【文章內(nèi)容簡介】 度為 5ms 的半幀組成，每個半幀由 5 個長度為 1ms 的子幀組成，其中有 4 個普通的子幀和 1 個特殊子幀。所以整個幀也可理解為分成了 10 個長度為 1ms 的子幀作為數(shù)據(jù)調(diào)度和傳輸?shù)膯挝?即 TTI)。其中，子幀 1 和 6 可配置為特殊子幀，該子幀包含了 3 個特殊時隙，即DwPTS， GP 和 UpPTS（如下圖 33 中所示），它們的含義和功能與 TDSCDMA 系統(tǒng)中的相類似。其中， DwPTS 的長度可以配置為 3～ 12 個 OFDM 符號，用于正常的下行控制信道和下行共享信道的傳輸； UpPTS 的長度可以配置為 1～ 2 個 OFDM符號，可用于承載上行物理隨機(jī)接入信道和 Sounding 導(dǎo)頻信號；剩余的 GP 則用于上、下行之間的保護(hù)間隔，相應(yīng)的時間長度約為 71～ 714μ s，對應(yīng)的小區(qū)半徑為7km～ 100km。 圖 33 TDLTE 的幀結(jié)構(gòu) （ 2）短 RACH（ RandomAccessCHannel）是 LTE 對 TDD 的另一項特殊設(shè)計。在 LTE 中，隨機(jī)接入序列可采用的長度分為 1ms， 2ms 以及 157μ s 三種選項，共5 種隨機(jī)接入序列格式。其中，長度為 157μ s 的隨機(jī)接入序列格式是 TDD 所特有的，由于其長度明顯短于其它的 4 種格式，因此又稱為“短 RACH”。采用短 RACH的原因也是與 TDD 關(guān)于特殊時隙的設(shè)計相關(guān)的，短 RACH 在特殊時隙的最后部分（即 UpPTS）進(jìn)行發(fā)送，這樣利用這一部分的資源完成上行隨機(jī)接入的操作，避免占用正常子幀的資源。采用短 RACH 時，需要注意的一個主要問題是其鏈路預(yù)算所能夠支持的覆蓋半徑，由于其長度要大大的小于其它格式的 RACH 序列（ 1ms，2ms），因此其鏈路預(yù)算相 對較低（比長度為 1ms 的約低 ），相應(yīng)的適用于覆蓋半徑較小的場景（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同，約 700m～ 2km）。 （ 3）由于 TDD（時分雙工）系統(tǒng)具有可以靈活分配時間的特點，因此， TDLTE可以支持 7 種不同的上、下行時間比例分配方式，可以根據(jù)當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量情況進(jìn)行實時的配置。分配的比例可以從將大部分資源分配給下行的‘下行：上行 =9：1’，直到上行占用資源比例較多的‘下行：上行 =2： 3’。在實際使用時，網(wǎng)絡(luò)可自動根據(jù)實時業(yè)務(wù)量的特性靈活地選擇系統(tǒng)配置 [11]（如下圖 34 中所示）。 圖 34 TDLTE 上、下行時間比例分配方式 多入多出 MIMO方案 MIMO(多入多出 )技術(shù)是 TDLTE 系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，是指在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線，可以有效地利用隨機(jī)衰落和可能存在的多徑傳播來成倍地提高業(yè)務(wù)傳輸速率 [12]。比較準(zhǔn)確的解釋，應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)資料通過多重切割之后，經(jīng)過多重天線進(jìn)行同步傳送，由于無線訊號在傳送的過程當(dāng)中，為了避免發(fā)生干擾起見，會走不同的反射或穿透路徑，因此到達(dá)接收端的時間會不一致。為了避免資料不一致而無法重新組合，因此接收端會同時具備多重天線接收，然后利用 DSP 重新 計算的方式，根據(jù)時間差的因素，將分開的資料重新作組合，然后傳送出正確且快速的資料流。 由于傳送的資料經(jīng)過分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離，又增加天線接收范圍，因此 MIMO 技術(shù)不僅可以增加既有無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜范圍，更重要的是，還能增加訊號接收距離。