时间:2023-04-01 10:33:42
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇lte技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
在科学技术日渐完善的大背景下,无线通信LTE技术已经逐步应用到了各行各业,且其技术特点也在日渐成熟。例如,在我国的上海世博会上,高清视频监控的初步演示就将LTE技术应用在了其中,将网络移动采编播设备利用到了系统之中。该技术的有效使用,能够实现视频、音频等素材的快速传回,提高新闻的时效性,满足新闻传播的诉求。从传播速度上考虑,用户在使用LTE无线通信技术后,下载容量40G的3D影片,不到两小时就可以完成,其速度提高了10倍以上。
3.LTE技术的应用展望
一方面,LTE技术是由3G技术向4G技术演进的必经之路。其在应用过程中采用了最新的B3G或4G技术,如OFDM和MIMO等,在一定程度上而言可以说是4G技术在原有技术上的科学利用。它在具有LTE技术优越性的基础上,也更加接近4G系统技术。另一方面,LTE技术的产生应用并不是一个简单的过程,它主要是在与WiMAX的竞争中实现了发展。现如今,WiMAX的802.16e标准正在申请进入3G系统,802.16e技术更是入选了IMTAdvanced的候选行列,并坚持保存其原有的兼容特点。在未来的技术应用领域,势必会出现WiMAX技术与LTE技术的竞争局面,在高技术领域保持良好应用,促使其更好的发展。
引言
多天线技术(MIMO)是LTE系统的关键技术之一,通过与OFDM及技术结合应用,能够对空、时、频多维信号进行很好的联合处理和调度,使系统的灵活性和传输效率大幅度提升。TD-LTE系统集成了TDD的固有特点和优势,能够很好的满足非对称移动互联网业务应用的需求。随着LTE上涌进程的不断推进,全球各大电信运营商已经大面积部署LTE网络,大部分FDD运营商采取了将LTE和3G系统共同部署的策略,基站主要采用2天线,而TDD运营商为了将TDD技术的优势充分发挥出来,其基站主要采用4天线和8天线技术,因此,需要充分了解不同天线技术各自的特点,从而为TD-LTE的实际部署和后续发展提供依据。
一、多天线技术
多天线技术是一种统称,根据实现方式的不同可以分为天线分集、波束赋形以及空分复用三种[1]。从LTE的发展过程来看,最基本的LTE MIMO形式采用了两端口的2×2形式。因此,多天线技术在TD-LTE系统中的发展及应用对于TDLTE的发展发挥着非常重要的作用。最优的MIMO算法对于不同的天线属配置来说存在一定的差异。
在TD-LTE系统中,常用传输方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8,其中2天线主要采用的传输模式包括TM2、TM3和TM4;8天线除了支持2天线支持的传输模式之外,还支持TM7和TM8,其中TM8模式为R9支持技术[2]。表1给出了2天线和8天线的上下行对天线模式的支持能力。从表1来看,在上行上都是采用MIMO的分集模式,下行由于采用了模式间的自适应技术,当信道条件较好时会采用双流技术,而当信道条件较差时,则采用了单流技术。
二、2/8天线性能对比
2.1 2/8天线下行信道性能对比
表2给出了2/8天线SU-MIMO的系统性能对比数据,基于3GPP Casel-3D场景进行仿真,2天线采用TM4模式,8天线采用TM8模式,均支持单双流自适应。
从表2中的数据来看,8天线相对于2天线来说,平均频谱效率的增益达到了19%,边缘频谱效率的增益达到了22%。8天线的性能增益主要是由于其本身的空间自由度更高,能够形成更窄、指向性更强的波束,使有用信号提高,干扰也大幅降低。同时2天线通过终端反馈码本的方式存在码本量化损失,而8天线通过信道互易性得到的信道进行矩阵分解,可以得到更加准确的预编码向量。
由于8天线相对于2天线来说具有更大的空间自由度,因此8天线能够对MU-MIMO进行更好的支持。表3给出了8天线的SU-MIMO和MU-MIMO的性能对比,其中SUMIMO采用了单双流自适应技术,MU-MIMO则采用了2用户配对的单流技术。从表中的数据能够看出,MU-MIMO相对于SU-MIMO的平均频谱效率和边缘频谱效率均有15%左右的提升。8天线MU-MIMO模式下,用户配对准则以及用户之间的干扰消除的预编码算法会在较大程度上影响传输性能。
2.2 2/8天线上行信道性能对比
从上行链路的性能来看,8天线相对于2天线具有更大的接收分集增益。同时,8天线的空间自由度优势方便基站通过更具优势的接收算法来提升处理增益。表5给出了2/8天线系统上行仿真性能对比,仿真基于理想的信道估计。
接收端通过采用8天线和基于MMSE的干扰消除接收算法,8天线在平均频谱效率以及边缘频谱效率均有50%以上的增益效果,尤其是边缘频谱效率的增益接近80%左右。因为8天线具有很好的干扰消除性能,因此8天线的基站上行引入MU-MIMO技术能够进一步提升系统性能增益。
三、8天线在产品实现中的挑战
从前文的分析来看,基于8天线和2天线在物理实现、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在实际产品实现方面,两者之间存在一定的差异,比如天线增益,这些对会对网络的实际上下行性能产生不同程度的影响。TD-LTE基于信道互易的8天线技术方案存在一定的问题。基于用户反馈码本的多天线方案,需要对上行容量进行充分的考虑,因此,一般会选择较粗的时频颗粒度进行反馈。但是在TDD系统中,基站能够通过上下行信道互易性获取上下行信道信息。因此,在预编码计算的过程中不会受到码本量化带来的影响。当硬件处理能力较高时,甚至能够实现所有物理资源块的波束赋型矩阵的计算,这能够使得波束赋型与信道条件之间的匹配程度进一步提高,从而促进波束赋型技术性能的进一步提升。
四、结语
TD-LTE继承了TDD的优势和特点,具有较高的灵活性和性能。通过论文的分析可以看出,8天线相对于2天线在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能,同时8天线的MU-MIMO比SU-MIMO在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能。因此,8天线能够更好的发挥空间和复用和干扰抑制方面的优势,能够进一步提升TD-LTE系统的性能。
