【正文】 E 系統(tǒng)中空間復(fù)用技術(shù)包括：開環(huán)空間復(fù)用和閉環(huán)空間復(fù)用。兩天線的空時(shí)分組編碼（ SpaceTime Block Coding，STBC）以及空時(shí)發(fā)射分集（ SpaceTime Transmit Diversity， STTD）編碼已經(jīng)在WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)中采用。 目前， LTE 系統(tǒng)支持采用 SFBC 的空間分集傳輸技術(shù)。循環(huán)延遲分集（ CyclicDelay Diversity， CDD）與延遲發(fā)射分集類似，存在的差別僅僅是循環(huán)延遲分集是塊延遲，并且不同天線上的時(shí)延是循環(huán)變動(dòng)的而不是線性的。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 29 此外， CDD 技術(shù)可以方便地與空時(shí) /頻編碼相結(jié)合。閉環(huán)空間復(fù)用就是所謂的線性預(yù)編碼技術(shù)。 b) 預(yù)編碼 線性預(yù)編碼技術(shù)的作用是將天線域的處理轉(zhuǎn)換為波束域進(jìn)行處理。對(duì)于非碼本的預(yù)編碼方式，發(fā)射端有多種方式可以獲得空間信道狀態(tài)信息，如直接反饋信息、差分反饋、利用 TDD 信道對(duì)稱性等。 3) 波束賦形 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 30 波束賦形技術(shù)是指通過相鄰幾個(gè)天線發(fā)送相關(guān)性很強(qiáng)的信號(hào)，將這些信號(hào)經(jīng)過疊加后形成一個(gè)更強(qiáng)的波束，從而增加信號(hào)的強(qiáng)度。預(yù)編碼要求基站側(cè)使用大間距的多根天線陣列，預(yù)編碼矩陣需要匹配瞬時(shí)的衰落變化；而波束賦形 是一種應(yīng)用于小間距的天線陣列技術(shù)，波束賦形的權(quán)值需要匹配信道的慢變化，例如來波方向和平均路損等。 ? 模式 1（ TM1）：單天線模式，也是集成模式，兼容單天線 UE； ? 模式 2（ TM2）：不同模式在不同天線上傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)，適用于覆蓋邊緣； ? 模式 3（ TM3）：開環(huán)空分復(fù)用，無需用戶反饋，不同天線傳輸不同的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于速率增加一倍，適用于覆蓋較好趨于； ? 模式 4（ TM4）：同上，只不過增加了用戶反饋，對(duì)無線環(huán)境的變化更敏感； ? 模式 5（ TM5）：多個(gè)天線傳輸給多個(gè)用戶，如果用戶較多且每個(gè)用戶數(shù)據(jù)量不大的話可以采用，增加小區(qū)吞吐量； ? 模式 6（ TM6）：閉環(huán)波束賦形一種，基于碼本（預(yù)先設(shè)置好），預(yù)編碼矩陣是在接收端終端獲得，并反饋 PMI，由于有反饋所以可以形成閉環(huán)。這就導(dǎo)致了雖然小區(qū)整體的吞吐量較高，但是小區(qū)邊緣的用戶服務(wù)質(zhì)量卻較差，吞吐量較低。 LTE 系統(tǒng)小區(qū)間干擾抑制技術(shù)主要采用三種方式：小區(qū)間干擾隨機(jī)化、小區(qū)間干擾消除以及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)與避免。而且不同的信道加擾的擾碼因素也不一樣，例如PDSCH/PUCCH/PUSCH 用的是小區(qū) ID、 ueid 和起始時(shí)隙位置， PMCH 用的是MBSFNSID 和起始時(shí)隙位置， PBCH/PDCCH/PCFICH/PHICH 用的是小區(qū) ID 和起始時(shí)隙位置來做擾碼因素。在 LTE系統(tǒng)中采用了干擾抑制合并（ Interference Rejection Combining， IRC）技術(shù)。干擾的協(xié)調(diào)可以從頻域、時(shí)域、空域以及功率上進(jìn)行，盡量避免和降低小區(qū)間的同頻干擾。 ICIC 為 EUTRAN 系統(tǒng)中典型的半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，其信息交換和動(dòng)作的周期統(tǒng)稱為幾十毫秒到幾百毫秒。動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)更多的用于同一基站的不同扇區(qū)之間。 b) 半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào) EUTRAN 系統(tǒng)基站間通過 X2 接口，其典型時(shí)延為 1020ms，使得半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)應(yīng)用成為可能。 