【正文】 。 從技術(shù)比較上看， LTE FDD/TDD 是 LTE 標(biāo)準(zhǔn)的不同方式， 主要因?yàn)殡p工方式帶來了一些差別，然而它們的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧完全相同。 LTE TDD 與 LTE FDD 可以共享相同的 SAE 網(wǎng)關(guān)，使得兩者非常容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)融合。 因此 本文 討論的 LTE TDD（ TDLTE） 的 相應(yīng)的論述和結(jié)論 ，一般 均適用于 LTE TDD 和 LTE FDD。 TDLTE 系統(tǒng)具有如下特點(diǎn) [4]： ◇ 靈活支持 ,3,5,10,15,20MHz 帶寬； ◇ 下行使用 OFDMA，最高速率達(dá)到 100Mbit/s， 滿足高速 數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅? ◇ 上行使用 OFDM 衍生技術(shù) SCFDMA（單載波頻分復(fù)用），在保證系統(tǒng)性能的同時(shí)能有效降低峰均比（ PAPR），減小終端發(fā)射功率，延長使用時(shí)間 ,上行最大速率達(dá)到50Mbit/s； ◇ 充分利用信道對稱性等 TDD 的特性，在簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)提高系統(tǒng)性能； ◇ 系統(tǒng)的高層總體上與 FDD 系統(tǒng)保持一致； ◇ 將智能天線與 MIMO 技術(shù)相結(jié)合，提高系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景的性能； ◇ 進(jìn)行時(shí)間 /空間 /頻率三維的快速無線資源調(diào)度，保證系統(tǒng)吞吐量和服務(wù)質(zhì)量。以 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)被列為 LTE TDD 標(biāo)準(zhǔn) Type1 ，以 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)被列為 LTE TDD 標(biāo)準(zhǔn) Type2 。 2020 年， LTE TDD 標(biāo)準(zhǔn)化工作取得突破性進(jìn)展，核心規(guī)范的制定工作進(jìn)展與 LTE FDD 的標(biāo)準(zhǔn)化工作同步進(jìn)行： 一是物理層規(guī)范基本完成，高層、接口和射頻規(guī)范接近完成；二是實(shí)現(xiàn)了 3GPP 內(nèi) TDD 的融合 ， 基于 Type2 的 LTE TDD 成為 LTE 中唯一的 TDD 技術(shù)，在 3GPP 中， LTE TDD 已完成幀結(jié)構(gòu) 、 MIMO、同步技術(shù)、隨機(jī)接入、數(shù)據(jù)復(fù)用、自適應(yīng)和干擾控制等主體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂， TDSCDMA 基本技術(shù)特征得到保留和優(yōu)化。 LTE TDD 標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了國內(nèi)外主要運(yùn)營商、系統(tǒng)設(shè)備商和終端、芯片等廠商的廣泛參與和支持。 本論文的工作及安排 LTE 的 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)與 傳統(tǒng) 3G 系統(tǒng)相比有了 很大 的變化。 本 論文的結(jié)構(gòu)安排如下： （ 1） 第二章研究學(xué)習(xí)了 LTE 的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 以及 空中接口 （ 2） 第三章 研究學(xué)習(xí)了 LTE 物理層的 OFDM 多址接入 技術(shù) 、 多天線技術(shù)、 無線 幀結(jié)構(gòu)三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 （ 3） 第四章 介紹 了 LTE 的 資源 劃分以及 以資源劃分為基礎(chǔ)的 MAC 層 分組 調(diào)度 技術(shù) 。 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空中接口 7 第 二 章 LTE 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 及空中接口 本章將 先 介紹一下 LTE 系統(tǒng) 的整體的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ， 然后介紹各 網(wǎng)元以及各種接口 的功能 ，最后 重點(diǎn)介紹 了 空中接口分層結(jié)構(gòu) 以及 各層 功能 。 