td-lte技术浅析

td-lte技术浅析内容摘要：

的 5 个状态简化为两个状态：空闲状态和 RRC 连接状态。 因此，减少了各个 RRC 状态中移动性管理的工作量和状态之间的转移，降低了系统的复杂度。 另外， LTE 系统进一步优化了 RRC 的信令结构和流程。 通过一条控制消息实现了多个控制功能替代 UTRAN 系统中多种控制消息的方式，将 RRC 协议具有控制功能进一步收敛，提高了控制效率，缩短了控制的时延。 TDLTE 与 FDDLTE 系统的对比 LTE 系统定义了频分双工（ FDD）和时分双工（ TDD） 两种双工方式。 FDD 是指在对称的频率信道上接收和发送数据，通过保护频段分 离发送和接收信道的方式。 TDD是指通过时间分离发送和接收信道，发送和接收使用同一载波频率不同时隙的方式。 时间资源在两个方向上进行分配，因此基站和移动台必须协同一致进行工作。 TDD 方式和 FDD 方式相比有一些独特的技术特点：能灵活配置频率，利用 FDD系统不易使用的零散频段；不需要对称使用频率，频谱利用率高；具有上下行信道互易性，能够更好地采用传输预处理技术，如预 RAKE 技术、联合传输（ JT）技术、智能天线技术等，能有效地降低移动终端的处理复杂性。 但是， TDD 双工方式相比较于 FDD，也存在明显的不足： TDD 方式 的时间资源在两个方向上进行分配，因此基站和移动台必须协同一致进行工作 ，对于同步要求高，系统较 FDD 复杂； TDD 系统上行受限，因此 TDD 基站的覆盖范围明显小于 FDD 基站； TDD 系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；另外， TDD 对高速运动物体的支持性不够。 内江职业技术学院毕业论文 9 第三章 TDLTE 系统关键技术浅析 TDD 双工技术 TDD 用时间来分离接收和发送信道。 在 TDD 方式的移动通信系统中 , 接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载 , 其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两 个方向上进行了分配。 某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。 TDD 双工方式的工作特点使 TDD 具有如下优势： （ 1）能够灵活配置频率，使用 FDD 系统不易使用的零散频段； （ 2）可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务； （ 3）具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本； （ 4）接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度； （ 5）具有上下行 信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预 RAKE 技术、联合传输 (JT)技术、智能天线技术等 , 能有效地降低移动终端的处理复杂性。 但是， TDD 双工方式相较于 FDD，也存在明显的不足： （ 1）由于 TDD 方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此 TDD 方式的发射时间大约只有 FDD 的一半，如果 TDD 要发送和 FDD 同样多的数据，就要增大 TDD 的发送功率； （ 2） TDD 系统上行受限，因此 TDD 基站的覆盖范围明显小于 FDD 基站； （ 3） TDD 系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰； （ 4）为了 避免与其他无线系统之间的干扰， TDD 需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率。 LTE TDD 系统还有一个 LTE FDD 无法比拟的优势，就是 LTE TDD 系统能够与 TDSCDMA 系统共存。 对现有通信系统来说，目前的数据传输速率已经无法满足用户日益增长的需求，运营商必须提前规划现有通信系统向 B3G/4G 系统的平滑演进。 由于 LTE TDD 帧结构基于我国 TDSCDMA 的帧结构，能够方便的实现 TDLTE 系统与 TDSCDMA 系统的共存和融合。 如图 6 所示，以 5ms 的子帧为基准， TDSCDMA 有 7 个子帧， 且特殊时隙是固定的， TDLTE 通过调整特殊时隙的长度，就能够保证两个系统的 GP 时隙重合（上下行切换点），从而实现两个系统的融合。 TDD 双工方式具有频谱配置灵活，频谱利用率高，上下行信道互惠性等特点，能够满足下一代移动通信系统对带宽的要求以及频率分配零散化的趋势，在 B3G/4G 移动内江职业技术学院毕业论文 10 通信系统中具有较强的优势。 LTE TDD 在频谱利用、非对称业务支持、智能天线技术支持、与 TDSCDMA 系统共存等方面，有很大的优势，在未来的通信系统中具有很强的竞争力。 随着 LTE TDD 技术研究的深入和国际市场的推广，将成为未 来无线通信系统中的主流 技术。 多址传输方式 多址接入技术是用于基站与多个用户之间通过公共传输媒质建立多条无线信道连接的技术。 移动通信系统中常见的多址技术包括频分多址（ FDMA） 、时分多址（ TDMA）、码分多址（ CDMA）以及空分多址（ SDMA）。 FDMA 以不同的频率信道实现通信。 TDMA 以不同的时隙实现通信。 CDMA 以不同的码序列实现通信。 SDMA 则以不同方位信息实现多址通信。 正交频分多址接入（ OFDMA）技术是后 3G 时代最主要的一种接入技术。 其基本思想是把高速数据流分散到多个正交的子载波上传输， 从而使单个子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，对因多径效应产生的时延扩展有较强的抵抗力，减少了符号间干扰（ ISI）的影响。 通常在 OFDM 符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道的时延扩展，则可以完全消除符号间干扰。 在 TDLTE 系统中，下行方向上采用了 OFDM 的复用方式，而上行方向，采用了具有单载波峰均比特征的 DFT 扩展的 OFDMA 多址方式。 