

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12.OFDM發(fā)射機(jī)OFDM系統(tǒng)通過采用快速傅立葉變換（FFT）和反向快速傅立葉變換（IFFT），來實(shí)現(xiàn)時(shí)域和頻域表達(dá)式之間的轉(zhuǎn)換。FFT運(yùn)算將信號(hào)表達(dá)式從時(shí)域變換到頻域。反向快速傅立葉變換（IFFT）則將信號(hào)表達(dá)式從頻域變換到時(shí)域。在OFDM發(fā)射處理過程中，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行串并變換，即將串行數(shù)據(jù)變換為并行的，這一過程的主要目的是為了便于做傅立葉變換。串并變換之后進(jìn)行的傅立葉變換，在不同階段是不同的，在調(diào)制部分是反變換（IFFT），在解調(diào)部分是下變換（FFT）。最后還要再通過并串變換變?yōu)榇袛?shù)據(jù)輸出。在OFDM發(fā)射處理過程中，還會(huì)用到星座映射。所謂星座映射是指將輸入的串行數(shù)據(jù)，首先做一次調(diào)制，再經(jīng)由FFT分布到各個(gè)子信道上去。調(diào)制的方式可以有許多種，包括BPSK、QPSK、QAM等。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

在OFDM系統(tǒng)中，符號(hào)間干擾(ISI)會(huì)導(dǎo)致較高的誤碼率，同時(shí)產(chǎn)生載波間干擾(ICI)，損失正交性，使系統(tǒng)性能下降。為削弱ISI的影響，通常在OFDM符號(hào)中插入保護(hù)間隔（CP），其長(zhǎng)度一般選擇等于信道沖擊響應(yīng)長(zhǎng)度。保護(hù)間隔可以不包含任何信號(hào)，但是這樣也會(huì)引入ICI，破壞了子載波間的正交性。如果引入的保護(hù)間隔由信號(hào)的循環(huán)擴(kuò)展構(gòu)成，即引入循環(huán)前綴，長(zhǎng)度滿足消除ISI的循環(huán)前綴亦可消除ICI。增加CP的目的是避免符號(hào)間干擾，當(dāng)發(fā)射機(jī)增加的CP長(zhǎng)度大于信道沖擊響應(yīng)時(shí)，接收機(jī)通過丟棄CP就可避免前一符號(hào)的干擾。CP帶來帶寬和功率的浪費(fèi)，需要克服符號(hào)間和子載波間干擾的角度與頻譜效率的角度均衡。一般CP長(zhǎng)度設(shè)置為大于傳播環(huán)境中的時(shí)延擴(kuò)展。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1OFDMA的發(fā)射處理流程如下：1)將數(shù)據(jù)先進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換。通過串/并轉(zhuǎn)換和星座映射，把高速串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成N個(gè)并行的低速數(shù)據(jù)，并映射到N個(gè)不同的子載波。2)進(jìn)入反快速傅里葉變換模塊，進(jìn)行IFFT處理。3)IFFT處理后的數(shù)據(jù)再經(jīng)并串變換后，插入CP，避免符號(hào)間干擾。6)進(jìn)入載波調(diào)制。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

OFDMA可以給用戶分配任意的子載波，可在時(shí)域和頻域兩個(gè)維度上進(jìn)行調(diào)度，從而獲得額外的頻率分集增益，可以消除瞬時(shí)干擾和頻率選擇性衰落。為降低信令負(fù)荷與開銷比例，LTE系統(tǒng)的資源調(diào)度是以資源塊為粒度進(jìn)行，沒有采用針對(duì)每個(gè)子載波的方式。OFDMA發(fā)送在頻域?qū)?yīng)多個(gè)并行子載波，在時(shí)域?qū)?yīng)多個(gè)具有不同頻率的正弦波。相對(duì)于一次只傳輸一個(gè)符號(hào)的常規(guī)QAM調(diào)制器，OFDMA合成信號(hào)的包絡(luò)幅度變化非常強(qiáng)烈，并形成高峰均比特性，如圖八.9所示。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)13.OFDM接收機(jī)在OFDM的接收機(jī)不對(duì)符號(hào)間干擾進(jìn)行處理，但須對(duì)子載波經(jīng)歷的信道響應(yīng)進(jìn)行處理。通過增加收發(fā)兩端均已知的參考或?qū)ьl信號(hào)，接收端可很方便實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)。通過適當(dāng)設(shè)置參考信號(hào)在時(shí)域和頻域的位置，接收機(jī)可估算出信道對(duì)不同子載波的影響，從而實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)。典型的接收機(jī)解決方案就是頻域均衡器。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)16.OFDM的主要優(yōu)、缺點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn)(1)OFDM系統(tǒng)可以通過使用不同數(shù)量的子信道來實(shí)現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。(2)可以有效地對(duì)抗信號(hào)波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)信道中因?yàn)槎鄰絺鬏敹霈F(xiàn)頻率選擇性衰落時(shí)，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。(3)通過各個(gè)子載波的聯(lián)合編碼，具有很強(qiáng)的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再加時(shí)域均衡器。通過將各個(gè)信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。(6)OFDM技術(shù)抗窄帶干擾性很強(qiáng)，因?yàn)檫@些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。(5)可以選用基于IFFT/FFT的OFDM實(shí)現(xiàn)方法；(6)OFDM系統(tǒng)由于各個(gè)子載載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此OFDM系統(tǒng)可以最大限度的利用頻譜資源。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

主要缺點(diǎn)（1）OFDM對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感，容易帶來衰耗；（2）OFDM的峰值平均功率比較大，會(huì)導(dǎo)致射頻放大器的功率效率比較低；（3）OFDM自適應(yīng)跳頻技術(shù)會(huì)相應(yīng)增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜度，當(dāng)終端移動(dòng)速度每小時(shí)高于30km時(shí)，自適應(yīng)跳頻就不是很適合了。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)15.OFDM應(yīng)用1）下行多址傳輸

LTE系統(tǒng)下行鏈路采用OFDMA，OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交頻分多址接入方式，是基于OFDM的應(yīng)用。OFDMA將傳輸帶寬劃分成相互正交的子載波集，通過將不同的子載波集分配給不同的用戶，可用資源被靈活的在不同移動(dòng)終端之間共享，從而實(shí)現(xiàn)不同用戶之間的多址接入。這可以看成是一種OFDM+FDMA+TDMA技術(shù)相結(jié)合的多址接入方式。如下圖8.8所示：

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

如果將OFDM本身理解為一種傳輸方式，圖8.8（a）顯示出就是將所有的資源—包括時(shí)間、頻率都分配給了一個(gè)用戶，OFDM融入FDMA的多址方式后如圖8.8（b）所示，就可以將子載波分配給不同的用戶進(jìn)行使用，此時(shí)OFDM+FDMA與傳統(tǒng)的FDMA多址接入方式最大的不同就是，分配給不同用戶的相鄰載波之間是部分重疊的。一旦在時(shí)間對(duì)載波資源加以動(dòng)態(tài)分配就構(gòu)成了OFDM+FDMA+TDMA的多址方式，如圖8.8（c）所示，根據(jù)每個(gè)用戶需求的數(shù)據(jù)傳輸速率、當(dāng)時(shí)的信道質(zhì)量對(duì)頻率資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

