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LTE数据通信传输方案

2011-10-27 14:17:45  1700 LTE 传输
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  LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀(CP)的OFDM,每一个子载波占用15kHz,循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs,分别对应短 CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求(在轻负载情况下,用户面延迟小于5ms),LTE系统必须采用很短的交织长度(Tti)和自动重传请求(ARQ)周期,因此,在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧,长度为0.5ms。
  下行数据的调制主要采用QPSK、16QAM和64QAM这3种方式。针对广播业务,一种独特的分层调制(hierarchical modulation)方式也考虑被采用。分层调制的思想是,在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流,一个是高优先级的基本层,另一个是低优先级的增强层。在物理层,这两个数据流分别映射到信号星座图的不同层。由于基本层数据映射后的符号距离比增强层的符号距离大,因此,基本层的数据流可以被包括远离基站和靠近基站的用户接收,而增强层的数据流只能被靠近基站的用户接收。也就是说,同一个逻辑业务可以在网络中根据信道条件的优劣提供不同等级的服务。
  在目前的研究阶段,主要还是沿用R6的Turbo编码作为LTE信道编码,例如在系统性能评估中。但是,很多公司也在研究其他编码方式,并期望被引入 LTE中,如低密度奇偶校验(LDPC)码。在大数据量情况下,LDPC码可获得比Turbo码高的编码增益,在解码复杂度上也略有减小。
  MIMO技术在R7中已经被引入,是wcdma增强的一个重要特性。而在LTE中,MIMO被认为是达到用户平均吞吐量和频谱效率要求的最佳技术。下行MIMO天线的基本配置是,在基站设两个发射天线,在UE设两个接收天线,即2×2的天线配置。更高的下行配置,如4×4的MIMO也可以考虑。开环发射分集和开环MIMO在无反馈的传输中可以被应用,如下行控制信道和增强的广播多播业务。
  虽然宏分集技术在3G时代扮演了相当重要的角色,但在HSDPA/HSUPA中已基本被摒弃。即便是在最初讨论过的快速小区选择(FCS)的宏分集,在实际规范中也没有定义。LTE沿用了HSDPA/HSUPA思想,即只通过链路自适应和快速重传来获得增益,而放弃了宏分集这种需要网络架构支持的技术。在2006年3月的RAN总会上,确认了E-UTRAN中不再包含RNC节点,因而,除广播业务外,需要“中心节点”(如RNC)进行控制的宏分集技术在LTE中不再考虑。但是对于多小区的广播业务,需要通过无线链路的软合并获得高信噪比。在OFDM系统中,软合并可以通过信号到达UE天线的时刻都处于CP窗之内的RF合并来实现,这种合并不需要UE有任何操作。
  上行传输方案采用带循环前缀的SC-FDMA,使用DFT获得频域信号,然后插入零符号进行扩频,扩频信号再通过IFFT。这个过程简写为DFT-SOFDM。这样做的目的是,上行用户间能在频域相互正交,以及在接收机一侧得到有效的频域均衡。
  子载波映射决定了哪一部分频谱资源被用来传输上行数据,而其他部分则被插入若干个零值。频谱资源的分配有两种方式:一是局部式传输,即DFT的输出映射到连续的子载波上;另一个是分布式传输,即DFT的输出映射到离散的子载波上。相对于前者,分布式传输可以获得额外的频率分集。上行调制主要采用π/2 位移BPSK、QPSK、8PSK和16QAM。同下行一样,上行信道编码还是沿用R6的Turbo编码。其他方式的前向纠错编码正在研究之中。
  上行单用户MIMO天线的基本配置,也是在UE有两个发射天线,在基站有两个接收天线。在上行传输中,一种特殊的被称为虚拟(Virtual) MIMO的技术在LTE中被采纳。通常是2×2的虚拟MIMO,两个UE各自有一个发射天线,并共享相同的时—频域资源。这些UE采用相互正交的参考信号图谱,以简化基站的处理。从UE的角度看,2×2虚拟MIMO与单天线传输的不同之处,仅仅在于参考信号图谱的使用必须与其他UE配对。但从基站的角度看,确实是一个2×2的MIMO系统,接收机可以对这两个UE发送的信号进行联合检测。

李秀 2012-9-29 11:32:38
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