HII 參數(shù)指示了本小區(qū)未來一段時(shí)間將分配哪些PRB 給邊緣用戶，鄰小區(qū)在調(diào)度邊緣用戶的時(shí)候盡量避免使用這些 PRB。 其他關(guān)鍵技術(shù) . 鏈路自適應(yīng)技術(shù) 在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一個(gè)非常重要的特征是無線信道的時(shí)變特性，其中無線信道的時(shí)變特性包括傳播損耗、快衰落、慢衰落以及干擾的變化等因素帶來的影響。鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要包含兩方面的內(nèi)容，一方面是信道信息的獲取，準(zhǔn)確和有效的獲得當(dāng)前信道環(huán)境參數(shù)，以及采用什么樣的信道指示參數(shù)能夠更為有效和準(zhǔn)確的反映信道的狀況；另一方面是傳輸參數(shù)的調(diào)整，其中包含調(diào)制方式、編碼方式、冗余信息、發(fā)射功率以及時(shí)頻資源等參數(shù)的調(diào)整。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 35 4) 信道選擇性調(diào)度技術(shù)，根據(jù)無線信道測量的結(jié)果，選擇信道條件比較好的時(shí)頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 自適應(yīng)調(diào)制編碼（ AMC） AMC 是根據(jù)信道條件的瞬時(shí)變化，自適應(yīng)的調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)制與編碼格式（傳輸格式）。 TDLTE 系統(tǒng)在進(jìn)行 AMC 控制過程時(shí)，對(duì)上行和下行有著不同的實(shí)現(xiàn)方式。 AMC 擴(kuò)展了系統(tǒng)自適應(yīng)信道條件的能力，在 FDD 系統(tǒng)中，信道條件應(yīng)給予從接收機(jī)反饋信息來估計(jì)；而在 TDD系統(tǒng)，可根據(jù)信道的互易性，直接將上行估計(jì)結(jié)果用于下行鏈路。傳統(tǒng)的鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要是針對(duì)時(shí)域而言的。 2) 功率控制技術(shù)，根據(jù)無線信道的變化調(diào)整系統(tǒng)發(fā)射功率，在信道條件比較好時(shí)，降低發(fā)射功率，在信道條件比較差時(shí)，提高發(fā)射功率。而鏈路自適應(yīng)技術(shù)正是因?yàn)樵谔岣邤?shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，從而成為目前和未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān) 鍵技術(shù)之一。 ? 下行負(fù)載信息。 ICIC 主要的功能模塊包括中心、邊緣用戶判斷，上行和下行負(fù)載信息的指示，負(fù)載信息的收發(fā)管理，以及負(fù)載信息處理及其對(duì)資源調(diào)度，功率控制的影響。 a) 靜態(tài)部分頻率復(fù)用 下圖所示為靜態(tài)部分頻率復(fù)用的示意圖，由于 TDLTE 系統(tǒng)同頻干擾主要影響小區(qū)邊緣用戶的質(zhì)量，因此小區(qū)中心用戶可以使用相同的頻率資源，而小區(qū)邊緣用戶、相鄰的小區(qū)通過頻率復(fù)用的方式，使用不同的頻率資源。動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)的周期為毫秒量級(jí)，要求小區(qū)間實(shí)時(shí)的信息交互，資源協(xié)調(diào)的時(shí)間通常以 TTI為單位。部分頻率復(fù)用（ FFR， Fractional Frequency Reuse）技術(shù)為 EUTRAN 系統(tǒng)中典型的靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法。理論上說，配置雙接收天線的 UE 應(yīng)可以分辨兩個(gè)空間信道，該技術(shù)不需要對(duì)發(fā)射端做任何額外的標(biāo)準(zhǔn)工作，僅依靠空分的手段來實(shí)現(xiàn)，因此，該技術(shù)的干擾刪除效果也比較有限。目前 LTE 上下行都支持跳頻。 加擾這個(gè)技術(shù)在 2G 時(shí)代就有了，主要的作用就是隨機(jī)化，例如用手機(jī)的 ESN 去異或信號(hào)，使其避免全 0 或者全1，增加解調(diào)的可靠性。 MIMO 技術(shù)可以提高小區(qū)中心的數(shù)據(jù)率，卻很難提高小區(qū)邊緣的性能。 