LTE——全新的无线接入空中接口技术

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LTE——全新的无线接入空中接口技术 [复制链接]

目前许多手机用户只是用手机打电话和发短信（文本信息），但是越来越多的人正在使用需要占用大量带宽的业务，例如网上冲浪、下载音乐和收看视频流等。为了给用户提供可与装有宽带（ADSL或电缆调制解调器）的家用电脑相媲美的体验，移动网络运营商不断投资对技术进行更新换代，以保持竞争力。

基于WCDMA的第三代无线通信系统已经在全球开始部署。UMTS运营商目前正在使用 HSDPA和HSUPA技术来升级3G网络，以提高下行链路和上行链路的数据速率。这两项技术合称HSPA，并继续向HSPA+技术演进。

为了满足未来对更高数据速率的需求，3GPP正在开发新的无线接入空中接口技术——长期演进（LTE）项目。LTE目前尚处于标准制订和早期开发阶段，预计将于2010年左右投入商业运营。LTE是3GPP的UMTS向纯IP网络的过渡，它为网络扩容、提高频谱利用率、改善小区边缘性能以及减少延迟提供了一个框架。LTE可在20MHz的频谱上实现100Mbps的下载速率和50Mbps的上传速率。如果使用多天线配置，LTE可支持更高的速率，其中下行链路的速率可达326.4Mbps。

3GPP LTE是5大无线标准之一，有时又称为“3.9G”技术。其它4项标准分别是：HSPA+、3GPP EDGE演进、3GPP2超移动宽带（UMB）（CDMA2000和1xEV-DO的演进版本）、基于IEEE 802.16e标准的移动WiMAX。这些标准在频谱效率上有着相似的目标，主要通过使用低稳健度的高阶调制方案和多天线技术（从基本的发射和接收分集到多路输入/多路输出）实现这个目标。许多分析师认为WiMAX最有竞争力。尽管LTE正处于研发之中并且是成熟的GSM-UMTS蜂窝系统的自然演进，但是WiMAX技术在开发、测试和部署方面已经先拔头筹。无论哪种制式最终统治了市场，LTE都将占据重要地位。

在开发其空中接口的同时，LTE还与系统体系结构演进（SAE）项目紧密结合，以定义LTE系统体系结构和演进分组核心（EPC）网络。SAE旨在简化和加快网络与单独用户设备之间的交互，对于实现LTE的多个主要速度和延迟目标非常关键。

在LTE中，下行链接和上行链接传输不是基于WCDMA进一步开发的解调方案，而是基于一个新型空中接口——下行链路采用OFDMA——OFDM的变种；上行链路采用单载波频分多址（SC-FDMA）。

早在1998年，3GPP就曾考虑将已在非蜂窝技术中采用的OFDM作为3G UMTS的传输方案。然而，该技术由于需要进行大量基带处理等原因而最终出局。如今数字信号处理成本已大幅度降低，将其作为手机无线传输机制在商业上是完全可行的。OFDM使用大量可以并行传输且间隔紧密的正交子载波（而不是单载波）来传输高速数据流。它通过一个传统的调制方案（例如：QPSK、16QAM或64QAM）以较低的符码率对每个子载波进行调制。数以百计或成百上千个子载波的组合使数据速率接近相同带宽下的传统单载波调制方案。

与WCDMA相比，OFDM具有多个明显优势：
* 宽带OFDM信道的抗衰减性最好；OFDM均衡器的实施与CDMA均衡器相比也更简单。
* 以低数据速率传输且由防护间隔（发送循环前缀）隔离的长符码，这使得OFDM几乎完全能够抵抗多路径效应。这一特性对在复杂的无线环境中进行传输特别有用。
* 由于OFDM可以轻松地将传输信号（子载波）与不相关的射频信道相匹配，因此这项技术非常适合多路输入/多路输出（MIMO）实施。

但是，纯OFDM会产生高峰均比（PAR）信号，从而可能导致设计问题，影响用户设备的电池使用寿命，这就是为什么上行链路要采用名为SC-FDMA的改进技术。
选择SC-FDMA技术的原因是，它将单载波传输系统（例如GSM和CDMA）的低PAR技术与OFDM/OFDMA的抗多路径干扰和频率分配灵活等特点结合到一起。SC-FDMA又称为离散傅立叶变换扩频正交频分复用（DFT-SOFDM）。

图1在频域和时域中显示了OFDMA和SC-FDMA如何发送一个8 QPSK符码序列。在OFDMA示例中，4个符码是并行发送的，每个符码都在适当的QPSK相位上调制各自的子载波。一个OFDMA符码周期内，每个数据符码占用15kHz。在符码周期尾部，在传送4个新符码的下一个符码周期到达之前，插入一个防护间隔，其中包含循环前缀（CP——符码第一部分的副本）。

在SC-FDMA中，数据符码是按顺序发送的。因为本例中有4个子载波，所以要在一个SC-FDMA符码周期内连续发送4个数据符码。数据速率较高的符码需要4倍带宽，所以每个数据符码占用60kHz而不是15kHz的频谱。发送完4个数据符码之后，插入CP。（注，OFDMA与SC-FDMA的符码周期相同。）

无论是最初的WCDMA技术还是现在的HSPA技术，用于LTE的用户设备（UE）芯片组在设计时都要求具有尽可能长的使用寿命，以使制造商能够在较长的时间内收回其巨额投资。由于芯片组支持的数据速率远高于网络中用户设备（UE）实际能达到的速率，因此设备供应商必须确定正确的操作以使设备达到最高指定速率。

为满足LTE新需求而设计的测量产品和解决方案必须支持新的测量方法，以实现对混合模拟/数字无线技术的测试。这些方法使用CPRI和 OBSAI标准来测试基站，使用DigRF和MIPI D-PHY标准来测试用户设备，而没有使用或隐藏了传统的测试接口。曾经只需要进行射频测试的制造商现在必须掌握新的方法来表征设备。这些新测量所需要的工具有：系统仿真软件、码型发生器、逻辑分析仪、信号发生器、信号分析仪以及用于协议开发的网络仿真软件。

作为全球测试与测量解决方案的领先厂商，安捷伦科技公司一直引领着新兴无线和宽带市场的发展潮流。安捷伦拥有当今最先进、最可靠的LTE自动化设计和测试解决方案，并竭力提供贯穿整个产品开发周期、范围最完整（从射频到数字）的测量。