在OFDMA系統(tǒng)中，可以為每個(gè)用戶分配固定的時(shí)間-頻率方格圖，使每個(gè)用戶使用特定的部分子載波，而且各個(gè)用戶之間所用的子載波是不同的，如下圖所示：

OFDMA方案中，還可以很容易的引入跳頻技術(shù)，即在每個(gè)時(shí)隙中，可以根據(jù)跳頻圖樣來選擇每個(gè)用戶所使用的子載波頻率。這樣允許每個(gè)用戶使用不同的跳頻圖樣進(jìn)行跳頻，就可以把OFDMA系統(tǒng)變化成為跳頻CDMA系統(tǒng)，從而可以利用跳頻的優(yōu)點(diǎn)為OFDM系統(tǒng)帶來好處。跳頻OFDMA的最大好處在于為小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶設(shè)計(jì)正交跳頻圖樣，從而可以相對(duì)容易地消除小區(qū)內(nèi)的干擾。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12）

上行多址傳輸與基站比較，終端設(shè)備對(duì)成本更敏感，耗電問題也是人們非常關(guān)注的問題。因此TD-LTE下行采用OFDM技術(shù)，但上行采用單載波頻分多址SC-FDMA技術(shù)方案，其優(yōu)勢(shì)是具有更低的峰均比，可以降低對(duì)硬件（主要是放大器）的要求，提高功率利用效率。OFDM的峰均比問題是近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)，有多種降峰均比的方法被提出來。這些方法基本上都會(huì)導(dǎo)致額外的處理復(fù)雜度或頻率效率的下降，因此也不利于控制用戶終端的成本。SC-FDMA技術(shù)既具有低峰均比的性質(zhì)，也保持了良好的與下行OFDM技術(shù)的一致性，例如大部分參數(shù)都可以重用，這為實(shí)現(xiàn)帶來了簡(jiǎn)化。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)18.3.2MIMO技術(shù)1.MIMO概述 MIMO（Multi-input

Multi-output）多輸入多輸出技術(shù)是一種用來描述多天線無線通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個(gè)天線各自獨(dú)立發(fā)送信號(hào)，同時(shí)在接收端用多個(gè)天線接收并恢復(fù)原信息。 多天線技術(shù)是移動(dòng)通信領(lǐng)域中無線傳輸技術(shù)的重大突破。通常，多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落，因而被視為有害因素，然而，多天線技術(shù)卻能將多徑作為一個(gè)有利因素加以利用。MIMO(MultipleInputMultipleoutput：多輸入多輸出)技術(shù)利用空間中的多徑因素，在發(fā)送端和接收端采用多個(gè)天線，通過空時(shí)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集增益或復(fù)用增益，充分利用空間資源，提高頻譜利用率。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1總的來說，MIMO技術(shù)的基礎(chǔ)目的是：1)提供更高的空間分集增益：聯(lián)合發(fā)射分集和接收分集兩部分的空間分集增益，提供更大的空間分集增益，保證等效無線信道更加“平穩(wěn)”，從而降低誤碼率，進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量；2)提供更大的系統(tǒng)容量：在信噪比SNR足夠高，同時(shí)信道條件滿足“秩>1”，則可以在發(fā)射端把用戶數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，然后分別在每根發(fā)送天線上進(jìn)行同時(shí)刻、同頻率的發(fā)送，同時(shí)保持總發(fā)射功率不變，最后，再由多元接收天線陣根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特性，在接收機(jī)端將其識(shí)別，并利用多用戶解調(diào)結(jié)束最終恢復(fù)出原數(shù)據(jù)流。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12.LTE中的MIMO模型無線通信系統(tǒng)中通常采用如下幾種傳輸模型：?jiǎn)屋斎雴屋敵鱿到y(tǒng)SISO、多輸入單輸出系統(tǒng)MISO、單輸入多輸出系統(tǒng)SIMO和多輸入多輸出系統(tǒng)MIMO。其傳輸模型如下圖所：

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

在一個(gè)無線通信系統(tǒng)中，天線是處于最前端的信號(hào)處理部分。提高天線系統(tǒng)的性能和效率，將會(huì)直接給整個(gè)系統(tǒng)帶來可觀的增益。傳統(tǒng)天線系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從單發(fā)/單收天線SISO，到多發(fā)/單收MISO，以及單發(fā)/多收SIMO天線的階段。為了盡可能的抵抗這種時(shí)變-多徑衰落對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，人們不斷的尋找新的技術(shù)。采用時(shí)間分集（時(shí)域交織）和頻率分集（擴(kuò)展頻譜技術(shù)）技術(shù)就是在傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)中抵抗多徑衰落的有效手段，而空間分集（多天線）技術(shù)就是MISO、SIMO或MIMO系統(tǒng)進(jìn)一步抵抗衰落的有效手段。LTE系統(tǒng)中常用的MIMO模型有下行單用戶MIMO（SU-MIMO）和上行多用戶MIMO（MU-MIMO）。8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

SU-MIMO（單用戶MIMO）：指在同一時(shí)頻單元上一個(gè)用戶獨(dú)占所有空間資源，這時(shí)的預(yù)編碼考慮的是單個(gè)收發(fā)鏈路的性能,其傳輸模型如下圖所示:MU-MIMO（多用戶MIMO）：多個(gè)終端同時(shí)使用相同的時(shí)頻資源塊進(jìn)行上行傳輸，其中每個(gè)終端都是采用1根發(fā)射天線，系統(tǒng)側(cè)接收機(jī)對(duì)上行多用戶混合接收信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，最后恢復(fù)出各個(gè)用戶的原始發(fā)射信號(hào)。上行MU-MIMO是大幅提高LTE系統(tǒng)上行頻譜效率的一個(gè)重要手段，但是無法提高上行單用戶峰值吞吐量。其傳輸模型如下圖所示：