所以不少強(qiáng)調(diào)資料傳輸速度與傳輸距離的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，紛紛開始拋開對既有WiFi 聯(lián)盟的兼容性要求，而采用 MIMO 的技術(shù)，推出高傳輸率的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。 MIMO 通信技術(shù)包括以下領(lǐng)域： （ 1）空分復(fù)用（ patial multiplexing）：工作在 MIMO 天線配置下，能夠在不增加帶寬的條件下，成倍地提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個較低速率的子數(shù)據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。如果發(fā)射端與接收端的天線陣列之間構(gòu)成的空域子信道足夠不同，即能夠在時域和頻域之外額外提供空域的維度，使得在不同發(fā)射天線上傳送的信號之間能夠相互區(qū)別，因此接收機(jī)能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時間資源?？臻g復(fù)用技術(shù)在高信噪比條件下能夠極大提高信道容量。 （ 2）空間分集（ spatial diversity）：利用發(fā)射或接收端的多根天線所提供的多重傳輸途徑發(fā)送相同的資料，以增強(qiáng)資料的傳輸品質(zhì)。 （ 3）波束成型（ beamforming）：借由多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束， 將能量集中在欲傳輸?shù)姆较?，增加信號品質(zhì)，并減少與其他用戶間的干擾。 （ 4）預(yù)編碼（ precoding）技術(shù)。 以上 MIMO 相關(guān)技術(shù)并非相斥，而是可以相互配合應(yīng)用的，如一個 MIMO 系統(tǒng)即可以包含空分復(fù)用和分集的技術(shù)。 根據(jù)天線部署形態(tài)和實際應(yīng)用情況，具體應(yīng)用中可采用發(fā)射分集、空間復(fù)用和波束賦形三種 實現(xiàn)方案。例如，對于大間距非相關(guān)天線陣列，可以采用空間復(fù)用方案，同時傳輸多個數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)速率；對于小間距相關(guān)天線陣列，可以采用波束賦形技術(shù)，將天線波束指向用戶，減少用戶間干擾；對于控制信道等需要更好地保證接收正確性的場景，發(fā)射分集是一種合理的選擇。 在 MIMO 系統(tǒng)理論及性能研究方面已有一批文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)涉及相當(dāng)廣泛的內(nèi)容。但是由于無線移動通信 MIMO 信道是一個時變、非平穩(wěn)多入多出系統(tǒng)，尚有大量問題需要研究。比如說，各文獻(xiàn)大多假定信道為分段 恒定衰落信道。這對于寬帶信號的 4G 系統(tǒng)及室外快速移動系統(tǒng)來 說是不夠的，因此必須采用復(fù)雜的模型進(jìn)行研究。已有不少文獻(xiàn)在進(jìn)行這方面的工作，即對信道為頻率選擇性衰落和移動臺快速移動情況進(jìn)行研究。再有，在基本文獻(xiàn)中，均假定接收機(jī)精確已知多徑信道參數(shù)，為此，必須發(fā)送訓(xùn)練序列對接收機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。但是若移動臺移動速度過快，就使得訓(xùn)練時間太短，這樣快速信道估計或盲處理就成為重要的研究內(nèi)容。 另外實驗系統(tǒng)是 MIMO 技術(shù)研究的重要一步。實際系統(tǒng)研究的一個重要問題是在移動終端實現(xiàn)多天線和多路接收，學(xué)者們正大力進(jìn)行這方面的研究。由于移動終端設(shè)備要求體積小、重量輕、耗電小，因而還有大量工作 要做。目前各大公司均在研制實驗系統(tǒng)。 在 TDLTE Release8 版本中支持下行最多 4 天線的發(fā)送，最大可以空間復(fù)用 4個數(shù)據(jù)流的并行傳輸，在 20MHz 帶寬情況下，可實現(xiàn)超過 300Mbps 的峰值速率。