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泥客百科:LTE简介
时间:2012/9/13 10:13:57

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进,始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE并非人们普遍误解的4G技术,而是3G与4G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能,提高小区容量和降低系统延迟。

LTE概念

LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G向4G演进的主流技术。

LTE的研究,包含了一些普遍认为很重要的部分,如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,这种以OFDM/MIMO为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

LTE的主要技术特征

3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业

务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比,LTE具有如下技术特征[2][3]:

(1)通信速率有了提高,下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

(2)提高了频谱效率,下行链路5(bit/s)/Hz,(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz,是R6版本HSU-PA的2--3倍。

(3)以分组域业务为主要目标,系统在整体架构上将基于分组交换。

(4)QoS保证,通过系统设计和严格的QoS机制,保证实时业务(如VoIP)的服务质量。

(5)系统部署灵活,能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽,并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。

(6)降低无线网络时延:子帧长度0.5ms和0.675ms,解决了向下兼容的问题并降低了网络时延,时延可达U-plan<5ms,C-plan<100ms。

(7)增加了小区边界比特速率,在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

(8)强调向下兼容,支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

与3G相比,LTE更具技术优势,具体体现在:高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

项目由来

LTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。 3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

LTE概念的提出意味着目标的确立,为了有一个清晰的技术发展路线,3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段,研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束,该阶段将主要完成对目标需求的定义,以及明确LTE的概念等;然后征集候选技术提案,并对技术提案进行评估,确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立,并开始标准的建立。该阶段会对未来LTE的标准细节的方方面面展开讨论和起草,这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的,这一过程将一直持续到2007年年中。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快,这也是考虑到市场的需求,随着宽带技术的不断创新,3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇,更新更快的业务可以在不远的将来得以实现,甚至完全可以和有线网络相媲美。

演进路线

LTE长期演进是GSM阵营的现时最先进网络。 LET演进图演进路线:

GSM----->GPRS--->EDGE---->WCDMA------->HSPA----->HSPA+------->LTE长期演进

传输速度分别是:

GSM:9.6Kbps GPRS:171.2Kbps EDGE:384Kbps WCDMA:384Kbps~2Mbps HSDPA:14.4Mbps/HSUPA:5.76Mbps HSDPA+:42Mbps/HSUPA+:22Mbps LTE:300Mbps

技术提案

从LTE制定的目标需求可以看出,100Mbit/s的传输能力已远不是3G所能比的,那么其使用的技术也必将有较大的提高。在方案的征集过程中有6个选项,按照双工方式可分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种;按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)两种。

技术提案的简单介绍如下:

1.FDD SC-FDMA UL、FDD OFDMA DL

该提案使用了目前频谱效率很高的正交频分复用(OFD LTE技术提案M)技术作为下行链路的主要调制方式,实现高速数据速率传送。上行链路则采用单载波频分多址(FDMA),主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比,减小了终端的体积和成本。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔(TTI)等。

2.FDD UL采用OFDMA,FDD DL采用OFDMA

该提案与上一方案非常类似。所不同的主要是上行链路,这里采用的也是OFDM技术,这就要求终端能够实现比较高的峰均功率比,但数据传输效率更高。

3.FDD MC-WCDMA UL/DL

该提案实际上就是多载波的WCDMA方案,上下行采用与HSDPA/HSUPA相似的技术,例如自适应调制方式、NodeB调度、层2快速重传和快速小区切换等,然后利用多载波复用的方式提高数据速率。

4.TDD UL/DL采用MC-TD-SCDMA

该提案主要由大唐公司提出,是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点,例如相同的子信道带宽、信道结构,Space、Time、Code多域复用等,在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率,满足LTE的需求。

5.TDD UL/DL采用OFDMA和TDD UL采用SC-FDMA,TDD DL采用OFDMA

这两种提案同前两种是非常类似的,不同的是双工方式。

以上这些提案代表了不同的背景和不同集团的利益,在最新结束的马耳他会议上,已有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术,并且绝大多数公司支持的第一种方案将作为以后开展LTE研究的前提条件。同时中国的TD-SCDMA经过多方的不断努力,TD-SCDMA的帧结构在第一种方案中作为一个选项得以保留,并且可以在多载波的演进方面继续开展研究。

发展规划

整个标准发展过程分为研究项目(study item)和工作项目(work item)两个阶段。 研究项目阶段在2006年年中结束,该阶段将主要完成目标需求的定义,明确LTE的概念等,然后征集候选技术提案,并对技术提案进行评估,确定其是否符合目标需求。对有可能融合的提案进行讨论,甚至还可能对某些技术的优越性进行辩论,最终选择出适合未来LTE 的技术方案。实际上这是厂商实力的较量,也不乏政府在其后的影响。针对系统功能的划分、接口的定义也会在这个阶段涉及。