8.36G關(guān)鍵技術(shù)13.MIMO系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量是表征通信系統(tǒng)的最重要標(biāo)志之一，表示了通信系統(tǒng)最大傳輸率。無線信道容量是評(píng)價(jià)一個(gè)無線信道性能的綜合性指標(biāo)，它描述了在給定的信噪比(SNR)和帶寬條件下，某一信道能可靠傳輸?shù)膫鬏斔俾蕵O限。傳統(tǒng)的單輸入單輸出系統(tǒng)的容量由香農(nóng)(Shannon)公式給出，而MIMO系統(tǒng)的容量是多天線信道的容量問題。對(duì)于發(fā)射天線數(shù)為N，接收天線數(shù)為M的多入多出（MIMO）系統(tǒng)，假定信道為獨(dú)立的瑞利衰落信道，并設(shè)N、M很大，則信道容量C近似為：其中B為信號(hào)帶寬，ρ為接收端平均信噪比，min(M,N)為M，N的較小者。上式表明，功率和帶寬固定時(shí)，多入多出系統(tǒng)的最大容量或容量上限隨最小天線數(shù)的增加而線性增加。而在同樣條件下，在接收端或發(fā)射端采用多天線或天線陣列的普通智能天線系統(tǒng)，其容量?jī)H隨天線數(shù)的對(duì)數(shù)增加而增加。相對(duì)而言，多入多出對(duì)于提高無線通信系統(tǒng)的容量具有極大的潛力。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)13.MIMO系統(tǒng)容量通常，多徑要引起衰落，因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明，對(duì)于MIMO系統(tǒng)來說，多徑可以作為一個(gè)有利因素加以利用。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，MIMO的多入多出是針對(duì)多徑無線信道來說的。傳輸信息流s(k)經(jīng)過空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流ci(k)，I=1，……，N。這N個(gè)子流由N個(gè)天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線接收。多天線接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實(shí)現(xiàn)最佳的處理。特別是，這N個(gè)子流同時(shí)發(fā)送到信道，各發(fā)射信號(hào)占用同一頻帶，因而并未增加帶寬。若各發(fā)射接收天線間的通道響應(yīng)獨(dú)立，則多入多出系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道。通過這些并行空間信道獨(dú)立地傳輸信息，數(shù)據(jù)率必然可以提高。MIMO將多徑無線信道與發(fā)射、接收視為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。這是一種近于最優(yōu)的空域時(shí)域聯(lián)合的分集和干擾對(duì)消處理。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)16.MIMO關(guān)鍵技術(shù)MIMO技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是可以提高系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)大系統(tǒng)的容量。MIMO通過空間分集技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)分別解決可靠性問題和容量問題。為了滿足系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)傳輸速率和高系統(tǒng)容量方面的需求，LTE系統(tǒng)的下行MIMO技術(shù)支持2×2的基本天線配置。下行MIMO技術(shù)主要包括：空間分集、空間復(fù)用及波束賦形3大類。與下行MIMO相同，LTE系統(tǒng)上行MIMO技術(shù)也包括空間分集和空間復(fù)用。在LTE系統(tǒng)中，應(yīng)用MIMO技術(shù)的上行基本天線配置為1×2，即一根發(fā)送天線和兩根接收天線?？紤]到終端實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的問題，目前對(duì)于上行并不支持一個(gè)終端同時(shí)使用兩根天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)送，即只考慮存在單一上行傳輸鏈路的情況。因此，在當(dāng)前階段上行僅僅支持上行天線選擇和多用戶MIMO兩種方案。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)11)空間復(fù)用

空間復(fù)用的主要原理是利用空間信道的弱相關(guān)性，通過在多個(gè)相互獨(dú)立的空間信道上傳輸不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾省TE系統(tǒng)中空間復(fù)用技術(shù)包括：開環(huán)空間復(fù)用和閉環(huán)空間復(fù)用。

開環(huán)空間復(fù)用：LTE系統(tǒng)支持基于多碼字的空間復(fù)用傳輸。所謂多碼字，即用于空間復(fù)用傳輸?shù)亩鄬訑?shù)據(jù)來自于多個(gè)不同的獨(dú)立進(jìn)行信道編碼的數(shù)據(jù)流，每個(gè)碼字可以獨(dú)立地進(jìn)行速率控制。閉環(huán)空間復(fù)用：即所謂的線性預(yù)編碼技術(shù)。線性預(yù)編碼技術(shù)：作用是將天線域的處理轉(zhuǎn)化為波束域進(jìn)行處理，在發(fā)射端利用已知的空間信道信息進(jìn)行預(yù)處理操作，從而進(jìn)一步提高用戶和系統(tǒng)的吞吐量。線性預(yù)編碼技術(shù)可以按其預(yù)編碼矩陣的獲取方式劃分為兩大類：非碼本的預(yù)編碼和基于碼本的預(yù)編碼。

在目前的LTE協(xié)議中，下行采用的是SU-MIMO?？梢圆捎肕IMO發(fā)射的信道有PDSCH和PMCH，其余的下行物理信道不支持MIMO，只能采用單天線發(fā)射或發(fā)射分集。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12)空間分集

采用多個(gè)收發(fā)天線的空間分集可以很好的對(duì)抗傳輸信道的衰落。空間分集分為發(fā)射分集、接收分集和接收發(fā)射分集三種。（1）發(fā)射分集

發(fā)射分集是在發(fā)射端使用多幅發(fā)射天線發(fā)射信息，通過對(duì)不同的天線發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行編碼達(dá)到空間分集的目的，接收端可以獲得比單天線高的信噪比。發(fā)射分集包含空時(shí)發(fā)射分集（STTD）、空頻發(fā)射分集（SFBC）和循環(huán)延遲分集（CDD）幾種。A.空時(shí)發(fā)射分集（STTD）：通過對(duì)不同的天線發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行空時(shí)編碼達(dá)到時(shí)間和空間分集的目的；在發(fā)射端對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行聯(lián)合編碼以減小由于信道衰落和噪聲導(dǎo)致的符號(hào)錯(cuò)誤概率；空時(shí)編碼通過在發(fā)射端的聯(lián)合編碼增加信號(hào)的冗余度，從而使得信號(hào)在接收端獲得時(shí)間和空間分集增益?？梢岳妙~外的分集增益提高通信鏈路的可靠性，也可在同樣可靠性下利用高階調(diào)制提高數(shù)據(jù)率和頻譜利用率。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

B.空頻發(fā)射分集（SFBC）：空頻發(fā)射分集與空時(shí)發(fā)射分集類似，不同的是SFBC是對(duì)發(fā)送的符號(hào)進(jìn)行頻域和空域編碼，將同一組數(shù)據(jù)承載在不同的子載波上面獲得頻率分集增益。

兩天線空頻發(fā)射分集原理圖如下所示：圖8.13兩天線空頻發(fā)射分集原理圖

圖中OFDMmodulationOFDM調(diào)制Mobileterminal移動(dòng)終端

除兩天線SFBC發(fā)射分集外，LTE協(xié)議還支持6天線SFBC發(fā)射分集，并且給出了構(gòu)造方法。SFBC發(fā)射分集方式通常要求發(fā)射天線盡可能獨(dú)立，以最大限度的獲取分集增益。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

C.循環(huán)延遲分集（CDD）：延時(shí)發(fā)射分集是一種常見的時(shí)間分集方式，可以通俗的理解為發(fā)射端為接收端人為制造多徑。LTE中采用的延時(shí)發(fā)射分集并非簡(jiǎn)單的線性延時(shí)，而是利用CP特性采用循環(huán)延時(shí)操作。根據(jù)DFT變換特性，信號(hào)在時(shí)域的周期循環(huán)移位（即延時(shí)）相當(dāng)于頻域的線性相位偏移，因此LTE的CDD（循環(huán)延時(shí)分集）是在頻域上進(jìn)行操作的。LTE協(xié)議支持一種與下行空間復(fù)用聯(lián)合作用的大延時(shí)CDD模式。大延時(shí)CDD將循環(huán)延時(shí)的概念從天線端口搬到了SU-MIMO空間復(fù)用的層上，并且延時(shí)明顯增大，仍以兩天線為例，延時(shí)達(dá)到了半個(gè)符號(hào)積分周期（即1026Ts）。目前LTE協(xié)議支持2天線和6天線的下行CDD發(fā)射分集。CDD發(fā)射分集方式通常要求發(fā)射天線盡可能獨(dú)立，以最大限度的獲取分集增益。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

