【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ase 6 CELL_DCH）的轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過 100ms；休眠模式（如 Release 6CELL_PCH）到激 活模式（ Release 6 CELL_DCH）的轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過 50ms。 Controlplane capacity（控制面容量）：在 5MHz 帶寬內(nèi)每小區(qū)最少支持 200 個(gè)激活狀態(tài)的用戶。 Userplane latency（用戶面延時(shí)）：在小 IP 分組和空載條件下（如單小區(qū)單用戶單數(shù)據(jù)流），用戶面延時(shí)不超過 5ms。 User throughput（用戶吞吐量）：每 MHz 的下行平均用戶吞吐量是 Release 6 HSDPA 下行吞吐量的 3 到 4 倍；每 MHz 的上行平均用戶吞吐量是 Release 6 HSDPA上行 吞吐量的 2 到 3 倍 Spectrum efficiency（頻譜效率）：滿負(fù)載網(wǎng)絡(luò)下 ,下行頻譜效率 (bits/sec/Hz/site)希望達(dá)到 Release 6 HSDPA 下行的 3 到 4 倍；上行頻譜效率 (bits/sec/Hz/site)希望達(dá)到增強(qiáng)的 Release 6 HSDPA 上行的 2 到 3 倍 [3]。 Mobility（移動(dòng)性）：要求 EUTRAN 在 0 to 15 km/h 的低速移動(dòng)業(yè)務(wù)達(dá)到最優(yōu)，15 and 120 km/h 的更高速度下應(yīng)該達(dá)到高性能 [4]，同時(shí)支持 120 km/h~350 km/h 的高速移 動(dòng)業(yè)務(wù) (甚至在某些頻段達(dá)到 500 km/h） 。 Coverage（覆蓋）： 5 km 的小區(qū)半徑下，頻譜效率、移動(dòng)性、系統(tǒng)吞吐量等指標(biāo)應(yīng)該達(dá)到最優(yōu)；達(dá)到 30km 小區(qū)半徑時(shí)，上述指標(biāo)只能有輕微下降；條件允許時(shí)也能支持 100 km 小區(qū)半徑。 需要支持 Multimedia Broadcast Multicast Service(MBMS)：降低終端復(fù)雜性，采用與 Unicast 同樣的調(diào)制、編碼、多址接入方式和頻段；同時(shí)支持專用話音和 MBMS業(yè)務(wù)，支持成對(duì)或不成對(duì)的頻段。 Spectrum flexibility（頻譜靈 活性）： EUTRA 可以使用不同的頻帶寬度包括，上下行的 MHz， MHz， MHz， 5MHz， 10 MHz， 15 MHz and 20 MHz 七種不同帶寬，需要支持工作在成對(duì)和不成對(duì)的頻段。需要支持資源的靈活使用，包括功率、調(diào)制方式、相同頻段、不同頻段、上下行，相鄰或不相鄰的頻點(diǎn)分配等。 ―Radio Band Resource（ RBR） 指一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的所有可以用的無線資源 。 Coexistence and Interworking with 3GPP Radio Access Technology(RAT)不同系統(tǒng)間的共存：支持與 GERAN/UTRAN系統(tǒng)的共存和切換， EUTRAN終端支持到 UTRAN和 /或 GERAN 的切入和切出的功能。在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)情況下， EUTRAN 和 UTRAN(or GERAN)之間的切換不能超過 300 毫秒。 Architecture and migration（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和演進(jìn)） 單一的 EUTRAN 架構(gòu)； EUTRAN 架構(gòu)應(yīng)該基于分組的，但是應(yīng)該支持實(shí)時(shí)和會(huì)話類業(yè)務(wù) [5]； EUTRAN 架構(gòu)應(yīng)該減小― single points of failure（單點(diǎn)失敗 ）的情況出現(xiàn)； EUTRAN 架構(gòu)應(yīng)該支持 endtoend QoS； 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 骨干網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議應(yīng)該具有很高的效率。 Radio Resource Management requirements（ RRM 需求）：增強(qiáng)的 end to end QoS；更高的高層分組效率；支持在不同 Radio Access Technologies(RAT)間的負(fù)荷分擔(dān)和政策管理。 Complexity（復(fù)雜性）：要求可選項(xiàng)最少，減小冗余。 