在 TDLTE Release10 和 TDLTEAdvanced 中，下行支持的天線數(shù)目擴(kuò)展到了 8 個，相應(yīng)最大可以空間復(fù)用 8 個數(shù)據(jù)流的并行傳輸，峰值速率也提高了一倍 [11]。 快速的分組調(diào)度 無線衰落信道，在 時間和頻率上是變化的，在 TDLTE 中采用 1ms 時間長度的TTI（傳輸時間間隔），結(jié)合 12 個子載波（ 180kHz）頻率寬度的 PRB（物理資源塊），根據(jù)信道的變化情況，進(jìn)行快速調(diào)度，給用戶分配最優(yōu)的物理資源。在所選擇的物 理資源上，進(jìn)一步利用 AMC（自適應(yīng)編碼調(diào)制）技術(shù)，形成資源的最佳利用。這樣的自適應(yīng)調(diào)度，從整個系統(tǒng)的角度實現(xiàn)資源優(yōu)化的分配和利用，提高全系統(tǒng)性能。同時，靈活的調(diào)度也可以根據(jù)業(yè)務(wù)特點為單個用戶提供合理的 QoS 保證。 QoS 即Quality of Service 服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，用來解決 網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。在正常情況下，若網(wǎng)絡(luò)只用于特定的無時間限制的應(yīng)用系統(tǒng)，并不需要 QoS，如 web 服務(wù)等。但是對關(guān)鍵應(yīng)用和多媒體應(yīng)用就十分必要，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時， QoS 能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡(luò)的高效運行。因此 QoS 等相關(guān)的機(jī)制已經(jīng)成為所有新一代移動通信系統(tǒng)設(shè)計中的一項基本技術(shù)。 無線中繼技術(shù) —— Relay Relay 是一種無線中繼技術(shù)， RN（ Routing Node 路由節(jié)點）節(jié)點對來自基站或者從屬終端的信號基帶處理后再轉(zhuǎn)發(fā)給從屬終端或者基站。 Relay 的技術(shù)優(yōu) 勢： （ 1）部署靈活，不需要光纖與機(jī)房； （ 2）運營成本低； （ 3）可抑制網(wǎng)絡(luò)干擾； （ 4）可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋； （ 5）可提升網(wǎng)絡(luò)容量。 Relay 可解決室內(nèi)、外容量，覆蓋與回傳的相關(guān)問題。以下是 Relay 的幾種應(yīng)用場景： （ 1）密集城區(qū)：部署中繼提高高速業(yè)務(wù)的覆蓋范圍； （ 2）鄉(xiāng)村環(huán)境：通過中繼擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，降低對光纖或微波的依賴； （ 3）室內(nèi)環(huán)境：克服穿透損耗，提升覆蓋與容量，擺脫光纖制約； （ 4）城市盲點：解決覆蓋補盲，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本； （ 5）高速鐵路：高速率接入，避免終端頻繁切換基站帶來的問題，降低資 源開銷。 CoMP技術(shù) CoMP 技術(shù)可以進(jìn)一步提高頻譜利用率，有效提高小區(qū)邊緣用戶服務(wù)性能。CoMP 即 Coordinated MultiPoint Transmission and Reception，被稱作協(xié)作多點傳輸 技術(shù)。 目前，對 CoMP 技術(shù)的研究主要集中在以下幾個方面： （ 1） CoMP 的頻率分配，在頻率分配方面主要有以下幾個策略：靜態(tài)的頻率分配，動態(tài)的頻率分配以及半動態(tài)的頻率分配。