時間:2023-04-01 10:33:42
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇lte技術論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
在科學技術日漸完善的大背景下,無線通信LTE技術已經逐步應用到了各行各業,且其技術特點也在日漸成熟。例如,在我國的上海世博會上,高清視頻監控的初步演示就將LTE技術應用在了其中,將網絡移動采編播設備利用到了系統之中。該技術的有效使用,能夠實現視頻、音頻等素材的快速傳回,提高新聞的時效性,滿足新聞傳播的訴求。從傳播速度上考慮,用戶在使用LTE無線通信技術后,下載容量40G的3D影片,不到兩小時就可以完成,其速度提高了10倍以上。
3.LTE技術的應用展望
一方面,LTE技術是由3G技術向4G技術演進的必經之路。其在應用過程中采用了最新的B3G或4G技術,如OFDM和MIMO等,在一定程度上而言可以說是4G技術在原有技術上的科學利用。它在具有LTE技術優越性的基礎上,也更加接近4G系統技術。另一方面,LTE技術的產生應用并不是一個簡單的過程,它主要是在與WiMAX的競爭中實現了發展。現如今,WiMAX的802.16e標準正在申請進入3G系統,802.16e技術更是入選了IMTAdvanced的候選行列,并堅持保存其原有的兼容特點。在未來的技術應用領域,勢必會出現WiMAX技術與LTE技術的競爭局面,在高技術領域保持良好應用,促使其更好的發展。
引言
多天線技術(MIMO)是LTE系統的關鍵技術之一,通過與OFDM及技術結合應用,能夠對空、時、頻多維信號進行很好的聯合處理和調度,使系統的靈活性和傳輸效率大幅度提升。TD-LTE系統集成了TDD的固有特點和優勢,能夠很好的滿足非對稱移動互聯網業務應用的需求。隨著LTE上涌進程的不斷推進,全球各大電信運營商已經大面積部署LTE網絡,大部分FDD運營商采取了將LTE和3G系統共同部署的策略,基站主要采用2天線,而TDD運營商為了將TDD技術的優勢充分發揮出來,其基站主要采用4天線和8天線技術,因此,需要充分了解不同天線技術各自的特點,從而為TD-LTE的實際部署和后續發展提供依據。
一、多天線技術
多天線技術是一種統稱,根據實現方式的不同可以分為天線分集、波束賦形以及空分復用三種[1]。從LTE的發展過程來看,最基本的LTE MIMO形式采用了兩端口的2×2形式。因此,多天線技術在TD-LTE系統中的發展及應用對于TDLTE的發展發揮著非常重要的作用。最優的MIMO算法對于不同的天線屬配置來說存在一定的差異。
在TD-LTE系統中,常用傳輸方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8,其中2天線主要采用的傳輸模式包括TM2、TM3和TM4;8天線除了支持2天線支持的傳輸模式之外,還支持TM7和TM8,其中TM8模式為R9支持技術[2]。表1給出了2天線和8天線的上下行對天線模式的支持能力。從表1來看,在上行上都是采用MIMO的分集模式,下行由于采用了模式間的自適應技術,當信道條件較好時會采用雙流技術,而當信道條件較差時,則采用了單流技術。
二、2/8天線性能對比
2.1 2/8天線下行信道性能對比
表2給出了2/8天線SU-MIMO的系統性能對比數據,基于3GPP Casel-3D場景進行仿真,2天線采用TM4模式,8天線采用TM8模式,均支持單雙流自適應。
從表2中的數據來看,8天線相對于2天線來說,平均頻譜效率的增益達到了19%,邊緣頻譜效率的增益達到了22%。8天線的性能增益主要是由于其本身的空間自由度更高,能夠形成更窄、指向性更強的波束,使有用信號提高,干擾也大幅降低。同時2天線通過終端反饋碼本的方式存在碼本量化損失,而8天線通過信道互易性得到的信道進行矩陣分解,可以得到更加準確的預編碼向量。
由于8天線相對于2天線來說具有更大的空間自由度,因此8天線能夠對MU-MIMO進行更好的支持。表3給出了8天線的SU-MIMO和MU-MIMO的性能對比,其中SUMIMO采用了單雙流自適應技術,MU-MIMO則采用了2用戶配對的單流技術。從表中的數據能夠看出,MU-MIMO相對于SU-MIMO的平均頻譜效率和邊緣頻譜效率均有15%左右的提升。8天線MU-MIMO模式下,用戶配對準則以及用戶之間的干擾消除的預編碼算法會在較大程度上影響傳輸性能。
2.2 2/8天線上行信道性能對比
從上行鏈路的性能來看,8天線相對于2天線具有更大的接收分集增益。同時,8天線的空間自由度優勢方便基站通過更具優勢的接收算法來提升處理增益。表5給出了2/8天線系統上行仿真性能對比,仿真基于理想的信道估計。
接收端通過采用8天線和基于MMSE的干擾消除接收算法,8天線在平均頻譜效率以及邊緣頻譜效率均有50%以上的增益效果,尤其是邊緣頻譜效率的增益接近80%左右。因為8天線具有很好的干擾消除性能,因此8天線的基站上行引入MU-MIMO技術能夠進一步提升系統性能增益。
三、8天線在產品實現中的挑戰
從前文的分析來看,基于8天線和2天線在物理實現、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在實際產品實現方面,兩者之間存在一定的差異,比如天線增益,這些對會對網絡的實際上下行性能產生不同程度的影響。TD-LTE基于信道互易的8天線技術方案存在一定的問題。基于用戶反饋碼本的多天線方案,需要對上行容量進行充分的考慮,因此,一般會選擇較粗的時頻顆粒度進行反饋。但是在TDD系統中,基站能夠通過上下行信道互易性獲取上下行信道信息。因此,在預編碼計算的過程中不會受到碼本量化帶來的影響。當硬件處理能力較高時,甚至能夠實現所有物理資源塊的波束賦型矩陣的計算,這能夠使得波束賦型與信道條件之間的匹配程度進一步提高,從而促進波束賦型技術性能的進一步提升。
四、結語
TD-LTE繼承了TDD的優勢和特點,具有較高的靈活性和性能。通過論文的分析可以看出,8天線相對于2天線在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能,同時8天線的MU-MIMO比SU-MIMO在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能。因此,8天線能夠更好的發揮空間和復用和干擾抑制方面的優勢,能夠進一步提升TD-LTE系統的性能。