（2）接收分集

接收分集指多個(gè)天線接收來自多個(gè)信道的承載同一信息的多個(gè)獨(dú)立的信號(hào)副本。

由于信號(hào)不可能同時(shí)處于深衰落情況中，因此在任一給定的時(shí)刻至少可以保證有一個(gè)強(qiáng)度足夠大的信號(hào)副本提供給接收機(jī)使用，從而提高了接收信號(hào)的信噪比。圖8.16接收分集原理示意圖

8.36G關(guān)鍵技術(shù)13)波束賦形MIMO中的波束賦形方式與智能天線系統(tǒng)中的波束賦形類似，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，接收端再對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行上行波束賦形，抑制噪聲和干擾。與常規(guī)智能天線不同的是，原來的下行波束賦形只針對(duì)一個(gè)天線，現(xiàn)在需要針對(duì)多個(gè)天線。通過下行波束賦形，使得信號(hào)在用戶方向上得到加強(qiáng)，通過上行波束賦形，使得用戶具有更強(qiáng)的抗干擾能力和抗噪能力。因此，和發(fā)分集類似，可以利用額外的波束賦形增益提高通信鏈路的可靠性，也可在同樣可靠性下利用高階調(diào)制提高數(shù)據(jù)率和頻譜利用率。Stream數(shù)據(jù)流Polarizedantennagrouping極化分組天線

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

8.3.3HARQ技術(shù) 為了克服無線移動(dòng)信道時(shí)變和多徑衰落對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀?GLTE可以采用基于前向糾錯(cuò)(FEC)和自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)等差錯(cuò)控制方法，來降低系統(tǒng)的誤碼率以確保服務(wù)質(zhì)量。雖然FEC方案產(chǎn)生的時(shí)延較小，但存在的編碼冗余卻降低了系統(tǒng)吞吐量；ARQ在誤碼率不大時(shí)可以得到理想的吞吐量，但產(chǎn)生的時(shí)延較大，不宜于提供實(shí)時(shí)服務(wù)。為了克服兩者的缺點(diǎn)，將這兩種方法結(jié)合就產(chǎn)生了混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ)方案：即在一個(gè)ARQ系統(tǒng)中包含一個(gè)FEC子系統(tǒng)，當(dāng)FEC的糾錯(cuò)能力可以糾正這些錯(cuò)誤時(shí)，則不需要使用ARQ；只有當(dāng)FEC無法正常糾錯(cuò)時(shí)，才通過ARQ反饋信道請(qǐng)求重發(fā)錯(cuò)誤碼組。 ARQ和FEC的有效結(jié)合不僅提供了比單獨(dú)的FEC系統(tǒng)更高的可靠性，而且提供了比單獨(dú)的ARQ系統(tǒng)更高的系統(tǒng)吞吐量。因此，隨著對(duì)高數(shù)據(jù)率或高可靠業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展，HARQ成為無線通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)并得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)11.HARQ技術(shù)1自動(dòng)重傳請(qǐng)求協(xié)議常用的自動(dòng)重傳請(qǐng)求協(xié)議包括停等式(SAW)、后退N步式(Go-back-N)和選擇重發(fā)式(SR)等。(1)停等式發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)分組包就暫時(shí)停下來，等待接收端的確認(rèn)信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端時(shí)，對(duì)其進(jìn)行檢錯(cuò)，若接收正確，返回確認(rèn)(ACK)信號(hào)，錯(cuò)誤則返回不確認(rèn)(NACK)信號(hào)。當(dāng)發(fā)端收到ACK信號(hào)，就發(fā)送新的數(shù)據(jù)，否則重新發(fā)送上次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。而在等待確認(rèn)信息期間，信道是空閑的，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。這種方法由于收發(fā)雙方在同一時(shí)間內(nèi)僅對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行操作，因此實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單，相應(yīng)的信令開銷小，收端的緩存容量要求低。但是由于在等待確認(rèn)信號(hào)的過程中不發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致太多資源被浪費(fèi)，尤其是當(dāng)信道傳輸時(shí)延很大時(shí)。因此，停等式造成通信信道的利用率不高，系統(tǒng)的吞吐量較低。1

