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一、介紹
正當(dāng)人們驚訝于WiMAX技術(shù)的迅猛崛起時(shí)，3GPP也開始了UMTS技術(shù)的長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）技術(shù)的研究。這項(xiàng)受人矚目的技術(shù)被稱為“演進(jìn)型3G”（Evolved 3G，E3G）。但只要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)稍作了解，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種以O(shè)FDM為核心的技術(shù)，與其說是3G技術(shù)的“演進(jìn)”（evolution），不如說是“革命”（revolution），它和3GPP2 AIE（空中接口演進(jìn)）、WiMAX以及最新出現(xiàn)的IEEE 802.20 MBFDD/MBTDD等技術(shù)，由于已經(jīng)具有某些“4G”特征，甚至可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。
自2004年11月啟動(dòng)LTE項(xiàng)目以來，3GPP以頻繁的會(huì)議全力推進(jìn)LTE的研究工作，僅半年就完成了需求的制定。2006年6年，3GPP RAN（無線接入網(wǎng)）TSG已經(jīng)開始了LTE工作階段（WI），但由于研究階段（SI）上有個(gè)別遺留問題還沒有解決，SI將延長到9月結(jié)束。按目前的計(jì)劃，將于2007年9月完成LTE標(biāo)準(zhǔn)的制定（測(cè)試規(guī)范2008年3月完成），預(yù)計(jì)2010年左右可以商用。雖然工作進(jìn)度略滯后于原計(jì)劃，但經(jīng)過艱苦的討論和融合，終于確定了大部分基本技術(shù)框架，一個(gè)初步的LTE系統(tǒng)已經(jīng)逐漸展示在我們眼前。
二、LTE的需求指標(biāo)
LTE項(xiàng)目首先從定義需求開始。主要需求指標(biāo)包括：
●支持1.25MHz-20MHz帶寬；
●峰值數(shù)據(jù)率：上行50Mbps，下行100Mbps。頻譜效率達(dá)到3GPP R6的2-4倍；
●提高小區(qū)邊緣的比特率；
●用戶面延遲（單向）小于5ms，控制面延遲小于1OOms；
●支持與現(xiàn)有3GPP和非3GPP系統(tǒng)的互操作；
●支持增強(qiáng)型的廣播多播業(yè)務(wù)；
●降低建網(wǎng)成本，實(shí)現(xiàn)從R6的低成本演進(jìn)；
●實(shí)現(xiàn)合理的終端復(fù)雜度、成本和耗電；
●支持增強(qiáng)的IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）和核心網(wǎng)；
●追求后向兼容，但應(yīng)該仔細(xì)考慮性能改進(jìn)和向后兼容之間的平衡；
●取消CS（電路交換）域，CS域業(yè)務(wù)在PS（包交換）域?qū)崿F(xiàn)，如采用VoIP；
●對(duì)低速移動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，同時(shí)支持高速移動(dòng)；
●以盡可能相似的技術(shù)同時(shí)支持成對(duì)（paired）和非成對(duì)（unpaired）頻段；
●盡可能支持簡單的臨頻共存。
3GPP毫不諱言LTE項(xiàng)目的啟動(dòng)是為了應(yīng)對(duì)“其他無線通信標(biāo)準(zhǔn)”的競爭。針對(duì)WiMAX“低移動(dòng)性寬帶IP接入”的定位，LTE提出了相對(duì)應(yīng)的需求，如相似的帶寬、數(shù)據(jù)率和頻譜效率指標(biāo)、對(duì)低移動(dòng)性進(jìn)行優(yōu)化、只支持PS域，強(qiáng)調(diào)廣播多播業(yè)務(wù)等。同時(shí)，出于對(duì)VoIP和在線游戲的重視，LTE對(duì)用戶面延遲的要求近乎苛刻。關(guān)于向后兼容的要求似乎模棱兩可，從目前的情況看，由于選擇了大量的新技術(shù)，至少在物理層已難以保持從UMTS的平滑過渡。
最近，運(yùn)營商又提出加強(qiáng)廣播業(yè)務(wù)的要求，建議增加在單獨(dú)的下行載波部署移動(dòng)電視（Mobile TV）系統(tǒng)的需求。
三、LTE物理層標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
LTE的研究工作主要集中在物理層、空中接口協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)幾個(gè)方面，其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面的工作和3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）項(xiàng)目密切相關(guān)。本文將對(duì)LTE物理層方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究進(jìn)展做一簡單的介紹。
3.1 雙工方式和幀結(jié)構(gòu)
目前的LTE物理層技術(shù)研究主要針對(duì)頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD）兩種雙工方式。依據(jù)TR 25.913中對(duì)FDD/TDD共性的需求，TR 25.814中的內(nèi)容基本都假設(shè)對(duì)FDD和TDD均適用。少數(shù)對(duì)TDD進(jìn)行的區(qū)別考慮的地方，都進(jìn)行了特別注明。
在TDD模式下，每個(gè)子幀要么作為上行子幀，要么作為下行子幀。上行或下行子幀可以空出若干個(gè)OFDM符號(hào)作為空閑（Idle）符號(hào)，以留出必要的保護(hù)間隔。子幀的結(jié)構(gòu)可能不斷變化，因此可能需要通過信令通知系統(tǒng)當(dāng)前的子幀結(jié)構(gòu)。