參 考 文 獻
一、前言
LTE的覆蓋是一個逐步完善的過程。第一階段,LTE主要用來在部分熱點地區,提供高速數據業務。第二階段,隨著LTE網絡覆蓋不斷擴大,運營商對于LTE網絡的QoS也已經做好優化,適合提供實時多媒體業務了,以多媒體電話為代表的LTE業務將開始出現。第三階段,LTE網絡達到或接近全覆蓋。運營商只有分階段逐步引入LTE,才能達到各方面利益的最大化,也能給用戶提供不同階段的最優業務體驗。
LTE的覆蓋會有很長的過渡期,傳統電路域語音與LTE將。所以目前傳統的2G/3G國際漫游清算業務和LTE的國際漫游清算業務也將,國際運營商對LTE的清算需要考慮到和傳統2G/3G清算業務的兼容問題。
二、LTE國際漫游清算協議
LTE給國際漫游清算協議帶來的影響涉及運營商的AA系列文檔:(1)AA.12 和AA.13這兩份漫游協議的標準模板已經在2003年更新過,更新過的模板中不涉及技術相關的內容,所以無需更新。但如果運營商簽署的漫游協議是在2003年之前,那么協議仍需要重新簽署。(2)目前版本的RAEX AA.14并不支持LTE模式,而該計費信息文檔需要更新以保證各運營商能夠對LTE服務資費信息和網絡配置數據進行順利交互。這需要運營商更新RAEX AA.14的相關檔案。
和3G服務的開通要求一致,對于LTE漫游服務的開通,運營商需要交互特定的LTE的開通確認信。
為了避免LTE漫游服務下潛在的混亂和運營商的信用損失,運營商之間需要形成一套通用的技術規范和商業規則,需要在下述方面進行更新和實現。(1)對語音/短信漫游服務的計費機制進行技術范圍定義,更新TAP/RAP(計費話單傳輸/錯誤處理機制)的相關檔案。(2)建立合適的漫游服務測試方案,使得運營商可以在LTE漫游服務開通之前對計費機制進行測試,更新網絡測試場景要求。(3)由于TAP機制仍然會作為LTE漫游計費文件的交互模式,所以目前運營商之間的財務清算流程基本上不會受到影響。(4)LTE漫游業務對運營商之間的欺詐防治機制沒有影響,因為在LTE模式下歸屬運營商已經能夠實時獲取足夠的欺詐相關信息。
三、國際漫游計費話單格式演進
目前國際漫游計費話單均使用TAP話單格式進行承載。CS電路域的計費話單包括語音和短信的主/被叫話單,以統一的格式來承載2G/3G的業務場景;PS分組域的計費話單均以GPRS標準格式呈現,可以用于承載2.5G/3G的業務場景。
對于LTE的數據業務而言,由于生成的仍然是PS域的計費話單,所以可以繼續使用目前的GPRS話單來承載。LTE的GRPS話單與2.5G/3G的GRPS話單在邏輯結構和節點信息上可基本保持一致,但是用于標識網元信息的節點需要能夠區分出業務場景,需要從SGSN/GGSN演變為S-GW/P-GW,這容易理解,因為S-GW/P-GW在4G網絡架構中的功能和位置對應于現有GPRS網絡構架中的SGSN和GGSN。
對于LTE的語音和短消息業務而言,將無法再使用目前CS域的語音和短信的主/被叫話單來承載PS域的語音和短信業務。如何解決LTE的語音和短消息業務的話單承載問題,是本論文的核心,將在論文的第四部分給出詳細解決方案。
LTE國際漫游模式下語音/短信服務將有如下的特點:(1)IP多媒體子系統將可以使用Local Breakout路由優化策略。(2)短號能以國際標準的格式呈現,會有國家代碼來表示短號的路由,而當撥打短號服務號碼時,國際標準的長號格式對于被訪運營商來說是不可見的。(3)走IP模式下的短信服務,短消息服務中心SMSC會進行路由選擇,且這種路由選擇對于被訪運營商來說并不是一直可見的。(4)Call ID適用于IP模式下的短信服務,Call ID可以用來識別一個特殊會話發起協議邀請或者特殊用戶的所有注冊記錄。(5)可支持超長短信的切割,切割話單可已不同的Call ID的方式被包含在不同的TAP文件中。(6)TAP文件將包括完整的語音通話記錄而不是語音切割的記錄,和目前電路交換方式支持的語音形式一致。(7)LTE的緊急呼叫能夠被識別,通過鑒別非付費方號碼是否為呼叫緊急號碼,鑒別方式和目前CS域話單一致。(8)計費話單無論收不收費,由于都體現了服務使用,均應該被包括在TAP文件中。(9)對于運營商之間的費用結算,LTE 仍然會保留CS電路交換下的漫游計費模式。運營商之間對于語音/短信的結算費用,可能仍然只有單一的資費標準,僅收取服務的費用,而不收取數據比特流傳輸的費用。
四、LTE漫游計費話單支撐方案
LTE語音和短消息業務的話單承載問題,本論文給出了三種解決方案。
4.1 方案1:使用擴展的標記
繼續使用已有的主/被叫話單形式來支持LTE模式。對于LTE語音和短信的主/被叫話單使用擴展的標記來區分。
使用方案1,運營商需要作如下改造:(1)在用于標識漫游用戶身份的話單節點(目前僅包括IMSI和MSISDN信息)下增加擴展的漫游用戶地址信息節點,用來標識漫游用戶的網絡IP地址,格式需要滿足SIP URI協議要求。(2)在用于標識漫游用戶主叫或被叫對方用戶電話號碼的節點(需要符合E.164文檔規定)下增加擴展的對方用戶地址信息節點,用于標識對方用戶的網絡IP地址,格式需要滿足SIP URI協議要求。(3)使用SGSN網元類型作為LTE話單的指示符,在實際上不存在真實網元功能實體的情況也能夠允許話單校驗通過。(4)對于LTE的語音和短信業務仍然使用現有的服務代碼節點進行區分,例如:當服務代碼節點填寫為11,10時判斷為語音服務,填寫為22,21,20時判斷為短消息服務。(5)擴充服務中止信息節點的數值范圍,用于標識LTE語音異常中止的原因。
4.2 方案2:永久性數據節點
該方案下仍可以持續使用目前的主叫/被叫話單格式,但是相對方案1使用擴展性標識,方案2需要使用永久性的數據節點。
使用方案2,運營商需要作如下改造:(1)在用于標識漫游用戶身份的話單節點(目前僅包括IMSI和MSISDN信息)下增加永久性的漫游用戶地址信息節點,格式要求同方案1。(2)在用于標識漫游用戶主叫或被叫對方用戶電話號碼的節點(需要符合E.164文檔規定)下增加永久性的對方用戶地址信息節點,格式要求同方案1。(3)對于LTE的語音和短信業務仍然使用現有的服務代碼節點進行區分,要求同方案1。(4)擴充服務中止信息節點的數值范圍,要求同方案1。(5)使用P-CSCF網元類型作為LTE話單的標識符。(6)增加新的LTE話單獨特性標識節點,用于判斷LTE業務的重復話單。(7)可能增加對LTE話單的數據完整性校驗的規則,對于LTE的語音話單不允許進行切割。