工作项目在2006年年中以前建立,并开始着手标准的建立。该阶段将对未来LTE标准细节的各个方面展开讨论和起草,并一直持续到2007年年中。整个过程比3G标准的制定过程节奏明显加快,这也是考虑到市场的需求。随着宽带技术的不断创新,3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇,更新更快的业务可以在不远的将来得以实现,甚至完全可以和有线网络相媲美。

3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段:2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段,完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段,完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7),在2008年或 2009年推出商用产品。就目前的进展来看,发展比计划滞后了大概3个月,但经过3GPP组织的努力,LTE的系统框架大部分已经完成。

LTE详细发展规划

LTE采用由NodeB构成的单层结构,这种结构有利于简化网络和减小延迟,实现了低时延,低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比, LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进,但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革,逐步趋近于典型的IP宽带网结构。 3GPP初步确定LTE的架构如图1所示,也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)[3]。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关 (aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点,若将其视为核心网的一部分,则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外,还能完成原来RNC的大部分功能,包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之间将采用网格(Mesh)方式直接互连,这也是对原有UTRAN结构的重大修改。

调查发现

市场调研公司Juniper Research2010年9月发布报告称,到2015年,下一代高速无线服务长期演进技术(LTE)的用户数量将达到3亿人,远超过今年的50万人。

LTE手机什么样

超大屏幕,视频可实现视频通话、高清电视、在线游戏等无线宽带服务。4G lte终端的本质,其实是电脑做小,而不是手机做大.“4G手机,准确的说是4G终端,与3G、2G时代的手机相比,有了很大的变化”,张亮说,“就好像普通公路变成高速公路了,道宽了,路平了,就需有好车和跑车。做4G就是修跑道,4G终端就是跑车。”

“现在我们研制的‘跑车’状态很好”,张亮给记者透露,中兴通讯经过2年多的研发,成功开发出多款4G手机,而且产品已经大规模测试,明年1月份即将上市。将先在美国和欧洲等国外地区进行商用,同时在中国移动试验网开始测试。张亮说,其实苹果之前推出的ipad(平板电脑),也指出了未来一个方向,移动互联网将是4G终端的核心应用。因此,4G手机将拥有超大屏幕,7寸、9寸甚至更大。他透露,中兴品牌的4G终端最小也是7寸的屏幕。

LTE的营运发展

按用户数量和市值计算,中国移动都是全球最大的移动运营商。此前,英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商已经决定采用LTE技术,此次中国移动加入,将大力推动LTE技术的发展,LTE在后3G时代也将延续2G时期GSM的主流地位。2009年日本颁发了4张LTE牌照,开始了LTE的商用准备。

沃达丰CEO阿伦·萨林(Arun Sarin)昨日在巴塞罗那的移动世界大会表示,该集团将与中国移动和Verizon携手推进LTE技术,LTE将成为行业未来发展的明确方向。

目前,移动无线技术的演进路径主要有三条:一是WCDMA和TD-SCDMA,均从HSDPA演进至HSDPA+,进而到LTE;二是CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B,最终到UMB(Motorola最近提出的新方案是,CDMA2000也通过一定方式演进到LTE,3GPP2也基本放弃了UMB的计划);三是802.16m的WiMAX路线。这其中LTE拥有最多的支持者,WiMAX次之。

LTE是由爱立信、诺基亚西门子、华为等世界主要电信设备生产商开发的技术,CDMA阵营的阿尔卡特朗讯和北电网络也有投入。CDMA近年来日渐失势,阿尔卡特朗讯已经在上周冲减了37亿美元与CDMA技术标准相关的资产,并将和日本NEC建立研发LTE的合资公司。

由于美国高通公司在3G时代占据了技术的核心专利,LTE阵营处心积虑搞OFDM绕开高通主要技术,可以肯定高通的地位会比3G时代有所削弱;同时,尽管高通的UMB技术乏有问津,该公司在巴塞罗那也宣布将于2009年推出多模LTE芯片组,高通在该领域仍将保持收益。

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

LTE的研究,包含了一些普遍认为很重要的部分,如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

为了达到这些目标,无线接口和无线网络架构的演进同样重要。考虑到需要提供比3G更高的数据速率,和未来可能分配的频谱,LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

1.Lightware Terminal Equipment -- 光端机

2.Line Terminatinig Equipment -- 线路终接设备

3.Long Term Evolution -- 3GPP长期演进

TD-LTE未来的发展

中国移动正在全力推动TD-LTE的发展,于是,出现了在中国3G还未大规模启动的时候,LTE竟然成为最热的关键词之一。

然而,TD-LTE要想在未来取得较大发展,必须解决以下几个问题:

HSPA+能否被绕过?

LTE虽然非常具有吸引力,但是相比之下,HSPA+因为具有类似的性能以及投资很少,成为Telstra等运营商的下一步选择。在时间上,HSPA+比LTE要早一年左右,这也是不得不考虑的问题。

如果LTE还没有成熟的情况下,中国联通推出28Mbps的HSPA+,中国移动能够保持沉默,继续等待TD-LTE吗?

LTE商用时间表怎么样?

