第三代移动通信的长期演进计划及比较

本文首先介绍了移动通信的发展和演进过程,然后讨论了第三代移动通信的长期演进计划的基本要求,最后系统地介绍和分析了目前几种主要的第三代移动通信长期演进计划候选方案,对我国开展相关的技术研究、系统评估和设备开发具有重要的参考价值。

TD-SCDMA的长期演进与HSPA+增强技术

为了提高TD-SCDMA系统的传输速率,向国际电联IMT-Advanced所提技术指标迈进,TD-SCDMA的演进策略提上了研究议程。鉴于TD-SCDMA的短期演进HSPA(包括HSDPA和HSUPA)无法满足IMT-Advanced的要求,提出了HSPA+和LTE的概念。本文首先介绍了TD-SCDMA未来演进和发展的趋势,包括TD-SCDMA的增强、短期演进、中长期演进以及基于IMT-Advanced的4G等。然后重点分析了HSPA+的关键技术和协议架构等,最后对LTE的帧结构和多址方式进行了分析,提出了演进时的关键点和对策。

TD-SCDMA移动通信系统的增强和演进

时分-同步码分多址(TD-SCDMA)作为具有中国自主知识产权的第三代移动通信标准之一,即将全面商用化。TD-SCDMA未来的增强和演进是目前热点问题之一,各种方案不断提出,但还没有一个结合短期发展和长期发展的可持续发展计划。根据采用的关键核心技术不同,文章提出了TD-SCDMA增强和演进的4阶段论:第一阶段为当前的TD-SCDMA阶段;第二阶段是TD-SCDMA短期演进,即HSxPA阶段(包括HSDPA、HSUPA和HSPA演进);第三阶段是长期演进阶段;最后一阶段是基于TD-SCDMA的时分双工(TDD)超3G(B3G)或者第4代移动通信系统阶段。详细描述了演进过程中每个阶段的主要特点,以及多输入多输出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)等新技术在演进过程的使用。

LTE/EPS在4G移动通信的演进研究

4G以其在通信范围、通信质量和支持高速数据媒体业务等方面的优势引领着移动通信的方向,为适应业务带宽、传输时延及网络覆盖等需要,第三代合作伙伴计划(3GPP)标准委员会启动了长期演进计划(LTE)和演进分组系统(EPS),并设计提出全IP的LTE/EPS架构。LTE系统主要研究新的物理层的传输方案、先进的天线技术和灵活的带宽,EPS从系统整体角度考虑未来移动通信的特征,将二者进行结合,可从系统结构演进的整体角度分析未来移动通信的网络发展趋势。

EIR向LTE扁平化演进的研究

LTE(Long Term Evolution,长期演进计划),以其卓越的通信带宽、高频谱利用率、可靠的Qos保证、灵活的系统部署、低网络时延成为电信运营商演进网络的首选。目前90%以上的运营商对LTE-TDD或者LTE-FDD表现出不同程度的关注。然而,LTE的扁平化理念在引入传统网元时受到挑战。依据扁平化理论对LTE核心网中的EIR(Equipment Identity Evolution,设备识别寄存器)和PCRF(策略和计费规则功能)提出一种融合的扁平化演进策略,在系统实验中起到一定降低时延的效果。

基于随机网络演算的LTE网络端到端时延分析

长期演进计划LTE(Long Term Evolution)由第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation PartnershipProject,3GPP)提出,是下一代高速无线网络通信的重要标准.LTE网络中的数据传输性能评价是学术界与工业界重要问题.但是,无线信道的时变性使得LTE网络中性能评价的复杂度大大增加.文中利用随机网络演算对LTE网络中不同数据流的到达和服务进行建模,建立了对LTE网络进行数据传输时端到端(End-to-End,E2E)时延分析的框架,并通过数值分析验证了所建立框架的有效性.