4.3 方案3:采用新的話單類型
該方案將為LTE增加新的語音和短信業務的話單類型,新的話單類型中沒有不必要的數據節點,這樣能夠保證新的規范更容易實施。
使用方案3,運營商需要作如下改造:(1)LTE漫游的語音和短信話單分別增加不同的話單類型。(2)增加新話單類型的校驗標準,新標準和已有的校驗標準不需要前后對照。(3)對于已有話單類型結構的復用,比如資費和稅費信息節點。(4)簡化話單結構,LTE 的模式下沒有輔助類型話單,沒有通話呼叫轉移的場景。(5)LTE新增的兩類話單類型不能用于支持目前CS電路域的語音和短信話單,同時CS電路域話單也不能用來支持LTE的語音和短信業務。
4.4 方案分析
三種方案的優勢分析如下:(1)方案1:運營商在耗費最少改造費用的情況下,也能夠最低限度的滿足需求。(2)方案2:影響較小,但是卻能夠提供全面的功能,且該方案能夠區分LTE和其他的服務應用。(3)方案3:對于不展開LTE服務的運營商影響是最小的,對于展開LTE服務的運營商是最容易理解的方案,帶來的后期運營問題也會盡可能的少,方案靈活,且該方案能夠區分LTE和其他的服務應用
三種方案的劣勢分析如表1所示:
一、引言
在移動通信系統中,可以通過高階信號調制技術和多輸入多輸出(MIMO)技術來提高系統的頻譜效率,但是,在一個噪聲信道環境下,傳輸數據速率的提高會帶來誤碼率的提升。為了提高頻譜效率,長期演進(LTE)移動通信系統中采用了鏈路自適應技術,根據信道條件的變化,系統動態地采用不同的調制和編碼、MIMO傳輸模式[1]、預編碼和發射功率等技術,以期在保證信號質量的情況下取得最大的傳輸效率。
LTE移動通信系統采用了正交頻分多址(OFDMA)、多輸入多輸出(MIMO)[2]等關鍵技術,以此來克服多徑信道的頻率選擇性衰落和提高系統的傳輸速度。本文對LTE移動通信系統中預編碼算法進行了研究,并根據信道條件的變化,對鏈路自適應調制與編碼技術下的預編碼算法進行了性能仿真,分析了不同調制與編碼下系統的傳輸速率與誤碼率的曲線變化。
二、基于信道矩陣奇異值分解的預編碼算法
多輸入多輸出(MIMO)技術將連續的信號比特流拆分成多個信號子流,再將各信號子流通過不同的天線發射出去,傳輸各信號子流的多個發射天線與接收天線構成了空間信道矩陣。在空間信道矩陣構成的各子信道不相互獨立的情況下,各子信道將相互干擾,從而影響信號接收質量。在LTE系統中,預編碼技術被看作是解決空間各子信道相互干擾最有效的方法[3]。最優的預編碼矩陣是基于信道矩陣奇異值分解的矩陣。
首先假設在一個子幀持續時間內,信道矩陣H不變,假設系統有NT根發射天線,MR根接收天線,發射符號分為L層,每個層有T個符號,第i層由符號[xi,1,xi,2,...,xi,T]組成。對信道矩陣H進行奇異值分解:
式中,n為高斯白噪聲。在實際的應用中,由于反饋資源的限制,系統首先須在預先給定好的碼本里選擇一個碼本作為預編碼矩陣,也就是利用某種準則得到碼本索引。
三、預編碼矩陣下的MIMO接收機算法
LTE系統中的預編碼矩陣指示(PMI)反饋都是基于協議配置碼本,主要有兩種準則:一種是基于系統容量最大化,另一種是基于最小誤碼率(BER)[4]。本論文采用基于最小誤碼率的MMSE準則,減小發射信號和接收信號之間的誤差信號功率值,并以此自適應選擇不同的調制方式和編碼,以便保證系統取得最大的傳輸容量。假設均衡后的信號為X?,最初的發射信號為X,假定最優均衡器變換系數為G,MIMO信道矩陣為H,那么誤差信號可以表示為:
四、自適應調制與編碼技術下的預編碼算法仿真實驗
為了對算法性能作對比,在預編碼算法基礎上,自適應調制方式分別在QPSK、16QAM、64QAM三種方式進行選擇,接收端用MMSE準則的均衡器,將發射信號功率值與均衡后的誤差信號功率值的比值作為自適應調節參數,選擇相應的調制方式與編碼率,當誤差信號功率值較大時,此時誤碼率較大,選擇低階調制方式,以保證信號傳輸質量,當誤差信號功率值較小時,選擇高階調制方式,以提高信號的傳輸速率,以期在滿足信號質量要求的情況下達到最高的傳輸效率。
仿真實驗在多輸入多輸出MIMO的情況下展開,信號經過衰落噪聲信道,信噪比SNR取值在0dB到21dB之間,信噪比與誤比特率和數據傳輸速率仿真結果分如圖1、2所示。
從圖1可以看出,隨著SNR的值增大,誤比特變小,采用固定調制的階數越高,誤碼率越大。在信噪比的值為0dB到12dB之間時,固定64QAM、16QAM高階調制的誤碼率都較高,但是,在自適應調制和編碼方式下,誤碼率卻隨著信噪比變大很快變低,因為鏈路根據誤差信號功率情況自適應地選擇了恰當的調制方式和編碼率。從圖2可以看出,在其他參數不變的情況下,采用固定調制方式和編碼率時,數據的傳輸速率是一個定值,調制階數越高,數據傳輸速率越大。但在自適應調制和編碼方式下,鏈路根據信噪比情況,靈活改變了數據傳輸速率,信噪比的值越小,誤比特率就變高,此時數據傳輸速率減小,信噪比的值越高,誤比特率就變小,此時數據傳輸速率增大,在滿足信號質量要求的情況下達到了非常高的傳輸效率。
五、結論
論文對鏈路自適應調制與編碼技術下的預編碼算法進行了研究,在LTE系統中,預編碼技術被看作是解決空間各子信道相互干擾最有效的方法。論文采用基于信道矩陣奇異值分解的方法得到最優的預編碼矩陣,信號經過噪聲信道后,在接收端,采用基于最小誤碼率的MIMO接收機算法,減小發射信號和接收信號之間的誤差信號功率值,以此自適應選擇不同的調制方式和編碼,以便保證系統取得最大的傳輸容量。通過仿真驗證,在預編碼算法基礎上,采用自適應的調制和編碼方式能根據信噪比大小變化,靈活改變數據傳輸速率,在滿足信號質量要求的情況下達到了非常高的傳輸效率。
參 考 文 獻
[1] V Stankovic, M Haardt, Generalized Design of Multi-User MIMO Precoding Matrices [J].Wireless Communications, IEEE Transactions, 2008, 7(3):953-961.
