（通信与信息系统专业论文）lte+upa系统链路自适应技术研究.pdf

摘要 摘要 移动通信中的链路自适应技术作为3 g 和b 3 g 移动通信技术中的一项关键技术目前 正在受到广泛的研究，链路自适应技术是指在通信过程中根据无线信道环境的变化，自 适应地调整链路参数，如发射功率、调制( 解调) 方式、编码速率、重传次数等，以适 应信道环境的变化，充分利用无线信道资源，获得最佳链路性能的技术。 目前得到应用的链路自适应技术主要包括功率控制、自适应调制编码( a m c ) 、混 合重传( h a r q ) 、动态无线资源分配等技术。功率控制技术是较早采用的链路自适应 技术，它主要应用于电路话音业务；a m c 和h a r q 技术是近年来得到广泛关注的技术， 主要应用于在3 g 增强型系统中的高速分组数据业务。动态资源分配技术是对无线资源 动态优化的分组调度技术。本文以l t eu p a 系统为背景，研究分析了功率控制、传输 带宽分配技术、a m c 和h a r q 技术的原理、实现和性能表现。全文的内容如下： 第2 章简要介绍了l t eu p a 系统及其关键技术，描述了仿真系统及在这个仿真系 统中如何实现功率控制技术、a m c 和h a r q 技术、自适应分配传输带宽技术。 第3 章首先分析了功率控制技术的基本原理，讨论了l t eu p a 系统功率控制的主 要目的和闭环功率控制技术的实现方案，然后在闭环功率控制基础上提出了一种自适应 功率控制技术，最后通过仿真，研究其对系统性能的影响。 第4 章首先分析了a m c 技术的原理，讨论了a m c 技术以及联合h a r q 技术的实 现方案，然后通过仿真，研究了a m c 技术对系统性能的影响。另外，本章还提出了一 种自适应调整m c s 选择门限的m c s 选择算法。这种算法根据信道环境的变化动态改变 m c s 选择门限，来选择使传输吞吐量最大的m c s 作为a m c 当前传输使用的m c s 。仿 真结果分析显示，自适应调整门限算法可获得较好的系统性能。 第5 章分析了资源调度中的传输带宽分配技术的基本原理和实现方案，并提出了一 种自适应分配传输带宽的方法，最后研究仿真了其对系统性能的影响。 最后对全文进行了总结。 关键词：l t e ，功率控制，链路自适应技术，自适应调制编码，混合重传，自适 应传输带宽，系统吞吐量 东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t l i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g yi sak e ys c h e m ef o rh i 班s p e e dp a c k e td a t as e r v i c ei n3 g m o b i l ec o m m u n i c a t i o na n db e y o n d b yu s i n gl i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g y , w ec a nt r a c kt h e c h a n g eo fw i r e l e s sc h a n n e l si nt i m ea n d o b t a i ng o o dt r a n s m i s s i o np e r f o r m a n c eo fl i n k s t h eg o a lo fw i r e l e s sl i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g yi st oa c h i e v et h eb e s tp e r f o r m a n c eo f c o m m u n i c a t i o nb yc h a n g i n gt h ep a r a m e t e ro ft r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e ra c c o r d i n gt ot h e v a r i a t i o no ft h em o b i l ec h a n n e ld y n a m i c a l l y , s u c ha st r a n s m i tp o w e r , m o d u l a t i o ns c h e m e ， c o d i n gr a t ea n dt r a n s m i tt i m e s a tp r e s e n tl i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g ya p p l i e di n c l u d e sm a i n l yp o w e rc o n t r o l ，a d a p t i v e m o d u l a t i o na n dc o d i n g h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tq u e r ya n da s s i g nr a d i or e s o u r c ed y n a m i c a l l y p o w e rc o n t r o li sa ne a r l ya d a p t m i o nt e c h n o l o g yu s e df o rv o i c es e r v i c e ，a m ca n dh h r qa r e a t