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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。LTE-Advanced 关键技术及标准进展对LTE-A采用的载波聚合( CarrierAggregation)、上 /下行多天线增强( EnhancedUL/DLMIMO) 、 多点协作传输 ( Coordinated Multi-point Tx&Rx)、中继 ( Relay)、 异构网干扰协调增强( Enhanced Inter-cell InterferenceCoordinationforHeterogeneous Network)等关键技术及其标准进展进行了介绍。1 引言LTE-Advanced( LTE-A)是 LTE
2、的演进版本 ,其目的是为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用,满足和超过 IMT-Advanced 的需求 ,同时还保持对 LTE较好的后向兼容性。 LTE-A采用了载波聚合 ( CarrierAggregation)、 上/ 下 行多 天线增强 (EnhancedUL/DLMIMO)、 多 点协 作传输 (CoordinatedMulti-point Tx&Rx)、 中继 ( Relay)、 异构网干扰协调增强( EnhancedInter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network)等关键技术 , 能大大提高无
3、线通信系统的峰值数据速率、 峰值谱效率、 小区平均谱效率以及小区边界用户性能 , 同时也能提高整个网络的组网效率 , 这使得 LTE 和 LTE-A 系统成为未来几年内无线通信发展的主流 , 本文将对这些关键技术及其标准进展进行介绍。23GPPLTE-Advanced需求分析IMT-Advanced 和 LTE-Advanced 的需求以及 LTERel.8 版本对需求的满足度参见表 1。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表 1IMT-Advanced 和 LTE-Advanced 的需求以及 LTE Rel.8 性能为满足这些需求 , 3GPP在 LTE-ASI(
4、 StudyItem) 阶段对载波聚合、 上下行多天线增强、 多点协作传输、 中继等关键技术进行了性能评估。 10 月 , 3GPP 将LTE-Advanced(LTE Release 10 & beyond) 作为 IMT-Advanced 候选技术方案提交 ITU, 包括 FDD和 TDD两种制式 , 以及初始的自评估结果。同时基于此候选方案和评估结果,在 3 月 LTE-ASI 结束后 , 3GPP 又先后成立了CAWI(Work Item), UL MIMO WI, DL MIMO WI, Relay WI, CoMP SI, 对这些关键技术进行进一步完善和标准化。另 外 ,LTE/L
5、TE-A 制式 内 的 不同 功 率节 点同 覆盖 形成 的 异构 网 络 系统( Heterogeneous Network, Hetnet) 作为一种显著提升系统吞吐量和提高网络整体效率的技术在 3GPP中也引起了极大关注 , 3 月也成立了 eICICforHetnet WI。中国公司一直非常重视并积极参与 LTE-A 的标准化过程 , 提交的提案覆盖了下文阐述的所有关键技术 , 而且突破性地取得了其中两个重要 WI 的报告人职位 中国移动成为 eICICWI 的报告人 , 华为公司成为 ULMIMOWI的报告人。3 载波聚合 (Carrieraggregation, CA)资料内容仅供
6、您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。载波聚合是能满足 LTE-A 更大带宽需求且能保持对 LTE 后向兼容性的必备技术。当前 , LTE 支持的最大带宽是 20MHz, LTE-A 经过聚合多个对 LTE 后向兼容的载波能够 支持 到最 大 100MHz 带宽 。 接收 能力超过 20MHz 的 LTE-A 终端 ( UserEquipment, UE) 能够同时接收多个成员载波 , 而对 LTERel.8 的终端 , 也能够正常接收其中一个成员载波。频 谱 聚 合 的 场 景 能 够 分 为3 种 :带 内 连 续 载 波 聚 合 (Intra-Band,Contiguous)