這種結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 有利于簡化網(wǎng)絡(luò)和減小延遲，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延、低復(fù)雜度和低成本的要求。名義上 LTE 是對 3G 的演進(jìn)，但事實(shí)上它對 3GPP 的整個(gè)體系架構(gòu)作了革命性的變革， 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于扁平化 。 M M E / G We N o d e BM M E / G We N o d e Be N o d e BX 2X 2X 2E U T R A NE P CS 1E P SS A EL T E 圖 21 EPS 網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) EPC 即 SAE（ System Architecture Evolotion） 對應(yīng)的是核心網(wǎng)部分，包括 MME 和 P/SGW兩個(gè)網(wǎng)元。 eNodeB 通過 X2 接口相互連接。 S1 和 X2 接口 S1 是連接 EUTRAN 和 EPC 的接口，它按照功能分為 S1CP（ Control plane） 和 S1UP南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空中接口 8 （ User plane） 兩種，在 S1CP 接口上的信令層稱為 S1AP（ Application Protocols） ，這些信令與如下功能有關(guān)： SAE 承載服務(wù)管理、 S1 接口 UE 上下文管理、 Active 狀態(tài)下 UE 移動性管理、 S1 接口的尋呼、 NAS 信令的傳輸、 S1 接口的管理、網(wǎng)絡(luò)共享、漫游與區(qū)域限制支持、NAS 節(jié)點(diǎn)選擇、初始上下文建立過程。 X2 接口也分為 X2CP 和 X2UP， X2UP 一般用于用戶數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，而 X2CP 上承載的信令層稱為 X2AP，這些信令與如下功能有關(guān)： Active狀態(tài)下的 UE 的 LTE 接入系統(tǒng)內(nèi)的移動性管理、 X2 接口自身的管理。它們之間功能的 劃分 [6]與 3G 網(wǎng)絡(luò)相比 ， 因網(wǎng)元種類的減少 有了很大的變化，具體 見圖 22。 P r o v i s i o nD y n a m i c R e s o u r c e A l l o c a t i o n ( S c h e d u l e r )R R CP D C PR L CM A CP H Ye N BM o b i l i t y A n c h o r i n gU E I P A d d r e s s A l l o c a t i o nS G W P G WP a c k e t F i l t e r i n gN A S S e c u r i t yM M EI d l e S t a t e M o b i l i t yH a n d i n gE P S B e a r e r C o n t r o lS 1E U T R A N E P CE P S ( E v o l v e d P a c k e t S y s t e m )G iI n t e r n e t 圖 22 EPC/EUTRAN 網(wǎng)元 功能劃分 P/SGW(Packet Data Network/Serving GW)可以看做用戶平面的設(shè)備，但它也處理一些與QoS 相關(guān)的信令， P/SGW 功能包括： 1) PGW ◇ 用戶數(shù)據(jù)包的過濾 ◇ UE 的 IP 地址分配 ◇ 移動性錨定 ◇ 傳輸級的下行包標(biāo)記 ◇ 服務(wù)級的計(jì)費(fèi)、門控以及速率控制 2) SGW ◇ 本地的移動定位 （ eNode B 間切換時(shí) ） ◇ Idle 模式下的分組緩沖和網(wǎng)絡(luò)初始化 （ 基于服務(wù)策略請求觸發(fā) ） ◇ 交換用戶和 QoS 類別標(biāo)識的有關(guān)計(jì)費(fèi)信息 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空中接口 10 ◇ 傳輸級的分組標(biāo)識 ◇ 用戶級的計(jì)費(fèi) eNode B 由于 EUTRAN 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了扁平化設(shè)計(jì)，取消了原來 UTRAN 中的 RNC 節(jié)點(diǎn) 。 eNodeB 和 eNodeB 之間將采用網(wǎng)格（ Mesh）方式直接互聯(lián)，這也是對原有 UTRAN結(jié)構(gòu)的重大修改。 空中接口的 設(shè)計(jì) 直接決定了 整個(gè)接入網(wǎng)的能力 。其中 PDCP 層將 EPS 承載映射到 EUTRAN 無線承載， RLC 層將 EUTRAN 無線承載映射到邏輯信道 （ Logical Channel） ，MAC 層將邏輯信道映射到傳輸信道 （ Transport Channel） ，物 理層將傳輸信道映射到物理信道（ Physical Channel） 。 