t e n t i v et e c h n o l o g i e sr e c e n t l yu s e df o rh j 曲s p e e dp a c k e td a t as e r v i c ei nb 3 g , d y n a m i c r e s o u r c ea s s i g n m e n ti se x c e l l e n ta d a p t a t i o nt e c h n o l o g yt os c h e d u l er a d i or e s o u r c er e a s o n a b l y i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w em a i n l yf o c u so np o w e rc o n t r o lt e c h n o l o g y , a d a p t i v em o d u l a t i o n a n dc o d i n g ( a m c ) t e c h n o l o g y , h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tq u e r y ( h a r q ) t e c h n o l o g y , a n d a s s i g nt r a n s m i s s i o nb a n d w i d t hd y n a m i c a l l yw h i c ha r ek e yl i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g i e si n3 g a n db e y o n d ，b a s e do nt h eb a c k g r o u n do fl t eu p as y s t e m c h a p t e r2s t a t e ss i m p l yt h ek e yt e c h n o l o g i e si nl t eu p as y s t e ma n dt h ep r o c e d u r eo f m o d e l i n gs i m u l a t i o ns y s t e mo fl t e u p a t h e n ，t e l l sh o wt os i m u l a t i n gp o w e rc o n t r o l ，a m c a n dh a r q ，a s s i g nb a n d w i d t hd y n a m i c a l l yi nt h es i m u l a t i o ns y s t e m i nc h a p t e r3 ，w ei l l u m i n a t et h ep r i n c i p l eo fp o w e rc o n t r o lt e c h n o l o g y , a n dd i s c u s st h e m a i np u r p o s ea n da n a l y z et h ei m p l e m e n t a ls c h e m eo fc l o s e dl o o pp o w e rc o n t r 0 1 t h e n ，w e p r o p o s ea na d a p t i v ep o w e rc o n t r o lt e c h n o l o g yb a s e do nc l o s e dl o o pp o w e rc o n t r 0 1 u l t i m a t e l y w es i m u l a t et h en e ws c h e m ea n dr e s e a r c ho nt h es y s t e mp e r f o r m a n c e i n c h a p t e r4 ，w ei l l u m i n a t et h ep r i n c i p l e o fa m ct e c h n o l o g y , a n da n a l y z et h e i m p l e m e n t a ls c h e m eo fa m c a n dh a r qt e c h n o l o g y t h e n ，w es i m u l a t ea n da n a l y s i st h e s y s t e mp e r f o r m a n c ea f f e c t e db ya m ct e c h n o l o g y t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tw ec a n u 一 摘要 g e tb e t t e rp e r f o r m a n c eb yu s i n ga m c ，a n dm o r em c s ，b e t t e rp e r f o r m a n c e i na d d i t i o n , w ep r o p o s eaf l e wa m ct e c h n o l o g yb a s e do nt h r e s h o l da d j u s t m e n t a l g o r i t h mi nt h i sc h a p t e r t h i sa l g o r i t h ma d j u s t sm c st h r e s h o l da c c o