参 考 文 献
一、前言
LTE的覆盖是一个逐步完善的过程。第一阶段,LTE主要用来在部分热点地区,提供高速数据业务。第二阶段,随着LTE网络覆盖不断扩大,运营商对于LTE网络的QoS也已经做好优化,适合提供实时多媒体业务了,以多媒体电话为代表的LTE业务将开始出现。第三阶段,LTE网络达到或接近全覆盖。运营商只有分阶段逐步引入LTE,才能达到各方面利益的最大化,也能给用户提供不同阶段的最优业务体验。
LTE的覆盖会有很长的过渡期,传统电路域语音与LTE将。所以目前传统的2G/3G国际漫游清算业务和LTE的国际漫游清算业务也将,国际运营商对LTE的清算需要考虑到和传统2G/3G清算业务的兼容问题。
二、LTE国际漫游清算协议
LTE给国际漫游清算协议带来的影响涉及运营商的AA系列文档:(1)AA.12 和AA.13这两份漫游协议的标准模板已经在2003年更新过,更新过的模板中不涉及技术相关的内容,所以无需更新。但如果运营商签署的漫游协议是在2003年之前,那么协议仍需要重新签署。(2)目前版本的RAEX AA.14并不支持LTE模式,而该计费信息文档需要更新以保证各运营商能够对LTE服务资费信息和网络配置数据进行顺利交互。这需要运营商更新RAEX AA.14的相关档案。
和3G服务的开通要求一致,对于LTE漫游服务的开通,运营商需要交互特定的LTE的开通确认信。
为了避免LTE漫游服务下潜在的混乱和运营商的信用损失,运营商之间需要形成一套通用的技术规范和商业规则,需要在下述方面进行更新和实现。(1)对语音/短信漫游服务的计费机制进行技术范围定义,更新TAP/RAP(计费话单传输/错误处理机制)的相关档案。(2)建立合适的漫游服务测试方案,使得运营商可以在LTE漫游服务开通之前对计费机制进行测试,更新网络测试场景要求。(3)由于TAP机制仍然会作为LTE漫游计费文件的交互模式,所以目前运营商之间的财务清算流程基本上不会受到影响。(4)LTE漫游业务对运营商之间的欺诈防治机制没有影响,因为在LTE模式下归属运营商已经能够实时获取足够的欺诈相关信息。
三、国际漫游计费话单格式演进
目前国际漫游计费话单均使用TAP话单格式进行承载。CS电路域的计费话单包括语音和短信的主/被叫话单,以统一的格式来承载2G/3G的业务场景;PS分组域的计费话单均以GPRS标准格式呈现,可以用于承载2.5G/3G的业务场景。
对于LTE的数据业务而言,由于生成的仍然是PS域的计费话单,所以可以继续使用目前的GPRS话单来承载。LTE的GRPS话单与2.5G/3G的GRPS话单在逻辑结构和节点信息上可基本保持一致,但是用于标识网元信息的节点需要能够区分出业务场景,需要从SGSN/GGSN演变为S-GW/P-GW,这容易理解,因为S-GW/P-GW在4G网络架构中的功能和位置对应于现有GPRS网络构架中的SGSN和GGSN。
对于LTE的语音和短消息业务而言,将无法再使用目前CS域的语音和短信的主/被叫话单来承载PS域的语音和短信业务。如何解决LTE的语音和短消息业务的话单承载问题,是本论文的核心,将在论文的第四部分给出详细解决方案。
LTE国际漫游模式下语音/短信服务将有如下的特点:(1)IP多媒体子系统将可以使用Local Breakout路由优化策略。(2)短号能以国际标准的格式呈现,会有国家代码来表示短号的路由,而当拨打短号服务号码时,国际标准的长号格式对于被访运营商来说是不可见的。(3)走IP模式下的短信服务,短消息服务中心SMSC会进行路由选择,且这种路由选择对于被访运营商来说并不是一直可见的。(4)Call ID适用于IP模式下的短信服务,Call ID可以用来识别一个特殊会话发起协议邀请或者特殊用户的所有注册记录。(5)可支持超长短信的切割,切割话单可已不同的Call ID的方式被包含在不同的TAP文件中。(6)TAP文件将包括完整的语音通话记录而不是语音切割的记录,和目前电路交换方式支持的语音形式一致。(7)LTE的紧急呼叫能够被识别,通过鉴别非付费方号码是否为呼叫紧急号码,鉴别方式和目前CS域话单一致。(8)计费话单无论收不收费,由于都体现了服务使用,均应该被包括在TAP文件中。(9)对于运营商之间的费用结算,LTE 仍然会保留CS电路交换下的漫游计费模式。运营商之间对于语音/短信的结算费用,可能仍然只有单一的资费标准,仅收取服务的费用,而不收取数据比特流传输的费用。
四、LTE漫游计费话单支撑方案
LTE语音和短消息业务的话单承载问题,本论文给出了三种解决方案。
4.1 方案1:使用扩展的标记
继续使用已有的主/被叫话单形式来支持LTE模式。对于LTE语音和短信的主/被叫话单使用扩展的标记来区分。
使用方案1,运营商需要作如下改造:(1)在用于标识漫游用户身份的话单节点(目前仅包括IMSI和MSISDN信息)下增加扩展的漫游用户地址信息节点,用来标识漫游用户的网络IP地址,格式需要满足SIP URI协议要求。(2)在用于标识漫游用户主叫或被叫对方用户电话号码的节点(需要符合E.164文档规定)下增加扩展的对方用户地址信息节点,用于标识对方用户的网络IP地址,格式需要满足SIP URI协议要求。(3)使用SGSN网元类型作为LTE话单的指示符,在实际上不存在真实网元功能实体的情况也能够允许话单校验通过。(4)对于LTE的语音和短信业务仍然使用现有的服务代码节点进行区分,例如:当服务代码节点填写为11,10时判断为语音服务,填写为22,21,20时判断为短消息服务。(5)扩充服务中止信息节点的数值范围,用于标识LTE语音异常中止的原因。
4.2 方案2:永久性数据节点
该方案下仍可以持续使用目前的主叫/被叫话单格式,但是相对方案1使用扩展性标识,方案2需要使用永久性的数据节点。
使用方案2,运营商需要作如下改造:(1)在用于标识漫游用户身份的话单节点(目前仅包括IMSI和MSISDN信息)下增加永久性的漫游用户地址信息节点,格式要求同方案1。(2)在用于标识漫游用户主叫或被叫对方用户电话号码的节点(需要符合E.164文档规定)下增加永久性的对方用户地址信息节点,格式要求同方案1。(3)对于LTE的语音和短信业务仍然使用现有的服务代码节点进行区分,要求同方案1。(4)扩充服务中止信息节点的数值范围,要求同方案1。(5)使用P-CSCF网元类型作为LTE话单的标识符。(6)增加新的LTE话单独特性标识节点,用于判断LTE业务的重复话单。(7)可能增加对LTE话单的数据完整性校验的规则,对于LTE的语音话单不允许进行切割。