一、引言
為了提供更高的業務速率、更高的頻譜利用效率、更低的建設運營成本,3GPP推出了移動網絡的長期演進項目――LTE,也就是我們常說的第四代移動網絡。目前LTE工程建設已經在大部分城市全面鋪開,并陸續投入商用。在LTE通信工程建設過程中,面臨著和以往3G、2G工程建設不一樣的問題,如何又好又快的建設LTE工程將成為通信建設單位以及合作單位今后關注的重點。
本文將針對LTE通信工程開展前后的各項實施工作,結合監理管理中的質量、進度、投資以及安全方面的管控方式進行探討。
二、LTE項目建設特點
LTE項目和以往的3G、2G工程有著截然不同的建設特點,其建設特點具體如下:
1、規模大、工期短,在選址、設計、供貨和施工力量方面要求較高。
2、新建站選址難度大。目前4G網絡主要覆蓋城市及繁華街道,在前期中心城市網絡規劃已完成、居民對無線輻射有誤解的現狀下,目前選址難度日趨增大。
3、天面空間資源有限。前期設計規劃主要是滿足2G(GSM900和GSM1800)及3G信號覆蓋,并未考慮4G建設所需資源,在LTE建設中天面空間資源十分有限,特別是LTE的天線安裝空間十分有限。
4、傳輸資源、電源資源一般都需要擴容。
5、作為新技術,LTE網絡工程質量要求較高。
6、LTE網絡工程施工風險較大。為了更快的實現LTE網絡覆蓋,LTE網絡工程前期項目以共址站為主,原有機房2G、3G設備已投入運行,在此基礎上施工風險較高。
7、各參建單位缺乏LTE網絡建設的管理經驗。
三、LTE項目管理方式
在龐大的LTE建設工程中,管理方式的好壞將決定LTE建設的成功與否。本人結合實際工作,從前期管理、實施過程、后期管理三方面進行闡述。
3.1 前期管理
項目建設的成敗并非在項目結束時才體現,很大程度上取決于項目開始時的準備工作,因此抓好前期準備工作成了LTE建設的重中之重。具體需要做好以下幾點:
1、搭建組織架構。在項目開始前必須結合工程特點和實際情況搭建合理的組織架構,以便更好地相互配合開展工作,建議采取以下方式:
(1)實行直線組織架構,根據選址、勘察、設計、配套建設、主設備安裝、站點開通等方面實行環節管理,各環節指定相應人員負責,通過明確的職責分工從而提高管理效率。
(2)以無線專業為核心,傳輸、配套、電源專業建設充分為無線專業服務,打破各專業之間壁壘,提高資源整體性與協調性。
(3)組建一體化管理團隊,成立合署辦公作戰室,及時解決工程中存在的問題,整體推動項目進度。
2、編制建設流程。作為監理單位,應該結合具體運營商、具體地市、具體項目,編制切合實際的建設流程,為后續工作的開展奠定基礎。
3、明確人員分工。在組織架構明確后,對架構中每個人員的職責分工給予充分的定義,只有各級人員明確職責,分工合理,才能避免無效或者重復的工作,才能防止遺漏或者相互推諉的工作。
4、統一報表格式。由于在LTE建設過程中,涉及許多參建單位,為了更直觀更好地了解進度情況,提前統一報表格式將大大減少各單位在信息交換時所耗費的時間。
5、建立交流機制。由于LTE屬于新技術,在建設過程中難免會出現問題,故應提前建立交流機制。
3.2 過程管理
1、進度控制。在LTE建設過程中應采取目標管理和動態管理的方法,按照制定計劃、實施計劃、嚴格對標、分析進度、糾偏計劃等方法實施進度控制。在制定計劃環節中,應根據項目進度目標,多方協商共同確定切實可行進度計劃。在實施計劃環節中,要以確認的計劃為導向,各參建單位合理配置資源,確保進度按計劃實施。在嚴格對標環節中,要根據制定的計劃進行對標,未按計劃完成的任務,明確問題責任單位及責任人記入考核。在分析進度環節中,要定期對項目進展情況逐個環節進行分析,若進度滯后,找出引起滯后的原因,提出解決措施。在糾偏計劃環節中,對于偏離計劃的站點,制定解決方案,明確解決時限、責任人,及時糾偏,趕回滯后的進度。
2、質量控制。質量控制貫穿于項目建設的全過程,不同階段有不同的內容與要求。在事前控制環節中,要審核施工隊伍資質以及設計技術方案;要編制施工驗收規范,同時組織施工人員培訓,考試合格后方能上崗;另外還要嚴審施工組織方案。在事中控制環節中,要做好現場技術交底;對設備、材料、施工工器具進場前進行檢查;對也要進行檢查;在關鍵工序、隱蔽工程中作為監理單位要旁站監理;對不合格的重大問題要發出整改通知單,限時整改再核查;另外定期召開質量分析會,通報質量情況。在事后控制環節中,要求施工單位自檢后報驗;監理組織預驗收;對于施工質量評定不合格的必須整改;對整改力度不夠的可根據考核要求執行獎懲。
3、投資控制。在LTE項目建設投資過程中要做好方案的預算審核,合理控制造價;對用料情況也要進行核實,從而減少物料的浪費;對物資統一管理,建立收支臺賬;在結算審核環節中,要以現場實際工程量為依據,嚴格按照規范對施工單位提交的結算進行審核。
4、安全管理。安全管理應貫穿施工全過程,其中尤以施工單位的安全管理為重點。作為施工單位,應建立安全生產管理制度,配備專職安全員,而且要求專職安全員持證上崗,對于特種作業人員也要持證上崗,施工單位應整體落實安全生產費的使用,編制安全施工方案和應急預案,落實逐級交底的制度。
5、信息管理。在大型工程信息管理中,首先要統一好各類報表的格式,其次要規定統計上報時限,第三是明確匯報的對象,作為信息的來源也要可靠,最后則是定時對信息進行分類、整理和存儲。
3.3 后期管理
1、驗收結算。針對LTE項目工程量較大特點,可以進行分批驗收,以減少后期統一大規模驗收的負擔。在結算階段,提前制定項目結算計量的標準,明確各種類別的工程量計量方法、計價標準、提交審核時限等。另外要實行分級管理、逐層把關。
2、后期評估。在項目結束后,可以從整體上對參建單位進行評估,將本年度評估結果與下年招標相關聯,采取后期評估方式有利于提高參建單位的積極性,保持持續投入,不斷提升服務效果。
3、資料整理。在工程結束后,各參建單位需提交相應工程資料,作為后續查閱的依據。
4、經驗總結。作為新技術項目,在工程實施過程中難免會走彎路,難免會出現問題,在工程結束后對工程進行總體總結十分有必要。
四、結語
一、引言
隨著無線通信技術的發展,通信系統的研究進入新水平。第三代移動通信系統取得世界性成功后,LTE和LTE-A的標準和協議一直是3GPP重點研究問題。評估LTE/ LTE-A系統性能、研究鏈路容量及相關算法是項重要工作。由于構建一個真實無線通信系統的成本較高,可建立一個兼容的實驗仿真平臺實現系統性能的測試與評估。仿真平臺的系統設計和開發必須嚴格遵循LTE標準和協議,并考慮影響系統運行的場景和隨機因素。傳統的無線通信系統仿真分為鏈路級仿真與系統級仿真,詳見表1。
綜合上述兩種仿真方式的優缺點,一個從物理層到傳輸層完整的LTE仿真平臺更符合現有研究需求。
OAI仿真平臺是一個基于LTE協議棧開發的軟件平臺,具有可重復性、可移植性及精確的仿真結果。OAI平臺可通過對協議棧不同的配置實現不同的仿真場景,使用物理層抽象技術或用硬件替代部分系統功能以減少仿真時間,有效測試、評估、驗證LTE系統。
二、OpenAirInterface(OAI)仿真平臺
