无线通信原理与应用-第十章 移动通信未来发展

1、1.10.2 IMT-Advanced系统系统 10.1 3GPP LTE系统系统 10.1 3GPP LTE系统系统 国际标准化组织国际标准化组织3GPP在经过讨论后提出实现在经过讨论后提出实现峰值速率峰值速率100Mbit/s的数据传输，需设计出的数据传输，需设计出750倍于当前系统传输速率的新技术，且具有很好的向倍于当前系统传输速率的新技术，且具有很好的向下兼容性，以保护现有投资。这一新的系统被称作下兼容性，以保护现有投资。这一新的系统被称作增强型增强型3G或或3GPP的长期演进。的长期演进。 10.1.1 3GPP标准的发展标准的发展 概述概述：第三代合作伙伴计划是一个成立于：第三代合

2、作伙伴计划是一个成立于1998年年 12月的标准化机构，主要负责通用移动通信系统（月的标准化机构，主要负责通用移动通信系统（UMTS）的标准化工作。）的标准化工作。 成员：成员：欧洲的欧洲的ETSI、 日本的日本的ARIB和和TTC 中国的中国的CCSA、韩国的、韩国的TTA 北美的北美的ATIS。 3GPP标准组织主要包括项目合作组（标准组织主要包括项目合作组（PCG）和技术规范组（和技术规范组（TSG）两类。）两类。 3GPP包括包括4个技术规范组个技术规范组：1. EDGE无线接入网（无线接入网（GERAN）；）；2. 无线接入网（无线接入网（RAN）；）；4. 系统和业务方面（系统和业

3、务方面（SA）；）；5. 核心网与终端（核心网与终端（CT）。3GPP标准演进：标准演进： 10.1.2 LTE/SAE的发展的发展1LTE/SAE概念概念LTE/SAE的总体目标的总体目标两个方面两个方面： 一是性能提高，即提供更高的用户数据速率，提一是性能提高，即提供更高的用户数据速率，提升系统容量和覆盖率，减小时延，并减少运营成本；升系统容量和覆盖率，减小时延，并减少运营成本；二是实现一个能支持多种接入技术灵活接入的、二是实现一个能支持多种接入技术灵活接入的、基于全基于全IP的分组核心网络，并保证业务的连续性。的分组核心网络，并保证业务的连续性。 2LTE的发展的发展两个阶段：两个阶段：

4、SI和和WI。SI阶段：主要完成目标需求的定义，明确阶段：主要完成目标需求的定义，明确LTE的概的概念，完成可行性研究报告。念，完成可行性研究报告。WI阶段：主要完成核心技术的规范工作，可分为阶段：主要完成核心技术的规范工作，可分为Stage2和和Stage3两个阶段。两个阶段。 3SAE的发展的发展 SAE标准化工作从标准化工作从2005年开始正式启动，到年开始正式启动，到2006年年12月完成了月完成了SAE的需求定义及技术研究报的需求定义及技术研究报告。从告。从2006年年底，年年底，3GPP开始进行第开始进行第2阶段阶段SAE技术规范的制定工作，并于技术规范的制定工作，并于2007年年

5、12月，冻结了月，冻结了Release 8版本的系统需求，完成了大部分的版本的系统需求，完成了大部分的Stage2标准讨论工作。标准讨论工作。10.1.3 LTE系统系统简介简介3GPP LTE接入网接入网在能够有效支持新在能够有效支持新的物理层传输技术的物理层传输技术的同时，还需要满的同时，还需要满足低时延、低复杂足低时延、低复杂度、低成本的要求度、低成本的要求。 eNode B的功能如图的功能如图 确定确定E-UTRAN架构和架构和E-UTRAN接口的总体原则如接口的总体原则如下：下：（1）信令和数据传输网络的逻辑分割。）信令和数据传输网络的逻辑分割。（2）E-UTRAN与与EPC的功能完

