1.LTE技術(shù)概述

　　LTE的正式名稱是3G Long Term Evolution（LTE），即3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）項(xiàng)目。 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)，與其說(shuō)是3G技術(shù)的“演進(jìn)”（evolution），不如說(shuō)是“革命”（revolution）。LTE系統(tǒng)支持FDD和TDD兩種雙工方式。在這兩種雙工方式下，系統(tǒng)的大部分設(shè)計(jì)，尤其是高層協(xié)議方面是一致的。另一方面，在系統(tǒng)底層設(shè)計(jì)，尤其是物理層的設(shè)計(jì)上，由于FDD和TDD兩種雙工方式在物理特性上所固有的不同，LTE系統(tǒng)為T(mén)DD的工作方式進(jìn)行了一系列專門(mén)的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)在一定程度上參考和繼承了3G TD-SCDMA的設(shè)計(jì)思想。 LTE著重考慮的方面主要包括降低時(shí)延、提高用戶的數(shù)據(jù)率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低運(yùn)營(yíng)成本等。LTE的目標(biāo)主要包括以下的內(nèi)容：

　　– 支持1.25MHz～20MHz帶寬；

　　– 極大提高峰值數(shù)據(jù)速率（在20MHz帶寬下支持下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率）；

　　– 在保持現(xiàn)有基站位置的同時(shí)提高小區(qū)邊緣比特速率；

　　– 有效提高頻譜效率（3GPP版本6的2～4倍）；

　　– 將接入網(wǎng)時(shí)延降低到10ms以下；將控制平面時(shí)延降低到100ms以內(nèi)；

　　– 降低空中接口和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的成本；

　　– 支持增強(qiáng)的IP多媒體子系統(tǒng)（IP Multimedia Sub-system，IMS）和核心網(wǎng)；盡可能保證后向兼容，有效地支持多種業(yè)務(wù)類型，尤其是分組域（PS-Domain）業(yè)務(wù)（如VoIP等）；

　　– 優(yōu)化系統(tǒng)為低移動(dòng)速度終端提供服務(wù)，同時(shí)也應(yīng)支持高移動(dòng)速度終端；

　　– 支持增強(qiáng)型的廣播多播業(yè)務(wù)；

　　– 系統(tǒng)應(yīng)該能工作在對(duì)稱和非對(duì)稱頻段；盡可能簡(jiǎn)化處于相鄰頻帶運(yùn)營(yíng)商共存的問(wèn)題

　　2.TD-LTE技術(shù)特點(diǎn)

　　LTE系統(tǒng)支持FDD和TDD兩種雙工方式。在這兩種雙工方式下，系統(tǒng)的大部分設(shè)計(jì)，尤其是高層協(xié)議方面是一致的。另一方面，在系統(tǒng)底層設(shè)計(jì)，尤其是物理層的設(shè)計(jì)上，由于FDD和TDD兩種雙工方式在物理特性上所固有的不同，LTE系統(tǒng)為T(mén)DD的工作方式進(jìn)行了一系列專門(mén)的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)在一定程度上參考和繼承了TD-SCDMA的設(shè)計(jì)思想，下面我們對(duì)這些設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的描述與討論。

　　3GPP LTE和之前的系統(tǒng)在空中接口上存在很大的不同，所以對(duì)于測(cè)試就提出了新的要求?；谠?G測(cè)試領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先地位，安捷倫對(duì)于LTE標(biāo)準(zhǔn)從早期的研發(fā)階段就開(kāi)始跟蹤研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)成果，目前不僅可以為L(zhǎng)TE FDD，而且也可以為T(mén)D-LTE無(wú)線設(shè)備研發(fā)提供了完整的測(cè)試產(chǎn)品線。設(shè)備制造商自始自終都可以依賴于安捷倫公司的產(chǎn)品和專家級(jí)的支持。

　　無(wú)線幀結(jié)構(gòu)

　　因?yàn)門(mén)DD采用時(shí)間來(lái)區(qū)分上、下行，資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，需要保護(hù)時(shí)間間隔來(lái)避免上下行之間的收發(fā)干擾，所以LTE分別為FDD和TDD設(shè)計(jì)了各自的幀結(jié)構(gòu)，即Type1和Type2，其中Type1用于FDD，而Type2用于TDD。

　　在FDD Type1中，10ms的無(wú)線幀分為10個(gè)長(zhǎng)度為1ms的子幀，每個(gè)子幀由兩個(gè)長(zhǎng)度為0.5ms的slot組成。 在TDD Type2中，10ms的無(wú)線幀由兩個(gè)長(zhǎng)度為5ms的半幀組成，每個(gè)半幀由5個(gè)長(zhǎng)度為1ms的子幀組成，其中有4個(gè)普通的子幀和1個(gè)特殊子幀。普通子幀由兩個(gè)0.5ms的slot組成，特殊子幀由3個(gè)特殊時(shí)隙（UpPTS，GP和DwPTS）組成。

　　在LTE中TDD與FDD幀結(jié)構(gòu)最顯著的區(qū)別在于：在TDDType2幀結(jié)構(gòu)中存在1ms的特殊子幀，該子幀由三個(gè)特殊時(shí)隙組成：DwPTS，GP和UpPTS，其含義和功能與TD-SCDMA系統(tǒng)相類似，其中DwPTS始終用于下行發(fā)送，UpPTS始終用于上行發(fā)送，而GP作為T(mén)DD中下行至上行轉(zhuǎn)換的保護(hù)時(shí)間間隔。，三個(gè)特殊時(shí)隙的總長(zhǎng)度固定為1ms，而其各自的長(zhǎng)度可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需要進(jìn)行配置。