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空中接口 11 S e g m e n t a t i o n , A R QR L CM A C M u t i p l e x i n gH y b r i d A R QM o d u l a t i o nA n t e n n a a n d R e s o r c e M a p p i n gP H YC o d i n gH e a d e r C m p rC i p h e r i n gP D C PMAC SchedulerC o n c a t e n a t i o n , A R QR L CH e a d e r C m p rD e c i p h e r i n gP D C PD e m o d u l a t i o nA n t e n n a a n d R e s o r c e D e m a p p i n gP H YD e c o d i n gM A C D e m u t i p l e x i n gH y b r i d A R QM A CM A CP h y s i c a l C h a n n e lT r a n s p o r t C h a n n e lL o g i c a l C h a n n e lP a y l o a d S l e c t i o nP r i o r i t y H a n d l i n gP a y l o a d S l e c t i o nR e t r a n s m i s s i o nC o n t r o lM o d u l a t i o nS c h e m eA n t e n n a a n d R e s o u r c e A s s i g n m e n tE U T R A N R a d i oB e a r e r sE P S B e a r e r se N o d e B U EI P p a c k e t s I P p a c k e t s 圖 23 空中接口 分層 結(jié)構(gòu) 各層功能 1) PDCP 層的功能 [8]包括： ◇ IP 頭的壓縮和解壓 （ ROHC 算法 ） ◇ 用戶面數(shù)據(jù)傳輸，連接 NAS 層和 RLC 層 ◇ 切換時(shí)對上層 PDU 的順序遞交 ◇ 低層 SDU 的重復(fù)檢測 ◇ 用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)的加密 2) RLC 層的功能 [9]包括： ◇ 對上層 PDU 的傳輸支持確認(rèn)和非確認(rèn)模式 ◇ 透明模式數(shù)據(jù)傳輸 ◇ 實(shí)現(xiàn) ARQ ◇ 數(shù)據(jù)分段 （ 根據(jù)傳輸塊的大小 ） ◇ 重傳時(shí)的 PDU 重新分段 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 LTE 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及空中接口 12 ◇ 同一 RB 的多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元 （ SDU） 串接 FFS ◇ 順序傳 送上層 PDU（ 不包括切換時(shí) ） ◇ 重復(fù)檢測 ◇ 低層協(xié)議錯(cuò)誤檢測與恢復(fù) ◇ eNode B 和 UE 之間的流控制 3) MAC 層的功能 [10]包括： ◇ 邏輯信道與傳輸信道之間的映射 ◇ 分組數(shù)據(jù)單元的復(fù)用與解復(fù)用 ◇ 業(yè)務(wù)量測量與上報(bào) ◇ 實(shí)現(xiàn) HARQ ◇ 同一 UE 的不同邏輯信道的優(yōu)先級管理 ◇ 動態(tài)調(diào)度進(jìn)行 UE 優(yōu)先級管理 ◇ 傳輸格式選擇 4) 物理層 的功能 [11]包括： ◇ 物理信道的功率加權(quán) ◇ 物理信道的調(diào)制和解調(diào)，多址接入 ◇ 頻率和時(shí) 間同步 ◇ 射頻特性測量并向高層提供指示 ◇ 多輸入多輸出 （ MIMO）天線處理 ◇ 射頻處理 其中物理層 是整個(gè)空中接口的基礎(chǔ)，物理層 決定了整個(gè)接入系統(tǒng)的容量 上 限 。 本章小結(jié) 本章 首 先 介紹了 EUTRAN 的網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) ， 并介紹它在 EPS 系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 中的位置以及 其與 EPC 之間的接口。最后介紹了 eNode B 與 UE 之間的無線空中接口，包括 空中 接口的分層以及各層功能， 強(qiáng)調(diào)了物理層以及 MAC 層在整個(gè)空中接口的作用 ， 明晰了后續(xù)章節(jié)介紹的各種關(guān)鍵技術(shù)在 LTE 系統(tǒng)中 所 作用 的位置。 OFDM 多址接入技術(shù) 正交頻分復(fù)用（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM）是一種特殊的多載波（ MultiCarriers Modulation， MCM）傳輸方