另外，由于TR 25.913對(duì)系統(tǒng)的臨頻同址共存提出了需求，使TDD EUTRA系統(tǒng)面臨和TDD UTRA系統(tǒng)之間的干擾問題。為了解決這個(gè)問題，目前TR 25.814考慮了兩種TDD EUTRA幀結(jié)構(gòu)：固定（Fixed）幀結(jié)構(gòu)和通用（Generic）幀結(jié)構(gòu)。
3.1.1 固定幀結(jié)構(gòu)
這種方法就是分別針對(duì)低碼片速率（LCR）-TDD UTRA和高碼片速率（HCR）-TDD UTRA系統(tǒng)采用與UTRA系統(tǒng)相似的幀結(jié)構(gòu)。也就是說，為了和LCR-TDD UTRA系統(tǒng)兼容，需要采用和LCR-TDD UTRA幾乎相同的幀結(jié)構(gòu)，即一個(gè)10ms無線幀分為2個(gè)5ms的無線子幀，每個(gè)無線子幀分為7個(gè)時(shí)隙（TSO~TS6），每個(gè)時(shí)隙（對(duì)應(yīng)于FDD模式下的一個(gè)子幀）長度為0.675ms。同步和保護(hù)周期插在TSO和TS1之間，包括DwPTS、GP和UpPTS。每個(gè)時(shí)隙包含一個(gè)小的空閑周期，可用作上下行切換的保護(hù)周期。
可以看到，這個(gè)幀結(jié)構(gòu)基本和原有的LCR-TDD幀結(jié)構(gòu)相同，只是在每個(gè)時(shí)隙中加入了空閑周期。這個(gè)改動(dòng)主要是為了能夠在一個(gè)無線子幀內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次的上下行切換，以滿足LTE對(duì)傳輸時(shí)延的嚴(yán)格要求。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)過RAN全會(huì)通過，寫入了RAN的LTE研究報(bào)告TR 25.912。
RAN1工作組的研究報(bào)告TR 25.814中也包含了針對(duì)HCR-TDD的固定幀結(jié)構(gòu)，由于篇幅所限，此處略去對(duì)這種幀結(jié)構(gòu)的介紹�？梢钥吹�，固定幀結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是采用了和FDD LTE不同的子幀（時(shí)隙）長度，由此導(dǎo)致了LTE的FDD和TDD模式在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)上有所不同。
3.1.2 通用幀結(jié)構(gòu)
這種方法是在盡量保持和FDD LTE設(shè)計(jì)參數(shù)一致的基礎(chǔ)上滿足和TDD UTRA系統(tǒng)的臨頻同址共存。這種設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是采用了和FDD LTE相同的子幀長度0.5ms。但由于0.5ms與LCR-TDD UTRA（O.675ms）和HCR-TDD UTRA（0.667）的子幀長度都不相同，要避免和TDD UTRA系統(tǒng)之間的干擾，相對(duì)比較困難。通常整數(shù)個(gè)O.5ms子幀的長度和與整數(shù)個(gè)0.675ms（或0.667ms）子幀的長度和都不相等，因此為了使TDD EUTRA系統(tǒng)和TDD UTRA系統(tǒng)的上下行切換點(diǎn)相互對(duì)齊，就需要留出額外的空閑（Idle）間隙，這樣會(huì)損失一些頻譜效率。同時(shí)，由于TDD UTRA系統(tǒng)的上下行切換點(diǎn)的位置可能變化，相對(duì)應(yīng)的TDD EUTRA幀結(jié)構(gòu)也需要隨之變化。也就是說，對(duì)不同的上下行比例，通用幀結(jié)構(gòu)中的每個(gè)子幀的起止位置都可能不同，這也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
因此，通用幀結(jié)構(gòu)比較適合那些同時(shí)部署了FDD LTE系統(tǒng)、但沒有部署TDD UTRA系統(tǒng)的運(yùn)營商，因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)可以獲得更高的與FDD LTE系統(tǒng)的共同性，從而獲得較低的系統(tǒng)復(fù)雜度。但對(duì)于那些已經(jīng)部署了TDD UTRA系統(tǒng)的運(yùn)營商，固定幀結(jié)構(gòu)是更好的選擇，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)可以更容易的避免TDD UTRA和TDD EUTRA系統(tǒng)間的干擾。
3.2 基本傳輸和多址技術(shù)的選擇
基本傳輸技術(shù)和多址技術(shù)是無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)。3GPP成員在討論多址技術(shù)方案時(shí)，主要分成兩個(gè)陣營：多數(shù)公司認(rèn)為OFDM/FDMA技術(shù)與CDMA技術(shù)相比，可以取得更高的頻譜效率；而少數(shù)公司認(rèn)為OFDM系統(tǒng)和CDMA系統(tǒng)性能相當(dāng)，出于后向兼容的考慮，應(yīng)該沿用CDMA技術(shù)。持前一種看法的公司全部支持在下行采用OFDM技術(shù)，但在上行多址技術(shù)的選擇上又分為兩種觀點(diǎn)。大部分廠商因?yàn)閷?duì)OFDM的上行峰平比PAPR（將影響手持終端的功放成本和電池壽命）有顧慮，主張采用具有較低PAPR的單載波技術(shù)。另一些公司（主要是積極參與WiMAX標(biāo)準(zhǔn)化的公司）建議在上行也采用OFDM技術(shù)，并用一些增強(qiáng)技術(shù)解決PAPR的問題。經(jīng)過激烈的討論和艱苦的融合，3GPP最終選擇了大多數(shù)公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC（單載波）-FDMA。