6、全区分于传输功能。的功能完全区分于传输功能。E-UTRAN、EPC采用的寻址方法不应和传输功能的采用的寻址方法不应和传输功能的寻址方法绑定。寻址方法绑定。（3）RRC连接的移动性完全由连接的移动性完全由E-UTRAN控制。控制。（4）当定义）当定义E-UTRAN接口时，应尽可能减少接口接口时，应尽可能减少接口功能划分的选项数量。功能划分的选项数量。（5）一个接口应该基于通过该接口控制的实体逻辑）一个接口应该基于通过该接口控制的实体逻辑模型来设计。模型来设计。（6）一个物理网元可包含多个逻辑节点。）一个物理网元可包含多个逻辑节点。 10.1.4 LTE的关键技术的关键技术 多址技术多址技术多天线

7、技术多天线技术链路自适应技术链路自适应技术分组调度技术分组调度技术小区间干扰抑制技术小区间干扰抑制技术网络自组织技术网络自组织技术 1多址技术多址技术从从LTE系统的目标需求可以看出，下行系统的目标需求可以看出，下行100Mbit/s和上行和上行50Mbit/s的传输能力对物理层的传输能力对物理层无线传输技术提出了较高要求，传统的无线传输技术提出了较高要求，传统的3G空中接口空中接口技术已经难以满足此要求，因此，必须使用全新的技术已经难以满足此要求，因此，必须使用全新的空中接口技术空中接口技术。对于下行链路对于下行链路，LTE系统采用系统采用OFDMA以提高以提高频谱效率。频谱效率。 对于上行

8、链路对于上行链路，信号由用户终端发射，过高的发射，信号由用户终端发射，过高的发射功率将会降低电池的使用寿命，提高了对系统功放功率将会降低电池的使用寿命，提高了对系统功放的要求，增加了终端设备的成本。的要求，增加了终端设备的成本。 2多天线技术多天线技术多入多出（多入多出（MIMO）技术利用空间中的多径因）技术利用空间中的多径因素，在发送端和接收端均使用多个天线，发射端采素，在发送端和接收端均使用多个天线，发射端采用不同的发射天线同时发送信号，接收端则利用多用不同的发射天线同时发送信号，接收端则利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离

9、估计出原来发送的各路子信号，实现分集号中分离估计出原来发送的各路子信号，实现分集增益或复用增益，进而提高小区容量、扩大覆盖范增益或复用增益，进而提高小区容量、扩大覆盖范围、提高数据传输速率等性能指标。围、提高数据传输速率等性能指标。 LTE系统分别支持适应于宏小区、微小区、热系统分别支持适应于宏小区、微小区、热点等各种环境的点等各种环境的MIMO技术。基本的技术。基本的MIMO模型是模型是下行下行2 2，上行，上行2 2天线阵列。天线阵列。下行下行MIMO模式包括波束赋形、发射分集和空模式包括波束赋形、发射分集和空间复用，这间复用，这3种模式适用于不同的信噪比条件并可以种模式适用于不同的信噪比

10、条件并可以相互转化。相互转化。 3链路自适应技术链路自适应技术在在LTE系统中，由于引入了系统中，由于引入了OFDM和和MIMO技术，技术，需要对时、频、空三个维度的信号进行处理，因需要对时、频、空三个维度的信号进行处理，因而为链路自适应方案带来了更多的灵活性。而为链路自适应方案带来了更多的灵活性。链路自适应技术包括：链路自适应技术包括：1 动态功率控制、动态功率控制、2 自适应调制编码（自适应调制编码（AMC）、）、3 混合自动请求重传（混合自动请求重传（HARQ）技术。）技术。 分组调度技术分组调度技术 小区间干扰抑制技术小区间干扰抑制技术 网络自组织技术网络自组织技术 10.2 IMT-