　　上下行的時(shí)間分配

　　TDD另外一個(gè)顯著區(qū)別于FDD的物理特征是，F(xiàn)DD依靠頻率區(qū)分上下行，因此其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的；而TDD依靠時(shí)間來(lái)區(qū)分上下行，所以其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。

　　下圖是LTE TDD中支持的7種不同的上、下行時(shí)間配比，從將大部分資源分配給下行的“9:1”到上行占用資源較多的“2:3”，在實(shí)際使用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的特性靈活的選擇配置。這樣，在資源組成上TDD與FDD所固有的不同，成為了LTE中另一部分為T(mén)DD所進(jìn)行的專門(mén)設(shè)計(jì)的原因。這一部分設(shè)計(jì)主要包括“物理層HARQ的相關(guān)機(jī)制”，以及“采用頻分的隨機(jī)接入信道”。

　　允許同一時(shí)間上存在多個(gè)隨機(jī)接入信道（頻分）是TDD上下行時(shí)分的結(jié)構(gòu)形成的又一設(shè)計(jì)結(jié)果。在LTEFDD的設(shè)計(jì)中，同一時(shí)刻只允許一個(gè)隨機(jī)接入信道的存在，即僅在時(shí)間域上改變隨機(jī)接入信道的數(shù)量。而在TDD中，時(shí)間資源已經(jīng)在上下行進(jìn)行了分配，同時(shí)由于不同的上下行配比的存在，可能存在上行子幀數(shù)目很少的情況（如DL:UL=9:1），因此在TDD中需要支持頻分的隨機(jī)接入信道，即在同一時(shí)間位置上采用不同頻率的區(qū)分提供多個(gè)隨機(jī)接入信道，以為系統(tǒng)提供足夠的隨機(jī)接入的容量。

　　在FDD的情況下，上、下行的資源在單方向上都是連續(xù)的，而且子幀數(shù)目相等。因此，以下行為例，在進(jìn)行物理層的HARQ時(shí)，下行數(shù)據(jù)與上行的ACK/NAK之間可以建立一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。與此不同的是，在TDD的情況下，單方向的資源不是連續(xù)的，因此可能無(wú)法獲得對(duì)應(yīng)的時(shí)間上的資源。另外，上下行配比的設(shè)置可能使得上下行的子幀數(shù)目不相等，因此無(wú)法建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以這些都需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。在TD-LTE，為了解決以上問(wèn)題，引入了Multiple ACK/NAK的概念，即使用一個(gè)ACK/NAK完成對(duì)前續(xù)若干個(gè)下行數(shù)據(jù)的反饋，這樣就解決了上下行時(shí)隙不對(duì)稱帶來(lái)的反饋問(wèn)題。在另一個(gè)方面，同時(shí)還減小了數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延，數(shù)據(jù)無(wú)需再等待到下一個(gè)上行時(shí)隙以進(jìn)行反饋了。當(dāng)然，該方案可能引起的不必要的過(guò)多重傳也需要引起注意。

　　同步信道

　　同步信道是另一項(xiàng)體現(xiàn)不同雙工方式的設(shè)計(jì)。LTE中用于小區(qū)搜索的同步信道包括“主同步信號(hào)”和“輔同步信號(hào)”。在兩種幀結(jié)構(gòu)中，同步信號(hào)具有不同的位置：在FDDType1中兩個(gè)同步信號(hào)連接在一起，位于子幀0和5的中間位置；而TDD Type2中，輔同步信號(hào)位于子幀0的末尾，主同步信號(hào)位于特殊子幀，即DwPTS的第三個(gè)符號(hào)。在兩種幀結(jié)構(gòu)中，同步信號(hào)在無(wú)線幀中的絕對(duì)位置不相同，更為重要的是，主、輔同步信號(hào)的相對(duì)位置不同：在FDD中兩個(gè)信號(hào)連接在一起，而在TDD中兩個(gè)信號(hào)之間有兩個(gè)符號(hào)的時(shí)間間隔。由于同步信號(hào)是終端進(jìn)行小區(qū)搜索時(shí)最先檢測(cè)的信號(hào)，這樣不同的相對(duì)位置的設(shè)計(jì)使得終端在接入網(wǎng)絡(luò)的最開(kāi)始階段就可以檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)的雙工方式，即FDD或者TDD。

　　隨機(jī)接入前導(dǎo)

　　隨機(jī)接入前導(dǎo)（Random Access preamble）的設(shè)計(jì)是LTE對(duì)TDD的另一項(xiàng)特殊設(shè)計(jì)。在LTE中，隨機(jī)接入序列采用如下圖所示的5種隨機(jī)接入序列格式。其中最后一種隨機(jī)接入序列格式是TDD所特有的，由于其長(zhǎng)度明顯短于其它的4種格式，因此又稱為“短RACH”。采用短RACH的原因也是與TDD關(guān)于特殊時(shí)隙的設(shè)計(jì)相關(guān)的，如同圖中所描述的，短RACH在特殊時(shí)隙的最后部分（即UpPTS）進(jìn)行發(fā)送，這樣利用這一部分的資源完成上行隨機(jī)接入的操作，避免占用正常子幀的資源。采用短RACH時(shí)，需要注意的一個(gè)主要問(wèn)題是其鏈路預(yù)算所能夠支持的覆蓋半徑，由于其長(zhǎng)度要大大的小于其它格式的RACH序列，因此其鏈路預(yù)算相對(duì)較低，相應(yīng)的適用于覆蓋半徑較小的場(chǎng)景（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同，約700m～2km）。
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