4.3 方案3:采用新的话单类型
该方案将为LTE增加新的语音和短信业务的话单类型,新的话单类型中没有不必要的数据节点,这样能够保证新的规范更容易实施。
使用方案3,运营商需要作如下改造:(1)LTE漫游的语音和短信话单分别增加不同的话单类型。(2)增加新话单类型的校验标准,新标准和已有的校验标准不需要前后对照。(3)对于已有话单类型结构的复用,比如资费和税费信息节点。(4)简化话单结构,LTE 的模式下没有辅助类型话单,没有通话呼叫转移的场景。(5)LTE新增的两类话单类型不能用于支持目前CS电路域的语音和短信话单,同时CS电路域话单也不能用来支持LTE的语音和短信业务。
4.4 方案分析
三种方案的优势分析如下:(1)方案1:运营商在耗费最少改造费用的情况下,也能够最低限度的满足需求。(2)方案2:影响较小,但是却能够提供全面的功能,且该方案能够区分LTE和其他的服务应用。(3)方案3:对于不展开LTE服务的运营商影响是最小的,对于展开LTE服务的运营商是最容易理解的方案,带来的后期运营问题也会尽可能的少,方案灵活,且该方案能够区分LTE和其他的服务应用
三种方案的劣势分析如表1所示:
一、引言
在移动通信系统中,可以通过高阶信号调制技术和多输入多输出(MIMO)技术来提高系统的频谱效率,但是,在一个噪声信道环境下,传输数据速率的提高会带来误码率的提升。为了提高频谱效率,长期演进(LTE)移动通信系统中采用了链路自适应技术,根据信道条件的变化,系统动态地采用不同的调制和编码、MIMO传输模式[1]、预编码和发射功率等技术,以期在保证信号质量的情况下取得最大的传输效率。
LTE移动通信系统采用了正交频分多址(OFDMA)、多输入多输出(MIMO)[2]等关键技术,以此来克服多径信道的频率选择性衰落和提高系统的传输速度。本文对LTE移动通信系统中预编码算法进行了研究,并根据信道条件的变化,对链路自适应调制与编码技术下的预编码算法进行了性能仿真,分析了不同调制与编码下系统的传输速率与误码率的曲线变化。
二、基于信道矩阵奇异值分解的预编码算法
多输入多输出(MIMO)技术将连续的信号比特流拆分成多个信号子流,再将各信号子流通过不同的天线发射出去,传输各信号子流的多个发射天线与接收天线构成了空间信道矩阵。在空间信道矩阵构成的各子信道不相互独立的情况下,各子信道将相互干扰,从而影响信号接收质量。在LTE系统中,预编码技术被看作是解决空间各子信道相互干扰最有效的方法[3]。最优的预编码矩阵是基于信道矩阵奇异值分解的矩阵。
首先假设在一个子帧持续时间内,信道矩阵H不变,假设系统有NT根发射天线,MR根接收天线,发射符号分为L层,每个层有T个符号,第i层由符号[xi,1,xi,2,...,xi,T]组成。对信道矩阵H进行奇异值分解:
式中,n为高斯白噪声。在实际的应用中,由于反馈资源的限制,系统首先须在预先给定好的码本里选择一个码本作为预编码矩阵,也就是利用某种准则得到码本索引。
三、预编码矩阵下的MIMO接收机算法
LTE系统中的预编码矩阵指示(PMI)反馈都是基于协议配置码本,主要有两种准则:一种是基于系统容量最大化,另一种是基于最小误码率(BER)[4]。本论文采用基于最小误码率的MMSE准则,减小发射信号和接收信号之间的误差信号功率值,并以此自适应选择不同的调制方式和编码,以便保证系统取得最大的传输容量。假设均衡后的信号为X?,最初的发射信号为X,假定最优均衡器变换系数为G,MIMO信道矩阵为H,那么误差信号可以表示为:
四、自适应调制与编码技术下的预编码算法仿真实验
为了对算法性能作对比,在预编码算法基础上,自适应调制方式分别在QPSK、16QAM、64QAM三种方式进行选择,接收端用MMSE准则的均衡器,将发射信号功率值与均衡后的误差信号功率值的比值作为自适应调节参数,选择相应的调制方式与编码率,当误差信号功率值较大时,此时误码率较大,选择低阶调制方式,以保证信号传输质量,当误差信号功率值较小时,选择高阶调制方式,以提高信号的传输速率,以期在满足信号质量要求的情况下达到最高的传输效率。
仿真实验在多输入多输出MIMO的情况下展开,信号经过衰落噪声信道,信噪比SNR取值在0dB到21dB之间,信噪比与误比特率和数据传输速率仿真结果分如图1、2所示。
从图1可以看出,随着SNR的值增大,误比特变小,采用固定调制的阶数越高,误码率越大。在信噪比的值为0dB到12dB之间时,固定64QAM、16QAM高阶调制的误码率都较高,但是,在自适应调制和编码方式下,误码率却随着信噪比变大很快变低,因为链路根据误差信号功率情况自适应地选择了恰当的调制方式和编码率。从图2可以看出,在其他参数不变的情况下,采用固定调制方式和编码率时,数据的传输速率是一个定值,调制阶数越高,数据传输速率越大。但在自适应调制和编码方式下,链路根据信噪比情况,灵活改变了数据传输速率,信噪比的值越小,误比特率就变高,此时数据传输速率减小,信噪比的值越高,误比特率就变小,此时数据传输速率增大,在满足信号质量要求的情况下达到了非常高的传输效率。
五、结论
论文对链路自适应调制与编码技术下的预编码算法进行了研究,在LTE系统中,预编码技术被看作是解决空间各子信道相互干扰最有效的方法。论文采用基于信道矩阵奇异值分解的方法得到最优的预编码矩阵,信号经过噪声信道后,在接收端,采用基于最小误码率的MIMO接收机算法,减小发射信号和接收信号之间的误差信号功率值,以此自适应选择不同的调制方式和编码,以便保证系统取得最大的传输容量。通过仿真验证,在预编码算法基础上,采用自适应的调制和编码方式能根据信噪比大小变化,灵活改变数据传输速率,在满足信号质量要求的情况下达到了非常高的传输效率。
参 考 文 献
[1] V Stankovic, M Haardt, Generalized Design of Multi-User MIMO Precoding Matrices [J].Wireless Communications, IEEE Transactions, 2008, 7(3):953-961.