LTE中一种新的干扰与噪声功率估计方法

在分析长期演进计划及其增强系统的基础上,提出一种利用主同步信号估计干扰与噪声功率的方法。利用该方法估计当前同步子载波的信道系数,根据相邻子载波信道近似相等的特性,计算相邻同步子载波接收数据的估计值,将该估计值与实际接收数据的差值进行自相关,并通过统计平均得到干扰与噪声功率的估计值。仿真结果表明,在多径丰富的衰落信道场景下,与目前常用的循环前缀估计算法相比,该方法能较好地估计干扰和噪声功率。

第四代移动通信技术浅析

对第四代移动通信技术(4G)的产生背景、发展历史、概念和技术特点进行了介绍。对4G的网络架构和关键技术进行了分析和讨论,详细分析了OFDM技术、MIMO技术、软件无线电技术、切换技术、智能天线和基于Ipv6的核心网技术,并结合一些调研数据,对4G的最新进展以及4G对计算机技术发展的影响进行了一定的分析,并对未来的技术发展进行了展望。

面向LTE的静止轨道卫星通信系统随机接入方式

针对长期演进计划(LTE)系统和卫星移动通信系统融合中接入方式存在的问题,提出了一种面向LTE的静止轨道(GEO)卫星移动通信的随机接入方式。该方式参考了卫星通用通信系统(S-UMTS)和长期演进计划系统的随机接入方式设计,对接入前导和接入时隙作适应性修改,并提出了一种新的用户随机接入流程。通过随机接入时隙长度的扩展,将控制信息加入到接入前导中,解决了GEO卫星环境下用户接入时间长和用户之间时延差大的问题;提出的用户随机接入流程,有效改善了用户的接入时间性能。仿真结果表明,提出的随机接入方式适用于面向LTE的GEO卫星通信系统。

LTE系统中的分布式负载迁移协商均衡算法

为了提高长期演进计划(long term evolution,LTE)系统中业务处理资源的利用率,降低由于系统处理资源分配不均而导致的呼损率,给出了一种适用于LTE系统的分布式负载迁移协商均衡算法。分析了LTE系统通信的特点,指出可利用LTE系统eNodeB(evolved NodeB)间使用X2接口进行数据通信的特点,在组网的eNodeB间进行负载迁移。在此基础上建立了负载迁移协商均衡模型,指出了算法的适用场景,说明了算法均衡粒度的选取标准和性能评价指标。通过与传统的轮询算法进行比较,使用分布式事件驱动方法对该算法进行了性能分析,验证结果表明了该算法的有效性。

高速移动环境中提供QoS保证的跨层调度算法

在高速移动环境中,为了使调度器充分利用信道的时变特性和业务的服务质量(QoS)特性,通过分析业务超时的概率定义了移动效用,给出了业务时延特性、移动速度、中断容量和移动效用的关系.基于移动效用,提出三种调度算法,证明了贪婪算法的最优性,但复杂度较高.为了降低复杂度,基于移动效用的时变特性进一步提出了最大化效用梯度(MG)的调度算法,仿真结果表明,该低复杂度算法在保证系统获得较高吞吐量的同时,显著地提高了高速移动环境下的用户体验.

4G移动通信技术及其军事应用

军用宽带移动通信技术与民用第三代移动通信(3G)和第四代移动通信(4G)技术相比,其发展缓慢。现有军用移动通信主要依靠短波、超短波及通信卫星等手段,对多媒体新型业务支持较弱,难以满足新一代指挥信息系统的需求。首先,介绍了4G宽带移动通信主流体制长期演进计划的后续演进(LTE-A)关键技术;然后,分析了4G技术的军事应用优势以及存在问题;最后,展望了未来4G移动通信军事应用。

面向LTE的超低复杂度FFT处理单元设计

该文提出了一种超低复杂度的、面向长期演进(LTE)上行的快速傅里叶变换(FFT)混合基处理单元的设计与实现。由Cooley-Tukey算法与质因数算法,LTE上行所需FFT可以分解到基2,3,5上。该文基于Winograd傅里叶变换设计了FFT处理单元,利用折叠技术对多模下FFT进行了算法单元复用,利用正则符号数(CSD)乘法结合树形结构与Horner法则优化其中的乘法器结构。相比已有方法,关键路径时间降低16.7,乘法器面积降低78.9,总面积降低62.1。