7、、 带内非连续载波聚合 ( Intra-Band,Non-contiguous)、 带外非连续载波聚合 ( Inter-Band, Contiguous)。具体参见图 1。图 1 典型 CA场景带外非连续载波聚合一般会造成共站同功率的两个成员载波的覆盖不相同。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。标准中曾对 LTE-A 每个成员载波是否都要保证对 LTERel.8 后向兼容性的问题进行过长时间的讨论。考虑到频谱效率、 系统简单性、 终端 /eNodeB 复杂度和测试复杂度等因素 , 标准最后决定在 Rel.10 中, CA成员载波都是后向兼容的 , 在后续版本中能够考虑
8、引入其它形态载波的可能性。LTE-A 不同终端聚合的载波数目能够不同。 FDD 系统中 , 同一个终端聚合的上 / 下行成员载波的数目也能够不同 ; 但 TDD系统中 , 一般上 / 下行成员载波的数目是相同的。在 MAC到 PHY映射上 , 无论上行还是下行 , 每个成员载波有独立的 HARQ实体 , 这种方式能够最大程度地重用 Rel.8 的功能 , 并能保证较好的 HARQ性能 , 缺点是可能需要反馈多个 ACK/NACK。LTE上行采用了单载波传输方式( DFT-S-OFDM) ,在 LTE-A 上行多载波聚合传输时 , 经过对 OFDM和 NxDFT-S-OFDM之间的评估之后 ,
9、最终传输方式采纳了 Nx DFT-S-OFDM的形式 , 即其中每个成员载波按独立的 DFT-S-OFDM传输。4 多天线增强 ( Enhanced Multiple Antenna Transmission)多天线技术的增强是满足LTE-A 峰值谱效率和平均谱效率提升需求的重要途径之一。LTERel.8下行支持1, 2, 4天线发射 ,终端侧2, 4天线接收 ,下行可支持最大4 层 ( Layer)传输。上行只支持终端侧单天线发送,基站侧最多4 天线接收。LTERel.8的多天线发射模式包括开环( Open loop) MIMO,闭环 ( Closed loop)MIMO, 波束成型( Be
10、amforming, BF) ,以及发射分集。除了单用户 MIMO( single-userMIMO, SU-MIMO) , LTE 中还采用了另外一种谱效率增强的多天线传输方式 , 称为多用户 MIMO( Multi-UserMIMO, MU-MIMO) , 多资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。个用户复用相同的无线资源经过空分的方式同时传输。LTE-A 中为提升峰值谱效率和平均谱效率 , 在上下行都扩充了发射 / 接收支持的最大天线个数 , 允许上行最多 4 天线 4 层发送 , 下行最多 8 天线 8 层发送 , 从而 LTE-A 中需要考虑更多天线数配置下的多
11、天线发送方式。( 1)上行多天线增强LTE-A 上行除了需要考虑更多天线数配置外,还需要考虑上行低峰均比的需求和每个成员载波上的单载波传输的需求。对上行控制信道而言 , 容量提升不是主要需求 , 多天线技术主要用来进一步优化性能和覆盖 , 因此只需要考虑发射分集方式。 经过评估 , 对采用码分的上行控制信道 ( PUCCH) 格式 1/1a/1b 采用了 SORTD( SpatialOrthogonalResourceTransmit Diversity)的发射分集方式 ,即在多天线上采用互相正交的码序列对信号进行调制传输。上行控制信道格式2 的分集方式还在讨论中。对上行业务信道而言 , 容量
12、提升是主要需求 , 多天线技术需要考虑空间复用的引入。同时 , 由于发射分集相对于更为简单的开环秩 1 预编码并没有性能优势因此标准最终确定上行业务信道不采用发射分集 , 对小区边界的用户等能够直,接采用开环秩 1 预编码。当前 , 2 发射天线和 4 发射天线下的低峰均比秩 14 的码本设计都已完成。与 LTE 一样 , LTE-A的上行参考信号 ( ReferenceSignal, RS)也包括用于信道测量的 SRS( SoundingRS) 和用于信号检测DMRS( Demodulation RS) 。由于上行空间复用及多载波的采纳,单个用户使用的上行DMRS的资源开销需要扩充 ,最直接