一、引言
为了提供更高的业务速率、更高的频谱利用效率、更低的建设运营成本,3GPP推出了移动网络的长期演进项目――LTE,也就是我们常说的第四代移动网络。目前LTE工程建设已经在大部分城市全面铺开,并陆续投入商用。在LTE通信工程建设过程中,面临着和以往3G、2G工程建设不一样的问题,如何又好又快的建设LTE工程将成为通信建设单位以及合作单位今后关注的重点。
本文将针对LTE通信工程开展前后的各项实施工作,结合监理管理中的质量、进度、投资以及安全方面的管控方式进行探讨。
二、LTE项目建设特点
LTE项目和以往的3G、2G工程有着截然不同的建设特点,其建设特点具体如下:
1、规模大、工期短,在选址、设计、供货和施工力量方面要求较高。
2、新建站选址难度大。目前4G网络主要覆盖城市及繁华街道,在前期中心城市网络规划已完成、居民对无线辐射有误解的现状下,目前选址难度日趋增大。
3、天面空间资源有限。前期设计规划主要是满足2G(GSM900和GSM1800)及3G信号覆盖,并未考虑4G建设所需资源,在LTE建设中天面空间资源十分有限,特别是LTE的天线安装空间十分有限。
4、传输资源、电源资源一般都需要扩容。
5、作为新技术,LTE网络工程质量要求较高。
6、LTE网络工程施工风险较大。为了更快的实现LTE网络覆盖,LTE网络工程前期项目以共址站为主,原有机房2G、3G设备已投入运行,在此基础上施工风险较高。
7、各参建单位缺乏LTE网络建设的管理经验。
三、LTE项目管理方式
在庞大的LTE建设工程中,管理方式的好坏将决定LTE建设的成功与否。本人结合实际工作,从前期管理、实施过程、后期管理三方面进行阐述。
3.1 前期管理
项目建设的成败并非在项目结束时才体现,很大程度上取决于项目开始时的准备工作,因此抓好前期准备工作成了LTE建设的重中之重。具体需要做好以下几点:
1、搭建组织架构。在项目开始前必须结合工程特点和实际情况搭建合理的组织架构,以便更好地相互配合开展工作,建议采取以下方式:
(1)实行直线组织架构,根据选址、勘察、设计、配套建设、主设备安装、站点开通等方面实行环节管理,各环节指定相应人员负责,通过明确的职责分工从而提高管理效率。
(2)以无线专业为核心,传输、配套、电源专业建设充分为无线专业服务,打破各专业之间壁垒,提高资源整体性与协调性。
(3)组建一体化管理团队,成立合署办公作战室,及时解决工程中存在的问题,整体推动项目进度。
2、编制建设流程。作为监理单位,应该结合具体运营商、具体地市、具体项目,编制切合实际的建设流程,为后续工作的开展奠定基础。
3、明确人员分工。在组织架构明确后,对架构中每个人员的职责分工给予充分的定义,只有各级人员明确职责,分工合理,才能避免无效或者重复的工作,才能防止遗漏或者相互推诿的工作。
4、统一报表格式。由于在LTE建设过程中,涉及许多参建单位,为了更直观更好地了解进度情况,提前统一报表格式将大大减少各单位在信息交换时所耗费的时间。
5、建立交流机制。由于LTE属于新技术,在建设过程中难免会出现问题,故应提前建立交流机制。
3.2 过程管理
1、进度控制。在LTE建设过程中应采取目标管理和动态管理的方法,按照制定计划、实施计划、严格对标、分析进度、纠偏计划等方法实施进度控制。在制定计划环节中,应根据项目进度目标,多方协商共同确定切实可行进度计划。在实施计划环节中,要以确认的计划为导向,各参建单位合理配置资源,确保进度按计划实施。在严格对标环节中,要根据制定的计划进行对标,未按计划完成的任务,明确问题责任单位及责任人记入考核。在分析进度环节中,要定期对项目进展情况逐个环节进行分析,若进度滞后,找出引起滞后的原因,提出解决措施。在纠偏计划环节中,对于偏离计划的站点,制定解决方案,明确解决时限、责任人,及时纠偏,赶回滞后的进度。
2、质量控制。质量控制贯穿于项目建设的全过程,不同阶段有不同的内容与要求。在事前控制环节中,要审核施工队伍资质以及设计技术方案;要编制施工验收规范,同时组织施工人员培训,考试合格后方能上岗;另外还要严审施工组织方案。在事中控制环节中,要做好现场技术交底;对设备、材料、施工工器具进场前进行检查;对也要进行检查;在关键工序、隐蔽工程中作为监理单位要旁站监理;对不合格的重大问题要发出整改通知单,限时整改再核查;另外定期召开质量分析会,通报质量情况。在事后控制环节中,要求施工单位自检后报验;监理组织预验收;对于施工质量评定不合格的必须整改;对整改力度不够的可根据考核要求执行奖惩。
3、投资控制。在LTE项目建设投资过程中要做好方案的预算审核,合理控制造价;对用料情况也要进行核实,从而减少物料的浪费;对物资统一管理,建立收支台账;在结算审核环节中,要以现场实际工程量为依据,严格按照规范对施工单位提交的结算进行审核。
4、安全管理。安全管理应贯穿施工全过程,其中尤以施工单位的安全管理为重点。作为施工单位,应建立安全生产管理制度,配备专职安全员,而且要求专职安全员持证上岗,对于特种作业人员也要持证上岗,施工单位应整体落实安全生产费的使用,编制安全施工方案和应急预案,落实逐级交底的制度。
5、信息管理。在大型工程信息管理中,首先要统一好各类报表的格式,其次要规定统计上报时限,第三是明确汇报的对象,作为信息的来源也要可靠,最后则是定时对信息进行分类、整理和存储。
3.3 后期管理
1、验收结算。针对LTE项目工程量较大特点,可以进行分批验收,以减少后期统一大规模验收的负担。在结算阶段,提前制定项目结算计量的标准,明确各种类别的工程量计量方法、计价标准、提交审核时限等。另外要实行分级管理、逐层把关。
2、后期评估。在项目结束后,可以从整体上对参建单位进行评估,将本年度评估结果与下年招标相关联,采取后期评估方式有利于提高参建单位的积极性,保持持续投入,不断提升服务效果。
3、资料整理。在工程结束后,各参建单位需提交相应工程资料,作为后续查阅的依据。
4、经验总结。作为新技术项目,在工程实施过程中难免会走弯路,难免会出现问题,在工程结束后对工程进行总体总结十分有必要。
四、结语
一、引言
随着无线通信技术的发展,通信系统的研究进入新水平。第三代移动通信系统取得世界性成功后,LTE和LTE-A的标准和协议一直是3GPP重点研究问题。评估LTE/ LTE-A系统性能、研究链路容量及相关算法是项重要工作。由于构建一个真实无线通信系统的成本较高,可建立一个兼容的实验仿真平台实现系统性能的测试与评估。仿真平台的系统设计和开发必须严格遵循LTE标准和协议,并考虑影响系统运行的场景和随机因素。传统的无线通信系统仿真分为链路级仿真与系统级仿真,详见表1。
综合上述两种仿真方式的优缺点,一个从物理层到传输层完整的LTE仿真平台更符合现有研究需求。
OAI仿真平台是一个基于LTE协议栈开发的软件平台,具有可重复性、可移植性及精确的仿真结果。OAI平台可通过对协议栈不同的配置实现不同的仿真场景,使用物理层抽象技术或用硬件替代部分系统功能以减少仿真时间,有效测试、评估、验证LTE系统。
二、OpenAirInterface(OAI)仿真平台