r d i n gt ot h ev a r i a t i o no f t h em o b i l ec h a n n e ld y n a m i c a l l y , a n ds e l e c t st h eo p t i m u mm c st h a tc a nm a x i m i z et h e t h r o u g h p u tt ot r a n s m i td a t a a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a ta d a p t i v ea d j u s t m e n t a l g o r i t h mc a no b t a i ng o o dp e r f o r m a n c e i nc h a p t e r5 。w ei l l u m i n a t et h ep r i n c i p l ea n dt h ei m p l e m e n t a ls c h e m eo ft r a n s m i s s i o n b a n d w i d t ha s s i g nt e c h n o l o g yi nr e s o u r c ea s s i g n m e n ts y s t e m , a n dp r o p o s eah e wr e s o u r c e a s s i g n m e n tm e t h o d a c c o r d i n g l yw ea n a l y z et h ei m p l e m e n t a ls c h e m eo fa d a p t i v ea s s i g n m e n t t r a n s m i s s i o nb a n d w i d t ha n ds i m u l a t ei ti nl t eu p a s y s t e m i nc h a p t e r6 ，w es u m m a r i z et h ew h o l et h e s i sa n dp o i n tt h ei s s u e st ob ef l l r t h e rs t u d i e d k e yw o r d s ：l t e ，p o w e rc o n t r o l ，l i n ka d a p t a t i o nt e c h n o l o g y , a d a p t i v em o d u l a t i o na n d c o d i n g ，h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tq u e r y , a d a p t i v e t r a n s m i s s i o nb a n d w i d t h , s y s t e mt h r o u g h p u t i i i 插图目录 插图目录 图1 1e u t r a n 网络结构和协议结构4 图2 1l t eu p a 无线接入系统结构 图2 2s c f d m a 传输方式处理流程1 3 图2 3s c f d m a 的基本帧结构 图2 4s c f d m a 的子载波映射方式 图2 5l t eu p a 系统仿真网络模型。1 9 图2 6 仿真采用的天线模型 图2 7 环绕实现方法。2 1 图2 8u e 节点模型2 4 图2 9u e 节点的协议结构2 5 图2 1 0e n b 节点模型2 6 图2 1 1p c 技术的实现过程” 图2 1 2a m c 技术的实现过程2 8 图2 1 3h a r q 技术的实现过程2 9 图2 1 4 资源分配技术的实现过程 图3 1 小区边缘和系统频谱效率 图3 2 非自适应功率控制系统吞吐量。4 0 图3 3 非自适应功率控制小区边缘吞吐量。4 1 图3 4 非自适应功率控制系统公平性 图3 5 自适应功率控制系统吞吐量 图3 6 自适应功率控制小区边缘吞吐量。 图3 7 自适应功率控制系统公平性。 图3 8 噪声提升的累积分布函数 4 ：! 4 3 4 3 4 4 4 5 图4 1a m c 技术的基本原理4 8 图4 2a m c 技术的系统框图 图4 3 联合a m c 与h a r q 技术的基本原理 - v u 4 9 5 0 东南大学硕士学位论文 图4 4 速度为3 k m h 时m c s 的最优分布概率5 1 图4 5 信道s i n r 的屿尔可夫链5 3 图4 6a m c 技术同步方式5 4 图4 7m c s 区间划分5 5 图4 8 不同m c s 级数下a m c 技术对系统性能的影响5 8 图4 93 k m h 速率下频谱效率5 9 图4 1 03 0 k m h 速率下频谱效率6 0 图4 1 l 不同速率下自适应门限法的系统吞吐量6 0 图5 1 频时域信道带宽分配方案6 4 图5 2 频，时域信道带宽分配流程6 5 图5 3 时域信道带宽分配方案6 6 图5 4 时域信道带宽分配流程6 6 图5 5 基于导频信道带宽的数据信道传输带宽分配6 7 图5 6 自适应控制导频信道的传输带宽6 8 图5 7 采用自适应导频信道传输带宽的传输。6 9 图5 8 采用自适应导频的频域信道调度控制流。7 0 图5 9 采用自适应导频信道最小传输带宽的传输。7 0 图5 1 0c a s el 下目标s i n r 下的小区吞吐量7 l 图5 1 1c a s e3 下目标s i n r 下的小区吞吐量。