上行SC-FDMA信號(hào)可以用“頻域”和“時(shí)域”兩種方法生成，頻域生成方法又稱為DFT擴(kuò)展OFDM（DFT-S-OFDM）；時(shí)域生成方法又稱為交織FDMA（IFDMA）。采用哪種生成方法尚未確定，但大部分公司支持采用DFT-S-OFDM技術(shù)（如圖1所示）。這種技術(shù)是在OFDM的IFFT調(diào)制之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行DFT擴(kuò)展，這樣系統(tǒng)發(fā)射的是時(shí)域信號(hào)，從而可以避免OFDM系統(tǒng)發(fā)送頻域信號(hào)帶來的PAPR問題。
3.2 “宏分集”的取舍
是否采用宏分集技術(shù)，是LTE討論中的又一個(gè)焦點(diǎn)。這個(gè)問題看似是物理層技術(shù)的取舍，實(shí)則影響到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇，對(duì)LTE/SAE系統(tǒng)的發(fā)展方向有深選的影響。
3GPP內(nèi)部在下行宏分集問題上的看法比較一致。由于存在難以解決的“同步問題”，各公司很早就明確，對(duì)單播（unicast）業(yè)務(wù)不采用下行宏分集。只是在提供多小區(qū)廣播（broadcast）業(yè)務(wù)時(shí)，由于放松了對(duì)頻譜效率的要求，可以通過采用較大的循環(huán)前綴（CP），解決小區(qū)之間的同步問題，從而使下行宏分集成為可能。
與下行相比，3GPP對(duì)上行宏分集的取舍卻遲遲不決。宏分集的基礎(chǔ)是軟切換，這種CDMA系統(tǒng)的典型技術(shù)，在FDMA系統(tǒng)中卻可能“弊大于利”。更重要的是，軟切換需要一個(gè)“中心節(jié)點(diǎn)”（如UTRAN中的RNC）來進(jìn)行控制，這和大多數(shù)公司推崇的網(wǎng)絡(luò)“扁平化”、“分散化”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)背道而馳。經(jīng)過仿真結(jié)果的比較、激烈的爭論、甚至“示意性”的表決，3GPP最終決定LTE（至少在目前）不考慮宏分集技術(shù)。
3.3 基本參數(shù)設(shè)計(jì)
LTE在數(shù)據(jù)傳輸延遲方面的要求很高（單向延遲小于5ms），這一指標(biāo)要求LTE系統(tǒng)必須采用很小的最小交織長度（TTI）。大多數(shù)公司主要出于對(duì)FDD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建議采用0.5ms的子幀長度（1幀包含20個(gè)子幀）。但是正如3.1節(jié)中提到的，這種子幀長度和UMTS中現(xiàn)有的兩種TDD技術(shù)的時(shí)隙長度不匹配。例如TD-SCDMA的時(shí)隙長度為0.675ms，如果LTE TDD系統(tǒng)的子幀長度為0.5ms，則新、老的系統(tǒng)的時(shí)隙無法對(duì)齊，使得TD-SCDMA系統(tǒng)和LTE TDD系統(tǒng)難以“臨頻共址”共存。因此3GPP在這個(gè)問題上形成決議（體現(xiàn)在TR 25.912中）：基本的子幀長度為0.5ms，但在考慮和LCR-TDD（即TD-SCDMA）系統(tǒng)兼容時(shí)可以采用0.675ms子幀長度。
OFDM和SC-FDMA（以DFT-S-OFDM為例）的子載波寬度選定為15kHz，這是一個(gè)相對(duì)適中的值，兼顧了系統(tǒng)效率和移動(dòng)性，明顯比WiMAX系統(tǒng)大。下行OFDM的CP長度有長短兩種選擇，分別為4.69ms（采用O.675ms子幀時(shí)為7.29ms）和16.67ms。短CP為基本選項(xiàng)，長CP可用于大范圍小區(qū)或多小區(qū)廣播。短CP情況下一個(gè)子幀包含7個(gè)（采用0.675ms子幀時(shí)為9個(gè)）OFDM符號(hào)；長CP情況下一個(gè)子幀包含6個(gè)（采用0.675ms子幀時(shí)為8個(gè)）OFDM符號(hào)。上行由于采用單載波技術(shù)，子幀結(jié)構(gòu)和下行不同。DFT-S-OFDM的一個(gè)子幀包含6個(gè)（采用0.675ms子幀時(shí)為8個(gè)）“長塊”和2個(gè)“短塊”（SB，如圖2所示），長塊主要用于傳送數(shù)據(jù)，短塊主要用于傳送導(dǎo)頻信號(hào)。
雖然為了支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，LTE的最小TTI長度僅為0.5ms，但系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)的調(diào)整TTI，以在支持其他業(yè)務(wù)時(shí)避免由于不必要的IP包分割造成的額外的延遲和信令開銷。
上、下行系統(tǒng)分別將頻率資源分為若干資源單元（RU）和物理資源塊（PRB），RU和PRB分別是上、下行資源的最小分配單位，大小同為25個(gè)子載波，即375kHz。下行用戶的數(shù)據(jù)以虛擬資源塊（VRB）的形式發(fā)送，VRB可以采用集中（localized）或分散（distributed）方式映射到PRB上。Localized方式即占用若干相鄰的PRB，這種方式下，系統(tǒng)可以通過頻域調(diào)度獲得多用戶增益。Distributed方式即占用若干分散的PRB，這種方式下，系統(tǒng)可以獲得頻率分集增益。上行RU可以分為Localized RU（LRU）和Distributed RU（DRU），LRU包含一組相鄰的子載波，DRU包含一組分散的子載波。為了保持單載波信號(hào)格式，如果一個(gè)UE占用多個(gè)LRU，這些LRU必須相鄰；如果占用多個(gè)DRU，所有子載波必須等間隔。
3.4 參考信號(hào)（導(dǎo)頻）設(shè)計(jì)
3.4.1 下行參考符號(hào)設(shè)計(jì)
LTE目前確定了下行參考符號(hào)（即導(dǎo)頻）設(shè)計(jì)。下行導(dǎo)頻格式如圖3所示，系統(tǒng)采用TDM（時(shí)分復(fù)用）的導(dǎo)頻插入方式。每個(gè)子幀可以插入兩個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，第1和第2導(dǎo)頻分別在第1和倒數(shù)第3個(gè)符號(hào)。導(dǎo)頻的頻域密度為6個(gè)子載波，第1和第2導(dǎo)頻在頻域上交錯(cuò)放置。采用MIMO時(shí)須支持至少4個(gè)正交導(dǎo)頻（以支持4天線發(fā)送），但對(duì)智能天線例外。在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，多天線之間主要采用FDM（頻分復(fù)用）方式的正交導(dǎo)頻。在不同的小區(qū)之間，正交導(dǎo)頻在碼域?qū)崿F(xiàn)（CDM）。
