移动通信(第五版)(章坚武)第8章.pptVIP

第7章 第三代移动通信系统(3G)及长期演进(LTE) 课件制作：蔡彦 物信学院 第8章 第四代移动通信系统(4Ｇ) 第8章 第四代移动通信系统(4Ｇ) 8.1 LTE提出的历史背景 8.2 LTE的需求 8.3 LTE的关键技术 8.4 LTE协议综述 8.5 TD – LTE的使用情况 8.6 LTE - FD 的使用情况 8.1 LTE提出的历史背景 虽然3G系统能够提供比2G更高的数据速率，更好的话音质量，但仍然不能满足公众对多媒体业务的需求；同时，由于CDMA通信系统形成的特定历史背景，3G所涉及的核心专利被少数公司持有，在知识产权保护上形成了一家独大的局面，专利授权费用已成为厂家的沉重负担。这样3G厂商和运营商在专利问题上处处受到限制，业界迫切需要改变这种不利局面。另外，从长远规划的角度来看，现有的3G、3.5G技术不能成为最终的解决方案，面对宽带无线接入技术的竞争，特别是IEEE802.16/20技术的发展，3G必须加快后续技术的研究。 　　后3G技术的演进主要是三个国际组织负责标准的制定：3GPP负责将WCDMA和TD－SCDMA分别演进为LTE－FDD(－FDD)和LTE－TDD(LongTermEvolution－TDD) LongTermEvolution，最终演进为LTE+；3GPP2负责将cdma2000演进为超移动宽带(UMB，UltraMobileBroadband)，但最终放弃了UMB技术，明确了向LTE长期发展的路线；还有一个是IEEE负责的IEEE802.16，即已经商用的WiMAX。图7－44所示为移动通信标准演进。 图8－1　移动通信标准演进 　　LTE项目首先从定义需求开始，仅用6个月就完成了系统需求的制定。在2005年6月TSGRAN#28的魁北克全会上，通过了LTE的需求报告。LTE的关键需求概括描述如下 　　（1）峰值速率：上、下行各20MHz带宽条件下，下行峰值速率为100Mb/s，上行峰值速率为50Mb/s。 　　（2）控制面延迟：空闲状态到激活状态的转换时间小于100ms。 　　（3）控制面容量：5MHz带宽下，每小区应至少支持200个激活用户。 　　（4）用户面延迟：系统在单用户、单业务流以及小IP包条件下，用户面延迟小于5ms。 8.2 LTE的需求 　　（5）用户吞吐量：下行用户平均吞吐量为R6HSDPA的2~3倍。 　　（6）频谱效率：在有负荷的网络中，下行频谱效率为R6HSDPA的3~4倍,上行频谱效率为R6HSDPA的2~3倍。 　　（7）移动性：演进系统需优化在低速（0km/h~15km/h）情况下；较高的性能下仍支持高移动速度（15km/h~120km/h）；系统在120km/h~350km/h的移动速度下可用。 　　（8）系统覆盖：小区半径为5km的情况下，系统吞吐量、频谱效率和移动性等指标符合需求定义要求；小区半径为30km的情况下，上述指标略有降低；系统能够支持半径为100km的小区；演进系统支持在1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz和20MHz带宽部署，支持成对和非成对频谱。 　　（9）系统共存以及与其他3GPP接入技术的互联互通：支持UTRAN和GERAN的演进系统多模终端，应该能够支持与UTRAN和GERAN之间的测量和切换。 　　（10）系统结构：基于分组的、单一的、支持端到端QoS的系统结构。 　　（11）无线资源管理需求：增强支持端到端QoS；支持在不同接入网技术之间负荷分担和策略管理。 　　（12）系统复杂度方面：最小化可选项，无冗余的必选项。 　　 LTE采取了一系列先进的无线接口技术来满足LTE的需求，概括起来有3种基本技术：多载波技术、多天线技术及分组交换无线接口。这些基本技术保证了LTE的高数据速率和高频谱效率。 　　8.3.1 多载波技术 　　在LTE中，第一个主要的设计是采用以OFDM技术为基础的多址接入方式。对多种提案经过筛选，下行方案采用正交频分多址接入（OFDMA）技术，上行方案采用单载波频分多址接入（SC－FDMA）技术。其频域多址接入如图7－45所示。 8.3 LTE的关键技术 图8－2　从频域角度看LTE多址接入技术 　　OFDMA是对多载波技术OFDM的扩展，从而提供了一个非常灵活的多址接入方案。OFDM把有效的信号传输带宽细分为多个窄带子载波，并使其相互正交，任一个子载波都可以单独或成组地传输独立的信息流；OFDMA技术则利用有效带宽的细分在多用户间共享子载波。 　　我们在第4章已经知道OFDM具有许多优点，但由于OFDM信号的峰均功率比（PAPR）较高，需要一个线性度较高的射频功率放大器，使发射机成本大大提高，因此并不适合用于上行链路传输