2.1 OAI平台概述
OpenAirInterface(OAI)平台是由Eurocom开发的开源、实时仿真平台,可完全模拟无线接入技术、协议等特点。常用于无线通信系统的仿真实验及信号处理,研究、验证通信技术的创新算法与策略。OAI仿真平台的架构严格按照3GPP协议设计,通过提供各种不同的仿真场景和完整的通信系统功能分层,最大限度地减少计算机模拟和实际硬件实验之间的差距。
OAI平台的主要特点:
提供完整LTE协议栈,包括物理层、MAC层、RLC层、 PDCP层及RRC层;
提供Linux操作系统下的IPv4/IPv6网络设备接口;
可用于蜂窝网络和网状拓扑结构;
支持完整物理层和物理层抽象两种仿真模式;
具有单机仿真和多机联合仿真两种工作模式;
包括多种不同信道模型,如:传输损耗、阴影衰落及随机的小尺度衰落等;
2.2 OAI软件框架及协议栈
OAI仿真平台的源代码分为四个部分。
OpenAir0:主要描述硬件模块CardBus MIMO和Express MIMO,以及对应FPGA的固件驱动程序。
OpenAir1:包括物理层各个功能模块,定义相关参数及初始化。主要功能是实现LTE系统基带信号的处理,提供与MAC层之间的接口。此外,OpenAir1还提供与硬件之间的接口,形成一个基于硬件的LTE系统仿真平台。
OpenAir2:包括LTE系统相关协议栈,即MAC层、RLC层、PDCP层及RRC层的具体实现。OpenAir2文件夹主要功能是无线接入控制方面的协议内容,包括相关协议流程的实现以及无线资源管理方案的部署。通过与物理层之间的接口,OpenAir1和OpenAir2中的内容组成了一个无线通信系统的基本功能。
OpenAir3:包括了基于IP的网络模块,即全IP蜂窝与IP/MPLS网状网络开发的第三层协议栈,具体有LTE系统中基站eNB、用户终端设备UE的相关内容。此外,OpenAir3为基于OAI平台的网络上层应用提供接口,完善了整个平台。
以上四个文件共同组成了OAI平台的软件框架及完整的LTE协议栈,清晰地划分了传输链路、资源管理、网络应用等功能。在硬件的支持下,整个平台可以看做一个真实的无线系统,完成系统开发与技术创新。
国网电子商城以“电”为主线,专注“节能”、“智能”,遴选出具有电力特色的智能家居、新能源、电力专业三大板块,包括智能家居电器、电力图书音像、商旅服务、电动车、以电代煤服务、分布式电源方案、电工电气设备、合同能源点名称、IP地址范围、DNS及E-RAB QoS;支持IPv4和IPv6。
图1是LTE协议栈在OAI平台下实现的示意图。OAI平台可以适用于多种软件开发环境,具有控制、监视、消息和时间分析、低权限的登录系统、流量发生器、分析及软设计等功能,提供协议验证、性能评估和预部署系统测试的工具等。
三、OAI平台仿真流程
OpenAirInterface LTE平台的仿真流程实现了真实LTE无线通信系统的完整工作流程,具体分为以下四步。
仿真场景设置:参数配置即仿真场景的设置。OAI平台可配置的参数主要有: LTE系统双工方式(TDD/FDD)、UE数量、eNB数量、信道模型等。
初始化:参数初始化设置。包络仿真场景参数的初始化、各个分层UE及eNB的参数配置、业务信息及移动性等初始化。
仿真执行:仿真节点同步、eNB及UE放置过程执行。基本流程包括LTE系统各个功能分层的处理,即同步、随机接入、调度、无线资源管理等功能的执行。
仿真结果输出:log文件收集、标记、存储。log文件记录并显示OAI平台仿真过程,是分析仿真过程及结果、评估性能最有价值的内容。
四、 OAI仿真平台应用分析与展望
4.1 OAI仿真平台应用领域
无线信号处理。硬件/软件架构通SDR技术,利用多处理系统级芯片,实时处理信号。物理层可利用UMTS的LTE和802.16m技术优化算法以适应实时性。
实现全IP无线网络。全IP移动网络协议802.21(基站采用IPv6路由器,包含IPv6的移动性管理)、IP/MPLS协议。
灵敏射频系统设计。OAI平台采用宽带无线电设计、线性范围内无线宽动态接收机设计,联合射频与数字信号处理,共同实现“智能”射频。
设计与仿真方法。OAI平台利用抽象技术如硬件建模、PHY子系统建模、交通建模等,分别模拟硬件、PHY子系统及流量,同时向分布式实时无线仿真网络提供射频仿真体系结构。
传播、系统测量与分析。通过实时测量的离线性能分析,有利于宽带信道表征和建模。
认知无线电。随着传感器网络技术的发展创新,OAI平台将支持同一地区持牌及无牌的无线用户的共存,还可处理相关设计和认知网络互联等问题。
4.2 OAI仿真平台展望
可灵活调配、控制,OAI平台的集成开发环境;
基于软件定义网络功能,可灵活搭建、配置网络组件;
在公共场所为用户终端提供服务、业务及应用;
通过从M2M/IoT、软件定义网络到cloud-RAN、大规模MIMO的研究,促进5G系统新概念成型。
五、结束语
OAI平台基于SDR技术以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,利用软件编程的方式实现各种应用,即硬件负责数字模拟与信号间转换、射频与基带信号间变频等功能,软件负责协议栈部分,硬件设备与PC端联合处理分析数据实现完整的通信系统。
目前OAI平台为4G测试及5G研究创造了一个开放、灵活的仿真环境,它提供的开源代码和参考软件实现了3GPP LTE兼容系统和LTE-A的特征子集的实时室内/室外试验与示范。OAI平台也将在其不断发展完善的过程中提供更完善的低成本、高适用、高灵活、易扩展及智能化仿真平台。
参 考 文 献
[1] OpenAirInterface[EB/OL],http://
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)38-0193-02
全球移动通信产业面临巨大变革,移动互联网时代已经到来。移动信息服务已广泛融入了人类的个人生活、学习以及各行各业。在传统的2G和3G网络已无法满足用户日益增长的移动互联网流量需求的时候,TD-LTE(4G)技术应运而生。
TD-LTE(时分同步码分多址技术)即TD-Long Term Evolution,是3G标准TD-SCDMA的后续演进技术,是拥有自主知识产权的第四代移动通信技术。相比于TD-SCDMA,TD-LTE具有更高的速率和更低的时延,为用户提供永远在线的体验,除实现高宽带应用数据业务之外,还能更好地支持实时交互功能。随着4G产业化和商业化进程的不断加速和基站布点的完善,将会促进学习和工作的革命,TD-LTE技术支持下的远程教育逼真度高,互动性强,提高了远程学习的效果。改变了原有的教室教学活动方式,为学生提供随时随地、随心随意的学习需求,符合未来社会发展趋势,特别是在教学活动中前、中、后三个阶段,提供了较强交互功能,因此要在今后的高校教学中广泛应用。
一、TD-LTE的关键技术和特点[1]
(一)TD-LTE所采用的关键技术
相比3G所使用的CDMA技术,TD-LTE采用了OFDM、MIMO、高阶调制、网络架构扁平化等多项关键革新技术。