MIMO MIMO(MultipleInput MultipleOutput)系统是一项运用于 的核心技术。 80 是 IEEE 继 \a\g 后全新的无线局域网技术，速度可达 600Mbps。 同时，专有 MIMO 技术可改进已有。 该技术最早是由 Marconi 于 1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。 根据收发两端天线数量，相对于普通的 SISO(SingleInput SingleOutput)系统， MIMO 还可以包括 SIMO(SingleInput MultipleOutput)系统和 MISO(MultipleInput SingleOutput)系统。 MIMO 技术大致 可以分为两类：发射 /接收分集和空间复用。 传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。 具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。 举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用 1 根发射天线 n 根接收天线，发送信号通过 n 个不同的路径。 如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为 n，平均误差概率可以减小到 ，单天线衰落信道的平均误差概率为。 对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。 在一个具有 m 根发射天线 n 根接收天线 的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为 mn。 智能天线技术也是通过不同内江职业技术学院毕业论文 11 的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。 广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。 AMC 链路自适应技术 由于移动通信的无线传输信道是一个多径衰落、随机时变的信道，使得通信过程存在不确定性。 AMC 链路自适应技术能够根据信道状态信息确定当前信道的容量，根据容量确定合适的编码调制方式，以便最大限度的发送信息，提高系统资源的利用 率。 TDLTE 系统在进行 AMC 的控制过程中，对于上下行有着不同的实现方法，具体如下。 （ 1） 下行 AMC 过程 通过反馈的方式获得信道状态信息，终端检测下行公共参考信号，进行下行信道质量测量，并将测量的信息通过反馈信道反馈到基站侧，基站侧根据反馈的信息进行相应的下行传输 MCS 格式的调整 （ 2）上行 AMC 过程 与下行 AMC 过程不同，上行过程不再采用反馈方式获得信道质量信息。 基站侧通过对终端发送的上行参考信号的测量，进行上行信道质量测量；基站根据所测得信息进行上行传输格式的调整，并通过控制信令通知 UE。 HARQ 混合自动重传 在移动通信系统中，由于无线信道时变特性和多径衰落对信号传输带来的影响，以及一些不可预测的干扰导致信号传输失败，需要在接收端检测并纠正错误，即差错控制技术。 差错控制技术是对所传输的信息附加一些保护数据，使信号的内部结构具有更强的规律性和相互关联性，这样，当信号受到信道干扰导致某些信息结构发生差错时，仍然可以根据这些规律发现错误、纠正错误，从而恢复原有的信息。 为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响， 3G LTE 可以采用基于前向纠错 (FEC)和自动重传请求 (ARQ)等 差错控制方法，来降低系统的误码率以确保服务质量。 虽然 FEC 方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量； ARQ 在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。 为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求 (HARQ)方案：即在一个 ARQ 系统中包含一个 FEC 子系统，当 FEC 的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用 ARQ；只有当 FEC 无法正常纠错时，才通过 ARQ 反馈信道请求重发错误码组。 ARQ 和 FEC 的有效结合不仅提供了比单独的 FEC 系统更高的可靠性，而且提 供了比单独的 ARQ 系统更高的系统吞吐量。 因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发内江职业技术学院毕业论文 12 展 ， HARQ 成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于 3G LTE 系统中。 小区干扰抑制和协调 现有蜂窝移动通信系统提供的数据速率在小区中心和小区边缘有很大的差异，不仅影响了整个系统的容量，而且使用户在不同的位置的服务质量有很大的波动。 小区间干扰是蜂窝移动通信系统中的一个固有问题。 LTE 采用正交频分多址接入技术，依靠频率之间的正交性作为区分用户的方式，比 CDMA 技术更好地解决了小区内干扰。 但是作为代价， OFDM 系统带来的小区间干扰问题可能比 CDMA 系统更严重。 对于小区中心用户来说，其本身离基站内的距离就比较近，而外小区的干扰信号距离较远，则其信干噪比相对较大；但是对于小区边缘的用户，由于相邻小区占用同样载波资源的用户对其干扰比较大，加之本身距离基站较远，其信干噪比相对较小，导致虽然小区整体的吞度量较高，但是小区边缘的用户服务质量较差，吞吐量较低。 因此，在 LTE 中，小区间干扰抑制技术非常重要。 3GPP 提出了多种解决干扰的方案，包括干扰随机化、干扰消除技术和干扰协调技术。 其中，干扰随机化利用干扰的统 计特性对干扰进行抑制，误差较大。 干扰消除技术可以明显改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是它对带宽较小的业务不太适用，系统实现比较复杂。 干扰协调技术最为简单，能很好地抑制干扰，可以应用于各种带宽的业务。 内江职业技术学院毕业论文 13 第四章。