7 2 图5 1 2c a s el 下x c d f 用户吞吐量7 3 图5 1 3c a s e3 下x c d f 用户吞吐量7 3 l l - 表格目录 表格目录 表1 13 g p pl t e 主要技术提案2 表1 2 移动通信中的链路自适应技术 表2 1 仿真基本参数与假设 表4 1a m c 仿真中采用的m c s - i x - 7 3 1 缩略语 3 g 3 g p p a c k a g w a m c a p c a p p a r q b l e r b p s k c c c d f c d m a c q i c r c c s d d e c t d f t d l d r u e 3 g e n b e u r r a e u t r a n 缩略语 t h i r dg e n e r a t i o n 1 1 l i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t a c k n o w l e d g e m e n t a c c e s sg a t e w a y a d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g a d a p t i v ep o w e r c o n t r o l a p p l i c a t i o nl a y e r a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t b l o c ke r r o rr a t i o b i n a r yn l 髂es h i f tk e y i n g c h a s ec o m b i n e c u m u l a t i v ed i s t r i b u t i o nf u n c t i o n c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t o r c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k c y c l i cs h i f td i v i s i o n d i g i t a le n h a n c e dc o r d l e s s t e l e c o m m u n i c a t i o n s d i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r i l l d o w n l i n k d i s t r i b u t e dr e s o u r c eu n i t e v o l u t i o nt h i r dg e n e r a t i o n e j i 兀r a nn o d eb e v o l u t i o nu m 盯st e r r e s t r i a l r a d i oa c c e s s e v o l u t i o nu m t st e r r e s t r i a lr a d i o - x i - 第3 代移动通信 第3 代移动通信伙伴计划 接收成功确认 接入网关 自适应调制编码 自适应功率控制 应用层 自动重传请求 误块率 二相移相键控 追踪合并 累积分布函数 码分多址接入 信道质量指示 循环冗余检验 循环位移分集 数字增强型无绳电话 离散傅立叶转换 下行链路 分布式资源单位 演化第3 代移动通信 演进基站 演进u m t s 地面无线接入 演进u m t s 地面无线接入网 东南大学硕士学位论文 f d d f d e f e c f e r f f r f t p g p r s g s m h a r q h s d p i a h s p a h s u p i a n ) m a i o t m m 瓜c i s d l b l d p c l r u i j e m a c m c s m c w c d m a m i m o n a c k a c c e s sn e t w o r k f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x f r e q u e n c yd o m a i ne q u a l i z a t i o n f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n f r a m ee r r o rr a t e f r a c t i o nf r e q u e n c yr e u s e f i l et r a n s f e rp r o t o c o l g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m r n u n i c a t i o n s h y b r i da u t o m a t i cr e p e a t r e q u e s t h i 曲s p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s h i 曲s p e e dp a c k e ta c c e s s h i 曲s p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s i n t e r l e a v ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s i n t e r f e r e n c eo f t h e