靜態(tài)的頻率分配是在網(wǎng)絡(luò)部署時就對每個小區(qū)的頻率資源進(jìn)行劃分，專門預(yù)留一部分頻率資源用于 CoMP；動態(tài)的頻率分 配是通過兩個方面實現(xiàn)的，首先每個小區(qū)為 CoMP 預(yù)留的頻率資源在什么頻段是不固定的，其次可供 CoMP 使用的頻率資源的多少，也是按照一定的準(zhǔn)則動態(tài)調(diào)整的；半動態(tài)的頻率分配方案，介于以上兩者之間，先是在網(wǎng)絡(luò)部署時劃出一塊頻率資源供 CoMP 使用，但是這塊頻率資源會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。 （ 2） CoMP 的分類，目前對于其分類，已經(jīng)形成一些結(jié)論。 CoMP 按照參與協(xié)作的節(jié)點是否共享 UE（用戶終端設(shè)備）數(shù)據(jù)可以分為兩類：協(xié)作調(diào)度和聯(lián)合處理。協(xié)作調(diào)度是用戶的數(shù)據(jù)只存在于 UE 的隸屬節(jié)點，聯(lián)合處理是各個協(xié)作節(jié)點共享 UE 數(shù)據(jù)。其中協(xié)作調(diào)度又分為：干擾避免和聯(lián)合波束賦形；而聯(lián)合處理又分為聯(lián)合傳輸與動態(tài)小區(qū)選擇。 （ 3） CoMP 中 UE 的反饋及信息交互， CoMP 中 UE 的信息反饋是目前研究的一個重點，主要包括信息的反饋方式及反饋的內(nèi)容。反饋的信息主要是下行的信道信息， UE 的反饋方式主要有兩種：顯式反饋和隱式反饋。顯式反饋是直接反饋信道的狀態(tài)信息，隱式反饋是 UE 端經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，反饋一個信道狀態(tài)指令 CQI（ channel quality indecator）。 在 LTE 系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)通過傳輸流量負(fù)載指示和過載指示來協(xié)調(diào)相鄰小區(qū)之間的干擾水平，被認(rèn)為是一種簡單形式的 CoMP 技術(shù)。在 LTEAdvanced 系統(tǒng)中，這種簡單的多點合作技術(shù)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)性能的要求，為了進(jìn)一步提高小區(qū)邊緣的性能，系統(tǒng)必須傳輸更多的反饋，設(shè)計更為復(fù)雜的控制信令，并使更多的信息在小區(qū)間被交互使用 [13]。因此， CoMP 技術(shù)不僅代表小區(qū)間多個基站之間的合作，也代表 1 個小區(qū)內(nèi)多個傳輸節(jié)點之間的合作。對于上行 CoMP 技術(shù)來說， 1 個用戶終 端發(fā)送的上行信號被多個接收節(jié)點所接收。一般來說，用戶終端并不需要知道信號是如何被基站所接收和處理的，終端需要知道的是與上行信號有 關(guān)的下行信令是如何被提供的 [14]。這些信令可以像 LTE 系統(tǒng)那樣僅僅由服務(wù)小區(qū)的物理下行控制信道（ PDCCH）提供給用戶終端，上行 CoMP 技術(shù)基本上不涉及標(biāo)準(zhǔn)化， 3GPP 討論的 CoMP 技術(shù)也基本上局限于下行 CoMP 技術(shù) [15]。 現(xiàn)在在實際中的應(yīng)用主要有兩個方向：一是小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，通過對系統(tǒng)資源的劃分和限制或者有效分配，減小相鄰小區(qū)邊緣區(qū)域使用的資源在時間、頻率和空間上的沖突；二是協(xié)作式 MIMO 技術(shù)，通過相鄰多點的協(xié)作通信，對協(xié)作多點覆蓋范圍內(nèi)的用戶進(jìn)行聯(lián)合 MIMO 發(fā)送和接收，從而降低小區(qū)間的干擾。 通過協(xié)調(diào)和合并多天線信號，多點協(xié)作傳輸 (CoMP)可以確保移動用戶無論身處 LTE 蜂窩的中心還是邊緣，在網(wǎng)絡(luò)接入或分享視頻、照片及其他高帶寬業(yè)務(wù)時，都能夠享受到相同性能與品質(zhì)的服務(wù)。該技術(shù)可以降低無線網(wǎng)絡(luò)中的干擾，并通過緊密協(xié)調(diào)多接入點的信號傳輸與接收來提升效率。 TDLTEAdvanced的測試工作 TDLTEAdvanced技術(shù)的測試進(jìn)程 2022 年，主要完