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 31 圖 20 MIMO的 7種傳輸模式 ICIC LTE 系統(tǒng)下行 OFDMA 多址方式使本小區(qū)內(nèi)的用戶信息均承載在相互正交的不同載波上，因此，大部分干擾都來自于其他小區(qū)。 目前的 3GPP R8 版本主要分了 7 類 MIMO，具體現(xiàn)網(wǎng)中使用哪種需要網(wǎng)優(yōu)人員結(jié)合實(shí)際情況去設(shè)置相關(guān)的門限和條件。因?yàn)檫@些區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度通常較弱、速率較低，通過波束賦形技術(shù)的使用，可以使得合成后的波束強(qiáng)度變大，從而支持更高的數(shù)據(jù)速率。 c) 下行多用戶 MIMO 若基站占用相同時(shí) /頻資源的多個(gè)數(shù)據(jù)流發(fā)送給同一個(gè)用戶，則為單用戶MIMO（ SUMIMO），或稱為空分復(fù)用（ SDM）。 線性預(yù)編碼技術(shù)可以按其預(yù)編碼矩陣的獲取方式劃分為兩大類：非碼本的預(yù)編碼和基于碼本的預(yù)編碼。 a) 開環(huán)空間復(fù)用 LTE 系統(tǒng)支持基于多碼字（ Multiple Codeword， MCW）的空間復(fù)用傳輸。 2) 空間復(fù)用 空間復(fù)用可以為相同帶寬的信號(hào)提供線性增長的傳輸速率，且不會(huì)造成額外的功率損耗。 對(duì)于開環(huán) CDD 技術(shù)來說，延遲值是預(yù)先確定的。如果在不同的時(shí)間上進(jìn)行天線的切換，則為時(shí)間切換傳輸分集（ Time Switched Transmit Diversity， TSTD），如果在不同子載波上進(jìn)行天線的切換，則為頻率切換分集（ Frequency Switched Transmit Diversity， FSTD）。因此， SFBC 尤其適用于 OFDM 及類似關(guān)系。 1) 空間分集 發(fā)射分集本質(zhì)上可以認(rèn)為是將空間、時(shí)間、頻率和編碼等多種資源相互組合的一種多天線技術(shù)。 LTE 系統(tǒng)中空間分集技術(shù)包括：空時(shí) /頻編碼、循環(huán)延遲分集、天線切換分集等。通常，多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落，因而被視為有害因素，然而，多天線技術(shù)卻能將多徑作為一個(gè)有利因素加以利用。 與普通 OFDMA 相比， DFTSOFDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是在子載波映射前添加了一個(gè)離散傅里葉變換（ DFT）擴(kuò)頻模塊，如下圖所示。 對(duì)于下行鏈路，由基站發(fā)射信號(hào)，采用多載波技術(shù)后，數(shù)據(jù)速率大幅度提升，相對(duì)來說對(duì)于 PAPR 帶來的功放成本 和發(fā)射功率的犧牲還可以容忍。 TDLTE 詳細(xì)的下行傳輸參數(shù)見下表所示。這種情況下，若想避免 ISI，則要求多 TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 26 個(gè)小區(qū)發(fā)送的信號(hào)的時(shí)延不能超過 CP 的長度，因此需要更長的 CP 插入。 5us 的保護(hù)間隔基本可以保證城區(qū)或絕大多數(shù)小覆蓋場景。因此， OFDMA 方案可以看作是將總的資源在頻域和時(shí)域上進(jìn)行劃分，不同的用戶通過頻域或時(shí)域的正交性實(shí)現(xiàn)多址復(fù)用。 下行多址接入技術(shù) 由于 OFDM 多址接入方式具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，在 TDLTE 系統(tǒng)中，下行多址采用 OFDM 方式，將資源的最小分配單位定義為連續(xù)的 12 個(gè)子載波，即資源塊（ RB， Resource Block）。在 OFDM 系統(tǒng)中，載波相位噪聲會(huì)造成相位偏移和 ICI。高 PAPR 會(huì)增加模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的復(fù)雜度，降低 RF 功率放大器的效率，增加發(fā)射機(jī)功放的成本和耗電量，不利于在上行鏈路實(shí)現(xiàn)（終端成本和耗電量受到限制） 。由于地理位置不同，信號(hào)到達(dá)終端的時(shí)間不一致， TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 24 接收信號(hào)的時(shí)延更為明顯，通常情況下可達(dá)幾十毫秒。同時(shí)，通過在頻域上的多用戶調(diào)度，可以獲得明顯的多用戶調(diào)度增益。 5) 易于與鏈路自適應(yīng)技術(shù)結(jié)合。 4) 易于與多天線技術(shù)結(jié)合，提升系統(tǒng)性能。