r m a ln o i s e i n t e m e tp r o t o c o l i n c r e m e n t a lr e d u n d a n c y i n t e r f e r e n c er e s t r a i nc o m b i n e i n t e r - s i t ed i s t a n c e l o n gb l o c k l o w d e n s i t yp a r i t yc h e c k l o c a lr e s o u r c eu n i t l o n gt e r me v o l u t i o n m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m o d u l a t i o na n d c o d i n gs c h e m e m u l t i p l ec a r r i e rw i d e b a n dc o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s m u l t i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t n o na c k n o w l e d g e m e n t x i i 频分双工 频域均衡器 前向纠错 误帧率 部分频率复用 文件传送协议 通用分组无线业务 全球移动通信系统 混合自动重传请求 高速下行分组接入 高速分组接入 高速上行分组接入 交织多址接入 噪声提升 互联网协议 递增冗余 干扰抑制合并 基站间距 长块 低密度奇偶校验 集中式资源单位 长期演化 媒体接入控制 调制编码方式 多载波宽带码分多址接入 多输入多输出 接收不成功确认 缩略语 o f d m o f d m a 脚r p c p d c p p d u p h s p h y p s k q a m q o s q p s k r l c r n c r r c r r m r u s a w s b s c f d m a s d m s d u s f r s i s n r t a a t c p o r t h o g o n a lf r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x i n ga c c e s s p e a kt oa v e r a g ep o w e rr a t i o p o w e rc o n t r o l p a c k e td a t ac o n v e r g ep r o t o c o l p r o t o c o ld a t au n i t p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m p h y s i c a ll a y e r p h a s e s h i f tk e y i n g q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n q u a l i t yo fs e r v i c e q u a d r a t u r ep h a s e - s h i f tk e y i n g r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r r a d i or e s o u l o ec o n t r o l r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t r e s o u r c eu n i t s t o p a n d 辅t s h o r tb l o c k s i n g l ec a r r i e rf r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s s p a c ed i v i s i o nm u l t i p l e x s e r v i c ed a t au n i t s o f tf r e q u e n c yr e u s e s t u d yi t e m s i g n a li n t e r f e r e n c en o i s er a t e t h r e s h o l da d j u s t m e n ta l g o r i t h m t r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c o l i “ 正交频分复用 正交频分多址 峰均比 功率控制 分组数据汇聚协议 协议数据单元 个人手持电话系统 物理层 移相键控 正交幅度调制 服务质量 四相移相键控 无线链路控制 无线网络控制器 无线资源控制 无线资源管理 资源单位 停等待 短块 单载波频分多址接入 时分复用 业务数据单元 软频率复用 研究项目 信号干扰噪声比 门限调整算法 传输控制协议 东南大学硕士学位论文 t d d t d m t s n t r i t u u e u l u m t s u p a u t r a n w c d m a t i m ed i v i s i o nd u p l e x t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x t r a n s p o r ts e q u e n c en u m b e r t r a n s p o r tt