根据目前的情况来看,LTE最早会在2010年实现商用,根本的症结现在看来,一个是标准,一个就是终端芯片。LTE标准预计将在下个月即今年底通过,但是芯片还需要较长的时间。

2月,高通公司在巴塞拉那大会上宣布,高通公司将于2009年推出业内首款多模LTE芯片组.LTE解决方案计划于2009年第二季度出样。

4月,爱立信移动平台部门宣布,爱立信推出全球首款针对手机的商用LTE平台,ASIC码样本将于2008年期间发布,商用版本计划于2009年推出,基于该平台的产品有望于2010年上市。

从芯片出样到芯片商用需要至少9个月时间,而从芯片商用到终端面市又需要至少9个月的时间。因此最早的基于FD-LTE的手机商用最早要到2010年。TD-LTE会有一些延迟,不过随着中国移动大力推动,预计TD-LTE和FD-LTE基本能够同步。

记得前段时间看过一个文章:国产3G今年年底将推出LTE测试样机。真是很吃惊,这是非常难于完成的任务。

LTE的成本能够降下来吗?

这个成本,我指的是每Mbit/s的成本能不能相比3G大幅降低。从现有3G运营商的实践来看,随着数据流量的大幅增长,收入并没有出现相应的增长,这是运营商最为担心的问题。同样极力推动LTE的T-Mobile就公开指出,LTE的我指的是每Mbit/s的成本必须要比现在的技术下降10倍,才能对运营商具有吸引力。

当然与3G共享站址、保证3G的部分设备能够平滑升级到LTE、利用最优的回程网络设施等是解决方式之一,还有,不能动不动就硬件升级,最好能通过软件升级更新版本也是运营商必须要求的。此外,热门的毫微微蜂窝基站技术也不错,能够对室内的网络覆盖进行优化。

TD-LTE能否走向世界实现大一统?

可以说,中国移动之所以对TD-LTE寄予厚望,是因为相比TD-SCDMA来说,TD-LTE最有希望走向世界,这样的结果将是规模经济,可以将设备和终端价格大幅降低。

全球有不少运营商拥有TDD频段,运营商对TD-LTE的部署需求很大。再考虑到TD-LTE和FD-LTE的相似性,出现TD-LTE和FD-LTE的多模芯片将是必然,这样无疑将大大降低终端成本。

记得T-Mobile的CTO说过一句话,LTE正如其名字一样,是2020年左右的愿景,很长一段时间内,2G和3G还是重点。

TD-LTE的三大技术特点

在无线移动通信标准的发展演进上,TD-SCDMA的一些特点越来越受到重视,LTE等后续各项标准也采纳了这些技术,并且吸收了一些TD-SCDMA的设计思想。TD的双工技术、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMO/SA的多天线技术是TD-LTE标准的三个关键技术。

第一个就是基于TDD的双工技术。在TDD方式里面,TDD时间切换的双工方式是在一个帧结构中定义了它的双工过程。通过国内各家企业的共同合作与努力,在2007年 10月份,形成一个单独完整的双工帧结构的LTE-TDD规范。在讨论TDD系统的同时要考虑FDD(频分双工)系统,在TDD/FDD双模中,LTE规范提供了技术和标准的共同性。

第二个关键技术是OFDM(正交频分复用技术)。其中有两个关键点,一是OFDM技术和MIMO(多输入多输出)技术如何结合,使移动通信系统性能进一步提升;二是OFDM技术在蜂窝移动通信组网的条件下,如何克服同频组网带来的问题。

第三个是基于MIMO/SA的多天线技术。智能天线技术是通过赋形,提供覆盖和干扰协调能力的技术。

MIMO技术通过多天线提供不同的传输能力,提供空间复用的增益,这两种技术在LTE以及LTE的后续演进系统中是非常重要的技术。我们同时也很关注MIMO技术和智能天线技术在后续演进上的结合。

在LTE里面多天线应用的标准化过程中,经过多方努力,在去年4月份,3GPP标准组织最后接受智能天线的应用作为TDD模式的特征之一。

全球首次LTE通话

北京时间2009年9月18日消息,据国外媒体报道,诺基亚西门子通信公司(以下简称“诺西”)今天表示,该公司已成功实现了全球首次LTE通话。

诺西称,这次通话是在其位于德国乌尔姆的研发机构进行的,使用了一个商业性基站和符合相关标准的软件。

诺西无线网络业务部门掌门马克·鲁昂内(Marc Rouanne)说,“这证明我们的研发方向是正确的,我们的战略将专注于部署,成为首家推出LTE网络设备的公司。”

受价格战和运营商投资速度放慢的影响,移动网络设备市场出现萎缩,所有电信设备厂商竞相向运营商“推销”LTE网络。诺西表示,首个LTE网络将于今年晚些时候开通,大规模部署则要等到2010年。

诺西没有在一些颇有影响的交易中中标,但鲁昂内指出,该公司正在向全球约80家移动运营商销售支持LTE的基站,这些基站可以通过软件升级。