1.OFDM:即正交频分复用,该技术与GSM网络中的FDM类似,即将一个频谱划分为多个子载波。但与GSM不同的是,OFDM系统中不同子载波间相互正交且重叠,省去了GSM系统中不同子载波间保护宽带的需要,由此可提升系统频谱效率;同时,OFDM系统可将一条高速宽带数据业务流划分为多条并行窄带数据流,以此克服宽带移动通信系统中多径效应和符号间干扰带来的影响。
2.MIMO:即多天线技术,通过在基站和终端配置多根天线,实现在多个独立的空间传输通道上的多路传输。系统可根据用户信道状态,将MIMO工作模式自动配置成波速赋形、空间复用、空间分集等多种状态,以获取更高的数据业务速率和更高的传输可靠性。
3.高阶调制:3G系统中最高调制方式为16QAM,即每个调整符号可携带4比特信息,而LTE系统最高调制方式为64QAM,即每个调制符号可携带6比特信息,由此可将频谱效率提升50%。
4.网络架构扁平化:为了提升数据业务的时延性能,4G技术对无线网络进行了革新,去掉了BSC/RNC这个网络层面,从而根本性地改善业务时延。
(二)TD-LTE的特点
1.高速率:TD-LTE网络能实现下行峰值速率超过100Mbps,上行峰值速率超过50Mbps,最大可支持350km/h高速移动场景下不掉线。
2.低时延:大幅降低接入时延和端到端业务时延,以支持实时交互类业务。TD-LTE系统要求其业务传输的单向时延低于5ms,接入时延低于50ms,从空闲状态到激活状态的迁移时间小于100ms。
3.永远在线:用户注册后,核心网一直保持连接,用户感觉“永远在线”,业务体验更好。任何时候发起业务都会得到快速响应,在2G/3G网络中,终端开机后需要几秒到十几秒的漫长时间。LTE终端开机后,即为终端分配IP地址,在核心网中保留用户的会话状态,保留基本通信资源,保持用户接入,用小于100ms的时间,使用户无法感知,达到“永远在线”的要求。
4.终端形态丰富,除了智能手机和数据卡外,用户还可选择CPE、MiFi、平板电脑等多种类型终端。
二、TD-LTE技术在高校教学活动中的应用及效果
TD-LTE时代将成为必需的工具和平台,宽带和网速更占优势的TD-LTE的发展前景会更加广阔[2]。高校学生作为将来TD-LTE技术用户的重要群体,也必将对高校运行模式产生更为广阔的影响。
(一)TD-LTE技术促使高校的教学革命
技术成为生活中一部分的时候,不再单纯地被人类当作工具用来解决问题,当技术成为人类生存所需基本条件之一的时候,人类的基本生产方式、生活方式、交往方式和思维方式势必发生意义深远的改变[3]。
而TD-LTE作为一项新型的通信技术,从2014年开始迅猛发展,尽管用户使用时对费用价格关注较高,但它取代3G技术的发展趋势成为必然。互联网时代已经对传统模式的教学产生了转变,非结构化的空间符合未来的学习趋势,而成为当前研究的趋势[4]。用移动互联网模式颠覆传统教育,一节课有来自全球一百多个国家的十几万学生在同时学习,TD-LTE技术实现了即摄即传,课堂授课效率明显提高。
有机构预测,在线教育将在2016年将达到1600亿的规模,将教师和教学内容包装成教育产品,实现在线教育。这一需求离不开TD-LTE技术对线上教育产品的支持。清华大学将会计、足球等课程搬上了果壳网,实现了教育方式的新变化。MOOC(慕课)这种大规模开放式课堂的教学方式,借助新一代的移动互联网和智能终端,抢占新型教育教学领域。
(二)TD-LTE技术改变教育者的教学行为
现有的课堂架构和教学形式、活动还是沿袭着工业时代人才培养的架构,显然已经不能适合于当前及未来人才培养的需求。而未来课堂是一个基于云端的课堂,一切资源的存取和处理均在云端,教师和学习者可以通过自己的交互终端接入,实现资源的共享,有利于课前、课中、课后的一体化设计[5]。教育者通过TD-LTE技术与教育情景结合,能真正地支持学习者的活动,以达到学习目标、认知目标,围绕以教育者为服务对象的APP程序大量诞生,设计在TD-LTE技术的支持下,将对教育者的教学行为产生积极影响。
课前利用个人终端集体备课,通过TD-LTE技术的高速率,上传备课成果,推送预习任务,学生完成预习任务的预习过程和进度,会体现在教师的移动终端。TD-LTE技术永远在使教师对学生能够及时辅导交流。教师工作的评价体系也因此改变,个人在教学的贡献率,线上交流辅导的时长、效率,成为重要指标。在TD-LTE技术的辅助下,以课堂讲授为主的教学活动彻底颠覆。开放教学平台,学生链接进入后,平台显示上课人数、作业完成率等相关信息,教学内容按照备课顺序依次出现在学生终端,学生需要不断跟进教师的讲授内容。个别学生脱离,教师终端上立即红色显示学生信息,紧紧把学生围绕在本节课的教学中,提高课堂效率。课堂测验项目,教师向学生推送,学生完成后立即显示成果,测验分析程序启动,指导教师完善课堂知识的讲授。课后教师课后作业及预习任务,并通过平台软件提醒学生完成。
(三)TD-LTE技术的发展促使学生学习方式产生变化
如今教育严重落后于时代的发展,面对未来的挑战,以落后的思想、技术、模式和组织来培养适应未来的人才,根本不可能,也无法得以实现[3]。过去的填鸭式教学方式让学生无法接受,通过TD-LTE技术随时随地地下载学习资料,了解各个知识点,使获得知识的渠道不再单一。
课前、课中、课后三个阶段的学习行为产生重大变革,课前在TD-LTE技术支持下,学生用自己的智能终端,在云学习系统中下载预习资料,并将学习中所遇问题与教师交流,课堂教学时间也不再只是45分钟。利用智能终端的采集系统功能,从身边的生活世界中收集所需学习资源,并及时上传到云端,充分体现TD-LTE技术的高速移动接入功能。而课中学生可以对所遇问题及时进入云学习系统中下载资料,并通过社交软件实现资源的共享和交流。而在小组交流成果,由小组代表使用TD-LTE技术迅速地上传到公共显示屏中,以供其他小组借鉴和教师指导。在课后,学习者利用智能终端通过TD-LTE技术,可随时浏览课堂视频加强学习效果,完成教学者推送的测试结果。对仍然存在的问题,通过视频对话,及时与教学者沟通,TD-LTE技术的低延时的特点在视频对话中克服了画面停顿、声音与图像不同步的弊端,实现教学者与学习者虽相隔千里,却始终有面对面的感受,使学习者在整个学习过程是一对一的个性化教与学的过程。
三、结语
在高校教学中运用TD-LTE技术显现出了很多传统教学手段所无法相比的优点,在TD-LTE技术日趋完善、费用更加低廉之后,必会对教学手段、教学方式产生重大影响。各高校将通过TD-LTE技术的帮助,提升课程的学习效率,实现学习型、创新性社会的期望。而教育者熟练运用TD-LTE技术与智能终端的能力大大提升,成为课堂教学革命的推动者。
参考文献:
[1]中国移动通信集团公司.TD-LTE百问丛书之入门集[M].北京:教育科学出版社,2013.
[2]王洪军.后3G时代中国移动TD-LTE发展探析[A]//2011年通信与信息技术新进展――第八届中国通信学会学术年会论文集[C].北京:中国会议,2011-11-02:101-104.