LTE 技術(shù)目標(biāo)匯總見表 : 表 LTE 技術(shù)目標(biāo)匯總表 項(xiàng)目 指標(biāo) 條件 下行峰值速率 100Mb/s，頻譜利用率 5bps/Hz 20MHz 頻譜 上行峰值速率 50Mb/s，頻譜利用率 控制面延遲 小于 100ms 小于 50ms 控制面容量 最少支持 200 個(gè)激活狀態(tài)的用戶 5MHz 帶寬的小區(qū) 用戶面延遲 小于 5ms 空載狀態(tài)（單小區(qū)單用戶數(shù)據(jù)流），小 IP分組用戶面延遲（單向） 用戶吞吐量 每 MHz 的下行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA 下行吞吐量的 3 到 4倍 每 MHz 的上行平均用戶吞吐量是Release 6 HSDPA 上行吞吐 量的 2 到 3倍 [3] 頻譜效率 下行頻譜效率 (bits/sec/Hz/site)是Release 6 HSDPA 下行的 3 到 4 倍 滿負(fù)載網(wǎng)絡(luò) 上行頻譜效 (bits/sec/Hz/site)是增強(qiáng)的Release 6 HSDPA 上行的 2 到 3 倍 滿負(fù)載網(wǎng)絡(luò) 移動(dòng)性 低移動(dòng)速度： 0~15km/h 性能優(yōu)化 更高移動(dòng)速度： 15~120km/h 的高性能 支持跨蜂窩網(wǎng)絡(luò)的高速移動(dòng)：120km/h~350 km/h(甚至在某些頻段支持 500 km/h）。 覆蓋和容量 5 km 小區(qū)半徑內(nèi)，滿足頻 譜效率、移 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 動(dòng)性、系統(tǒng)吞吐量目標(biāo) 30km 小區(qū)半徑內(nèi)，輕微降質(zhì) 條件允許時(shí)能支持至 100 km 小區(qū)半徑 在維持目前的站點(diǎn)配置不變的情況下，增加小區(qū)邊緣速率，改善小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量 [6] 進(jìn)一步增強(qiáng)的 MBMS 降低終端復(fù)雜性， MBMS 采用與Unicast 同樣的調(diào)制、編碼、多址接入方式和頻段 同時(shí)支持專用話音和 MBMS 業(yè)務(wù) 與 3GPP RAT 共存和互操作 與相鄰信道的 GERAN/UTRAN，在相同地理區(qū)域共存和共站具備 UTRAN and/or GERAN 功能的 EUTRAN 多模終端支持 3GPPUTRAN 和 3GPP GERAN 的測(cè)量和雙向切換 支持與現(xiàn)有 3GPP 和 non3GPP 系統(tǒng)（ WiMAX、 cdma20 WLAN） 互操作 EUTRAN 與 UTRAN(或GERAN)之間的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)切換 業(yè)務(wù)中斷時(shí)間小于 300ms 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和演進(jìn) LTE 采用基于分組域的 Flat AllIP 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，取消 CS（電路交換）域。CS 域業(yè)務(wù)在 PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn)，如采用 VoIP 支持增強(qiáng)的 IMS（ IP 多媒體子系統(tǒng) ） 從上可以看出，與 3G 網(wǎng)絡(luò)相比， LTE 在網(wǎng)絡(luò)性能 的多個(gè)方面都有很大的提高。其主要特性表現(xiàn)在更高的數(shù)據(jù)速率和更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，加上更低的業(yè)務(wù)成本，共同為用戶帶來更加豐富的多媒體業(yè)務(wù)體驗(yàn)。 二、 LTE 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 為了應(yīng)對(duì)寬帶接入技術(shù)的挑戰(zhàn)，同時(shí)為了滿足新型業(yè)務(wù)需求，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3Gpp 在 2020 年底啟動(dòng)了器長(zhǎng)期演進(jìn)（ LTE）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。希望能夠保持 3GPP在移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)和第 4 代移動(dòng)通信系統(tǒng)重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 之間存在的巨大技術(shù)差距；希望使用已分配給第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜，保持無線頻譜資源的優(yōu)勢(shì)，解決第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)存在的專利過分集中 問題。 與 3GPP 在 3G 時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)制定上類似， LTE 也同時(shí)定義了 LTE TDD 和 LTE FDD兩種方式，其中 TDD 方式又按演進(jìn)路線分為 LTE TDD1 和 LTR TDD2 兩類。 