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1(2)后退N步式 在采用后退N步式ARQ協(xié)議的傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)分組后，并不停下來等待確認(rèn)信息，而是連續(xù)發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)分組信息。接收端將每個(gè)數(shù)據(jù)包相應(yīng)的ACK或NACK信息反饋回發(fā)送端，同時(shí)發(fā)送回的還有數(shù)據(jù)包分組號(hào)。當(dāng)接收到一個(gè)NACK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端就重新發(fā)送包括錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的N個(gè)數(shù)據(jù)包，如圖2所示。接收端只需按序接收數(shù)據(jù)包，在接收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包后即使又接收到正確的數(shù)據(jù)包后還是必須將正確的數(shù)據(jù)包丟棄，并重新發(fā)送確認(rèn)信息?？梢钥闯觯啾容^SAW，采用該協(xié)議一方面因發(fā)端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)提高了系統(tǒng)的吞吐量，但同時(shí)增大了系統(tǒng)的信令開銷；另一方面，由于收端僅按序接收數(shù)據(jù)，那么在重傳時(shí)又必須把原來已正確傳送過的數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳(僅因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)分組之前有一個(gè)數(shù)據(jù)分組出了錯(cuò))，這種方法使信道利用率降低。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1(3)選擇重發(fā)式 為了進(jìn)一步提高信道的利用率，選擇重發(fā)式協(xié)議只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，但是此時(shí)收端不再按序接收數(shù)據(jù)分組信息，那么在收端則需要相當(dāng)容量的緩存空間來存儲(chǔ)已經(jīng)成功譯碼但還沒能按序輸出的分組。同時(shí)收端在組合數(shù)據(jù)包前必須知道序列號(hào)，因此，序列號(hào)要和數(shù)據(jù)分別編碼，而且序列號(hào)需要更可靠的編碼以克服任何時(shí)候出現(xiàn)在數(shù)據(jù)里的錯(cuò)誤，這樣就增加了對(duì)信令的要求。所以，相比之下SR的信道利用率最高，但是要求的存儲(chǔ)空間和信令開銷也最大。 在3GLTE系統(tǒng)中將采用停等式(SAW)重傳協(xié)議。這種機(jī)制不僅簡(jiǎn)單可靠，系統(tǒng)信令開銷小，并且降低了對(duì)于接收機(jī)的緩存空間的要求。但是，該協(xié)議的信道利用效率較低。為了避免這種不利，3GLTE系統(tǒng)采用了N通道的停等式協(xié)議，即發(fā)送端在信道上并行地運(yùn)行N套不同的SAW協(xié)議，利用不同信道間的間隙來交錯(cuò)地傳遞數(shù)據(jù)和信令，從而提高了信道利用率。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12.基本HARQ類型 根據(jù)重傳內(nèi)容的不同，在3GPP標(biāo)準(zhǔn)和建議中主要有3種混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求機(jī)制，包括HARQ-I、HARQ-II和HARQ-III等。(1)HARQ-I型 HARQ-I即為傳統(tǒng)HARQ方案，它僅在ARQ的基礎(chǔ)上引入了糾錯(cuò)編碼，即對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)包增加循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)比特并進(jìn)行FEC編碼。收端對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行FEC譯碼和CRC校驗(yàn)，如果有錯(cuò)則放棄錯(cuò)誤分組的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端反饋NACK信息請(qǐng)求重傳與上一幀相同的數(shù)據(jù)包。一般來說，物理層設(shè)有最大重發(fā)次數(shù)的限制，防止由于信道長(zhǎng)期處于惡劣的慢衰落而導(dǎo)致某個(gè)用戶的數(shù)據(jù)包不斷地重發(fā)，從而浪費(fèi)信道資源。如果達(dá)到最大的重傳次數(shù)時(shí)，接收端仍不能正確譯碼(在3GLTE系統(tǒng)中設(shè)置的最大重傳次數(shù)為3)，則確定該數(shù)據(jù)包傳輸錯(cuò)誤并丟棄該包，然后通知發(fā)送端發(fā)送新的數(shù)據(jù)包。這種HARQ方案對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包采取了簡(jiǎn)單的丟棄，而沒有充分利用錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包中存在的有用信息。所以，HARQ-I型的性能主要依賴于FEC的糾錯(cuò)能力。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1(2)HARQ-II型 HARQ-II也稱作完全增量冗余方案。在這種方案下，信息比特經(jīng)過編碼后，將編碼后的校驗(yàn)比特按照一定的周期打孔，根據(jù)碼率兼容原則依次發(fā)送給接收端。收端對(duì)已傳的錯(cuò)誤分組并不丟棄，而是與接收到的重傳分組組合進(jìn)行譯碼；其中重傳數(shù)據(jù)并不是已傳數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單復(fù)制，而是附加了冗余信息。接收端每次都進(jìn)行組合譯碼，將之前接收的所有比特組合形成更低碼率的碼字，從而可以獲得更大的編碼增益，達(dá)到遞增冗余的目的。每一次重傳的冗余量是不同的，而且重傳數(shù)據(jù)不能單獨(dú)譯碼，通常只能與先前傳的數(shù)據(jù)合并后才能被解碼。(3)HARQ-III型 HARQ-III型是完全遞增冗余重傳機(jī)制的改進(jìn)。對(duì)于每次發(fā)送的數(shù)據(jù)包采用互補(bǔ)刪除方式，各個(gè)數(shù)據(jù)包既可以單獨(dú)譯碼，也可以合成一個(gè)具有更大冗余信息的編碼包進(jìn)行合并譯碼。另外根據(jù)重傳的冗余版本不同，HARQ-III又可進(jìn)一步分為兩種：一種是只具有一個(gè)冗余版本的HARQ-III，各次重傳冗余版本均與第一次傳輸相同，即重傳分組的格式和內(nèi)容與第一次傳輸?shù)南嗤?，接收端的解碼器根據(jù)接收到的信噪比(SNR)加權(quán)組合這些發(fā)送分組的拷貝，這樣，可以獲得時(shí)間分集增益。另一種是具有多個(gè)冗余版本的HARQ-III，各次重傳的冗余版本不相同，編碼后的冗余比特的刪除方式是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的，使得刪除的碼字是互補(bǔ)等效的。所以，合并后的碼字能夠覆蓋FEC編碼中的比特位，使譯碼信息變得更全面，更利于正確譯碼。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)13.同步和異步HARQ 按照重傳發(fā)生的時(shí)刻來區(qū)分，可以將HARQ可以分為同步和異步兩類。同步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的傳輸(重傳)是發(fā)生在固定的時(shí)刻，由于接收端預(yù)先已知傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻，因此不需要額外的信令開銷來標(biāo)示HARQ進(jìn)程的序號(hào)，此時(shí)的HARQ進(jìn)程的序號(hào)可以從子幀號(hào)獲得；異步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的傳輸可以發(fā)生在任何時(shí)刻，接收端預(yù)先不知道傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻，因此HARQ進(jìn)程的處理序號(hào)需要連同數(shù)據(jù)一起發(fā)送。 由于同步HARQ的重傳發(fā)生在固定時(shí)刻，在沒有附加進(jìn)程序號(hào)的同步HARQ在某一時(shí)刻只能支持一個(gè)HARQ進(jìn)程。實(shí)際上HARQ操作應(yīng)該在一個(gè)時(shí)刻可以同時(shí)支持多個(gè)HARQ進(jìn)程的發(fā)生，此時(shí)同步HARQ需要額外的信令開銷來標(biāo)示HARQ的進(jìn)程序號(hào)，而異步HARQ本身可以支持傳輸多個(gè)進(jìn)程。另外，在同步HARQ方案中，發(fā)送端不能充分利用重傳的所有時(shí)刻，例如為了支持優(yōu)先級(jí)較高的HARQ進(jìn)程，則必須中止預(yù)先分配給該時(shí)刻的進(jìn)程，那么此時(shí)仍需要額外的信令信息。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1與異步HARQ相比較，同步HARQ具有以下的優(yōu)勢(shì)：(1)控制信令開銷小，在每次傳輸過程中的參數(shù)都是預(yù)先已知的，不需要標(biāo)示HARQ的進(jìn)程序號(hào)。(2)在非自適應(yīng)系統(tǒng)中接收端操作復(fù)雜度低。(3)提高了控制信道的可靠性，在非自適應(yīng)系統(tǒng)中，有些情況下，控制信道的信令信息在重傳時(shí)與初始傳輸是相同的，這樣就可以在接收端進(jìn)行軟信息合并從而提高控制信道的性能。根據(jù)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)際需求，異步HARQ具有以下的優(yōu)勢(shì)：(1)如果采用完全自適應(yīng)的HARQ技術(shù)，同時(shí)在資源分配時(shí)，可以采用離散、連續(xù)的子載波分配方式，調(diào)度將會(huì)具有很大的靈活性。(2)可以支持一個(gè)子幀的多個(gè)HARQ進(jìn)程(3)重傳調(diào)度的靈活性高