對(duì)多小區(qū)MBMS系統(tǒng)，可以考慮采用兩種參考符號(hào)結(jié)構(gòu)：各小區(qū)相同的（cell-common）的參考符號(hào)和各小區(qū)不同的（cell-specific）參考符號(hào)。目前假設(shè)cell-common結(jié)構(gòu)為基本結(jié)構(gòu)，是否支持cell-specific參考符號(hào)還有待于進(jìn)一步研究。
3.4.2 上行參考符號(hào)設(shè)計(jì)
上行參考符號(hào)位于兩個(gè)SC-FDMA短塊中，用于NodeB的信道估計(jì)和信道質(zhì)量（CQI）估計(jì)。參考符號(hào)的設(shè)計(jì)需要滿足兩種SC-FDMA傳輸——集中式（Localized）SC-FDMA和分布式（Distributed）SC-FDMA的需要。由于SC-FDMA短塊的長度僅為長塊的一半，SC-FDMA參考符號(hào)的子載波寬度為數(shù)據(jù)子載波寬度的2倍。
與下行相似，上行參考符號(hào)也可能采用正交設(shè)計(jì)，以支持多個(gè)MIMO天線之間、多個(gè)UE之間的參考符號(hào)區(qū)分。上行正交參考符號(hào)也可以用FDM、TDM、CDM或上述方法的混合方法實(shí)現(xiàn)。其中CDM方法通過一個(gè)CAZAC序列的不同循環(huán)位移樣本實(shí)現(xiàn)。
針對(duì)用于信道估計(jì)的參考符號(hào)，首先考慮不同UE的參考符號(hào)之間將采用FDM方式區(qū)分。參考符號(hào)可能采用集中式發(fā)送（只對(duì)集中式SC-FDMA情況），也可能采用分散式發(fā)送。在采用分散式發(fā)送時(shí)，如果SB1和SB2都用于發(fā)送參考符號(hào)，SB1和SB2中的參考符號(hào)將交錯(cuò)放置，以獲得更佳的頻域密度。對(duì)分布式SC-FDMA情況，也可以考慮采用TDM和CDM方式對(duì)不同UE的參考符號(hào)進(jìn)行復(fù)用。特別對(duì)于一個(gè)NodeB內(nèi)的多個(gè)UE，將采用分布式FDM和CDM的方式。多天線UE情況下的上行參考符號(hào)結(jié)構(gòu)尚有待于進(jìn)一步研究。
為了滿足頻域調(diào)度的需要，可能需要對(duì)整個(gè)帶寬進(jìn)行信道質(zhì)量估計(jì)，因此即使數(shù)據(jù)采用本集中式發(fā)送，用于信道質(zhì)量估計(jì)的參考符號(hào)也需要在更寬的帶寬內(nèi)進(jìn)行分布式發(fā)送。不同UE的參考符號(hào)可以采用分布式FDM或CDM（也基于CAZAC序列）復(fù)用在一起。
3.5 控制信令設(shè)計(jì)
3.5.1 下行控制信令設(shè)計(jì)
下行帶外L1/L2控制信令包括：用于下行數(shù)據(jù)發(fā)送的調(diào)度信息；用于上行發(fā)送的調(diào)度賦予信息；對(duì)上行發(fā)送給出的ACK/NACK信息。
下行調(diào)度信息用于UE對(duì)下行發(fā)送信號(hào)進(jìn)行接收處理，又分為3類：資源分配信息、傳輸格式和HARQ信令。資源分配信息包括UE ID、分配的資源位置和分配時(shí)長，傳輸格式包括多天線信息、調(diào)制方式和負(fù)載大小。HARQ信令的內(nèi)容視HARQ的類型有所不同，異步HARQ信令包括HARQ流程編號(hào)、IR（增量冗余）HARQ的冗余版本和新數(shù)據(jù)指示。同步HARQ信令包括重傳序列號(hào)。在采用多天線的情況下，資源分配信息和傳輸格式可能需要對(duì)多個(gè)天線分別傳送。
上行調(diào)度信息用于確定UE上行發(fā)送信號(hào)格式，也包含資源分配信息和傳輸格式，結(jié)構(gòu)與下行相似。其中傳輸格式的形式取決于UE是否有參與確定傳輸格式的能力。如果上行傳輸格式完全由NodeB決定，則此信令中將給出完整的傳輸格式；如果UE也參與上行傳輸格式的確定，則此信令可能只給出傳輸格式的上限。
ACK/NACK的格式有待于進(jìn)一步研究。
傳送控制信令的時(shí)頻資源可以進(jìn)行調(diào)整，UE通過RRC信令或盲檢測(cè)方法獲得相應(yīng)的資源信息�？刂菩帕畹木幋a可以考慮兩種方式：聯(lián)合編碼和分別編碼。聯(lián)合編碼即多個(gè)UE的信令合在一起進(jìn)行信道編碼，分別編碼即各用戶采用分開的獨(dú)立編碼的控制信道，每個(gè)信道用來通知一個(gè)用戶的ID及其資源分配情況。下行控制信令可采用FDM和TDM兩種復(fù)用方式，F(xiàn)DM方式的優(yōu)勢(shì)是可以以數(shù)據(jù)率為代價(jià)換取更好的覆蓋，TDM方式的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)微睡眠（micro-sleep）。另外，下行控制信令本身可以考慮采用多天線技術(shù)（如賦形和預(yù)編碼）傳送，以提高傳送質(zhì)量。
3.5.2 上行控制信令設(shè)計(jì)
上行控制信令包括：與數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信令、信道質(zhì)量指示（CQI）、ACK/NACK信息和隨機(jī)接入信息。其中隨機(jī)接入信息又可以分為同步隨機(jī)接入信息和異步隨機(jī)接入信息，前一種信息還包含調(diào)度請(qǐng)求和資源請(qǐng)求。
與數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信令包括HARQ和傳輸格式（只當(dāng)UE有能力選擇傳輸格式時(shí)）。
CQI和ACK/NACK的格式有待于進(jìn)一步研究。