FDD 和TDD 兩種方式在標(biāo)準(zhǔn)上具有共同的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)基本一致，兩種技術(shù)信號(hào)生成、編碼技術(shù)以及調(diào)制解調(diào)技術(shù)完全一樣。但是基于 TDD 方式的 TDLTE 有其自身的特性和優(yōu)點(diǎn)，保持了 TDD 技術(shù)獨(dú)有的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，被確定為 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。 3GPP LTE 的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程安排如下： 2020 年 12 月份到 2020 年 6 月為研究階段；2020 年 6 月到 2020 年 6 月為工作階段，完成 3GPP LTE 的標(biāo)準(zhǔn)化工作。但由于一些問題沒有解決，研究階段推遲到 2020 年 9 月才結(jié)束。從 3GPP LTE 的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程來看，其初衷為第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)，但由于其他技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，業(yè)務(wù)的需求和運(yùn)營(yíng)商的壓力，其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程實(shí)質(zhì)為一場(chǎng)技術(shù)革命過程。與第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，3GPP LTE 物理層 (層 1)在傳輸技術(shù) [1]、空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)層 (層 2)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [2]等方面都發(fā)生了革命性的變化。 三、 LTE 國(guó)內(nèi)外商用情況 Teliasonera 于 2020 年年底在斯德哥摩爾、 奧斯陸部署的 LTE 網(wǎng)絡(luò)，是全球首個(gè)商用 LTE 網(wǎng)絡(luò)。根據(jù) GSA 最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2020 年 3 月，全球 95 個(gè)國(guó)家共計(jì) 301個(gè)運(yùn)營(yíng)商投資建設(shè) LTE 網(wǎng)絡(luò)， 32 個(gè)國(guó)家的 57 個(gè) LTE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)商用， 81 個(gè)國(guó)家的 242個(gè)運(yùn)營(yíng)商承諾部署 LTE。其中，目前有 4 個(gè)國(guó)家的 5 個(gè)運(yùn)營(yíng)商的 TDLTE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)商用，主要有沙特 STC 和 Mobily、波蘭 Aero2(TDD+FDD)、巴西 Sky 和日本軟銀。 GSA預(yù)計(jì)，到 2020 年年底，有 56 個(gè)國(guó)家 128 個(gè) LTE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)商用。這些數(shù)據(jù)表明全球移動(dòng)通信的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)移到下一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同時(shí)也 說明了全球 LTE 發(fā)展進(jìn)程不斷加速，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的布局演進(jìn)牽動(dòng)著越來越多的運(yùn)營(yíng)商的注意力。 2020 年年中至 2020 年年中，我國(guó)工業(yè)和信息化部組織、北京移動(dòng)承建，在北京懷柔和順義建設(shè)完成多廠家、多基站的 TDLTE 技術(shù)驗(yàn)證外場(chǎng)，并進(jìn)行了較為完備的外場(chǎng)測(cè)試。2020 年 4 月，中國(guó)移動(dòng)在上海世博園開通了 TDLTE 世博示范網(wǎng)，初步展示了 TDLTE端到端解決方案 [7]。 2020 年 11 月，中國(guó)移動(dòng)在廣州亞運(yùn)會(huì)賽會(huì)區(qū)域建設(shè)了 TDLTE亞運(yùn)示范網(wǎng)，期間推出了 LTE 業(yè)務(wù)體驗(yàn)區(qū)，借助亞運(yùn)會(huì)的舞臺(tái)，推動(dòng)了 TDLTE 國(guó)際化發(fā)展 ，同時(shí)加大了對(duì) LTE 系統(tǒng)端到端設(shè)備的測(cè)試和驗(yàn)證工作，進(jìn)一步促進(jìn)了國(guó)內(nèi)和國(guó)際廠商的技術(shù)成熟。 