2.1 OAI平臺概述
OpenAirInterface(OAI)平臺是由Eurocom開發的開源、實時仿真平臺,可完全模擬無線接入技術、協議等特點。常用于無線通信系統的仿真實驗及信號處理,研究、驗證通信技術的創新算法與策略。OAI仿真平臺的架構嚴格按照3GPP協議設計,通過提供各種不同的仿真場景和完整的通信系統功能分層,最大限度地減少計算機模擬和實際硬件實驗之間的差距。
OAI平臺的主要特點:
提供完整LTE協議棧,包括物理層、MAC層、RLC層、 PDCP層及RRC層;
提供Linux操作系統下的IPv4/IPv6網絡設備接口;
可用于蜂窩網絡和網狀拓撲結構;
支持完整物理層和物理層抽象兩種仿真模式;
具有單機仿真和多機聯合仿真兩種工作模式;
包括多種不同信道模型,如:傳輸損耗、陰影衰落及隨機的小尺度衰落等;
2.2 OAI軟件框架及協議棧
OAI仿真平臺的源代碼分為四個部分。
OpenAir0:主要描述硬件模塊CardBus MIMO和Express MIMO,以及對應FPGA的固件驅動程序。
OpenAir1:包括物理層各個功能模塊,定義相關參數及初始化。主要功能是實現LTE系統基帶信號的處理,提供與MAC層之間的接口。此外,OpenAir1還提供與硬件之間的接口,形成一個基于硬件的LTE系統仿真平臺。
OpenAir2:包括LTE系統相關協議棧,即MAC層、RLC層、PDCP層及RRC層的具體實現。OpenAir2文件夾主要功能是無線接入控制方面的協議內容,包括相關協議流程的實現以及無線資源管理方案的部署。通過與物理層之間的接口,OpenAir1和OpenAir2中的內容組成了一個無線通信系統的基本功能。
OpenAir3:包括了基于IP的網絡模塊,即全IP蜂窩與IP/MPLS網狀網絡開發的第三層協議棧,具體有LTE系統中基站eNB、用戶終端設備UE的相關內容。此外,OpenAir3為基于OAI平臺的網絡上層應用提供接口,完善了整個平臺。
以上四個文件共同組成了OAI平臺的軟件框架及完整的LTE協議棧,清晰地劃分了傳輸鏈路、資源管理、網絡應用等功能。在硬件的支持下,整個平臺可以看做一個真實的無線系統,完成系統開發與技術創新。
國網電子商城以“電”為主線,專注“節能”、“智能”,遴選出具有電力特色的智能家居、新能源、電力專業三大板塊,包括智能家居電器、電力圖書音像、商旅服務、電動車、以電代煤服務、分布式電源方案、電工電氣設備、合同能源點名稱、IP地址范圍、DNS及E-RAB QoS;支持IPv4和IPv6。
圖1是LTE協議棧在OAI平臺下實現的示意圖。OAI平臺可以適用于多種軟件開發環境,具有控制、監視、消息和時間分析、低權限的登錄系統、流量發生器、分析及軟設計等功能,提供協議驗證、性能評估和預部署系統測試的工具等。
三、OAI平臺仿真流程
OpenAirInterface LTE平臺的仿真流程實現了真實LTE無線通信系統的完整工作流程,具體分為以下四步。
仿真場景設置:參數配置即仿真場景的設置。OAI平臺可配置的參數主要有: LTE系統雙工方式(TDD/FDD)、UE數量、eNB數量、信道模型等。
初始化:參數初始化設置。包絡仿真場景參數的初始化、各個分層UE及eNB的參數配置、業務信息及移動性等初始化。
仿真執行:仿真節點同步、eNB及UE放置過程執行。基本流程包括LTE系統各個功能分層的處理,即同步、隨機接入、調度、無線資源管理等功能的執行。
仿真結果輸出:log文件收集、標記、存儲。log文件記錄并顯示OAI平臺仿真過程,是分析仿真過程及結果、評估性能最有價值的內容。
四、 OAI仿真平臺應用分析與展望
4.1 OAI仿真平臺應用領域
無線信號處理。硬件/軟件架構通SDR技術,利用多處理系統級芯片,實時處理信號。物理層可利用UMTS的LTE和802.16m技術優化算法以適應實時性。
實現全IP無線網絡。全IP移動網絡協議802.21(基站采用IPv6路由器,包含IPv6的移動性管理)、IP/MPLS協議。
靈敏射頻系統設計。OAI平臺采用寬帶無線電設計、線性范圍內無線寬動態接收機設計,聯合射頻與數字信號處理,共同實現“智能”射頻。
設計與仿真方法。OAI平臺利用抽象技術如硬件建模、PHY子系統建模、交通建模等,分別模擬硬件、PHY子系統及流量,同時向分布式實時無線仿真網絡提供射頻仿真體系結構。
傳播、系統測量與分析。通過實時測量的離線性能分析,有利于寬帶信道表征和建模。
認知無線電。隨著傳感器網絡技術的發展創新,OAI平臺將支持同一地區持牌及無牌的無線用戶的共存,還可處理相關設計和認知網絡互聯等問題。
4.2 OAI仿真平臺展望
可靈活調配、控制,OAI平臺的集成開發環境;
基于軟件定義網絡功能,可靈活搭建、配置網絡組件;
在公共場所為用戶終端提供服務、業務及應用;
通過從M2M/IoT、軟件定義網絡到cloud-RAN、大規模MIMO的研究,促進5G系統新概念成型。
五、結束語
OAI平臺基于SDR技術以一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托,利用軟件編程的方式實現各種應用,即硬件負責數字模擬與信號間轉換、射頻與基帶信號間變頻等功能,軟件負責協議棧部分,硬件設備與PC端聯合處理分析數據實現完整的通信系統。
目前OAI平臺為4G測試及5G研究創造了一個開放、靈活的仿真環境,它提供的開源代碼和參考軟件實現了3GPP LTE兼容系統和LTE-A的特征子集的實時室內/室外試驗與示范。OAI平臺也將在其不斷發展完善的過程中提供更完善的低成本、高適用、高靈活、易擴展及智能化仿真平臺。
參 考 文 獻
[1] OpenAirInterface[EB/OL],http://
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0193-02
全球移動通信產業面臨巨大變革,移動互聯網時代已經到來。移動信息服務已廣泛融入了人類的個人生活、學習以及各行各業。在傳統的2G和3G網絡已無法滿足用戶日益增長的移動互聯網流量需求的時候,TD-LTE(4G)技術應運而生。
TD-LTE(時分同步碼分多址技術)即TD-Long Term Evolution,是3G標準TD-SCDMA的后續演進技術,是擁有自主知識產權的第四代移動通信技術。相比于TD-SCDMA,TD-LTE具有更高的速率和更低的時延,為用戶提供永遠在線的體驗,除實現高寬帶應用數據業務之外,還能更好地支持實時交互功能。隨著4G產業化和商業化進程的不斷加速和基站布點的完善,將會促進學習和工作的革命,TD-LTE技術支持下的遠程教育逼真度高,互動性強,提高了遠程學習的效果。改變了原有的教室教學活動方式,為學生提供隨時隨地、隨心隨意的學習需求,符合未來社會發展趨勢,特別是在教學活動中前、中、后三個階段,提供了較強交互功能,因此要在今后的高校教學中廣泛應用。
一、TD-LTE的關鍵技術和特點[1]
(一)TD-LTE所采用的關鍵技術
相比3G所使用的CDMA技術,TD-LTE采用了OFDM、MIMO、高階調制、網絡架構扁平化等多項關鍵革新技術。
