UMTS系统无线网络结构和协议的长期演进

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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摘要　3GPP在2005年启动了长期演进研究项目（Long Term Evolution），希望以更高的数据吞吐量和更好的网络性能，为运营商和用户不断增长的需求提供支持，以达到在今后10年甚至更长的时间内一直保持UMTS系统优势的目标。本文首先简要介绍了LTE项目中物理层的关键技术；而后在第3、4章分别对无线网络结构和接口、空中接口高层协议方面的研究现状和成果进行了说明和分析，并给出了仍需解决的问题，对其中的MBMS业务，进行了着重的介绍。文章的第5章，对LTE项目的标准化工作和工作计划进行了介绍。最后一章对上述内容进行了总结。

1、概述

　　一个富有生命力的移动通信系统，需要具备这样的能力，就是能够随着需求的增长而不断的增强，为用户提供更高的数据速率、为网络提供更好的覆盖、更大的容量。出于这样的考虑和技术的驱动，以WCDMA/TD-SCDMA为基础的UMTS第三代移动通信系统从它诞生的那一刻起，关于UTRA（UMTS地面无线接入技术）和UTRAN（UMTS地面无线接入网）的完善和增强，就在3GPP内部不断的进行。3GPP Rel.5中的HSDPA（高速下行分组数据接入）是其迈出的第一步，随后HSUPA（增强的上行分组接入）也逐渐在3GPP Rel.6中为大家所了解和熟悉。在2005年，LTE和E-UTRAN这两个字眼渐渐进入了大家的视线，他们意味着UMTS网络的演进，进入了一个新的阶段。

　　从2003年以来，以IEEE 802.16e为代表的宽带无线接入技术，受到了广泛的关注。特别是他们更高的数据速率、对移动性方面的支持，逐渐对现有的移动通信系统形成了一种竞争。为了对抗这种竞争，3GPP在2005年，启动了3G长期演进研究项目（Long Term Evolution），即LTE，以演进的接入技术（E-UTRA，Evolved-UTRA）和接入网络（E-UTRAN），为运营商和用户不断增长的需求提供更好的支持，来达到在今后10年甚至更长的时间，一直保持UMTS系统优势的目标。

　　LTE在系统性能和能力方面的主要研究目标，主要有以下几点：

　　1）更高的空中接口峰值速率以及频谱效率，下行100Mbps，频谱效率5bit/s/Hz；上行50Mbps，频谱效率2.5bit/s/Hz，系统的最大带宽为20MHz：

　　2）更好的覆盖性能，即小区覆盖范围在5公里内；

　　3）更短的通信时延和更简化的网络结构；

　　4）以IP网络作为承载；

　　5）更先进的无线资源管理和QoS处理能力；

　　6）和现有网络的平滑演进及跨系统的移动性管理；

　　7）现有频谱及其他资源的有效重用等。

　　目前，已经有很多文献（[1]、[2]、[3]、[4]、[5]等）对LTE的物理层技术作了很好的介绍，本文只简单提及，供读者参考。而作为LTE项目的另一部分，演进的网络结构（E-UTRAN）和与之相关的接口高层协议，将在本文分别予以介绍。

2、物理层简述

　　在LTE物理层的下行方向，采用了OFDM（正交频分复用）技术，来满足100Mbps的数据速率和频谱效率的要求；通过配置子载波数量，来实现从1.25到20MHz的灵活带宽配置。0.5ms的最小传输时间间隔（TTI），减小了传输时延；4.7ms的循环冗余前缀（Cyclic Prefix）在不增加大量系统开销的同时，保证了时延扩展的处理；利用OFDM的特性，在原有的自适应调制编码（AMC）机制中，增加了新的一维——自适应频率调整，使得资源调度更为灵活，效率更高。对于点对点单播业务（unicast），在基站和基站间不再进行下行链路的宏分集合并。

　　上行方向，采用SC-FDMA（单载波频分复用）技术，即在每个TTI内，基站给UE分配一个单独的频率发送用户数据，不同用户的数据在频率和时间上分开，从而保证小区内部上行载波间的正交性，避免频率间干扰。慢速功率控制用来抵抗路径损耗和阴影效应。由于上行传输的正交性，不再需要快速功率控制来处理远近效应。同时基站借助循环冗余前缀的作用，消除上行多径效应产生的干扰。增强的AMC机制，对上行依然适用。

　　在LTE系统中，考虑多

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