LTE-U技术调研报告.doc

LTE-U技术调研 1 概述 非授权频段是指在在满足政府部门有关规定，不需要授权就可以直接使用的频段。目前，移动运营商所经营的移动通信网络都是运行在授权频谱上，这些频谱是需要付费使用并且授权频谱数量较少。随着移动终端智能化时代的到来，移动通信网络的负担的数据服务呈爆炸式增长，为了满足不断增长的数据服务的需求，我们很自然的想到利用非授权频谱来分摊移动网络的负担。 随着4G技术LTE的不断成熟、稳定，如何利用LTE的先进技术让LTE运行在非授权载波上成为了现阶段的一个研究热点，这也即是我们所说的LTE-U。本文针对该技术从一下几个方面展开调研，LTE-U方案的可行性、LTE-U涉及的相关技术、LTE-U与现有的移动通信技术兼容问题及采用LTE-U所带来的移动通信网络的性能的提升等。 2 LTE-U提案 2.1 LTE-U的设计原则[1] ①LTE空中接口改动最小化。 在对LTE进行必要改动时，应保持LTE的技术先进的优势，如以基站为基础的资源分配和调度，链路自适应的先进功能，控制信道稳健性的干扰，上行链路功率控制的能力等。 ②可与授权频谱进行聚合。 非授权频谱应该与现有的授权频谱进行整合，这样便可以充分利用现有的LTE系统部署的优势，实现与现有系统共存的目的。 ③确保与现有系统的共存。 非授权频谱是一个公共频段，目前使用非授权频谱进行无线接入的技术很多，如WiFi、Bluetooth、ZigBee等，这就需要合理的设计通信协议，确保他们可以进行信道共享。 2.2 基本原理[1-3] 与现有的LTE移动通信网络系统进行整合是LTE-U的关键所在。我们可以将未授权频谱作为次选频谱，通过载波聚合技术将未授权频谱与授权频谱整合到一起，从而可以实现频谱的高效利用。 未授权频谱作为一种次选频谱，我们可以设计该频谱作为DL、UL的载波或者仅作为DL的载波，与此同时，位于授权频谱的主载波可以以任意模式进行操作。 图1.授权频谱与非授权频谱的聚合 如图1.所示，将非授权频谱与授权频谱进行聚合之后，将会带来性能的巨大增益。首先，移动终端的可移动性仍由LTE网络来保证，同时，LTE与LTE-U的联合调度可以保证LTE网络流量的平稳性，减轻了LTE网络的峰值负担；服务的安全性和服务质量也完全由LTE网络得到保证；对于LTE网络密集部署的小区，由于LTE-U的介入，增强了小区的协作，从而有利于降低小区间的干扰；除此以外，由于LTE-U对现有的LTE物理层设计和原理的高度兼容，使得LTE-U的部署成本可能是微不足道的。 图2.LTE与LTE-U联合部署的优势 3 技术介绍 LTE-U与现有的WiFi相比有着明显的优势，它对移动通信网络的带来的性能提升完完全全来自坚实的LTE先进技术。 3.1调度技术[4] 由于沿用LTE先进技术，所以LTE-U将会使用集中调度的方案，即无线资源由基站集中控制和分配。终端之间无需去竞争资源。与此不同，WiFi使用竞争的方法去各自抢占资源——不但集中需要去抢占资源，而且各个终端也要去抢占资源——这使得WiFi在资源使用效率上较低。 3.2 干扰协调技术[4] 干扰协调技术包括频率上的干扰协调技术（ICIC）、时间上的干扰协调技术（eICIC/FeICIC/MBSFN子帧等）、发射功率控制（TPC）等。ICIC 技术使得自己“用不完”的资源 块（RB）“让出来”给别的小区使用，如图3所示。在图3中，对于20MHz的系统可以这样划分，f1为RB0–RB31，f2为RB32–RB63，f3为RB64–RB99。这样，在相邻的小区之间的小区边缘上，UE分配到的频率各不相同，从而避开了主要干扰。当然，还可以使用半静态ICIC技术和动态ICIC 技术。 在WiFi系统中，一个AP抢占到资源后是使用全部频率资源的，从而没有办法在频率上进行协调。eICIC的原理是通过宏小区把一个或多个子帧配置为“几乎空白的子帧”，微小区/Pico小区/Femto小区在子帧上为小区边缘UE提供服务，从而避免了主要的干扰，从而提升了小区边缘UE的服务速率。如图4.所示，处于边缘的UE2在子帧1、子帧40*k+1得到服务，而这时候宏站“让开”了该子帧，宏站是主要的干扰源。 图3.ICIC原理示意图 图4.eICIC原理示意图 在WiFi系统中，AP或STA也是在时间上协调资源。但由于存在竞争窗和回退问题 ，时间的利用效率不高。 3.3 自适应重传请求技术[4] 当物理层传输块传错之后，LTE及以后的LTE-U接收端不会丢弃传错的传输块，而会等待重新传输的同一传输块。接收端在接收到重新传输的同一传输块之后进行合并操作。从而有效的利用了之前的传输的能量，提高了传输成功率。目前，WiFi系统没有这样的技术。 3.4 载波聚合技术[4] LTE在