LTE上行由于采用單載波技術(shù)，控制信道的復(fù)用不如OFDM靈活。經(jīng)過反復(fù)的討論，3GPP決定只采用TDM方式復(fù)用控制信道，因?yàn)檫@種方式可以保持SC-FDMA的低PAPR特性。與數(shù)據(jù)相關(guān)的信令將和UE的數(shù)據(jù)復(fù)用在一個(gè)時(shí)/頻資源塊中。
3.5.3 調(diào)制和編碼
LTE下行主要采用OPSK、16QAM、64QAM三種調(diào)制方式。上行主要采用位移BPSK（p/2-shift BPSK，用于進(jìn)一步降低DFT-S-OFDM的PAPR）、OPSK、8PSK和16QAM。另一個(gè)正在考慮的降PAPR技術(shù)是頻域?yàn)V波（spectrum shaping）。另外也已明確，“立方度量”（Cubic Metric）是比PAPR更準(zhǔn)確的衡量對(duì)功放非線性影響的指標(biāo)。在信道編碼方面，LTE主要考慮Turbo碼，但如果能獲得明顯的增益，也將考慮其他編碼方式，如LDPC碼。為了實(shí)現(xiàn)更高的處理增益，還可以考慮以重復(fù)編碼作為FEC（前向糾錯(cuò)）碼的補(bǔ)充。
3.6 多天線技術(shù)
3.6.1 下行MIMO和發(fā)射分集
LTE系統(tǒng)將設(shè)計(jì)可以適應(yīng)宏小區(qū)、微小區(qū)、熱點(diǎn)等各種環(huán)境的MIMO技術(shù)。基本MIMO模型是下行2×2、上行1×2個(gè)天線，但同時(shí)也正在考慮更多天線配置（最多4×4）的必要性和可行性。
具體的MIMO技術(shù)尚未確定，目前正在考慮的方法包括空分復(fù)用（SDM）、空分多址（SDMA）、預(yù)編碼（Pre-coding）、秩自適應(yīng)（Rank adaptation）、智能天線、以及開環(huán)發(fā)射分集（主要用于控制信令的傳輸，包括空時(shí)塊碼（STBC）和循環(huán)位移分集（CSD））等。
根據(jù)TR 25.814的定義，如果所有SDM數(shù)據(jù)流都用于一個(gè)UE，則稱為單用戶（SU）-MIMO，如果將多個(gè)SDM數(shù)據(jù)流用于多個(gè)UE，則稱為多用戶（MU）-MIMO。
下行MIMO將以閉環(huán)SDM為基礎(chǔ)，SDM可以分為多碼字SDM和單碼字SDM（單碼字可以看作多碼字的特例）。在多碼字SDM中，多個(gè)碼流可以獨(dú)立編碼，并采用獨(dú)立的CRC，碼流數(shù)量最大可達(dá)4。對(duì)每個(gè)碼流，可以采用獨(dú)立的鏈路自適應(yīng)技術(shù)（例如通過PARC技術(shù)實(shí)現(xiàn)）。
下行LTE MIMO還可能支持MU-MIMO（或稱為空分多址SDMA），出于UE對(duì)復(fù)雜度的考慮，目前主要考慮采用預(yù)編碼技術(shù)，而不是干擾消除技術(shù)來實(shí)現(xiàn)MU-MIMO。SU-MIMO模式和MU-MIMO模式之間的切換，由NodeB控制（半靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）。
作為一種將天線域MIMO信號(hào)處理轉(zhuǎn)化為束（beam）域信號(hào)處理的方法，預(yù)編碼技術(shù)可以在UE實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單的線性接收機(jī)。3GPP已經(jīng)確定，線性預(yù)編碼技術(shù)將被LTE標(biāo)準(zhǔn)支持。但采用歸一化（Unitary）還是非歸一化（Non-unitary），采用碼本（Codebook）反饋還是非碼本（Non-codebook）反饋，還有待于進(jìn)一步研究。另外，碼本的大小、具體的預(yù)編碼方法、反饋信息的設(shè)計(jì)和是否對(duì)信令采用預(yù)編碼技術(shù)等問題（此問題主要涉及智能天線的使用），都正在研究之中。需要指出的是，在目前的LTE研究工作中，智能天線技術(shù)被看作預(yù)編碼技術(shù)的一種特例。
同時(shí)正在被考慮的問題還有是否采用秩自適應(yīng)（Rank adaptation）及天線組選擇技術(shù)。還將采用開環(huán)發(fā)射分集作為閉環(huán)SDM技術(shù)的有效補(bǔ)充，目前的工作假設(shè)是循環(huán)位移分集（CSD）。
用于廣播多播（MBMS）的MIMO技術(shù)和用于單播的MIMO技術(shù)將有很大的不同。MBMS系統(tǒng)將無法實(shí)現(xiàn)信息的上行反饋，因此只能支持開環(huán)MIMO，包括開環(huán)發(fā)射分集、開環(huán)空間復(fù)用或兩者的合并。
如果單頻網(wǎng)（SFN）MBMS系統(tǒng)中的小區(qū)的數(shù)量足夠多，系統(tǒng)本身已具有足夠的頻率分集，因此再采用發(fā)射空間分集帶來的增益就可能很小。但由于在SFN系統(tǒng)中，MBMS系統(tǒng)很可能是帶寬受限的，因此空間復(fù)用比較有吸引力。而且由于接收信號(hào)來自于多個(gè)小區(qū)，有助于空間復(fù)用的解相關(guān)處理。
對(duì)于用于MBMS的多碼字空間復(fù)用系統(tǒng)，由于缺少上行反饋，針對(duì)碼字進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）無法實(shí)現(xiàn)。但可以特意在不同天線采用不同的調(diào)制編碼方式或不同的發(fā)射功率（半靜態(tài)的），以實(shí)現(xiàn)在UE的有效的干擾消除（不同天線間的調(diào)制編碼方式及功率的差異有利于串行干擾消除獲得更佳的性能）。
3.6.2 上行MIMO和發(fā)射分集
上行MIMO的基本配置是2ˊ2天線，正在考慮發(fā)射分集（包括CSD和空時(shí)／頻塊碼）、SDM和預(yù)編碼等技術(shù)。同時(shí)，LTE也正在考慮采用更多天線的可能性�？紤]到某些雙天線UE可能只有一套射頻發(fā)射系統(tǒng)，LTE也正在考慮天線選擇技術(shù)。
上行MIMO還將采用一種特殊的MU-MIMO（SDMA）技術(shù)，即上行的MU-MIMO（也即已被WiMAX采用的虛擬MIMO技術(shù)）。此項(xiàng)技術(shù)可以動(dòng)態(tài)的將兩個(gè)單天線發(fā)送的UE配成一對(duì)（Pairing），進(jìn)行虛擬的MIMO發(fā)送，這樣2個(gè)MIMO信道具有較好正交性的UE可以共享相同的時(shí)／頻資源，從而提高上行系統(tǒng)的容量。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的影響，主要是需要UE發(fā)送相互正交的參考符號(hào)，以支持MIMO信道估計(jì)。
