EUTRAN演進方式及LTE/LTE-A技術介紹

隨著無線數據業務的迅速增長，新空口技術的不斷引入，無線扁平化技術的出現與興起，無線網絡架構會發生什么樣的變化成為業界關注的焦點。本文對LTE/LTE-A的需求、研究進展、關鍵技術進行了介紹，淺析了EUTRAN演進方式。

1 引言

隨著無線數據業務的迅速增長和新空口技術的不斷引入，傳統的網絡架構在對實時數據業務和大數據量業務的支持方面面臨挑戰，需要不斷演進。無線接入網向兩個可能的方向演進：一是空口能力不斷增強，但網絡構架不變，繼續維持RNC和NodeB的二層架構；二是RNC和NodeB功能合并為增強型NodeB，即eNodeB，UTRAN向扁平化方向發展。而在核心網方面，正朝著扁平化和全IP的方向演進。作為下一代移動通信系統當前主流的候選技術方案，LTE給業界留下了巨大的想象空間，全新的理念、網絡架構、技術指標和技術方案將應用于這一面向未來的移動寬帶通信系統中。

2 LTE/LTE-A需求

3GPP LTE項目的主要性能目標包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbit/s，上行50Mbit/s的峰值速率；改善小區邊緣用戶的性能；提高小區容量；降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms，從駐留狀態到激活狀態的遷移時間＜100ms；支持100km半徑的小區覆蓋；能夠為350km/h高速移動用戶提供＞100kbit/s的接入服務；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25~20MHz多種帶寬。

IMT-Advanced要求未來的4G通信在滿足高的峰值速率和大帶寬之外還要保證用戶在各個區域的體驗。有統計表明，未來80%~90%的系統吞吐量將發生在室內和熱點游牧場景，室內、低速、熱點將可能成為移動互聯網時代更重要的應用場景。因此，需要通過新技術增強傳統蜂窩在未來熱點場景的用戶體驗。3GPP認為，LTE本身已經可以作為滿足IMT-Advanced需求的技術基礎和核心，只是純粹從指標上來講，LTE較IMT-Advanced的要求還有一定差距。因此當將LTE升級到4G時，并不需要改變LTE標準的核心，只需在LTE基礎上進行擴充、增強、完善，就可以滿足IMT-Advanced的要求。出于這種考慮，LTE-Advanced應該會作為在LTE基礎上的平滑演進，并且后向兼容LTE標準。由于LTE的大規模技術革新已經大量使用了近20年來學術界積累的先進信號處理技術，如OFDM，MIMO，自適應技術等，在繼續完善技術應用的同時，LTE-Advanced的技術發展將更多地集中在RRM（無線資源管理）技術和網絡層的優化方面。

3 LTE/LTE-A研究進展

2009年3月發布了LTE R8 版本的FDD-LTE 和TDD-LTE 標準，原則上完成了LTE標準草案，LTE進入實質研發階段。從主流設備廠家提供的產品路標來看，幾乎所有的主流廠家都會在2010年的第一或第二季度推出LTE產品，但是真正可以商用的版本要2010年以后才能推出。從終端廠家反饋情況來看，2010年會有早期的商用終端，大規模的推出要在2011年底前后。

關于LTE-A標準的制定在2008年3月的R9版本開始，并將在R10中完善，R10版本將成為LTE-A關鍵版本。可以預見的是，由于時間緊迫，R10也將是一個LTE-A的短版本。R10版本現在為Study階段，整個版本制定預計持續一年時間，預計時間安排如下：2009年10月作為第一階段評估并提交ITU；2010年9月提交全會討論；2010年12月完成版本制定工作；2011年2月終結并提交。

目前，全球有超過18家運營商公布了自己的LTE部署計劃，包括NTT DoCoMo，Telstra，TeliaSonera，Verizon，Vodafone，ATT等都明確表示將支持LTE，并且Verizon已經加速了LTE計劃表，使得時間從原定的2010年提前至2009年。作為日本最大的運營商NTT DoComo也加緊“Super 3G”網絡商用部署推進LTE進程，并公布了3G過渡到LTE的路線圖，2010年初完成了對LTE技術的開發。

4 LTE/LTE-A關鍵技術

4.1 OFDM技術

OFDM由多載波調制(MCM)發展而來，OFDM技術是多載波傳輸方案的實現方式之一，它的調制和解調是分別基于快速傅立葉反變換（IFFT）和快速傅立葉變換（FFT）來實現的，是實現復雜度最低、應用最廣的一種多載波傳輸方案。在傳統的頻分復用系統中，各載波上的信號頻譜是沒有重疊的，以便接收端利用傳統的濾波器分離和提取不同載波上的信號。OFDM系統是將數據符號調制在傳輸速率相對較低的、相互之間具有正交性的多個并行子載波上進行傳輸。它允許子載波頻譜部分重疊，接收端利用各子載波間的正交性恢復發送的數據。因此，OFDM系統具有更高的頻譜利用率。同時，在OFDM符號之間插入循環前綴，可以消除由于多徑效應而引起的符號間干擾，能避免在多徑信道環境下因保護間隔的插入而影響子載波之間的正交性。這使得OFDM系統非常適用于多徑無線信道環境。

OFDM的優點在于抗多徑衰落的能力強，頻譜效率高，OFDM將信道劃分為若干子信道，而每個子信道內部都可以認為是平坦衰落的，可采用基于IFFT/FFT的OFDM快速實現方法，在頻率選擇性信道中，OFDM接收機的復雜度比帶均衡器的單載波系統簡單。與其它寬帶接入技術不同，OFDM可運行在不連續的頻帶上，這將有利于多用戶的分配和分集效果的應用等。但OFDM技術對頻偏和相位噪聲比較敏感，而且峰值平均功率比（PAPR）大。