1 LTE系統標準演進

　　LTE(Long Term Evolution)是3GPP長期演進項目，兼容目前的3G通信系統并對3G進行演進。它具有高傳輸速率、高傳輸質量和高移動性的特性，改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO技術作為其無線網絡演進的惟一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。

　　自2004年11月啟動LTE項目以來，3GPP以頻繁的會議全力推進LTE的研究工作，僅半年就完成了需求的制定。2006年6月，3GPP RAN(無線接入網)TSG已經開始了LTE工作階段(WI)，但經過艱苦的討論和融合，終于確定了大部分基本技術框架，一個初步的LTE系統已逐漸展示在我們眼前。

??????? 通過介紹LTE標準演進，說明了TD-LTE和LTE FDD兩種制式的由來，并在此基礎上對兩種制式由于本身特點帶來的天線技術選擇上的差異進行了剖析。通過相同且合理的仿真條件下仿真結果的對比說明了使用多天線的TD-LTE系統的優勢所在。

　　LTE系統從定義需求開始。主要需求指標包括：

　　●支持1.4~20MHz帶寬。

　　●峰值數據率：上行50Mbit/s，下行100Mbit/s。頻譜效率達到3GPP R6的2~4倍。

　　●提高小區邊緣的比特率。

　　●用戶面延遲(單向)<5ms，控制面延遲<100ms。

　　●支持與現有3GPP和非3GPP系統的互操作。

　　●支持增強型的廣播多播業務。

　　●降低建網成本，實現從R6的低成本演進。

　　●實現合理的終端復雜度、成本和耗電。

　　●支持增強的IMS(IP多媒體子系統)和核心網。

　　●追求后向兼容，但應該仔細考慮性能改進和向后兼容之間的平衡。

　　●取消CS(電路交換)域，CS域業務在PS(包交換)域實現，如采用VoIP。

　　●對低速移動優化系統，同時支持高速移動。

　　●以盡可能相似的技術同時支持成對(Paired)和非成對(Unpaired)頻段。

　　●盡可能支持簡單的臨頻共存。

　　針對WiMAX“低移動性寬帶IP接入”的定位，LTE系統提出了相對應的需求，如相似的帶寬、數據率和頻譜效率指標，對低移動性進行優化，只支持PS域，強調廣播多播業務等。同時，出于對VoIP和在線游戲的重視，LTE對用戶面延遲的要求近乎苛刻。關于向后兼容的要求似乎模棱兩可，由于選擇了大量的新技術，在物理層已難以保持從3G系統平滑過渡。LTE系統與WiMAX系統一樣都選擇了OFDM作為基本技術，而非CDMA技術。

　　如前所述，在LTE系統中對系統的時延情況提出了更加嚴格的要求：

　　●顯著降低控制面時延：100ms：LTE_Idle→LTE_Active;50ms：Dormant→Active 50ms。

　　●用戶面時延：定義為UE或RAN邊緣節點IP層包數據至RAN邊緣節點或UE IP層包數據的單項傳輸時間。

　　●需求：5ms(無負載IP包的情況下，需要后續補充定義)。

　　為了滿足如上要求，除空中接口無線幀長度的變化和TTI等變化以縮短空中接口的延遲之外，還需要對網絡結構進行演進，盡量減少多余節點，從而減少網絡中的傳輸時延。但不管結構如何演變，無線接入網與核心網仍然遵循各自發展的原則，空中接口終止在無線接入網中。因此，無線接入網與核心網的邏輯關系仍然存在，無線接入網與核心網的接口也依然明晰。

　　基于上述背景，LTE系統在基本技術上一開始就選擇了OFDM，MIMO和智能天線等技術作為基本物理層技術并且保留了FDD和TDD兩種制式的LTE技術。下面我們就這兩種制式的一些共性和差異作進一步的分析。

　　2 相同條件下FDD與TDD頻譜效率相當

　　LTE FDD與LTE TDD(即TD-LTE)系統基本幀結構差異本文不作分析。就基本幀結構而言，TDD系統保留了從TD-SCDMA系統設計而來的3個特殊時隙，并且為了適應無線幀的融合，還設計了不同的上/下行時隙配比和特殊時隙的不同符號數配比。就頻譜效率而言，通過我們的仿真結果可以表明，兩者基本相當。

　　仿真條件：

　　●網絡模型：19X3。

　　●頻段及載波帶寬2GHz，BW 20MHz。

　　●傳播環境：Urban Macro。

　　●鏈路模型：SCM-E，3km/h。

　　●基站發射功率：PBS_max :46dBm。

　　●TDD配置：TDD UL:DL，2:2;Special Frame：10:2:2。

　　●終端發射功率：PUE_Max:23Bm。

　　●終端高度：1.5m。

　　●下行：Scheme: rank1/rank2自適應調整;No Power Control。

　　●上行：Scheme: IRC(干擾一致合并)，上行功控打開。

　　基于上述相同條件下，通過仿真，得出如表1結果。

　　表1 仿真結果

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　　通過表1的對比可以看出，無論是上行鏈路還是下行鏈路，TDD系統與FDD系統在頻譜效率上均基本相當，下行鏈路的平均頻譜效率在DL:1.5~1.6(bit/s/Hz)，上行鏈路的結果則僅相差0.1bit/s/Hz。兩種系統的邊緣用戶頻譜效率則更是幾乎沒有差別，這意味著兩種系統的邊緣用戶體驗完全一致。

　　通過仿真的對比結果可以看出，TDD系統與FDD系統的頻譜效率相當。那么TDD系統和FDD系統還有哪些差異呢?