8.36G關(guān)鍵技術(shù)18.3.6動(dòng)態(tài)資源分配技術(shù)1.LTE系統(tǒng)資源分配特點(diǎn)在LTE系統(tǒng)資源中，無線資源包括子載波和發(fā)送功率，由于在調(diào)制技術(shù)、多址方案和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上LTE系統(tǒng)都有別于以前的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，因此，其資源分配具有與傳統(tǒng)無線資源分配不同的特點(diǎn)，并由此產(chǎn)生了一系列需要解決的問題。LTE系統(tǒng)無線資源分配具有以下特點(diǎn)：小區(qū)間干擾、動(dòng)態(tài)子信道分配和分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。1)小區(qū)間干擾OFDM系統(tǒng)影響系統(tǒng)性能的干擾主要為小區(qū)間干擾（ICI）。特別在頻率復(fù)用因子為1的OFDM系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的所有小區(qū)都使用相同的頻率資源為本小區(qū)內(nèi)用戶提供服務(wù)，一個(gè)小區(qū)內(nèi)的資源分配會(huì)影響到其他小區(qū)的系統(tǒng)容量和邊緣用戶性能，因此需要多個(gè)小區(qū)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。這是LTE系統(tǒng)無線資源分配的一個(gè)特點(diǎn)。2)動(dòng)態(tài)子信道分配OFDM和SC-FDMA兩大技術(shù)中，SC-FDMA為單載波傳輸技術(shù)，其特點(diǎn)為峰均比低。OFDM和SC-FDMA兩種多址技術(shù)都可以通過靈活地選擇適合的子信道（由OFDM中的多個(gè)子載波以一定方式組合而成）進(jìn)行傳輸，來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻域資源分配，從而充分利用頻率分集和多用戶分集，獲得最佳的系統(tǒng)性能。這是LTE系統(tǒng)無線資源分配的另一個(gè)特點(diǎn)。3)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LTE系統(tǒng)中，取消了RNC，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平化。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，使得無線資源分配過程中的小區(qū)間協(xié)調(diào)需要考慮管理信令開銷和控制時(shí)延。分布式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是LTE系統(tǒng)無線資源管理的第三個(gè)特點(diǎn)。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12.LTE動(dòng)態(tài)資源分配1)調(diào)度 頻率資源的調(diào)度在基于分組交換的無線網(wǎng)絡(luò)中起著至關(guān)重要的作用，3GPP中給出了調(diào)度的定義：基站調(diào)度器動(dòng)態(tài)地控制時(shí)頻資源的分配，在一定的時(shí)間內(nèi)分配給某一個(gè)用戶。一個(gè)好的調(diào)度算法要求在保證用戶QoS要求的同時(shí)要獲得最大化系統(tǒng)容量，因此要在系統(tǒng)與用戶之間進(jìn)行折衷。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，各種類型的新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，如VoIP、多媒體業(yè)務(wù)等，這些業(yè)務(wù)的QoS要求之間存在著很大的差異，如何在這一個(gè)復(fù)雜而巨變的網(wǎng)絡(luò)條件下設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的調(diào)度器來滿足不同業(yè)務(wù)的需要是一件極具挑戰(zhàn)的事情。 要兼顧系統(tǒng)的吞吐量與用戶的QoS要求，需要為調(diào)度器提供一定的外部信息，如用戶信道狀況、數(shù)據(jù)的隊(duì)列長(zhǎng)度等。調(diào)度需要綜合考慮各種因素，在充分利用信道狀態(tài)信息和用戶業(yè)務(wù)信息的同時(shí)，盡量減少信令及其他各方面的開銷，最大限度地提高系統(tǒng)的性能。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12)功率控制 下行鏈路中的功率控制要求可以補(bǔ)償路徑損耗和陰影衰落，這個(gè)目標(biāo)通過慢速功率控制就可以達(dá)到，但是為了充分利用頻率分集效用，在每個(gè)調(diào)度周期內(nèi)還需要考慮每個(gè)子信道上的功率分配問題。與功率控制相比，功率分配的周期更短、粒度更小。功率分配和子載波的分配一般聯(lián)合考慮，以保證用戶QoS要求和系統(tǒng)總吞吐量。目前研究單小區(qū)子載波分配和功率分配的文獻(xiàn)比較多，但是都比較復(fù)雜且假設(shè)條件過于理想化，很難應(yīng)用于工程上。目前比較簡(jiǎn)單有效的下行功率控制（功率分配）方法有：平均分配法和路徑損耗補(bǔ)償法。 平均分配法：將每個(gè)扇區(qū)的功率平分到每個(gè)子載波上，每個(gè)用戶的發(fā)射功率即可以根據(jù)所占用的子載波數(shù)來確定。 路徑損耗補(bǔ)償法：系統(tǒng)中所使用的方法，取扇區(qū)功率一部分用于補(bǔ)償用戶的大尺度和陰影衰落，剩余的功率用于功率注水。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1 此外，在干擾協(xié)調(diào)機(jī)制中，也需要功率控制進(jìn)行配合，如除了將可用頻率資源在中心用戶與邊緣用戶之間進(jìn)行分配外，還可要求中心用戶減功率發(fā)送，邊緣用戶全功率發(fā)送。 在上行的功率控制中，由于用戶間相互正交，減少了遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，因此不需要快速功率控制，應(yīng)采用慢速功率控制來補(bǔ)償路徑損耗和陰影衰落；通過功率控制減少扇區(qū)間的同頻干擾，保證系統(tǒng)的容量能夠達(dá)到較高的要求。上行功率控制機(jī)制是實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾抑制的重要手段。 按照是否需要反饋信息上行功率控制，可以分為開環(huán)方式和閉環(huán)方式。同時(shí)，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能不同也可以分為兩類：部分功率控制——補(bǔ)償路徑損耗和陰影衰落；抑制小區(qū)間干擾——UE基于相鄰小區(qū)周期性的廣播負(fù)載指示信號(hào)調(diào)整發(fā)送功率譜密度

8.36G關(guān)鍵技術(shù)18.3.5鏈路自適應(yīng)技術(shù)1.下行鏈路自適應(yīng)技術(shù) 下行鏈路自適應(yīng)的核心技術(shù)是AMC（AdaptiveModulationCoding，自適應(yīng)調(diào)制和編碼）。該技術(shù)結(jié)合多種調(diào)制方式、信道編碼速率，應(yīng)用于共享數(shù)據(jù)信道。在一個(gè)TTI和一個(gè)流內(nèi)，調(diào)度給某個(gè)用戶的屬于相同層2PDU的所有資源塊組，采用相同的編碼速率和調(diào)制方式。需要特別說明的是，若采用MIMO技術(shù)，則MIMO的不同數(shù)據(jù)流之間可以采用不同的AMC組合。AMC的原理是基站在綜合考慮無線信道條件、接收機(jī)特征等因素下，動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)制與編碼格式（傳輸格式）。為了輔助基站估計(jì)無線信道條件，需要UE上報(bào)CQI，CQI與調(diào)制方式等的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。AMC的引入，使得靠近小區(qū)基站的用戶能夠分配較高碼率、較高階的調(diào)制（如66QAM等）。而對(duì)于靠近小區(qū)邊界的用戶，則分配具有較低碼率的較低階調(diào)制（如QPSK等），即AMC允許按照信道條件給不同用戶分配不同的數(shù)據(jù)速率。

8.36G關(guān)鍵技術(shù)1

8.36G關(guān)鍵技術(shù)12.上行鏈路自適應(yīng)技術(shù)上行鏈路自適應(yīng)的目標(biāo)是保證每個(gè)UE所要求的最小傳輸性能，如用戶數(shù)據(jù)速率、誤塊率、延遲，同時(shí)使得系統(tǒng)吞吐量達(dá)到最大。根據(jù)信道狀況、UE能力（如最大的發(fā)射功率、最大的傳輸帶寬等）以及所要求的QoS（如數(shù)據(jù)速率、延遲、誤塊率等），上行鏈路自適應(yīng)技術(shù)包括以下幾點(diǎn)。1)自適應(yīng)傳輸帶寬：每個(gè)用戶的傳輸帶寬由平均信道條件（如路損和陰影等）、UE能力和要求的數(shù)據(jù)速率等決定。2)發(fā)射功率控制。3)自適應(yīng)調(diào)制和信道編碼碼率：與下行類似，上行MCS技術(shù)仍是基站依據(jù)上行信道質(zhì)量等信息調(diào)整調(diào)制方式和信道編碼碼率，具體調(diào)整方式取決于廠家設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。

