3G LTE新興技術(shù)

　　在3GPP中,3G LTE的正式名稱是3G Long Term Evolution(LTE),即3GPP長期演進(jìn)(LTE)項目。

　　3GPP長期演進(jìn)(LTE)項目是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術(shù)研發(fā)項目，以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)，與其說是3G技術(shù)的“演進(jìn)”(evolution)，不如說是“革命”(revolution)。

　　這種技術(shù)和3GPP2AIE、WiMAX、以及最新出現(xiàn)的IEEE802.20MBFDD/MBTDD等，具有某些“4G”特征，被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。

　　在我國與LTE對應(yīng)的計劃被稱為E3G，“863”計劃中與B3G對應(yīng)的Future計劃被考慮用于發(fā)展E3G，參與LTE的發(fā)展工作。

　　3G LTE的由來

　　隨著PDA和筆記本電腦的發(fā)展普及，用戶希望能夠隨時隨地上網(wǎng)，一個新的市場---“寬帶無線移動接入”正在興起。寬帶無線接入技術(shù)面向一個固定和移動通信融合的新市場，它可提供與寬帶有線固定接入并行的寬帶無線接入業(yè)務(wù)，支持移動應(yīng)用。

　　目前2.5G/3G手機(jī)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和寬帶無線接入業(yè)務(wù)是兩個不同的市場段。寬帶無線接入業(yè)務(wù)采用WiMAX(IEEE802.16d/e)固定/移動寬帶無線城域網(wǎng)技術(shù)，核心網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)，其無線鏈路的物理層和MAC層的設(shè)計考慮了突發(fā)型的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求，能夠自適應(yīng)無線信道環(huán)境，速率可達(dá)幾百kbit/s甚至幾十Mbit/s。手機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本是一個蜂窩移動通信網(wǎng)，下載速率在100kbit/s以下。

　　作為手機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的3G系統(tǒng)在支持IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時頻譜效率低，其面向連接固定帶寬的結(jié)構(gòu)不適應(yīng)突發(fā)式IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。為此，3GPP和3GPP2都認(rèn)識到目前的系統(tǒng)提供互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)的局限性，試圖在原來的體系框架內(nèi)，在下行鏈路中采用分組接入技術(shù)，大幅度提高IP數(shù)據(jù)下載和流媒體速率。3GPP在R5系統(tǒng)中增加了高速下行分組接入(HSDPA)(被稱為3.5G)，速率可以達(dá)到10Mbit/s以上，隨后進(jìn)一步在R6中增加高速上行分組接入(HSUPA)，將解決上行鏈路分組化問題，提高上行速率，進(jìn)一步引入自適應(yīng)波束成形和MIMO等天線陣處理技術(shù)，可將下行峰值速率提高到30Mbit/s左右，核心網(wǎng)也在向全I(xiàn)P網(wǎng)演化。

　　HSDPA和HSUPA被稱為3.5G技術(shù)，屬于中期演化技術(shù)，受原體制束縛較大，性能不夠理想。3GPP發(fā)現(xiàn)在HSDPA和ITU部署的B3G之間存在一個空檔，這正是WiMAX的目標(biāo)。在一段時間內(nèi)的寬帶無線接入市場上，HSDPA、HSUPA對WiMAX的競爭將處于劣勢。

　　為了提高3G在新興的寬帶無線接入市場的競爭力，擺脫Qualcom的CDMA專利制約，需要發(fā)展LTE(longtermevolution)計劃，以填補這一空檔。為此，3GPP在2004年底發(fā)展了長期演化(LTE)計劃，基本思想是采用過去為B3G或4G發(fā)展的技術(shù)來發(fā)展LTE，使用3G頻段占有寬帶無線接入市場。2004年12月3GPP雅典會議決定由3GPPRAN工作組負(fù)責(zé)開展LTE研究，將于2006年6月完成，2007年6月推出。

　　LTE概述

　　3GPP經(jīng)過激烈的討論和艱苦的融合，終于在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術(shù)，即下行OFDM；上行SC(單載波)-FDMA。

　　下行技術(shù)的選擇沒有經(jīng)過很大的波瀾。OFDM是公認(rèn)的寬帶無線通信的首選技術(shù)，雖然有個別公司仍試圖堅持傳統(tǒng)的CDMA技術(shù)，但絕大部分公司很早就在采用OFDM作為下行核心技術(shù)這一點上達(dá)成了共識。

　　上行傳輸技術(shù)的選擇頗費了一番周折，大部分歐美設(shè)備商對OFDM的上行峰平比PAPR(將影響手持終端的功放成本和電池壽命)有顧慮，堅持采用單載波技術(shù)(具有較低的PAPR)。雖然一些公司(主要是積極參與WiMAX標(biāo)準(zhǔn)化的公司)認(rèn)為可以采用某些方法解決OFDM的PAPR的問題，但并沒有說服單載波陣營。

　　其間還經(jīng)歷了“WiBro/WiMAX試圖成為LTETDD技術(shù)方案”的插曲，在這一努力宣告失敗以后，3GPP基本確定了核心技術(shù)的選擇---上行OFDM/下行SC-FDMA。

　　LTE討論中的一個焦點是是否采用宏分集技術(shù)。這個問題看似是物理層技術(shù)的取舍，實則影響到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇，對LTE/SAE系統(tǒng)的發(fā)展方向有深遠(yuǎn)的影響。宏分集的基礎(chǔ)是軟切換，這種CDMA系統(tǒng)的典型技術(shù)在FDMA系統(tǒng)中卻引出了“弊大還是利大”的爭論。3GPP在2005年12月進(jìn)行了“示意性”的投票，最后決定LTE(至少在目前)不考慮宏分集技術(shù)。

　　LTE在數(shù)據(jù)傳輸延遲方面的要求很高(端到端延遲小于5ms)，這一指標(biāo)要求LTE系統(tǒng)必須采用很小的交織長度(TTI)，因此大多數(shù)公司建議采用0.5ms的子幀長度。但是一些研發(fā)TDD技術(shù)的3GPP成員注意到這種子幀長度和UMTS中現(xiàn)有的兩種TDD技術(shù)的時隙長度不匹配。例如TD-SCDMA的時隙長度為0.675ms，如果LTETDD系統(tǒng)的子幀長度為0.5ms，則新、老的系統(tǒng)的時隙無法對齊，使得TD-SCDMA系統(tǒng)和LTETDD系統(tǒng)難以“臨頻同址”共存。在中國公司的堅持下，3GPP在這個問題上達(dá)成一致：基本的子幀長度為0.5ms，但在考慮和TD-SCDMA系統(tǒng)兼容時可以采用0.675的子幀長度。

　　盡管LTE的研究工作取得了上述一系列重大的進(jìn)展，但仍然明顯滯后于原工作計劃，原本2006年3月前應(yīng)該完成但未按時完成的工作全部被推遲到6月前完成，致使所有遺留的研究問題都必須在今后三個月內(nèi)解決。如果6月不能如期完成這些任務(wù)，則研究階段(SI，原定6月結(jié)束)將被迫延長，工作階段(WI，原定6月開始)---也即標(biāo)準(zhǔn)的制定---將被迫延后。與LTE相配合的SAE項目SI的截止日期已經(jīng)推遲到9月。