13、的方式就是在LTE上行RS 使用的CAZAC( Const Amplitude ZeroAuto-Corelation)码循环移位( Cyclic Shift)的基础上 ,不同数据传输层的DMRS使用不同的循环移位。 还有一种可能是在时域的多个RS符号上叠加正交码资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。( Orthogonal Cover Code, OCC) 来扩充码复用空间。当前 , 关于两种扩充方式的讨论还在继续。对于 SRS信号 , 为了支持上行多天线信道测量以及多载波测量 , 资源开销相对于 R8 SRS信号同样需要扩充 , 除了延用 R8 周期性 SRS 发送
14、模式以外 , LTEA还增加了非周期 SRS发送模式 , 由 NodeB触发 UE发送 , 实现 SRS资源的扩充。( 2)下行多天线增强因为支持的传输层数的增加 , 导致需要考虑更大尺寸的码本设计。因为 LTE-A 下行业务信道的传输能够采用专用参考信号 ( dedicatedRS) , 因此原则上下行发送能够基于码本也能够基于非码本。同时 , 对于闭环 MIMO, 为了减少反馈开销 , 采用基于码本的 PMI 反馈方式。当前 8 天线码本的设计正在进行 , 初步采用双预编码矩阵码本 ( Dual-indexPrecoding Codebook) 结构 , 即把码本矩阵用两个矩阵的乘积表示
15、, 一般两个矩阵中一个是基码本 , 另一个是根据信道变化特征在基码本上的修正。 为了进一步减少反馈开销 , 还能够考虑根据信道的变化快慢不同的统计特征分别进行长周期反馈 ( 比如空间相关性 ) 和短周期反馈 ( 比如快衰因素 ) 。LTE-A 采用用户专用参考信号的方式来进行业务信道的传输,同一用户业务信道的不同层使用的参考信号以CDM+FDM的方式相互正交。为了测量最多八层信道,除了原来的公共参考信号( CommonRS) 外,还引入了信道状态指示参考信号( ChannelStateIndication RS, CSI-RS) , CSI-RS在时频域能够设置得比较稀疏,各天线端口的 CSI
16、-RS 以 CDM+FDM的方式相互正交。另外 , LTE-A 中当前正在讨论对MU-MIMO的继续增强 ,以充分开发多用户分集增益和联合信号处理的增益来减少多用户流间的干扰 , 同时也做到性能和复杂度之间的较好折中。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。根据当前标准上达成的结论 , MU-MIMO支持最多 4 个用户复用 , 每用户不超过两层 , 总共不超过 4 层传输。为了增加调度灵活性 , MU-MIMO调度对用户而言是透明的 , 即用户能够不知道是否有其它用户与其在相同的资源上进行空间复用 , 而且用户能够在 SU-MIMO和 MU-MIMO状态之间动态进行转换
17、。5 协作多点传输 ( Coordinated Multiple Point Transmission and Reception,CoMP)协作多点传输是一种提升小区边界容量和小区平均吞吐量的有效途径。其核心想法是当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被多个小区同时接收。 在下行 , 如果对来自多个小区的发射信号进行协调以规避彼此间的干扰 , 能大大提升下行性能。 在上行 , 信号能够同时由多个小区联合接收并进行信号合并 , 同时多小区也能够经过协调调度来抑制小区间干扰 , 从而达到提升接收信号信噪比的效果。按 照 进 行 协调 的节 点之 间 的 关 系 ,CoMP能 够分 为intra-siteCoMP和inter-siteCoMP两种。( 1) Intra-siteCoMP 协作发生在一个站点 ( site, eNodeB) 回传 ( Backhaul) 容量的限制 , 能够在同一个站点的多个小区内 ,此时因为没有( cell)间交互大量的信息。( 2) Inter-siteCoMP 协作发生在多个站点间 , 对回传容量和时延提出了更高要求。反过来说 , Inter-siteCoMP 性能也受限于当前 Backhaul 的容量和时延能力 ( 见图 2) 。