LTE-A空口监测分析仪中载波聚合的设计与实现

针对载波聚合等关键技术的引入造成通信网络测试及优化困难,长期演进(LTE)网络空口测试仪表国内市场短缺的问题,提出一种支持3GPP R10/11协议标准,LTE演进(LTE-A)载波聚合等关键技术的空口监测分析仪的设计方案。首先,介绍空口监测分析仪整体物理架构及逻辑架构及两者之间的关系,及架构中各模块在监测仪中的功能;然后,设计一种监测仪中载波聚合技术的实现方案,以及一种仪表在多载波多小区情况下对多用户的支持方案,以满足新技术下用户及基站设备测试的需要。方案的应用,可加快载波聚合在网络中的商用进展,加速LTE-A网络部署进程,缩短网络建设周期,并将在网络运行维护中起到不可或缺的作用。

3GPP LTE及其物理层技术综述

3GPP长期演进(LTE)项目是近几年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,自2004年项目开始以来,已经取得了一系列重大进展,目前已经实现高数据率、低时延和基于全分组的设计目标。现介绍了LTE的项目计划及主要性能目标,并介绍了为了达到这一系列性能要求所采用的主要物理层技术。

3GPP LTE物理层关键技术

第三代移动通信3GPP组织为了应对宽带无线接入技术的竞争,于2004年底启动了长期演进(LTE)项目。自从启动以来,LTE项目在无线接口的关键技术、无线网络架构等方面取得了突出进展。本文综述LTE的项目计划及主要性能目标,并叙述TS36.211到TS36.214协议中目前已规定的LTE物理层关键技术。

基于SC-FDMA系统的频域均衡技术研究

为了克服SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)系统恶劣的传输环境,提出了基于SC-FDMA系统的频域均衡技术用来克服多径衰落、提高系统的传输性能。分别对线性均衡和判决反馈均衡在不同的信道和不同的子载波映射方式下的性能进行了分析比较。仿真结果表明,频域均衡技术对于集中式子载波映射(LFDMA)的效果优于插入式子载波映射(IFDMA),在PedestrianA信道和VehicularA信道下,判决反馈均衡的性能明显的优于线性均衡,能够在一定程度上提高系统性能。

一种高效的LTE参考信号方案及其性能分析

提出一种用已编码的系统信息符号替代大部分参考信号,减少无意义参考信号插入参考信号结构,从而使得系统整体传输效率得到提高.两天线发射分集条件下,该参考信号结构所插入无意义参考信号的数量比LTE原有方案减少了97.5%,只占整个数据帧中可用时频资源的0.238%,并且通过迭代信道估计和再次译码,误码率性能略优于原方案.四天线时,该参考信号结构所插入无意义参考信号的数量比LTE原有方案减少了96.7%,性能上也比原结构稍有提高.另外,对该参考信号结构在不同衰落、不同码率、不同多普勒频移等多种条件下的性能进行了比较.

3GPP LTE系统的预编码码本选择方案

利用等效矩阵和树搜索方法,提出了第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)系统中发射天线数为4的预编码码本选择方案.将16组预编码码本等效为5组预编码码本,再通过树搜索找到最佳码本.与最优码本选择方案相比,本方案有效减少了码本选择数目,降低了计算复杂度.仿真结果表明,此方案性能非常接近最优码本选择方案.

3GPP LTE标准化进展

为了保持在移动通信领域的技术及标准优势,3GPP启动其长期演进(LTE)的标准化工作。在物理层(层1)、空中接口协议结构层(层2)和网络结构方面,3GPPLTE采纳一系列先进技术和创新理念,IP语音(VoIP)业务和多媒体广播及多播业务(MBMS)的解决方案的优化正在进行中,目前已经实现高数据率、低时延和基于全分组的设计目标。