6G空中接口8.3

8.36G空中接口1

空中接口是指終端與接入網(wǎng)之間的接口，簡(jiǎn)稱Uu口，通常也成為無線接口。在LTE中，空中接口是終端和eNodeB之間的接口?？罩薪涌趨f(xié)議主要是用來建立、重配置和釋放各種無線承載業(yè)務(wù)的?？罩薪涌谑且粋€(gè)完全開放的接口，只要遵守接口規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備就能夠互相通信。8.1.1空中接口協(xié)議空中接口協(xié)議棧主要分為三層兩面，三層是指物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，兩面是指控制平面和用戶平面。從用戶平面看，主要包括物理層、MAC層、RLC層、PDCP層，從控制平面看，除了以上幾層外，還包括RRC層，NAS層。RRC協(xié)議實(shí)體位于UE和ENB網(wǎng)絡(luò)實(shí)體內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對(duì)接入層的控制和管理。NAS控制協(xié)議位于UE和移動(dòng)管理實(shí)體MME內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對(duì)非接入層的控制和管理。

8.36G空中接口11.LTE空中接口協(xié)議架構(gòu)無線接口協(xié)議棧根據(jù)用途分為用戶平面協(xié)議棧和控制平面協(xié)議棧。用戶平面協(xié)議棧包括以下這些。（1）MAC（MediaAccessControl，媒體接入控制），主要執(zhí)行調(diào)度、SDU復(fù)用與解復(fù)用等功能。（2）RLC（RadioLinkControl，無線鏈路控制），主要執(zhí)行分段/級(jí)聯(lián)、按序遞交等功能。（3）PDCP（PacketDataConvergenceProtocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議），主要執(zhí)行頭壓縮/解壓縮、加密/解密等功能。用戶平面協(xié)議棧下圖所示：圖8.18LTE空中接口用戶平面協(xié)議棧

8.36G空中接口1控制平面協(xié)議棧包括以下這些。（1）PHY層：負(fù)責(zé)處理編譯碼、調(diào)制解調(diào)、多天線映射以及其它電信物理層功能。物理層以傳輸信道的方式為MAC層提供服務(wù)。（2）PDCP子層（網(wǎng)絡(luò)側(cè)終止在eNodeB），執(zhí)行例如加密和完整性保護(hù)的功能。（3）RLC和MAC子層（網(wǎng)絡(luò)側(cè)終止在eNodeB），執(zhí)行與用戶面相同的功能。（6）RRC（網(wǎng)絡(luò)側(cè)終止在eNodeB），執(zhí)行的功能主要有廣播、尋呼、RRC連接管理、RB控制、移動(dòng)性功能、UE測(cè)量上報(bào)和控制。（5）NAS控制協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)側(cè)終止在MME），執(zhí)行EPS承載管理、鑒權(quán)、ECM（EPSConnectionManagement）-IDLE移動(dòng)性處理、ECM-IDLE下的尋呼發(fā)起、安全控制?？刂破矫鎱f(xié)議棧下圖所示：

8.36G空中接口18.6.2物理層一、幀結(jié)構(gòu)1.LTE幀結(jié)構(gòu)介紹在空中接口中，LTE系統(tǒng)定義了無線幀來進(jìn)行信號(hào)的傳輸。LTE支持兩種幀結(jié)構(gòu)FDD和TDD。在FDD幀結(jié)構(gòu)中，一個(gè)長(zhǎng)度為10ms的無線幀由10個(gè)長(zhǎng)度為1ms的子幀構(gòu)成，每個(gè)子幀由兩個(gè)長(zhǎng)度為0.5ms的時(shí)隙構(gòu)成。圖8.20LTEFDD無線幀結(jié)構(gòu)

8.36G空中接口1

在TDD幀結(jié)構(gòu)中，一個(gè)長(zhǎng)度為10ms的無線幀由2個(gè)長(zhǎng)度為5ms的半幀構(gòu)成，每個(gè)半幀由5個(gè)長(zhǎng)度為1ms的子幀構(gòu)成，其中包括6個(gè)普通子幀和1個(gè)特殊子幀。普通子幀由兩個(gè)0.5ms的時(shí)隙組成，而特殊子幀由3個(gè)特殊時(shí)隙（DwPTS、GP和UpPTS）組成。圖8.21TD-LTE無線幀結(jié)構(gòu)

8.36G空中接口1

作為TDD系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)，時(shí)間資源在上下行方向上進(jìn)行分配，TDD幀結(jié)構(gòu)支持7種不同的上下行時(shí)間比例分配（配置0~6），可以根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)量的特性對(duì)上行子幀U、下行子幀D及特殊子幀S進(jìn)行配置，支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)。這7種配置中包括3種5ms周期和6種10ms周期。圖8.22TD-LTE子幀配比對(duì)于5ms的上下行切換周期，子幀0、1、5、6一定走下行。對(duì)于10ms上下行切換周期，每個(gè)半幀都有DwPTS，只在第1個(gè)半幀內(nèi)有GP和UpPTS，第2個(gè)半幀的DwPTS長(zhǎng)度為1ms。UpPTS和子幀2用作上行，子幀7和9用作下行。

8.36G空中接口12.FDD與TDD區(qū)別 FDD是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。 TDD用時(shí)間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載,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。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

8.36G空中接口1TDD雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）能夠靈活配置頻率，使用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段；（2）可以通過調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)；（3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設(shè)備成本；（6）接收上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；（5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE技術(shù)、聯(lián)合傳輸(JT)技術(shù)、智能天線技術(shù)等,能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。但是，TDD雙工方式相較于FDD，也存在明顯的不足：（1）由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半，如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDD的發(fā)送功率；（2）TDD系統(tǒng)上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站；（3）TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；（6）為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾，TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜利用效率。

8.36G空中接口1二、物理資源 LTE采用的是OFDM技術(shù)，每個(gè)符號(hào)都對(duì)應(yīng)一個(gè)正交的子載波，通過載波間的正交性來對(duì)抗干擾。協(xié)議規(guī)定，通常情況下子載波間隔15khz，常規(guī)CP情況下，每個(gè)子載波一個(gè)時(shí)隙有7個(gè)符號(hào)；擴(kuò)展CP情況下，每個(gè)子載波一個(gè)時(shí)隙有6個(gè)符號(hào)。 圖8.23給出的是常規(guī)CP情況下的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，從豎的的來看，每一個(gè)方格對(duì)應(yīng)就是頻率上一個(gè)子載波。從橫的的來看，每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)符號(hào)，一排7個(gè)符號(hào)為一個(gè)時(shí)隙。頻率上一個(gè)子載波及時(shí)域上一個(gè)符號(hào)，稱為一個(gè)RE，就圖中一個(gè)方格。在LTE中，都有資源塊RB的概念。一個(gè)資源塊的帶寬為180kHz，由12個(gè)帶寬為15kHz的子載波組成，在時(shí)域上為一個(gè)時(shí)隙，所以1個(gè)RB在時(shí)頻上實(shí)際上是1個(gè)0.5ms，帶寬180kHz的載波。圖中黑框內(nèi)為常規(guī)CP情況下的RB結(jié)構(gòu)，包含86個(gè)RE。LTE在1.6MHz帶寬時(shí)為6個(gè)，1.6MHz定義為最小頻寬是因?yàn)镻BCH,PSCH,SSCH最少都要占用6個(gè)RB。在20MHz帶寬的情況下，可以有的RB數(shù)目111個(gè)，要除去冗余可用的RB數(shù)也就是100個(gè)。