1.OFDM:即正交頻分復用,該技術與GSM網絡中的FDM類似,即將一個頻譜劃分為多個子載波。但與GSM不同的是,OFDM系統中不同子載波間相互正交且重疊,省去了GSM系統中不同子載波間保護寬帶的需要,由此可提升系統頻譜效率;同時,OFDM系統可將一條高速寬帶數據業務流劃分為多條并行窄帶數據流,以此克服寬帶移動通信系統中多徑效應和符號間干擾帶來的影響。
2.MIMO:即多天線技術,通過在基站和終端配置多根天線,實現在多個獨立的空間傳輸通道上的多路傳輸。系統可根據用戶信道狀態,將MIMO工作模式自動配置成波速賦形、空間復用、空間分集等多種狀態,以獲取更高的數據業務速率和更高的傳輸可靠性。
3.高階調制:3G系統中最高調制方式為16QAM,即每個調整符號可攜帶4比特信息,而LTE系統最高調制方式為64QAM,即每個調制符號可攜帶6比特信息,由此可將頻譜效率提升50%。
4.網絡架構扁平化:為了提升數據業務的時延性能,4G技術對無線網絡進行了革新,去掉了BSC/RNC這個網絡層面,從而根本性地改善業務時延。
(二)TD-LTE的特點
1.高速率:TD-LTE網絡能實現下行峰值速率超過100Mbps,上行峰值速率超過50Mbps,最大可支持350km/h高速移動場景下不掉線。
2.低時延:大幅降低接入時延和端到端業務時延,以支持實時交互類業務。TD-LTE系統要求其業務傳輸的單向時延低于5ms,接入時延低于50ms,從空閑狀態到激活狀態的遷移時間小于100ms。
3.永遠在線:用戶注冊后,核心網一直保持連接,用戶感覺“永遠在線”,業務體驗更好。任何時候發起業務都會得到快速響應,在2G/3G網絡中,終端開機后需要幾秒到十幾秒的漫長時間。LTE終端開機后,即為終端分配IP地址,在核心網中保留用戶的會話狀態,保留基本通信資源,保持用戶接入,用小于100ms的時間,使用戶無法感知,達到“永遠在線”的要求。
4.終端形態豐富,除了智能手機和數據卡外,用戶還可選擇CPE、MiFi、平板電腦等多種類型終端。
二、TD-LTE技術在高校教學活動中的應用及效果
TD-LTE時代將成為必需的工具和平臺,寬帶和網速更占優勢的TD-LTE的發展前景會更加廣闊[2]。高校學生作為將來TD-LTE技術用戶的重要群體,也必將對高校運行模式產生更為廣闊的影響。
(一)TD-LTE技術促使高校的教學革命
技術成為生活中一部分的時候,不再單純地被人類當作工具用來解決問題,當技術成為人類生存所需基本條件之一的時候,人類的基本生產方式、生活方式、交往方式和思維方式勢必發生意義深遠的改變[3]。
而TD-LTE作為一項新型的通信技術,從2014年開始迅猛發展,盡管用戶使用時對費用價格關注較高,但它取代3G技術的發展趨勢成為必然。互聯網時代已經對傳統模式的教學產生了轉變,非結構化的空間符合未來的學習趨勢,而成為當前研究的趨勢[4]。用移動互聯網模式顛覆傳統教育,一節課有來自全球一百多個國家的十幾萬學生在同時學習,TD-LTE技術實現了即攝即傳,課堂授課效率明顯提高。
有機構預測,在線教育將在2016年將達到1600億的規模,將教師和教學內容包裝成教育產品,實現在線教育。這一需求離不開TD-LTE技術對線上教育產品的支持。清華大學將會計、足球等課程搬上了果殼網,實現了教育方式的新變化。MOOC(慕課)這種大規模開放式課堂的教學方式,借助新一代的移動互聯網和智能終端,搶占新型教育教學領域。
(二)TD-LTE技術改變教育者的教學行為
現有的課堂架構和教學形式、活動還是沿襲著工業時代人才培養的架構,顯然已經不能適合于當前及未來人才培養的需求。而未來課堂是一個基于云端的課堂,一切資源的存取和處理均在云端,教師和學習者可以通過自己的交互終端接入,實現資源的共享,有利于課前、課中、課后的一體化設計[5]。教育者通過TD-LTE技術與教育情景結合,能真正地支持學習者的活動,以達到學習目標、認知目標,圍繞以教育者為服務對象的APP程序大量誕生,設計在TD-LTE技術的支持下,將對教育者的教學行為產生積極影響。
課前利用個人終端集體備課,通過TD-LTE技術的高速率,上傳備課成果,推送預習任務,學生完成預習任務的預習過程和進度,會體現在教師的移動終端。TD-LTE技術永遠在使教師對學生能夠及時輔導交流。教師工作的評價體系也因此改變,個人在教學的貢獻率,線上交流輔導的時長、效率,成為重要指標。在TD-LTE技術的輔助下,以課堂講授為主的教學活動徹底顛覆。開放教學平臺,學生鏈接進入后,平臺顯示上課人數、作業完成率等相關信息,教學內容按照備課順序依次出現在學生終端,學生需要不斷跟進教師的講授內容。個別學生脫離,教師終端上立即紅色顯示學生信息,緊緊把學生圍繞在本節課的教學中,提高課堂效率。課堂測驗項目,教師向學生推送,學生完成后立即顯示成果,測驗分析程序啟動,指導教師完善課堂知識的講授。課后教師課后作業及預習任務,并通過平臺軟件提醒學生完成。
(三)TD-LTE技術的發展促使學生學習方式產生變化
如今教育嚴重落后于時代的發展,面對未來的挑戰,以落后的思想、技術、模式和組織來培養適應未來的人才,根本不可能,也無法得以實現[3]。過去的填鴨式教學方式讓學生無法接受,通過TD-LTE技術隨時隨地地下載學習資料,了解各個知識點,使獲得知識的渠道不再單一。
課前、課中、課后三個階段的學習行為產生重大變革,課前在TD-LTE技術支持下,學生用自己的智能終端,在云學習系統中下載預習資料,并將學習中所遇問題與教師交流,課堂教學時間也不再只是45分鐘。利用智能終端的采集系統功能,從身邊的生活世界中收集所需學習資源,并及時上傳到云端,充分體現TD-LTE技術的高速移動接入功能。而課中學生可以對所遇問題及時進入云學習系統中下載資料,并通過社交軟件實現資源的共享和交流。而在小組交流成果,由小組代表使用TD-LTE技術迅速地上傳到公共顯示屏中,以供其他小組借鑒和教師指導。在課后,學習者利用智能終端通過TD-LTE技術,可隨時瀏覽課堂視頻加強學習效果,完成教學者推送的測試結果。對仍然存在的問題,通過視頻對話,及時與教學者溝通,TD-LTE技術的低延時的特點在視頻對話中克服了畫面停頓、聲音與圖像不同步的弊端,實現教學者與學習者雖相隔千里,卻始終有面對面的感受,使學習者在整個學習過程是一對一的個性化教與學的過程。
三、結語
在高校教學中運用TD-LTE技術顯現出了很多傳統教學手段所無法相比的優點,在TD-LTE技術日趨完善、費用更加低廉之后,必會對教學手段、教學方式產生重大影響。各高校將通過TD-LTE技術的幫助,提升課程的學習效率,實現學習型、創新性社會的期望。而教育者熟練運用TD-LTE技術與智能終端的能力大大提升,成為課堂教學革命的推動者。
參考文獻:
[1]中國移動通信集團公司.TD-LTE百問叢書之入門集[M].北京:教育科學出版社,2013.
[2]王洪軍.后3G時代中國移動TD-LTE發展探析[A]//2011年通信與信息技術新進展――第八屆中國通信學會學術年會論文集[C].北京:中國會議,2011-11-02:101-104.
