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LTE演进及其标准化

2013-09-22 11:39
月城清浅
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  前言

  随着移动数据业务的大量应用以及新业务种类的出现,对移动通信网络性能和质量方面的要求越来越高。LTE就是面向长期演进的体系和网络,它实际上并不是一个标准,但是它导致了3G标准的全面演进。目前3G网络已经普遍引入了HSDPA和HSUPA,下一步将面临HSPA+与LTE演进方向选择的问题,分析LTE的演进路线和标准化的过程以及它与HSPA+的异同,无疑有助于更深入地了解目前和未来网络的演进方向。

  介绍了LTE技术的演进过程和LTE标准的主要性能指标。通过LTE技术与HSPA+技术的分析比较,阐述了LTE技术的性能和优点。并在此基础上,展望了LTE-A的4G演进方向。

  1 LTE标准演进过程

  GSM网络是最早出现的数字移动通信技术,它基于FDD和TDMA技术来实现,由于TDMA的局限性,GSM网络发展受到容量和服务质量方面的严峻挑战,从业务支持种类来看,虽然采用GPRS/EDGE引入了数据业务,但是由于采用的是GSM原有的空中接口,因此其带宽受到限制,无法满足数据业务多样性和实时性的需求。在技术标准发展方面,针对GPRS提出了EDGE以及EDGE+的演进方向,但是基于CDMA接入方式的3G标准的出现使得EDGE不再进入人们的视线。

  CDMA采用码分复用方式,虽然2G时代的CDMA标准成熟较晚,但是它具有抗干扰能力强、频谱效率高等技术优势,所以3G标准中的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000都普遍采用了CDMA技术。

  演进到3G网络时,GSM系统可以采用WCMDA或者TD-SCDMA的路线,而CDMA则使用CDMA2000的途径。WCDMA和TD-SCDMA早期标准为R99,后来在R4版本中引入IMS,R5版本中引入HSDPA,R6版本中引入HSUPA,R7版本中引入HSPA+,R8版本则面向LTE,CDMA系列的演进经由CDMA2000到CDMA1x再到UWB的方向发展,演进路径如图1所示。

LTE演进及其标准化

  各版本中都通过使用新技术来提升网络性能和服务质量,采用吞吐量进行对比,结果如表1所示。

LTE演进及其标准化

  LTE是面向未来的移动通信技术标准,早在2004年底,3GPP就启动了LTE技术的标准化工作,并在2009年3月发布了R8版本的FDD-LTE和TDD-LTE标准,这标志着LTE标准草案研究完成,LTE进入实质研发阶段。R9版本中进一步提出了LTE-advanced(LTE-A)的概念,LTE-A于2010 年6月通过ITU的评估,于2010年10月正式成为IMT-A的主要技术之一,它是在R8版本基础上的演进和增强。R10版本对其加以完善,是LTE-A的关键版本。

  LTE采用正交频分复用(OFDM)、多进多出天线(MIMO)等物理层关键技术以及网络结构的调整获得性能提升。LTE-A则引入了一些新的候选技术,如载波聚合技术、增强型多天线技术、无线网络编码技术和无线网络MIMO增强技术等,使性能指标获得更大改善。

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