對(duì)于每個(gè)子載波，多徑時(shí)延對(duì)傳輸數(shù)據(jù)造成的影響并不嚴(yán)重，采用簡單的自適應(yīng)濾波器就可以補(bǔ)償信道傳輸帶來的損失。 2) 接收信號(hào)處理更為簡單，降低了接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。接收端信號(hào)處理是發(fā)送端的逆過程。與傳統(tǒng)的 FDMA 相比， OFDMA 的各子載波間通過正交復(fù)用方式避免干擾，有效地減少了載波間的保護(hù)間隔，提高了頻譜利用率。在信號(hào)的多徑不大于 CP 長度的情況下，保證了在多徑頻選信道中各子載波間的正交性，減少了 ICI。另一個(gè)重要設(shè)計(jì)是 Peled和 Ruiz在 1980年提出了在 OFDM各子載波符號(hào)中引入循環(huán)前綴（ CP， Cyclic Prefix）的設(shè)計(jì)，從而使得 OFDM 各子載波調(diào)制信號(hào)在復(fù)雜的傳輸信道中仍然能夠保證正交性。 但此時(shí)的 OFDM 多址接入技術(shù)在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中還存在眾多難以克服的困難。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。 LTE 的信道編碼主要有兩種，一種是采用 Turbo 信道編碼， Turbo 編碼在 FPGA 中較容易實(shí)現(xiàn)，另一種采用咬尾卷積編碼，實(shí)現(xiàn)也較簡單。 LTE 系統(tǒng)按照雙工方式可以分為兩種： FDD 和 TDD。 MIMO 作為提高系統(tǒng)傳輸率的最重要手段，也被 3GPP 采用為 LTE 的一項(xiàng)核心技術(shù)。循環(huán)前綴 CP（ Cyclic Prefix）的長度決定了 OFDM 系統(tǒng)的抗多徑衰落能力和覆蓋能力。 3GPP組織決定對(duì) LTE系統(tǒng)物理層下行傳輸方案采用先進(jìn)成熟的 OFDMA技術(shù)，對(duì)于上行傳輸考慮到 OFDM 較高的峰均比會(huì)增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時(shí)間，決定采用峰均比比較低的單載波方案 SCFDMA 技術(shù)。 OFDM 是一種特殊的多載波調(diào)制技術(shù)，它利用載波間的正交性進(jìn)一步提高頻譜利用率，且可以抗窄帶干擾和多徑衰落。 演進(jìn)到 3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)， GSM系統(tǒng)可以采用 WCMDA或者 TDSCDMA的路線，而CDMA則使用 CDMA2020的 途徑。目前 3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普遍引入了 HSDPA和 HSUPA，下一步將面臨 HSPA+與 LTE演進(jìn)方向選擇的問題，分析 LTE的演進(jìn)路線和標(biāo)準(zhǔn)化的過程以及它與 HSPA+的異同，無疑有助于更深入地了解目前和未來網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。中國移動(dòng)通信運(yùn)營商從 2020年左右啟動(dòng) GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的部署工作，經(jīng)過了短短 10年左右的時(shí)間，移動(dòng)通信就迅速從 2G商用進(jìn)入4G試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)階段。 B3 B3 B40在中國移動(dòng)分別又有綽號(hào)： D頻段、 F頻段和 E頻段。 LTE 的應(yīng)用頻段 在 3GPP R8中， TDD可用的頻段從 33到 40號(hào)，有 8個(gè)。 X2UP 的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如下圖所示， X2UP的傳輸網(wǎng)絡(luò)層基于 IP傳輸， UDP/IP協(xié)議之上采用 GTPU協(xié)議 來傳輸 eNodeB 之間的用戶面 PDU。 S1 接口控制 平 面協(xié)議棧如下圖所示： TDLTE 原理及關(guān)鍵技術(shù) 14 圖 7 S1接口控制平面協(xié)議棧結(jié)構(gòu) S1 接口 控制 平 面功能 如下 ： 1) SAE 承載服務(wù)管理功能（包括 SAE 承載建立、修改和釋放）； 2) S1 接口 UE 上下文釋放功能； 3) LTE_ACTIVE 狀態(tài)下 UE 的移動(dòng)性管理功能（包括 IntraLTE 切換和Inter3GPPRAT 切換）； 4) S1 接口的尋呼； 5) NAS 信令傳輸功能； 6) S1 接口管理功能（包括復(fù)位、錯(cuò)誤指示以及過載指示等）； 7) 網(wǎng)絡(luò)共享功能； 8) 漫游 與 區(qū)域限制支持功能； 9)