LTE与3G比较.doc

WCDMA系统具有以下特点： 可适应多种速率的传输，灵活地提供多种业务； 基站之间无需同步； 优化的分组数据传输方式； 支持不同载频之间的切换； 上、下行快速功率控制； 适应高达500km/h的移动速度。 WCDMA系统可以承载以下四种业务类型： 会话型：双向传输的实时业务，对时延、时延抖动很敏感。典型的业务有：话音、可视电话等； 交互型业务：双向不对称非实时的业务，如WWW游览、电子商务等。要求无错传输，但时延和时延抖动要求不是很高，时延小于1s； 流业务：单向业务，主要是音频流、视频流和FTP、静态图像传输等。音频流和视频流可以有错误传输，FTP和静态图像不能有错误。时延要求较低，一般要求1到10s； 后台型业务：单向或双向非对称业务，主要是电子邮件和传真业务。电子邮件不能出错，传真可以出错。时延要求很低，可以超过10s。 CDMA2000标准 CDMA2000体制标准化工作由3GPP2来完成。其电路域继承了2G的IS-95 CDMA网络，引入了以WIN为基本架构的业务平台。分组域是基于Mobile IP技术的分组网络。无线接入网以ATM交换机为平台提供丰富的适配层接口。 CDMA2000有下列技术特点： 多种信道带宽。前向链路上支持多载波（MC）和直扩（DS）两种方式；反向链路仅支持直扩方式； 可以更加有效地使用无线资源； 可实现CDMA One 向CDMA2000系统平滑过渡； 核心网协议可使用IS-41、GSM-MAP以及IP骨干网标准； 前向发送分集。使用前向链路发射分集技术可以减少发射功率，抗瑞利衰落，增大系统容量； 使用Turbo码。Turbo 码具有优异的纠错性能，适于高速率且对译码时延要求不高的数据传输业务，并可降低对发射功率的要求、增加系统容量； 辅助导频信道； 灵活的帧长。与IS-95不同，CDMA2000-1X支持5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms多种帧长，不同类型信道分别支持不同帧长； 反向链路相干解调。基站利用反向导频信道发出扩频信号捕获移动台的发射，再用Rake接收机实现相干解调，与IS-95采用非相干解调相比，提高了反向链路性能，降低了移动台发射功率，提高了系统容量； 可选择较长的交织器。TD-SCDMA标准TD-SCDMA（时分同步码分多址），由大唐电信科技产业集团代表中国提交，并于2000年5月被ITU、2001年3月被3GPP认可，成为3G的三个主要标准之一。TD-SCDMA采用智能天线、软件无线电、联合检测、接力切换、下行包交换高速数据传输等一系列高新技术，与其它系统相比具有突出的技术优势： 频谱利用率高。与WCDMA及CDMA2000相比，TD-SCDMA不需要成对的频率，具有最高的频谱利用率，能够更好地支持人口密集地区业务，它可以充分利用零碎频段，能有效缓解运营商频谱资源紧张问题； 系统容量大。由于采用了诸多先进技术，其干扰大大下降，系统容量大幅提高； 特别适合运营商开展数据业务。由于TD-SCDMA可以动态调整上下行数据传输速率，因此特别适合处理上下行不对称的IP数据业务； 系统成本低。TDD上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用智能天线等新技术，使系统得以降低发射功率，从而大大降低产品成本； 代表移动技术发展方向，系统易于升级，易于保护运营商投资。目前，国际上三代后技术研究的热点包括：TDMA技术、TDD技术、智能天线技术、软件无线电技术、下行包交换高速数据传输技术等，这些技术在TD-SCDMA系统里已经有所应用。此外，TD-SCDMA在通用硬件平台上采用软件无线电技术进行系统设计，升级十分方便。 降低多径干扰的影响； 基站接收灵敏度增加9dB，故仍然可能使用低发射功率达到较远通信距离。在使用相同发射功率级别的手持机条件下，TD-SCDMA的通信距离比WCDMA要大。3G标准包括CDMA2000(美国)、 WCDMA（欧洲）、TD-SCDMA（中国）、WiMAX四种。LTE支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）；支持两种不同的无线帧结构，即Type1和Type2帧结构，两者帧长均为10ms。前者适用于FDD工作模式，后者适用于TDD工作模式。而3G标准中CDMA2000和WCDMA支持FDD工作模式，TD-SCDMA和WiMAX则支持TDD模式。LTE物理层中每个无线帧的长度为10ms，由20个时隙构成，每个时隙的长度为，其编号为0-19。子帧长为1ms，定义为两个相邻的时隙，其中第i个子帧由第个和第个时隙构成。1. FDD工作模式LTE中的FDD模式LTE中FDD采用的Type1的帧结构图如下：Figure 1: Frame structure type 1其中在每个10ms中可以有10个子帧用于下行传输，并且由10个子帧用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。CDMA2000WCDMA 2.TDD工作模式：TDD工作模式中用时间来分离接收和发送信道。在TDD 方式的移动通信系统中, 接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载, 其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。2.1 LTE中的TDD模式 LTE中TDD模式采用的Type2帧结构如图：Figure 4.2-1: Frame structure type 2 (for 5 ms switch-point periodicity).TDD模式下，每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成，如图2所示。特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms。下行导频时隙保护间隔DwPTS用于下行传输，同步符号，UpPTS也用于传输上行同步符号，不用于传输上行数据，而GP为保护间隔，防止上下行间的干扰。上行导频时隙DwPTS和UpPTS的长度可配置，DwPTS的长度为312个OFDM符号，UpPTS的长度为12个OFDM符号，相应的GP长度为110个OFDM符号，其各自的长度可以根据网络的实际需要进行配置，协议中有多种配置方案。特殊时隙的应用，为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息。LTE FDD中用普通数据子帧传输上行sounding导频，而TDD系统中，上行sounding导频可以在UpPTS上发送(上行控制信息不使用UpPTS传输)。另外，DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。其中，DwPTS时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号，且主同步信道固定位于DwPTS的第三个符号。图中，一般子帧0和子帧5固定用于下行传输，而子帧2和7用于上行，其他帧可配置上行或下行子帧，LTE TDD支持5ms和10ms的上下行子帧切换周期，其具体配置规定如下：Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUDTable 4.2-2: Uplink-downlink configurations.2.2 TD-SCDMATD-SCDMA采用不需配对频率的 TDD(时分双工)工作方式。它的下行（前向链路）和上行（反向链路）的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的。TD-SCDMA物理信道用4层结构：超帧、无线帧、子帧和时隙 / 码。一个超帧长 720ms，由 72 个无线帧组成，每个无线帧长 10ms。时隙用于在时域和码域上区分不同用户信号，具有TDMA的特性。下图给出了TD-SCDMA物理信道的信号结构格式：TD-SCDMA 将每个无线帧分为两个 5ms 的子帧，每个子帧由长度 675s的 7 个主时隙和 3 个特殊时隙组成。3 个特殊时隙分别是下行导频时隙（DwPTS，75s）、上行导频时隙（UpPTS，125s）和保护时隙（Gp，75s）构成。在这7个主时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路，其他时隙可作为上行链路的时隙，也可以作为下行链路的时隙。上行链路的时隙和下行链的时隙之间由一个转换点分开，在TD-SCDMA系统的每个5ms的子帧中，有两个转换点（UL到DL和DL 到 UL），转换点的位置取决于小区上、下行时隙的配置，这种灵活的配置方案，特别适合不对称业务的传输。下图分别给出了对称分配和不对称分配的例子。（DL/UL 对称分配）（DL/UL 不对称分配）时隙：一个突发的持续时间就是一个时隙，主时隙突发结构由两个数据符号域、一个 144chip 的 Midamble 码、L1 控制信息和 16chip 的保护域组成，总共长 864chip。数据区共704chip长，数据域中每个比特用QPSK调制，扩频系数为116。Midamble码是作为训练序列，供多用户检测（联合检测或干扰抵消）时信道估计使用。下行导频时隙(DwPTS)：TD-SCDMA的每个子帧中的 DwPTS是作为下行导频和同步而设计的。该时隙是由长为 64chips的 SYNC_DL序列和 32chips的保护间隔组成，其结构下图所示：DwPTS的突发结构其中SYNC_DL 是一组 PN 码，用于区分相邻小区，系统中定义了 32 个码组，每组对应一个SYNC-DL 序列，SYNC-DL PN 码集在蜂窝网络中可以复用。有关码组的内容在后文介绍。 DwPTS 的发射，要满足覆盖整个区域的要求，因此不采用智能天线赋形。将 DwPTS 放在单独的时隙，一个是便于下行同步的迅速获取，再者，也可以减小对其他下行信号的干扰。 上行导频时隙(UpPTS)：每个子帧中的 UpPTS是为建立上行同步而设计的，当 UE处于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射 UpPTS，当得到网络的应答后，发送 RACH。这个时隙由长为 128chips的 SYNC_UL序列和 32chips的保护间隔组成，其结构如图 4.6 所示：UpPTS的突发结构其中SYNC_UL是一组 PN码, 用于在接入过程中区分不同的 UE。 保护时隙(GP)：即在 NodeB侧，由发射向接收转换的保护间隔，时长为 75us(96chips)，可用于确定基本的小区覆盖半径为 11 公里。同时，较大的保护时隙，可以防止上下行信号互相之间干扰，还可以允许终端在发出上行同步信号时进行一些时间提前。2.3 WiMAXWiMAX采用的IP-OFDMA技术中，只定义了5ms帧长度的TDD方式。IP-OFDMA技术采用的帧结构下图所示：每个帧可以进一步划分为下行子帧和上行子帧，两者之间用适当的保护时隙分隔。下行子帧与上行子帧之间的保护时隙叫做TTG(传输/接收转换间隔)，上行子帧与下一个帧的下行子帧之间的保护时隙叫做RTG(接收/传输转换间隔)。这两个参数是根据基站天线接口上的信号确定的，在实际使用中，还需要考虑无线信号的传播时延。每个帧都由Preamble开始，Preamble是这个帧的第一个符号，用于同步功能。紧接在Preamble之后是帧控制报头(FCH)，包括当前帧的控制信息，如DL-MAP和UL-MAP消息的长度、编码方案和使用的子信道等。FCH携带的信息量不大，但FCH提供了移动台继续解调其他消息所必须的基础信息，因此非常重要。MAP消息分别提供下行链路和上行链路上子信道分配信息和其它控制信息。其中DL-MAP消息规定了下行链路上的信息，包括以下内容。帧长度。802.16e支持多种帧长度，但IP-OFDMA技术仅仅支持5ms帧长度。将下行帧进一步划分为不同的突发(Burst)，不同的突发可以分配给不同的用户，从而实现多用户接入。确定可选的载波和符号分配方式