1.通信網LTE CSFB
1.1 LTE CSFB基本概念
CSFB(電路域回落)是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一。該研究課題提出的背景是LTE和CS雙模終端的無線模塊是單一無線模式,即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的雙模或者多模終端,在使用LTE接入時,無法收/發電路域業務信號。為了使得終端在LTE接入下能夠發起話音業務等CS業務,以及接收到話音等CS業務的尋呼,并且能夠對終端在LTE網絡中正在進行的PS業務進行正確地處理,產生了CSFB技術。
采用CSFB技術,即LTE覆蓋下的UE在處理語音業務時,終端先回退到CS(電路域)網絡,在CS網絡處理語音業務;這樣就達到了重用現有的CS域設備來為LTE網絡中的用戶提供傳統的語音業務的目的。
1.2 LTE CSFB過程
典型的CSFB業務流程主要包括聯合附著、位置更新、主叫CSFB流程、被叫CSFB流程以及去附著等。 啟用CSFB功能用戶的附著流程是基于聯GPRS/IMSI附著流程來實現的。
LTE/WCDMA/GSM多模單待手持終端在給MME發送的附著請求消息中攜帶支持CSFB能力的指示。MME在收到用戶的聯合附著請求后,在進行EPS附著的同時,會推導出其相關CS域的VLR信息,并向這個VLR發起位置更新請求,VLR收到位置更新請求以后,會將該用戶標記為已經進行EPS附著了,并保存用戶的MME的IP地址,這樣,VLR中就創建了用戶的VLR與MME間的 SGs關聯。隨后,MSC Server/VLR會進行CS域位置更新并把用戶的TMSI和LAI(位置區標識)傳給MME,從而在MME中建立SGs關聯。最后,MME把VLR給用戶分配的TMSI以及LAI等信息包含在附著請求接受消息中發送給UE,此時就表明用戶的聯合附著已經成功了。 聯合附著成功之后,啟用CSFB能力的用戶在TD-LTE網絡中就可以處理電路域業務了。
2.縮短CSFB時延測試:
2.1 CSFB測試流程
CSFB測試過程主要是主叫4G手機、被叫4G手機分別駐留LTE網絡中,連接GENEX Probe 測試軟件,進行主叫4G手機撥打被叫4G手機,主叫4G手機和被叫4G手機分別回落至WCDMA網絡進行通話的過程。
從詳細步驟來看,CSFB測試流程主要分為測試準備、測試過程和測數據統計三個部分:
(1)測試準備:終端支持FDD-LTE和3G雙模,USIM卡具備4G和3G屬性,測試手機需連接GENEX Probe 測試軟件,并進行記錄;測試手機開啟雙模并能穩定駐留4G。
(2)測試過程:主叫4G手機撥打被叫4G手機,是否撥通,進行重復多次嘗試。從主被叫的KPI統計中觀測CSFB是否統計正常?從主被叫的CSFB信令流程來看,主被叫的CSFB信令流程是否正常?
(3)數據統計:單站報告中CSFB成功率統計、CSFB的log記錄備份、若存在測試不成功現象,可初步按照第4節指導進行初步分析原因,待調整后復測。
2.2 CSFB時延
為了縮短升CSFB中回落和返回時延,還存在如R9重定向回落和Fast Return方案等相比R8重定向回落方案及其優化方案,R9重定向回落可通過回落中攜帶WCDMA網絡中的系統消息,從而進一步縮短CSFB呼叫建立時延,但是該方案需要改造TD-LTE網絡的eNodeB、MME網元和WCDMA網絡的RNC網元,且需對這些網元進行相關配置。Fast Return方案通過在RNC信道釋放信令中下發LTE頻點信息,使終端不在RNC網絡中駐留而直接返回LTE,相比小區重選方案性能要好,但需要對WCDMA網絡的RNC進行改造,并且需要配置和優化LTE頻點信息,以下主要分析R9重定向回落以及UMTS網絡核心網鑒權配置兩種方法實現CSFB時延減小。
3.縮短時延辦法簡介:
3.1 R9縮短時延法:
Flash CSFB也叫R9 CSFB,通常用盲重定向的方式實現,因此也叫R9盲重定向。在觸發基于重定向的的CSFB過程中,當UE在UMTS合適小區駐留后需要讀取3G的系統消息才可以發起接入,因此在整體CSFB接入時延中,系統消息的讀取往往占據較大一部分。
開始Flash CSFB后,eNodeb通過RIM流程向RNC獲取鄰區的系統消息,并在基于重定向的CSFB執行時,在下發的RRC connection release消息中加上鄰區的系統消息內容,這樣,當UE重定向后接入的小區即為已經下發系統消息的鄰區,則無需再讀取系統消息即可發起接入,達到取消系統消息讀取的時延,從而減少CSFB的整體時延。
1.LTE基本概念
LTE概念的提出意味著目標的確立,為了有一個清晰的技術發展路線,3GPP制定了明確的時間表。整個標準發展過程分為兩個階段,研究項目階段和工作項目階段。研究項目階段預計在2006年年中結束,該階段將主要完成對目標需求的定義,以及明確LTE的概念等;然后征集候選技術提案,并對技術提案進行評估,確定其是否符合目標需求。工作項目預計在2006年年中以前建立,并開始標準的建立。該階段會對未來LTE的標準細節的方方面面展開討論和起草,這個過程同以前3G標準在3GPP中的制定過程是一樣的,這一過程將一直持續到2007年年中。整個過程相比3G標準的制定節奏明顯加快,這也是考慮到市場的需求,隨著寬帶技術的不斷創新,3GPP也將在最短的時間內推出最新的技術。這給運營業帶來了新的機遇,更新更快的業務可以在不遠的將來得以實現,甚至完全可以和有線網絡相媲美。
LTE下行傳輸方案采用傳統的帶循環前綴(CP)的OFDM,每一個子載波占用15kHz,循環前綴的持續時間為4.7/16.7μs,分別對應短 CP和長CP。為了滿足數據傳輸延遲的要求(在輕負載情況下,用戶面延遲小于5ms),LTE系統必須采用很短的交織長度(TTI)和自動重傳請求(ARQ)周期,因此,在3G中的10ms無線幀被分成20個同等大小的子幀,長度為0.5ms。
2.技術特點
在無線移動通信標準的發展演進上,TD-SCDMA的一些特點越來越受到重視,LTE等后續各項標準也采納了這些技術,并且吸收了一些TD-SCDMA的設計思想。TD的雙工技術、基于OFDM的多址接入技術、基于MIMO/SA的多天線技術是TD-LTE標準的三個關鍵技術。
第一個就是基于TDD的雙工技術。在TDD方式里面,TDD時間切換的雙工方式是在一個幀結構中定義了它的雙工過程。通過國內各家企業的共同合作與努力,在2007年 10月份,形成一個單獨完整的雙工幀結構的LTE-TDD規范。在討論TDD系統的同時要考慮FDD(頻分雙工)系統,在TDD/FDD雙模中,LTE規范提供了技術和標準的共同性。
第二個關鍵技術是OFDM(正交頻分復用技術)。其中有兩個關鍵點,一是OFDM技術和MIMO(多輸入多輸出)技術如何結合,使移動通信系統性能進一步提升;二是OFDM技術在蜂窩移動通信組網的條件下,如何克服同頻組網帶來的問題。
第三個是基于MIMO/SA的多天線技術。智能天線技術是通過賦形,提供覆蓋和干擾協調能力的技術。
3.性能指標
3GPP要求LTE支持的主要特性和性能指標:
3.1峰值數據速率
下行鏈路的立即峰值數據速率在20MHz下行鏈路頻譜分配的條件下,可以達到100Mbps(5 bps/Hz)(網絡側2發射天線,UE側2接收天線條件下);上行鏈路的立即峰值數據速率在20MHz上行鏈路頻譜分配的條件下,可以達到50Mbps(2.5 bps/Hz)(UE側1發射天線情況下)。
3.2控制面延遲時間與控制面容量
從駐留狀態到激活狀態,也就是類似于從Release 6的空閑模式到CELL_DCH狀態,控制面的傳輸延遲時間小于100ms,這個時間不包括尋呼延遲時間和NAS延遲時間;從睡眠狀態到激活狀態,也就是類似于從Release 6的CELL_PCH狀態到Release 6的CELL_DCH裝態,控制面傳輸延遲時間小于50ms。頻譜分配是5MHz的情況下,每小區至少支持200個用戶處于激活狀態。
3.3用戶面延遲時間及用戶面流量
空載條件即單用戶單個數據流情況下,小的IP包傳輸時間延遲小于5ms。
下行鏈路:與Release 6 HSDPA的用戶面流量相比,每MHz的下行鏈路平均用戶流量要提升3到4倍。此時HSDPA是指1發1收,而LTE是2發2收。
上行鏈路:與Release 6增強的上行鏈路用戶流量相比,每MHz的上行鏈路平均用戶流量要提升2到3倍。此時增強的上行鏈路UE側是一發一收,LTE是1發2收。
3.4頻譜效率
下行鏈路:在滿負荷的網絡中,LTE頻譜效率(用每站址、每Hz、每秒的比特數衡量)的目標是Release 6 HSDPA的3到4倍。
上行鏈路:在滿負荷的網絡中,LTE頻譜效率(用每站址、每Hz、每秒的比特數衡量)的目標是Release 6 增強上行鏈路的2到3倍。
3.5移動性
E-UTRAN可以優化15km/h以及以下速率的低移動速率時移動用戶的系統特性。能為15-120km/h的移動用戶提供高性能的服務。可以支持蜂窩網絡之間以120-350km/h(甚至在某些頻帶下,可以達到500km/h)速率移動的移動用戶的服務。對高于350km/h的情況,系統要能盡量實現保持用戶不掉網。
LTE項目是3G的演進,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。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100Mbps、上行50Mbps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小于100ms;支持100Km半徑的小區覆蓋;能夠為350Km/h高速移動用戶提供>100kbps的接入服務;支持成對或非成對頻譜,并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。
【參考文獻】
[1]3GPP TR 36.211,Physical Channels and Modulation (Release 8)[S].2008,3.