3.7 調(diào)度
調(diào)度就是動(dòng)態(tài)的將最適合的時(shí)／頻資源分配給某個(gè)用戶，系統(tǒng)根據(jù)信道質(zhì)量信息（CQI）的反饋、有待調(diào)度的數(shù)據(jù)量、UE能力等決定資源的分配，并通過控制信令通知用戶。調(diào)度和鏈路自適應(yīng)、HARQ緊密聯(lián)系，都是根據(jù)下述信息來調(diào)整的：
——QoS參數(shù)和測(cè)量；
——NodeB有待調(diào)度的負(fù)載量；
——等待重傳的數(shù)據(jù)；
——UE的CQI反饋；
——UE能力；
——UE睡眠周期和測(cè)量間隙／長度；
——系統(tǒng)參數(shù)，如帶寬和干擾水平。
LTE的調(diào)度可以靈活的在localized和distributed方式之間切換，并將考慮減小開銷的方法。一種方法就是對(duì)話音業(yè)務(wù)一次性調(diào)度相對(duì)固定的資源（即persistent scheduling）。
上行調(diào)度與下行相似，但上行除了可以采用調(diào)度來分配無線資源外，還將支持基于競爭（Contention）的資源分配方式。
調(diào)度操作的基礎(chǔ)是CQI反饋（當(dāng)然CQI信息還可以用于AMC、干擾管理和功率控制等）。CQI反饋的頻域密度應(yīng)該是最小資源塊的整數(shù)倍，CQI的反饋周期可以根據(jù)情況的變化進(jìn)行調(diào)整。LTE還未確定具體的CQI反饋方法，但反饋開銷的大小將作為選擇CQI反饋方法的重要依據(jù)。
3.8 鏈路自適應(yīng)
3.8.1 下行鏈路自適應(yīng)
鏈路自適應(yīng)的核心技術(shù)是自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）。LTE對(duì)AMC技術(shù)的爭論主要集中在是否對(duì)一個(gè)用戶的不同頻率資源采用不同的AMC（RB-specific AMC）。理論上說，由于頻率選擇性衰落的影響，這樣做可以比在所有頻率資源上采用相同的AMC配置（RB-common AMC）取得更佳的性能。但大部分公司在仿真中發(fā)現(xiàn)這種方法帶來的增益并不明顯，反而會(huì)帶來額外的信令開銷，因此最終決定采用RB-common AMC。也就是說，對(duì)于一個(gè)用戶的一個(gè)數(shù)據(jù)流，在一個(gè)TTI內(nèi)，一個(gè)層2的PDU只采用一種調(diào)制編碼組合（但在MIMO的不同流之間可以采用不同的AMC組合）。
3.8.2 上行鏈路自適應(yīng)
上行鏈路自適應(yīng)比下行包含更多的內(nèi)容，除了AMC外，還包括傳輸帶寬的自適應(yīng)調(diào)整和發(fā)射功率的自適應(yīng)調(diào)整。UE發(fā)射帶寬的調(diào)整主要基于平均信道條件（如路損和陰影）、UE能力和要求的數(shù)據(jù)率。該調(diào)整是否也基于塊衰落和頻域調(diào)度，有待于進(jìn)一步研究。
3.9 HARQ
LTE基本將采用增量冗余（Incremental Redundancy）HARQ。另外，各公司還就是否采用異步HARQ或自適應(yīng)HARQ展開了討論�；镜腍ARQ，每次重傳的時(shí)刻和所采用的發(fā)射參數(shù)（調(diào)制編碼方式及資源分配等）都是預(yù)先定義好的。而異步HARQ則可以根據(jù)需要隨時(shí)發(fā)起重傳。自適應(yīng)HARQ即每次重傳的發(fā)射參數(shù)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。因此異步HARQ和自適應(yīng)HARQ與基本的HARQ相比可以取得一定增益，但需要額外的信令開銷。
例如對(duì)于自適應(yīng)HARQ，每次重傳可以自適應(yīng)的改變AMC配置和資源塊分配，但需要通過信令傳送各次重傳的參數(shù)配置。而對(duì)于基本HARQ，重傳采用固定的、預(yù)定義的AMC配置和資源塊分配，因此只需要在首次傳送時(shí)發(fā)送參數(shù)配置。
3.10 功率控制
由于不存在CDMA系統(tǒng)中的“用戶間干擾”，LTE系統(tǒng)可以在每個(gè)子頻帶內(nèi)分別進(jìn)行“慢功控”。但在上行，如果對(duì)小區(qū)邊緣用戶進(jìn)行完全的功控，可能導(dǎo)致小區(qū)間干擾問題。因此目前正在考慮對(duì)邊緣用戶只“部分的”的補(bǔ)償路損和陰影衰落，從而避免產(chǎn)生較強(qiáng)的小區(qū)干擾。這樣可以獲得的更大的系統(tǒng)容量。當(dāng)功控考慮對(duì)其他小區(qū)干擾時(shí)，小區(qū)邊緣UE的“目標(biāo)SINR”需要定得比小區(qū)中心UE的“目標(biāo)SINR”小，當(dāng)然同時(shí)要考慮UE之間的公平性問題。
3.11 小區(qū)搜索
LTE系統(tǒng)的小區(qū)搜索需要支持1.25-20MHz帶寬的操作。可用于小區(qū)搜索的信道包括同步信道（SCH）、廣播信道（BCH），SCH用來取得下行系統(tǒng)時(shí)鐘和頻率同步，而BCH則用來取得小區(qū)的特定信息。另外，參考信號(hào)也可能被用于一部分小區(qū)搜索過程。
總的來說，UE在小區(qū)搜索過程中需要獲得的信息包括：符號(hào)時(shí)鐘和頻率信息、小區(qū)帶寬、小區(qū)ID、幀時(shí)鐘信息、小區(qū)多天線配置、BCH帶寬以及SCH和BCH所在的子幀的CP長度。
小區(qū)ID可以通過直接檢測(cè)或ID組檢測(cè)獲得，直接檢測(cè)即通過SCH直接映射到小區(qū)ID，而ID組檢測(cè)即通過SCH確定ID組，然后再通過參考符號(hào)和BCH確定具體的小區(qū)ID。BCH帶寬則可以由小區(qū)帶寬直接映射，或由UE通過盲檢測(cè)獲得（CP長度也可以通過盲檢測(cè)獲得）。
3.11.1 時(shí)頻域結(jié)構(gòu)