i m e i n t e r v a l x y p i c a lu r b a n u s e re q u i p m e n t u p l i n k u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m u p l i i l kp a c k e ta c c e s s u m t st e r r e s t r i a lr a d i o a c c e s sn e t w o r k w i d e b a n dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s w o r ki t e m 时分双工 时分复用 传输序列号 传输时间间隔 典型城市环境 基站收发信系统 上行链路 通用移动通信系统 分组上行链路接入 u m t s 地面无线接入网 宽带码分多址接入 工作项目 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 s - 名i 圭丝焦日期边二z 二兰2 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生 院办理。 签名i 毽虹导师签名觯日期 第1 章绪论 第1 章绪论 当今信息时代，随着社会经济的发展，人们对信息的需求不断增长，从而推动了通 信技术的发展。移动通信则是当今通信领域内最为活跃和发展最为迅速的领域之一，也 是2 1 世纪对人类的生活和社会发展将有重大影响的科学领域之一。目前，第一、第二 代移动通信系统已经使得语音通信实现了无线化，而第三代移动通信技术以及l t e 通信 系统正朝着提供更大带宽多媒体数据业务的方向发展，它可以提供更大的系统容量和更 灵活的高速率，多速率数据传输能力。最终移动通信将实现个人通信的最高目标在 任何时间和地点都能与任何地点的任何对象进行任何形式的通信。 1 1l t e 系统简介 3 g 技术的出现给移动通信带来了巨大的影响，给人们的生活带来了前所未有的体 验，它使上网冲浪、联网游戏、远程办公等摆脱了场地和环境的束缚，实现了真正的无 所不在。但人们的需求并没有就此停滞，大量的市场调研和专家研究表明，2 m b p s 的 w c d m a 传输速率、1 4 4 m b p s 的h s d p a 峰值速率已远远不能满足人们未来的需求。国 际标准化组织3 g p p 在经过认真的讨论后提出了新的挑战，那就是在2 0 0 7 年实现峰值 速率l o o m b p s 的数据传输。这是一个巨大的挑战，也就是说必须在两年之内设计出7 5 0 倍于当前系统传输速率的新技术，并且具有很好的向下兼容性，以保护现有的投资。 这一新的系统被称作e 3 g 或l t e i 。 l t e 的基本思想是采用过去为b 3 g 或4 g 发展的技术来发展l t e ，使用3 g 频段占 有宽带无线接入市场。l t e 的研究项目( s t u d yi t e m ) 是于2 0 0 4 年底在3 g p p 中提出的， 在2 0 0 5 年6 月的魁北克会议上最终确立了系统目标和关键特性，目标包含降低时延、 提高用户数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等，具体内容包括 目标峰值速率。下行链路1 0 0 m b i t s ，上行链路5 0 m b i t s ；适用于1 2 5 2 0 m h z 不同的带宽；支持成对和非成对的频谱分配；以分组域业务为主要目标；降低 无线网络时延：无线接入网延迟时间低于1 0 m s ，控制平面等待时间低于l o o m s 。 频谱效率。下行链路5 b p s h z ，3 4 倍于h s d p a ：上行链路2 5 b p s h z ，2 3 东南大学硕士学位论文 倍于h s u p a 强调后向兼容。同时也考虑与系统性能的折衷；提高小区边缘的 用户吞吐量。 从l t e 系统的需求指标中可以看出，其目标与3 g 相比已经有了很大提高，其主要 特性体现在高数据速率、分组传送、灵活带宽和向下兼容。针对l t e 概念的提出和目标 的确立，3 g p p 制定了明确的标准发展时间表，整个标准发展过程分为研究项目( s i ) 和工作项目( w i ) 两个阶段。 研究项目阶段在2 0 0 6 年年中结束，该阶段将主要完成目标需求的定义，明确l t e 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。 对有可能融合的提案进行讨论，甚至还可能对某些技术的优越性进行辩论，最终选择出 适合未来l t e 的技术方案。系统功能的划分、接口的定义也会在这个阶段涉及。 工作项目在2 0 0 6 年年中以前建立，并开始着手标准的建立。该阶段将对未来l t e 标准细节的各个方面展开讨论和起草，并一直持续到2 0 0 7 年年中。整个过程比3 g 标准 的制定过程节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求。随着宽带技术的不断创新，3 g p p 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。 