8.36G空中接口1Subcarriers子載波Resourceblock資源塊Resourceelement資源粒子LTE定義了兩種資源塊：物理資源塊PRB和虛擬資源塊VRB。物理資源塊PRB對(duì)應(yīng)的是頻域上12個(gè)連續(xù)的載波，時(shí)域上是一個(gè)時(shí)隙的資源。虛擬資源塊VRB是資源分配的基本單位，大小與PRB相同，分為集中式和分布式兩種。集中式中，VRB和PRB是相同的，可以認(rèn)為VRB就是PRB。分布式的VRB，其與PRB的對(duì)應(yīng)關(guān)系跟資源分配類型有關(guān)。

圖8.26TD-LTE資源塊

8.36G空中接口1三、物理信號(hào) 物理信號(hào)對(duì)應(yīng)物理層若干RE，但不承載任何來自高層的信息。下行物理信號(hào)包括參考信號(hào)和同步信號(hào)。1.參考信號(hào) 參考信號(hào)（ReferenceSignal，RS）就是常說的“導(dǎo)頻”信號(hào)。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，eNodeB通常是分配系統(tǒng)帶寬的一部分區(qū)域給特定的UE。即在一個(gè)特定時(shí)間、給UE分配特定的頻率區(qū)域資源。此時(shí)，若eNodeB知道哪部分特定頻率區(qū)域質(zhì)量較好，優(yōu)先分配給UE，將使UE的業(yè)務(wù)質(zhì)量更有保障。此時(shí)，參考信號(hào)就可以為eNodeB的調(diào)度資源提供參考。 LTE的參考信號(hào)分為上行參考信號(hào)和下行參考信號(hào)。上行參考信號(hào) 上行是指從UE到eNodeB發(fā)送信號(hào)，即發(fā)射端為UE，接收端為eNodeB。 上行參考信號(hào)用于兩個(gè)目的：1)上行信道估計(jì)，用于eNodeB端的相干解調(diào)和檢測(cè)。2)上行信道質(zhì)量測(cè)量。上行有兩種參考信號(hào)：DM-RS和SRS。 DM-RS與PUSCH和PUCCH的發(fā)送相關(guān)聯(lián)，用作求取信道估計(jì)矩陣，幫助這兩個(gè)信道進(jìn)行解調(diào)。SRS獨(dú)立發(fā)射，用作上行信道質(zhì)量的估計(jì)與信道選擇，計(jì)算上行信道的SINR。

8.36G空中接口1下行參考信號(hào) 下行是指從eNodeB到UE發(fā)送信號(hào)，即發(fā)射端為eNodeB，接收端為UE。 下行參考信號(hào)的作用主要包含如下幾個(gè)方面：1)下行信道估計(jì)，用于UE端的相干檢測(cè)和解調(diào)。2)下行信道質(zhì)量測(cè)量（信道探測(cè)）。3)小區(qū)搜索。下行有五種參考信號(hào)：1)CRS（小區(qū)特定的參考信號(hào)，也叫公共參考信號(hào)）是用于除了不基于碼本的波束賦形技術(shù)之外的所有下行傳輸技術(shù)的信道估計(jì)和相關(guān)解調(diào)。小區(qū)特定是指這個(gè)參考信號(hào)與一個(gè)基站端的天線端口（天線端口0-3）相對(duì)應(yīng)。2)MBSFN-RS是用于MBSFN的信道估計(jì)和相關(guān)解調(diào)。在天線端口6上發(fā)送。3)UE-specificRS（移動(dòng)臺(tái)特定的參考信號(hào)）用于不基于碼本的波束賦形技術(shù)的信道估計(jì)和相關(guān)解調(diào)。移動(dòng)臺(tái)特定指的是這個(gè)參考信號(hào)與一個(gè)特定的移動(dòng)臺(tái)對(duì)應(yīng)。在天線端口5上發(fā)送。6)PRS是R9中新引入的參考信號(hào)。5)CSI-RS是R10中新引入的參考信號(hào)。

8.36G空中接口12.同步信號(hào) 同步信號(hào)包括主同步信號(hào)（PSS）和輔同步信號(hào)（SSS）兩種。 UE進(jìn)行小區(qū)搜索的目的是為了獲取小區(qū)物理ID和完成下行同步，這個(gè)過程是與系統(tǒng)帶寬無關(guān)的，UE可以直接檢測(cè)和獲取。當(dāng)UE檢測(cè)到PSS和SSS時(shí)，就能解碼出物理小區(qū)ID，同時(shí)根據(jù)PSS和SSS的位置，可以確定下行的子幀時(shí)刻，完成下行同步。 在LTE里，物理層是通過物理小區(qū)ID（PhysicalCellIdentities，PCI）來區(qū)分不同的小區(qū)的。物理小區(qū)ID總共有506個(gè)，它們被分成168個(gè)不同的組（記為N(1)_ID，范圍是0-167），每個(gè)組又包括3個(gè)不同的組內(nèi)標(biāo)識(shí)（記為N(2)_ID，范圍是0-2）。因此，物理小區(qū)ID（記為Ncell_ID）可以通過下面的公式計(jì)算得到：

8.36G空中接口1主同步信號(hào) 主同步信號(hào)PSS的全稱是PrimarySynchronizationSignal，用于傳輸組內(nèi)ID即N(2)_ID值。具體做法是：eNB將組內(nèi)ID號(hào)N(2)_ID值與一個(gè)根序列索引u相關(guān)聯(lián)，然后編碼生成1個(gè)長(zhǎng)度為62的ZC序列du(n)，并映射到PSS對(duì)應(yīng)的RE（ResourceElement）中，UE通過盲檢測(cè)序列就可以獲取當(dāng)前小區(qū)的N(2)_ID。輔同步信號(hào) 輔同步信號(hào)SSS的全稱是SecondarySynchronizationSignal，用于傳輸組ID即N(1)_ID值。具體做法是：eNB通過組ID號(hào)N(1)_ID值生成兩個(gè)索引值m0和m1，然后引入組內(nèi)ID號(hào)N(2)_ID值編碼生成2個(gè)長(zhǎng)度均為31的序列d(2n)和d(2n+1)，并映射到SSS的RE中，UE通過盲檢測(cè)序列就可以知道當(dāng)前eNB下發(fā)的是哪種序列，從而獲取當(dāng)前小區(qū)的N(1)_ID。

8.36G空中接口1PSS和SSS的位置 （1）時(shí)域上的位置 對(duì)于LTE-FDD制式，PSS周期的出現(xiàn)在時(shí)隙0和時(shí)隙10的最后一個(gè)OFDM符號(hào)上，SSS周期的出現(xiàn)在時(shí)隙0和時(shí)隙10的倒數(shù)第二個(gè)符號(hào)上。 對(duì)于LTE-TDD制式，PSS周期的出現(xiàn)在子幀1、6的第三個(gè)OFDM符號(hào)上，SSS周期的出現(xiàn)在子幀