SCH和BCH的時(shí)域結(jié)構(gòu)還未最終確定。首先，一個(gè)無線幀可能傳輸一次SCH和BCH，也可能傳輸多次。SCH和BCH數(shù)量也不一定一樣，每個(gè)SCH后面不一定都跟著一個(gè)BCH。SCH的間隔和在子幀的位置應(yīng)該固定，BCH位于SCH后的固定相對(duì)位置（如果該SCH后面有一個(gè)BCH的話）。對(duì)TDD系統(tǒng)，一個(gè)無線幀包含多個(gè)SCH/BCH可能對(duì)幀結(jié)構(gòu)造成額外的影響。對(duì)基于LCR-TDD幀結(jié)構(gòu)的TDD LTE系統(tǒng)，小區(qū)搜索和LCR-TDD相似，即SCH通過DwPTS傳送，BCH通過TSO傳送。
在頻域結(jié)構(gòu)方面，SCH被置于小區(qū)系統(tǒng)帶寬的中心，帶寬初步定為（至少對(duì)初始接入）1.25MHz。BCH也在系統(tǒng)帶寬的中心發(fā)送，基本帶寬也為1.25MHz。對(duì)于帶寬超過5MHz的系統(tǒng)，除了1.25MHz以外，BCH也有可能采用更大的帶寬。這種情況下，需要通過SCH通知UE BCH將要采用的傳輸帶寬。無論采用何種帶寬，UE必須能夠只依賴系統(tǒng)帶寬的中央部分獲得小區(qū)ID，以實(shí)現(xiàn)很快的小區(qū)搜索。
為了提高SCH和BCH的可靠性，正在考慮對(duì)這兩種信道采用發(fā)射分集技術(shù)。
3.11.2 分級(jí)和不分級(jí)SCH
在SCH信號(hào)的結(jié)構(gòu)方面，有兩種選擇：分級(jí)（Hierarchical）的SCH和不分級(jí)（Non-hierarchical）的SCH。對(duì)于分級(jí)的SCH，系統(tǒng)發(fā)送2或3個(gè)SCH信號(hào)，第1個(gè)SCH信號(hào)只用于獲得時(shí)間和頻率同步，該信號(hào)對(duì)各小區(qū)是相同的，或只有少數(shù)幾種選擇。第2個(gè)SCH信號(hào)是對(duì)各小區(qū)不同的，攜帶小區(qū)ID或小區(qū)組ID。如果第2個(gè)SCH信號(hào)只攜帶小區(qū)組ID，則可用小區(qū)的公共參考符號(hào)獲得具體的小區(qū)ID。如果沒有第2個(gè)SCH信號(hào)，則可以直接通過小區(qū)的公共參考信號(hào)獲得完整的小區(qū)ID。對(duì)于不分等級(jí)的SCH信號(hào)，SCH信號(hào)對(duì)各小區(qū)是不同的（可能占用不同子載波），直接攜帶小區(qū)ID或小區(qū)組ID。
選擇分級(jí)還是非分級(jí)小區(qū)搜索，需要考慮如下問題：
——在小區(qū)間干擾和頻率偏差環(huán)境下的搜索時(shí)間；
——開銷（即所消耗的額外發(fā)送功率和時(shí)頻資源）；
——UE復(fù)雜度。
目前的研究表明，在低SNR范圍（SNR＜OdB），分級(jí)搜索可實(shí)現(xiàn)比非分級(jí)搜索更短的搜索時(shí)間；而在高SNR范圍，非分級(jí)搜索較分級(jí)搜索性能的搜索時(shí)間更短。
3.11.3 下行時(shí)鐘同步
同步過程可以分為時(shí)鐘同步和幀同步兩個(gè)步驟。
SCH時(shí)鐘同步可以采用基于互相關(guān)的時(shí)鐘檢測(cè)方法或基于自相關(guān)的時(shí)鐘檢測(cè)方法。基于互相關(guān)的檢測(cè)用于分級(jí)搜索，這種方法通過檢測(cè)接收信號(hào)和SCH副本（各小區(qū)相同的SCH或一組時(shí)域上不同的SCH）之間的相關(guān)性來獲得時(shí)鐘�；谧韵嚓P(guān)的檢測(cè)可用于分級(jí)或不分級(jí)搜索，這種方法是在一個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送多個(gè)對(duì)稱的SCH波形，然后通過檢驗(yàn)這些SCH波形之間的自相關(guān)性來獲得時(shí)鐘。對(duì)分級(jí)搜索可以混合采用上述兩種檢測(cè)方法。
如果SCH在一個(gè)無線幀內(nèi)多次發(fā)送，SCH時(shí)鐘同步無法直接給出無線幀的時(shí)域位置，這時(shí)就需要進(jìn)行額外的無線幀同步檢測(cè)。無線幀可通過SCH、BCH或參考信號(hào)實(shí)現(xiàn)。基于SCH的檢測(cè)可用于分級(jí)或不分級(jí)搜索，這種方法是通過在頻域檢測(cè)小區(qū)特定的SCH序列取得幀同步。在分級(jí)SCH情況下，可以將第1個(gè)SCH看作參考信號(hào)，然后通過對(duì)第2個(gè)SCH進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)完成上述過程。基于BCH的檢測(cè)也可用于分級(jí)或不分級(jí)搜索，這種方法是通過對(duì)BCH進(jìn)行解碼來取得幀同步�；趨⒖夹盘�(hào)的檢測(cè)主要用于分級(jí)搜索，也就是通過對(duì)調(diào)制過的參考信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)來取得同步。采用這種方法時(shí)，參考信號(hào)波形的重復(fù)周期需要和無線幀周期10ms相等。
3.11.4 小區(qū)ID檢測(cè)
目前的基本假設(shè)是設(shè)置512個(gè)小區(qū)ID（和WCDMA一樣），最終的數(shù)量需進(jìn)一步研究�？捎糜谛^(qū)ID檢測(cè)的物理信道包括SCH和參考信號(hào)。首先，可以用SCH直接指示小區(qū)ID，這種方法適用于分級(jí)和非分級(jí)SCH。如果用小區(qū)特定序列或/和小區(qū)特定跳頻圖案對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，就可以通過檢測(cè)接收到的參考符號(hào)和參考符號(hào)副本之間的互相關(guān)性來判定小區(qū)ID，這種方法適用于分級(jí)和非分級(jí)SCH。