[2]3GPP TR 36.213,Physical layer procedures (Release 8)[S].2008,3.
LTE技術是多種先進技術的集成者,它是3G無線通信技術的替代者,作為是4G時代可能的移動無線技術的標準之一,LTE技術的發展將會影響著整個移動通信產業技術的發展方向。
一、LTE產業發展現狀
雖然3G通信技術在我國范圍內興起的時間不長,才在剛剛大規模部署的階段,但4G的研發工作早已在各國不同地區開展了。隨著移動設備的越來越高端,人們對上網的需求也不得已滿足,熱門對于2Mb/s的WCDMA R99傳輸速錄和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已經不能滿足自身需求[1]。并且,OFDM技術作為無線通信技術發展的另一產物,將無線通信的接入速率提升到100Mb/s,這給3G信息技術帶來了巨大的市場競爭壓力。
二、LTE中的關鍵技術
1、OFDM技術
OFDMA技術其實就是LTE下行鏈路采用在循環前綴基礎上的正交頻分多址技術。首先在發射端將信號插入到循環冗余校驗碼中,然后對信道進行編碼、信道交織、特征加擾等的處理來解決突發噪聲對系統操作的影響,LTE系統一般采用QPSK、16QAM、64QAM三種方式[2]。
如圖1就是LTE系統的發送接收模型,是一種采用了2*2的MIMO技術,一個碼字到兩層的映射方式。由于天線數量與碼字數量不一致,所以需要將碼映射到不同的發送天線上,由此便需要層映射和預編碼的工作。層映射是將碼字按照一定的規則流程映射到多層的過程,預編碼則是將數據再次映射到不同的天線端口的過程。
在理解OFDM技術時,應注意區分于一般的頻分復用FDM技術,正交頻分復用技術是多載波通信的一種,并且在頻道選擇性信道中發揮著最大優勢,各個子信道在正交頻分復用系統中的時域中正交,并且重疊在頻域中,其實現工作的基本原理就是通過串/并轉換器將高速串行的數據流變為多個低速并行的比特流,并且每一個OFDM子信道只傳輸一個低速數據流。
2、多天線技術
現代的無線通信技術離不開天線的作用,所以天線性能是否優良也影響著整個通信系統的效果。在傳統的通信技術中,天線技術從開始的單發/單收天線到單發/多收和多發/單收的發展階段,在實際生活應用中我們也了解到,地面傳輸路徑中信號的通信比其他路徑如光纖、電纜、衛星等的信號要發展的慢一些。
而現如今的通信系統要想打破原有技術的束縛來獲得更強大的信號功率和更優良的服務,可以從惡劣通信環境影響通信技術發展進行突破。所以就要不斷提高發送信號的功率[3]。這在第三代通信系統中是不存在的買所以就會降低整個通信系統的性能影響通信技術的發展。所以人們對無線網技術的研究是具有重大突破性的。
3、MIMO技術
MIMO技術為通信技術中高速的數據信號傳輸技術帶來了可能成為無線通信領域的一大新突破,它很大一定程度上是提升系統頻率利用率。其工作原理就是基于通信系統的基礎上采用其多輸入/輸出的方式更多的發送與接收同時選擇多天線單元,并且通過其信道途徑中的多維度的特性。如圖2所示。
MIMO技術特點是采用多遠天線陣列在發送/接收端,得到不同的空間特性的空間向量基于無線信道中,有如在一個通用大空間的信道中又獨自進行多個互不干擾的信道。這種技術可以帶來空間的分集增益,這種新型MIMO技術創新的方法被稱為空間分集。通過MIMO技術,天線陣列所傳輸的多個并行的信號數據,接收端可對其進行相應的數據標識,也就是說,不同的數據流對于接收端都是具有可利用和區分的空間特性的,在這時就具有了多維性。MIMO系統改變無線信道可看做是由M= min(nT,nR)個并行子信道組成,所以MIMO技術中的通信系統信道容量其實就是所有子信道通信系統容量的總和。在所有的發送和接收天線陣列都具有非相干特性的條件下,系統中每個子信道都可有相同的極限容量,整個信道極限容量將會有重大提升,公式如下:
C≈M?B?log2(1+SNR)
所以從上文分析及公式可以看出,MIMO技術的改善會對整個無線通信信道的容量進行全面提升,還有就是利用MIMO技術還可增加信道的可靠性來降低信道傳輸數據的錯誤率。
三、LTE中技術的發展趨勢探究
作為我國最大的移動營運商,中國移動也將加入到LTE技術營運行列中,由于美國高通公司在3G時代占據主導地位,LTE正在努力避免高通的主要技術,所以大大削弱了高通在3G時代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全會通過RAN1提交的融合幀結構方案,被正式寫入3GPP標準,2008年,RAN4的工作、RAN5和核心網的相關標準制定工作的完成,又是一重大性進展。
LTE具有來自TD-SCDMA現有核心技術的繼承和MIMO、OFDM主流技術有機結合,將顯著提高新型技術的系統功能,也給4G標準中更多地專利技術提供了可能。
還有隨著多媒體娛樂和網絡游戲的開發,當前的傳輸速率已經達不到人們的要求,所以設計并實現了峰值速率的數據傳輸,并且具有良好的兼容性。
四、結束語
3GPP LTE技術作為重要的無線通信技術,OFDM技術很大程度上又提高了系統容量和系統的頻譜效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技術中必須應用更先進、資源利用率更高的技術如高階MIMO技術、協調多點發送技術、等進一步提升整個系統的性能。
參考文獻
[1]沈嘉,索士強,全海洋. 3GPP長期演進(LTE)技術原理與系統設計[M]. 北京:人民郵電出版社. 2008:16-46