11、Advanced系统系统继继3G和和3G增强系统之后的下一代移动通信系增强系统之后的下一代移动通信系统就是统就是4G系统。系统。ITU将下一代移动通信系统命名为将下一代移动通信系统命名为IMT-Advanced。IMT-Advanced系统的核心网是系统的核心网是一个基于全一个基于全IP的网络，可以实现不同网络间的无缝的网络，可以实现不同网络间的无缝互联，如图下所示：互联，如图下所示： 10.2.1 IMT-Advanced系统简介系统简介关键特性包括：关键特性包括：1 在保持成本效率的条件下，在支持灵活广泛的服在保持成本效率的条件下，在支持灵活广泛的服务和应用的基础上，达到世界范围内的高度通

12、用性务和应用的基础上，达到世界范围内的高度通用性，支持，支持IMT业务和固定网络业务的能力；业务和固定网络业务的能力；2 高质量的移动服务，用户终端适合全球使用，友高质量的移动服务，用户终端适合全球使用，友好的应用、服务和设备；好的应用、服务和设备；3 世界范围内的漫游能力；世界范围内的漫游能力；4 增强的峰值速率以支持新的业务和应用增强的峰值速率以支持新的业务和应用 10.2.2 IMT-Advanced系统的关键技术系统的关键技术1多频带技术多频带技术 多频带技术通过将多个连续或离散的频带聚合多频带技术通过将多个连续或离散的频带聚合在一起，使得运营商可以使用更大的有效带宽，以在一起，使得运

13、营商可以使用更大的有效带宽，以达到达到4G所要求的业务速率。所要求的业务速率。 连续频谱聚合技术如图（连续频谱聚合技术如图（a）所示、）所示、离散频谱聚合技术如图离散频谱聚合技术如图b）所示。）所示。 2Relay技术技术中继技术（中继技术（Relay）作为一种关键技术，可以）作为一种关键技术，可以很好地解决这一问题，它可以为小区带来更高的系很好地解决这一问题，它可以为小区带来更高的系统容量和更大的网络覆盖。统容量和更大的网络覆盖。所谓中继技术，就是指基站或用户不直接将信所谓中继技术，就是指基站或用户不直接将信号发送给彼此，而是通过中继节点（号发送给彼此，而是通过中继节点（Relay Node

14、，RN）将信号进行再生或放大处理后，再转发给目）将信号进行再生或放大处理后，再转发给目的端，以确保传输信号的质量，如下图：的端，以确保传输信号的质量，如下图： RN的主要特点有：的主要特点有：（1）RN可以有效地提高小区边可以有效地提高小区边缘阴影区域的覆盖，极大地提高阴影区域用户的缘阴影区域的覆盖，极大地提高阴影区域用户的QoS；（2）RN可以扩大小区覆盖面积；可以扩大小区覆盖面积；（3）RN可以提供临时性网络部署，对于不需要永久覆盖的可以提供临时性网络部署，对于不需要永久覆盖的区域或需要快速部署的区域，区域或需要快速部署的区域，RN可以临时覆盖这些可以临时覆盖这些区域；区域；（4）RN通过

15、通过eNode B以无线方式连接到接以无线方式连接到接入网，可以有效地减小网络部署成本；入网，可以有效地减小网络部署成本；（5）RN体体积小，布网快速灵活。积小，布网快速灵活。 3多点协同传输技术（多点协同传输技术（CoMP）多点协同传输技术（多点协同传输技术（CoMP）是扩大网络边缘）是扩大网络边缘覆盖、保证边缘用户覆盖、保证边缘用户QoS的重要技术之一。其核心的重要技术之一。其核心思想是当思想是当UE终端位于小区边界区域时，它能同时接终端位于小区边界区域时，它能同时接收到来自多个小区的信号，同时它自己的传输也能收到来自多个小区的信号，同时它自己的传输也能被多个小区同时接收。被多个小区同时接收。 小小 结结本章对第三代移动通信系统之后的新一代移动本章对第三代移动通信系统之后的新一代移动通信系统通信系统3GPP LTE系统以及第四代移动通信系统系统以及第四代移动通信系统IMT-Advanced系统的发展及所采用的关键技术进系统的发展及所采用的关键技术进行了简单介绍。行了简单介绍。 LTE的目的就是提供更高的无线接口的数据速的目的就是提供更高的无线接口的数据速率，与之相对应