表1 13 g p pl t e 主要技术提案 种类 多址接入方式 技术建议 1 f d du l 采用s c f d m a ，f d dd l 采用o f d m ar 1 0 5 0 6 7 9 2 f d du l 采用o f d m a ，f d dd l 采用o f d m a r 1 0 5 0 6 7 2 3 f d du l d l 采用m c w c d m a r 1 0 5 0 6 7 4 4 t d du l d l 采用m c t d s c d m a r 1 0 5 0 6 7 5 5t d du l d l 采用o f d m ar 1 0 5 0 6 7 8 6t d du l 采用s c f d m a ，t d dd l 采用o f d m ar l - 0 5 0 6 7 8 从l t e 制定的目标需求可以看出，1 0 0 m b i t s 的传输能力已远不是3 g 所能比的， 那么其使用的技术也必将有较大的提高。在方案的征集过程中有6 个选项，按照双工方 式可分为频分双工( f d d ) 和时分双工( t d d ) 两种；按照无线链路的调制方式或多址 方式主要可分为码分多址( c d m a ) 和正交频分多址( o f d m a ) 两种。如表1 1 所示。 针对5 m h z 频谱做系统级的初步评估，采用c d m a 的系统与采用o f d m 的系统， 2 一 第1 章绪论 在提升频谱效率方面表现相似如果采用c d m a 演进途径，则有利于系统从前期u t r a 版本平滑升级，可以广泛地重用物理层。如果采用o f d m a ，一个完全脱离以往设计约 束的全新物理层结构，则有利于系统在设计参量上做出灵活和自由的选择，更容易实现 e u t r a 定义的一些目标，如等待时间、最小带宽间隔以及在不同双工模式下的公平性 等；同时，对于用户接收机来说，针对o f d m a 空中接口的处理相对简单，在更大带宽 和高阶多输入多输出( 砌m 0 ) 配置情况下可以降低终端的复杂性。 综合上述因素，当然也经过激烈的讨论和艰苦的融合，在2 0 0 5 年1 2 月召开的t s g r a n 第3 0 次全会上，最终决定l t e 可行性研究将集中在下行o f d m a 和上行s c f d m a 上。这也意味着o f d m 技术在3 g p pl t e 中获得了胜利。这一结果一方面出于纯技术的 考虑，即在下行链路采用频谱效率很高的o f d m a 作为调制方式，在上行链路采用 s c f d m a ，可以降低发射终端的峰均功率比，减小终端的体积和成本；另一方面也是 为了摆脱自3 g 以来高通公司独掌c d m a 核心专利的制约。同时中国的t d s c d m a 经 过多方的不断努力，t d s c d m a 的帧结构作为一个选项得以保留，并且可以在多载波 的演进方面继续开展研究。 l t e 的研究工作主要集中在物理层、空中接口协议和网络架构几个方面，其中网络 架构方面的工作和3 g p p 系统架构演进( s a e ) 项目密切相关。一些发起并参与l t e ，s a e 标准制定和技术研究工作的3 g p p 成员，正在积极研究和开发符合3 gl t 彤s a e 技术标 准的系统和设备，目标是在保证技术和系统性能领先的同时，最大程度地利用并兼容现 有的系统平台，保持系统的平滑演进，以提供最优的无线通信解决方案。下面将对l t e 上行链路物理层方面的系统设计和空中接口协议研究做简单介绍【2 1 目前l t e 物理层技术研究主要针对频分双工( f d d ) 和时分双工( t d d ) 两种方 式，而且l t e 在数据传输延迟方面的要求很高，这一指标要求l t e 系统必须采用很小 的最小交织长度( t 1 1 ) ，大多数公司主要出于对f d d 系统的设计，建议采用o 5 m s 的 子帧长度( 1 帧包含2 0 个子帧) ，一个子帧包含6 个长块和2 个短块，长块主要用于传 送数据，短块主要用于传送导频信号，详细内容在第二章介绍。上行参考符号位于两个 短块中，用于n o d e b 的信道估计和信道质量( c q i ) 估计。 上行系统子载波宽度选定为1 5 k h z ，系统将频率资源分为若干资源单元( r u ) ，r u 是上行资源的最小分配单位，大小为2 5 个子载波，即3 7 5 k h z 。r u 可以分为集中式r u ( l r u ) 和分布式r u ( d r u ) ，l r u 包含一组相邻的子载波，d r u 包含一组分散的子 载波为了保持单载波信号格式，如果一个u e 占用多个l r u ，这些l r u 必须相邻； 3 东南大学硕士学位论文 如果占用多个d r u ，所有子载波必须等间隔。 上行控制信令包括：与数据相关的控制信令、信道质量指示( c q i ) 、a c k n a c k 信息和随机接入信息。与数据相关的控制信令包括h a r q 和传输格式。c q i 和 a c k n a c k 的格式有待于进一步研究。在调制方面l t e 主要采用位移b p s k 、q p s k 、 8 p s k 和1 6 q a m 。在信道编码方面，主要考虑t u r b o 码，但如果能获得明显的增益，也 将考虑其他编码方式，如l d p c 码。为了实现更高的处理增益，还可以考虑以重复编码 作为前向纠错( f e c ) 码的补充。 e n b 小区间r r m 连接 移动性控制 r b 控制 无线许可控制 心f b 测量 设置和提供 动卷资源 分配( 调度) e g w ； e n b_ e n be n b ； l 二弋三e 尹= 、!， u e 网络结构 i i i j i l i s i ： 广 i 丑g w 控制面 “ s a e 承我控制 m m 实体 图1 1e u t r a n 网络结构和协议结构 传统的3 g p p 接入网u t r a n 由n o d e b 和r n c 两层节点构成，但在考虑l t e 技术 时，大多数公司建议将r n c 省去，采用由