1.通信网LTE CSFB
1.1 LTE CSFB基本概念
CSFB(电路域回落)是3GPP R8中CS over PS研究课题的成果之一。该研究课题提出的背景是LTE和CS双模终端的无线模块是单一无线模式,即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的双模或者多模终端,在使用LTE接入时,无法收/发电路域业务信号。为了使得终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务,以及接收到话音等CS业务的寻呼,并且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理,产生了CSFB技术。
采用CSFB技术,即LTE覆盖下的UE在处理语音业务时,终端先回退到CS(电路域)网络,在CS网络处理语音业务;这样就达到了重用现有的CS域设备来为LTE网络中的用户提供传统的语音业务的目的。
1.2 LTE CSFB过程
典型的CSFB业务流程主要包括联合附着、位置更新、主叫CSFB流程、被叫CSFB流程以及去附着等。 启用CSFB功能用户的附着流程是基于联GPRS/IMSI附着流程来实现的。
LTE/WCDMA/GSM多模单待手持终端在给MME发送的附着请求消息中携带支持CSFB能力的指示。MME在收到用户的联合附着请求后,在进行EPS附着的同时,会推导出其相关CS域的VLR信息,并向这个VLR发起位置更新请求,VLR收到位置更新请求以后,会将该用户标记为已经进行EPS附着了,并保存用户的MME的IP地址,这样,VLR中就创建了用户的VLR与MME间的 SGs关联。随后,MSC Server/VLR会进行CS域位置更新并把用户的TMSI和LAI(位置区标识)传给MME,从而在MME中建立SGs关联。最后,MME把VLR给用户分配的TMSI以及LAI等信息包含在附着请求接受消息中发送给UE,此时就表明用户的联合附着已经成功了。 联合附着成功之后,启用CSFB能力的用户在TD-LTE网络中就可以处理电路域业务了。
2.缩短CSFB时延测试:
2.1 CSFB测试流程
CSFB测试过程主要是主叫4G手机、被叫4G手机分别驻留LTE网络中,连接GENEX Probe 测试软件,进行主叫4G手机拨打被叫4G手机,主叫4G手机和被叫4G手机分别回落至WCDMA网络进行通话的过程。
从详细步骤来看,CSFB测试流程主要分为测试准备、测试过程和测数据统计三个部分:
(1)测试准备:终端支持FDD-LTE和3G双模,USIM卡具备4G和3G属性,测试手机需连接GENEX Probe 测试软件,并进行记录;测试手机开启双模并能稳定驻留4G。
(2)测试过程:主叫4G手机拨打被叫4G手机,是否拨通,进行重复多次尝试。从主被叫的KPI统计中观测CSFB是否统计正常?从主被叫的CSFB信令流程来看,主被叫的CSFB信令流程是否正常?
(3)数据统计:单站报告中CSFB成功率统计、CSFB的log记录备份、若存在测试不成功现象,可初步按照第4节指导进行初步分析原因,待调整后复测。
2.2 CSFB时延
为了缩短升CSFB中回落和返回时延,还存在如R9重定向回落和Fast Return方案等相比R8重定向回落方案及其优化方案,R9重定向回落可通过回落中携带WCDMA网络中的系统消息,从而进一步缩短CSFB呼叫建立时延,但是该方案需要改造TD-LTE网络的eNodeB、MME网元和WCDMA网络的RNC网元,且需对这些网元进行相关配置。Fast Return方案通过在RNC信道释放信令中下发LTE频点信息,使终端不在RNC网络中驻留而直接返回LTE,相比小区重选方案性能要好,但需要对WCDMA网络的RNC进行改造,并且需要配置和优化LTE频点信息,以下主要分析R9重定向回落以及UMTS网络核心网鉴权配置两种方法实现CSFB时延减小。
3.缩短时延办法简介:
3.1 R9缩短时延法:
Flash CSFB也叫R9 CSFB,通常用盲重定向的方式实现,因此也叫R9盲重定向。在触发基于重定向的的CSFB过程中,当UE在UMTS合适小区驻留后需要读取3G的系统消息才可以发起接入,因此在整体CSFB接入时延中,系统消息的读取往往占据较大一部分。
开始Flash CSFB后,eNodeb通过RIM流程向RNC获取邻区的系统消息,并在基于重定向的CSFB执行时,在下发的RRC connection release消息中加上邻区的系统消息内容,这样,当UE重定向后接入的小区即为已经下发系统消息的邻区,则无需再读取系统消息即可发起接入,达到取消系统消息读取的时延,从而减少CSFB的整体时延。
1.LTE基本概念
LTE概念的提出意味着目标的确立,为了有一个清晰的技术发展路线,3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段,研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束,该阶段将主要完成对目标需求的定义,以及明确LTE的概念等;然后征集候选技术提案,并对技术提案进行评估,确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立,并开始标准的建立。该阶段会对未来LTE的标准细节的方方面面展开讨论和起草,这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的,这一过程将一直持续到2007年年中。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快,这也是考虑到市场的需求,随着宽带技术的不断创新,3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇,更新更快的业务可以在不远的将来得以实现,甚至完全可以和有线网络相媲美。
LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀(CP)的OFDM,每一个子载波占用15kHz,循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs,分别对应短 CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求(在轻负载情况下,用户面延迟小于5ms),LTE系统必须采用很短的交织长度(TTI)和自动重传请求(ARQ)周期,因此,在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧,长度为0.5ms。
2.技术特点
在无线移动通信标准的发展演进上,TD-SCDMA的一些特点越来越受到重视,LTE等后续各项标准也采纳了这些技术,并且吸收了一些TD-SCDMA的设计思想。TD的双工技术、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMO/SA的多天线技术是TD-LTE标准的三个关键技术。
第一个就是基于TDD的双工技术。在TDD方式里面,TDD时间切换的双工方式是在一个帧结构中定义了它的双工过程。通过国内各家企业的共同合作与努力,在2007年 10月份,形成一个单独完整的双工帧结构的LTE-TDD规范。在讨论TDD系统的同时要考虑FDD(频分双工)系统,在TDD/FDD双模中,LTE规范提供了技术和标准的共同性。
第二个关键技术是OFDM(正交频分复用技术)。其中有两个关键点,一是OFDM技术和MIMO(多输入多输出)技术如何结合,使移动通信系统性能进一步提升;二是OFDM技术在蜂窝移动通信组网的条件下,如何克服同频组网带来的问题。
第三个是基于MIMO/SA的多天线技术。智能天线技术是通过赋形,提供覆盖和干扰协调能力的技术。
3.性能指标
3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指标:
3.1峰值数据速率
下行链路的立即峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配的条件下,可以达到100Mbps(5 bps/Hz)(网络侧2发射天线,UE侧2接收天线条件下);上行链路的立即峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配的条件下,可以达到50Mbps(2.5 bps/Hz)(UE侧1发射天线情况下)。
3.2控制面延迟时间与控制面容量
从驻留状态到激活状态,也就是类似于从Release 6的空闲模式到CELL_DCH状态,控制面的传输延迟时间小于100ms,这个时间不包括寻呼延迟时间和NAS延迟时间;从睡眠状态到激活状态,也就是类似于从Release 6的CELL_PCH状态到Release 6的CELL_DCH装态,控制面传输延迟时间小于50ms。频谱分配是5MHz的情况下,每小区至少支持200个用户处于激活状态。
3.3用户面延迟时间及用户面流量
空载条件即单用户单个数据流情况下,小的IP包传输时间延迟小于5ms。
下行链路:与Release 6 HSDPA的用户面流量相比,每MHz的下行链路平均用户流量要提升3到4倍。此时HSDPA是指1发1收,而LTE是2发2收。
上行链路:与Release 6增强的上行链路用户流量相比,每MHz的上行链路平均用户流量要提升2到3倍。此时增强的上行链路UE侧是一发一收,LTE是1发2收。
3.4频谱效率
下行链路:在满负荷的网络中,LTE频谱效率(用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量)的目标是Release 6 HSDPA的3到4倍。
上行链路:在满负荷的网络中,LTE频谱效率(用每站址、每Hz、每秒的比特数衡量)的目标是Release 6 增强上行链路的2到3倍。
3.5移动性
E-UTRAN可以优化15km/h以及以下速率的低移动速率时移动用户的系统特性。能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务。可以支持蜂窝网络之间以120-350km/h(甚至在某些频带下,可以达到500km/h)速率移动的移动用户的服务。对高于350km/h的情况,系统要能尽量实现保持用户不掉网。
LTE项目是3G的演进,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
【参考文献】
[1]3GPP TR 36.211,Physical Channels and Modulation (Release 8)[S].2008,3.
