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第四代移动通信系统(IMT-Advanced)

       虽然IMT  ADvanced相关新技术的研究早在2005年甚至更早就已经开始,但IMT-Advanced的标准化是在2007年11月才开始的。2008年4月在中国深圳举行的研讨会上,3GPP正式确定了LTE-Advanced的名称,并讨论了系统的技术需求和演进路线。在5月底的捷克探讨会上,系统的技术需求报告基本定稿,确定了技术研究方向;在之后的历次会议上,对相关的多种技术进行了专题讨论和初步评估,最终在2009年9月形成了向ITU提交的标准技术提案。
LTE-advanced
LTE-Advanced系统的目标:
      •  LTE-Advanced将基于LTE平滑演进。LTE-Advanced网络应当能够支持LTE终端,反之,LTE-Advanced终端也应当能够在LTE网络中使用基本功能。
      •  能够支持从宏蜂窝到室内环境(如家庭网络)的覆盖。 
      •  优先考虑低速移动的用户。
      •  网络自适应和自优化功能应当进一步加强。
      •  在3GPP之前的各个版本当中支持的功能都应当在LTE-Advanced系统中有所体现,包括与其他类型接入网的切换、网络共享等。
      •  降低成本,包括网络建设、终端、功率使用效率以及骨干网的支撑等。
      •  降低终端的复杂度。
      •  频谱方面:应当同时支持连续和不连续的频谱;能够支持最大不超过100MHz的带宽;支持ITU分配的无线频段;能够与LTE共享相同的频段。
      •  系统性能方面:在规定时间内满足ITU对IMTAdvanced技术的所有要求;下行峰值速率能够达到1Gbit/s,上行应当超过500Mbit/s;峰值频谱效率达到下行30bit/s•Hz-'上行15bit/s•Hz。平均频谱效率达到下行3.2bit/s•Hz'上行2bit/s•Hz",,边缘频谱效率达到下行0.1bit/s•Hz行0.05bit/s•Hz1;最低天线配置要求为下行2X2、上行1X2;其他性能应不低于LTE的标准。
       为了实现以上目标,LTE-Advanced采用了如下几种主要的关键技术。
载波聚合技术
(1) 载波聚合技术
       在LTE-A中,要求支持比LTE更宽的传输带宽,而且为了与LTE兼容,还必须可以支持LTE系统中的移动终端。为了达到上述要求,提出了两种方法:一种是定义新的更宽的带宽,另一种就是载波聚合技术。
       载波聚合是指LTE-A中的传输带宽可以是由两个或两个以上的载波单元聚合而成,这样LTE-A就可以看作是LTE中多载波的一种扩展了。在LTEA中,载波的聚合不仅应该包含聚合相邻的载波,还应该可以聚合不相邻的载波,而且在聚合的载波单元中,至少有一个是符合LTE中载波的要求的,这样就可以保证与LTE终端的兼容性。对于其他的聚合单元,分三种情况:与LTE中的载波要求完全一致、与LTE中的载波要求部分兼容和与LTE中的载波要求完全不兼容。在前两种情况下,不需要引入新的信道,而对于后一种情况,是要引入新的信道的,比如说新的PDCCH模式等。
(2) 增强的多天线传输技术
       移动通信环境中的多径传播严重影响了通信的有效性和可靠性。而多天线技术在链路的两端使用多根天线,这相当于频带资源重复利用,使频谱利用率和链路可靠性得到极大的提高。在多天线技术的基础上,LTE-A提出了增强的多天线技术。
       在下行链路.引入8X8天线配置,使峰值频谱利用率可以达到30bit/s•Hz这样在40MHz带宽上即可提供超过1Gbit/s的峰值速率。这需要引入额外的参考信号(小区专有的参考信号或用户专有的参考信号),除了用于信道估计外,还帮助进行信道质量的测量,这样才可以进行自适应多天线传输。
       在上行方向上,将引入4X4的天线配置并允许进行空分复用,峰值频谱利用率可达到15bit/s•Hz'o在下行链路中使用的很多空分复用技术都将被引入上行链路,比如基于码书的适应信道的预编码,以提高峰值速率和小区边缘传输速率。
(3) 协作多点传输技术
       LTE-A中提出的协作式多点传输技术(CoMP:Coordinated Multi-Point transmission and reception),可分为(DAS:Distributed Antenna System)和协作式MI-MO两大类。分布式天线系统
       DAS一改传统蜂窝系统中集中式天线系统的风格,将天线分散安装,再用光纤或是电缆将它们连接到一个中央处理单元进行统一的收发信号处理。这使得发送功率得以降低,提高整个系统的功率使用效率。降低小区间的干扰,而且可以提高资源管理的灵活性、优化资源的使用、提高频谱效率等。
       协作MIMO是对传统的基于单基站的MIMO技术的补充,它通过基站间协作的MI-MO传输来达到减小小区间干扰、提高系统容量、改善小区边缘的覆盖和用户数据速率的目的。若干小区的基站使用光纤或电缆连接,通过协作通信与用户形成虚拟M1MO系统。各基站由中央处理单元进行统一的调度或联合的信号处理。该技术仅需有限的基站间信息交互,具有实现简单、系统需求较低等优势。
(4) 中继技术
       所谓中继技术,以较简单的两跳中继为例,就是将一条基站-移动台链路分割为基站-中继站和中继站-移动台两条链路,从而有机会将一条质量较差的链路替换为两条质量较好的链路,以获得更高的链路容量和更好的覆盖。中继可以分为两种基本类型:放大转发中继方式和解码转发中继方式。
       放大转发中继(A&F)中的中继节点实际上就是个直放站,它只是将接收到的信号简单地进行放大之后转发,对基站和终端来说它都是透明的,即不知道它的存在。所有的无线资源管理功能、重传功能和移动性管理功能仍然由基站处理。这种方式获得的增益小,但时延小,设备简单。
       解码转发中继(D&F)中的中继节点对接收到的信号进行解码,之后重新编码进行转发。这种方式的时延较大(>1ms),但是优点是噪声和干扰信号不会被转发,增益较大,并且可以根据链路的情况引入链路自适应技术。