2020 年年底工信部批復(fù)在廣州、深圳、上海、杭州、南京、廈門 6 個(gè)城市開展 TDLTE 規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)。此試驗(yàn)屬于―新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng)國(guó)家重大專項(xiàng)，由工信部統(tǒng)一部署，中國(guó)移動(dòng)配合完成規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)網(wǎng)重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化、維護(hù)管理及相關(guān)測(cè)試工作。 中國(guó)工信部于 2020 年 12 月 4 日向中國(guó) 移動(dòng) 通信集 團(tuán)公司、中國(guó) 電信 集團(tuán)公司和 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信 集團(tuán)有限公司頒發(fā) “ LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù) （ TDLTE） ” 經(jīng)營(yíng)許可。中國(guó)移動(dòng)獲得 130MHz 頻譜資源，分別為 18801900 MHz、 23202370 MHz、 25752635 MHz； 中國(guó)聯(lián)通 獲得 40MHz頻譜資源，分別為 23002320 MHz、 25552575 MHz；中國(guó)電信獲得 40MHz 頻譜資源，分別為 23702390 MHz、 26352655 MHz。 第三節(jié) 本章小結(jié) 第一章首先介紹了移動(dòng)通信發(fā)展歷史及趨勢(shì)，隨后介紹 LTE 移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)目標(biāo)、 LTE 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展以及 LTE 國(guó)內(nèi)外商用情況。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 TDLTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃基礎(chǔ) 第一節(jié) TDLTE 基本原理 一、 LTE 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) LTE 系統(tǒng)同 3GPP 既有系統(tǒng)相似，核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)依然遵循著其發(fā)展原則，空中接口在無線接入網(wǎng)終止。因此，核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)的邏輯關(guān)系依然存在，核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)的接口也仍舊清楚。 LTE 系統(tǒng)從整體上說與 3GPP 系統(tǒng)類似，系統(tǒng)架構(gòu)也可分為兩部分，如圖所示，一個(gè)是演進(jìn)后的接入網(wǎng) EUTRAN，一個(gè)是演進(jìn)后的核心網(wǎng) EPC（即途中的 MME/SGW）。 LTE 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： ① LTE 定義的是一個(gè)純分組交換網(wǎng)絡(luò)，為 UE 與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間提供無縫的動(dòng)IP 連接。 ② 一個(gè) EPS 承載是分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與 UE 之間滿足一定 QoS 要求的 IP 流。 ③ 所有網(wǎng)元都通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接，滿足多供應(yīng)商產(chǎn)品間的互操作性。 圖 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) EUTRAN 與 UMTS 網(wǎng)絡(luò)不同的是，它的網(wǎng)元設(shè)備僅由 eNB 構(gòu)成，從而形成了更扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 eNB 提供終止于 UE 的控制面和用戶面協(xié)議。用戶面協(xié)議包括無線鏈路控制（ RLC）協(xié)議、分組數(shù)據(jù)匯聚（ PDCH）協(xié)議、物理層（ PHY）協(xié)議、重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 媒體接入控制（ MAC）協(xié)議等；控制面主要包括無線資源控制協(xié)議等。 eNB 與 EPC之間通過 S1 接口相連， eNB 之間則通過 X2 接口互聯(lián)。 二、 TDLTE 幀結(jié)構(gòu)