[2]3GPP TR 36.213,Physical layer procedures (Release 8)[S].2008,3.
LTE技术是多种先进技术的集成者,它是3G无线通信技术的替代者,作为是4G时代可能的移动无线技术的标准之一,LTE技术的发展将会影响着整个移动通信产业技术的发展方向。
一、LTE产业发展现状
虽然3G通信技术在我国范围内兴起的时间不长,才在刚刚大规模部署的阶段,但4G的研发工作早已在各国不同地区开展了。随着移动设备的越来越高端,人们对上网的需求也不得已满足,热门对于2Mb/s的WCDMA R99传输速录和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已经不能满足自身需求[1]。并且,OFDM技术作为无线通信技术发展的另一产物,将无线通信的接入速率提升到100Mb/s,这给3G信息技术带来了巨大的市场竞争压力。
二、LTE中的关键技术
1、OFDM技术
OFDMA技术其实就是LTE下行链路采用在循环前缀基础上的正交频分多址技术。首先在发射端将信号插入到循环冗余校验码中,然后对信道进行编码、信道交织、特征加扰等的处理来解决突发噪声对系统操作的影响,LTE系统一般采用QPSK、16QAM、64QAM三种方式[2]。
如图1就是LTE系统的发送接收模型,是一种采用了2*2的MIMO技术,一个码字到两层的映射方式。由于天线数量与码字数量不一致,所以需要将码映射到不同的发送天线上,由此便需要层映射和预编码的工作。层映射是将码字按照一定的规则流程映射到多层的过程,预编码则是将数据再次映射到不同的天线端口的过程。
在理解OFDM技术时,应注意区分于一般的频分复用FDM技术,正交频分复用技术是多载波通信的一种,并且在频道选择性信道中发挥着最大优势,各个子信道在正交频分复用系统中的时域中正交,并且重叠在频域中,其实现工作的基本原理就是通过串/并转换器将高速串行的数据流变为多个低速并行的比特流,并且每一个OFDM子信道只传输一个低速数据流。
2、多天线技术
现代的无线通信技术离不开天线的作用,所以天线性能是否优良也影响着整个通信系统的效果。在传统的通信技术中,天线技术从开始的单发/单收天线到单发/多收和多发/单收的发展阶段,在实际生活应用中我们也了解到,地面传输路径中信号的通信比其他路径如光纤、电缆、卫星等的信号要发展的慢一些。
而现如今的通信系统要想打破原有技术的束缚来获得更强大的信号功率和更优良的服务,可以从恶劣通信环境影响通信技术发展进行突破。所以就要不断提高发送信号的功率[3]。这在第三代通信系统中是不存在的买所以就会降低整个通信系统的性能影响通信技术的发展。所以人们对无线网技术的研究是具有重大突破性的。
3、MIMO技术
MIMO技术为通信技术中高速的数据信号传输技术带来了可能成为无线通信领域的一大新突破,它很大一定程度上是提升系统频率利用率。其工作原理就是基于通信系统的基础上采用其多输入/输出的方式更多的发送与接收同时选择多天线单元,并且通过其信道途径中的多维度的特性。如图2所示。
MIMO技术特点是采用多远天线阵列在发送/接收端,得到不同的空间特性的空间向量基于无线信道中,有如在一个通用大空间的信道中又独自进行多个互不干扰的信道。这种技术可以带来空间的分集增益,这种新型MIMO技术创新的方法被称为空间分集。通过MIMO技术,天线阵列所传输的多个并行的信号数据,接收端可对其进行相应的数据标识,也就是说,不同的数据流对于接收端都是具有可利用和区分的空间特性的,在这时就具有了多维性。MIMO系统改变无线信道可看做是由M= min(nT,nR)个并行子信道组成,所以MIMO技术中的通信系统信道容量其实就是所有子信道通信系统容量的总和。在所有的发送和接收天线阵列都具有非相干特性的条件下,系统中每个子信道都可有相同的极限容量,整个信道极限容量将会有重大提升,公式如下:
C≈M・B・log2(1+SNR)
所以从上文分析及公式可以看出,MIMO技术的改善会对整个无线通信信道的容量进行全面提升,还有就是利用MIMO技术还可增加信道的可靠性来降低信道传输数据的错误率。
三、LTE中技术的发展趋势探究
作为我国最大的移动营运商,中国移动也将加入到LTE技术营运行列中,由于美国高通公司在3G时代占据主导地位,LTE正在努力避免高通的主要技术,所以大大削弱了高通在3G时代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全会通过RAN1提交的融合帧结构方案,被正式写入3GPP标准,2008年,RAN4的工作、RAN5和核心网的相关标准制定工作的完成,又是一重大性进展。
LTE具有来自TD-SCDMA现有核心技术的继承和MIMO、OFDM主流技术有机结合,将显著提高新型技术的系统功能,也给4G标准中更多地专利技术提供了可能。
还有随着多媒体娱乐和网络游戏的开发,当前的传输速率已经达不到人们的要求,所以设计并实现了峰值速率的数据传输,并且具有良好的兼容性。
四、结束语
3GPP LTE技术作为重要的无线通信技术,OFDM技术很大程度上又提高了系统容量和系统的频谱效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技术中必须应用更先进、资源利用率更高的技术如高阶MIMO技术、协调多点发送技术、等进一步提升整个系统的性能。
参考文献
[1]沈嘉,索士强,全海洋. 3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M]. 北京:人民邮电出版社. 2008:16-46