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3GPP LTE标准化进展——物理层

日期:2007年7月15日 作者: 查看:[大字体 中字体 小字体]


    这种方法就是分别针对低码片速率(LCR)-TDDUTRA和高码片速率(HCR)-TDDUTRA系统采用与UTRA系统相似的帧结构。也就是说,为了和LCR-TDDUTRA系统兼容,需要采用和LCR-TDD UTRA几乎相同的帧结构,即一个10ms无线帧分为2个5ms的无线子帧,每个无线子帧分为7个时隙(TSO~TS6),每个时隙(对应于FDD模式下的一个子帧)长度为0.675ms。同步和保护周期插在TSO和TS1之间,包括DwPTS、GP和UpPTS。每个时隙包含一个小的空闲周期,可用作上下行切换的保护周期。

    可以看到,这个帧结构基本和原有的LCR-TDD帧结构相同,只是在每个时隙中加入了空闲周期。这个改动主要是为了能够在一个无线子帧内实现多次的上下行切换,以满足LTE对传输时延的严格要求。这个帧结构已经经过RAN全会通过,写入了RAN的LTE研究报告TR25.912。

    RAN1工作组的研究报告TR25.814中也包含了针对HCR-TDD的固定帧结构,由于篇幅所限,此处略去对这种帧结构的介绍。可以看到,固定帧结构的最大特点是采用了和FDDLTE不同的子帧(时隙)长度,由此导致了LTE的FDD和TDD模式在系统参数设计上有所不同。

    3.1.2通用帧结构

    这种方法是在尽量保持和FDDLTE设计参数一致的基础上满足和TDDUTRA系统的临频同址共存。这种设计的最大特点是采用了和FDDLTE相同的子帧长度0.5ms。但由于0.5ms与LCR-TDD UTRA(O.675ms)和HCR-TDD UTRA(0.667)的子帧长度都不相同,要避免和TDD UTRA系统之间的干扰,相对比较困难。通常整数个O.5ms子帧的长度和与整数个0.675ms(或0.667ms)子帧的长度和都不相等,因此为了使TDD EUTRA系统和TDD UTRA系统的上下行切换点相互对齐,就需要留出额外的空闲(Idle)间隙,这样会损失一些频谱效率。同时,由于TDD UTRA系统的上下行切换点的位置可能变化,相对应的TDD EUTRA帧结构也需要随之变化。也就是说,对不同的上下行比例,通用帧结构中的每个子帧的起止位置都可能不同,这也增加了系统的复杂度。

    因此,通用帧结构比较适合那些同时部署了FDDLTE系统、但没有部署TDDUTRA系统的运营商,因为这种设计可以获得更高的与FDDLTE系统的共同性,从而获得较低的系统复杂度。但对于那些已经部署了TDD UTRA系统的运营商,固定帧结构是更好的选择,因为这种结构可以更容易的避免TDD UTRA和TDD EUTRA系统间的干扰。

    3.2基本传输和多址技术的选择

    基本传输技术和多址技术是无线通信技术的基础。3GPP成员在讨论多址技术方案时,主要分成两个阵营:多数公司认为OFDM/FDMA技术与CDMA技术相比,可以取得更高的频谱效率;而少数公司认为OFDM系统和CDMA系统性能相当,出于后向兼容的考虑,应该沿用CDMA技术。持前一种看法的公司全部支持在下行采用OFDM技术,但在上行多址技术的选择上又分为两种观点。大部分厂商因为对OFDM的上行峰平比PAPR(将影响手持终端的功放成本和电池寿命)有顾虑,主张采用具有较低PAPR的单载波技术。另一些公司(主要是积极参与WiMAX标准化的公司)建议在上行也采用OFDM技术,并用一些增强技术解决PAPR的问题。经过激烈的讨论和艰苦的融合,3GPP最终选择了大多数公司支持的方案,即下行OFDM,上行SC(单载波)-FDMA。

    上行SC-FDMA信号可以用“频域”和“时域”两种方法生成,频域生成方法又称为DFT扩展OFDM(DFT-S-OFDM);时域生成方法又称为交织FDMA(IFDMA)。采用哪种生成方法尚未确定,但大部分公司支持采用DFT-S-OFDM技术(如图1所示)。这种技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展,这样系统发射的是时域信号,从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。

3GPP LTE标准化进展——物理层(图一)

    图1  DFT-S-OFDM发射机结构

    3.2“宏分集”的取舍

    是否采用宏分集技术,是LTE讨论中的又一个焦点。这个问题看似是物理层技术的取舍,实则影响到网络架构的选择,对LTE/SAE系统的发展方向有深选的影响。

    3GPP内部在下行宏分集问题上的看法比较一致。由于存在难以解决的“同步问题”,各公司很早就明确,对单播(uniCAst)业务不采用下行宏分集。只是在提供多小区广播(broadcast)业务时,由于放松了对频谱效率的要求,可以通过采用较大的循环前缀(CP),解决小区之间的同步问题,从而使下行宏分集成为可能。

    与下行相比,3GPP对上行宏分集的取舍却迟迟不决。宏分集的基础是软切换,这种CDMA系统的典型技术,在FDMA系统中却可能“弊大于利”。更重要的是,软切换需要一个“中心节点”(如UTRAN中的RNC)来进行控制,这和大多数公司推崇的网络“扁平化”、“分散化”网络结构背道而驰。经过仿真结果的比较、激烈的争论、甚至“示意性”的表决,3GPP最终决定LTE(至少在目前)不考虑宏分集技术。


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