小區(qū)ID分組有助于減少相關(guān)檢測(cè)的次數(shù)，但是否需要將小區(qū)ID進(jìn)行分組，目前尚未確定。分組的方法很可能和WCDMA相似，對(duì)基于參考信號(hào)的小區(qū)ID檢測(cè)，可以首先通過SCH序列指示小區(qū)ID組，下一步，UE就只需要對(duì)該小區(qū)ID組內(nèi)的小區(qū)ID進(jìn)行搜索（基于參考符號(hào)或SCH），從而減少相關(guān)檢測(cè)的次數(shù)。如果第2個(gè)SCH信號(hào)只攜帶小區(qū)組ID，則可用小區(qū)的公共參考信號(hào)獲得具體的小區(qū)ID；如果沒有第2個(gè)SCH信號(hào)，則可以直接通過小區(qū)的公共參考符號(hào)獲得完全的小區(qū)ID。
3.12 上行隨機(jī)接入
上行隨機(jī)接入分為非同步隨機(jī)接入和同步隨機(jī)接入。
3.12.1 非同步隨機(jī)接入
非同步隨機(jī)接入是在UE還未獲得上行時(shí)間同步或喪失同步時(shí)，用于NodeB估計(jì)、調(diào)整UE上行發(fā)射時(shí)鐘的過程。這個(gè)過程也同時(shí)用于UE向NodeB請(qǐng)求資源分配。
隨機(jī)接入信道（RACH）的時(shí)／頻結(jié)構(gòu)尚未最終確定。RACH可能占用某個(gè)單獨(dú)的時(shí)頻資源（即FDM/TDM）或和其他信道共享資源（即CDM），RACH使用的資源可在RRM的控制下調(diào)整。由于目前的LTE系統(tǒng)對(duì)調(diào)度的設(shè)計(jì)無法保證在非同步情況下沒有小區(qū)內(nèi)干擾，因此RACH本身需要有抗干擾能力。也就是說，RACH信號(hào)的時(shí)長需要比子幀的整數(shù)倍短，以留出一些保護(hù)時(shí)間，避免由于時(shí)鐘失步造成的干擾，RACH信號(hào)的長度可以根據(jù)不同的小區(qū)大小進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)于基于LCR-TDD整結(jié)構(gòu)的TDD LTE系統(tǒng)，與LCR-TDD UTRA系統(tǒng)相似，將通過UpPCH信道進(jìn)行上行接入。RACH信號(hào)的長度短于0.8ms（即UpPTS+TS1的長度），對(duì)大尺寸的小區(qū)，可考慮采用更長RACH信號(hào)。
上行接入信道基本帶寬為1.25MHz，但也可能采用更寬的帶寬或多個(gè)1.25MHz信道。
隨機(jī)接入信號(hào)主要由前導(dǎo)（Preamble）構(gòu)成。Preamble用于上行時(shí)鐘對(duì)齊和UE識(shí)別符的檢測(cè)。在Preamble中也可能包含4-8比特的信息，可額外攜帶的簡短的信令。
目前LTE正在考慮2種非同步隨機(jī)接入方法。第1種接入過程為：UE一次性發(fā)送用于同步和資源請(qǐng)求的Preamble，NodeB也一次性反饋時(shí)鐘信息和資源分配信息；第2種接入過程為：UE先發(fā)送用于同步的Preamble，NodeB反饋時(shí)鐘信息和可供UE發(fā)送資源請(qǐng)求信息的資源。而后UE再使用NodeB分配的資源在共享信道或隨機(jī)接入信道（對(duì)基于LCR-TDD的TDD LTE系統(tǒng)）發(fā)送資源請(qǐng)求，然后NodeB再反饋數(shù)據(jù)發(fā)送資源分配。
RACH的發(fā)送將采用開環(huán)功率控制技術(shù)，也就是說，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)需要調(diào)整每次RACH信號(hào)的發(fā)射功率。FDD系統(tǒng)的開環(huán)功控將采用可變步長的功率漸增（Power ramping）方法，而TDD系統(tǒng)的開環(huán)功控可以針對(duì)每次RACH發(fā)送獨(dú)立的調(diào)整發(fā)射功率。
3.12.2 同步隨機(jī)接入
同步隨機(jī)接入用于在UE已經(jīng)取得并保持著和NodeB的同步時(shí)進(jìn)行隨機(jī)接入。同步隨機(jī)接入的目的主要是請(qǐng)求資源分配。
上行接入的最小帶寬等于資源分配的基本單位（即375kHz），但也可能采用更寬的帶寬或多個(gè)1.25MHz信道。RACH信號(hào)的長度可以根據(jù)不同的小區(qū)大小進(jìn)行調(diào)整（靜態(tài)、半靜態(tài)或動(dòng)態(tài)），以在開銷、延遲和覆蓋之間取得最佳的折衷。
同步上行接入的過程和非同步上行接入相似，只是省去了同步的過程。
RACH信號(hào)序列的設(shè)計(jì)（如基于CAZAC序列）應(yīng)該滿足如下要求：
●保證高的檢測(cè)幾率；
●RACH信號(hào)的數(shù)量需要滿足高負(fù)載小區(qū)的需要，保證低的碰撞幾率；
●保證精確的時(shí)鐘檢測(cè)（即要有優(yōu)良的相關(guān)特性和足夠的帶寬）；
●保持低PAPR/CM特性。
3.13 MBMS
LTE的多媒體廣播多播業(yè)務(wù)（MBMS）系統(tǒng)可以采用兩種方法實(shí)現(xiàn)：多小區(qū)發(fā)送和單小區(qū)發(fā)送。對(duì)于單小區(qū)發(fā)送，MBMS業(yè)務(wù)信道（MTCH）映射到下行共享信道（DL-SCH）。對(duì)于多小區(qū)發(fā)送，MTCH可能映射到另一個(gè)單獨(dú)的傳輸信道。
多小區(qū)發(fā)送MBMS系統(tǒng)的核心是基于單頻網(wǎng)（SFN）的下行宏分集軟合并，為了實(shí)現(xiàn)軟合并，小區(qū)間要取得同步（同步精度遠(yuǎn)小于CP），以使UE能合并多小區(qū)的信號(hào)。
用于多小區(qū)發(fā)送MBMS的參考符號(hào)在小區(qū)間需要保持一致。如果某個(gè)子幀專門用來傳送MBMS信號(hào)，參考信號(hào)可以相對(duì)單播模式做適當(dāng)精簡。另外，為了簡化操作，用于MTCH的控制信道的發(fā)送頻率也可能小于DL-SCH控制信道的發(fā)送頻率。對(duì)于多小區(qū)MBMS，目前的假設(shè)是采用各小區(qū)共同的參考信號(hào)。但對(duì)單小區(qū)MBMS，可能要考慮對(duì)各小區(qū)采用不同的參考信號(hào)。
MBMS數(shù)據(jù)應(yīng)在短時(shí)長內(nèi)以高瞬時(shí)數(shù)據(jù)率集中發(fā)送，以降低每個(gè)頻道的占空比（Duty circle），從而實(shí)現(xiàn)低能耗。
MBMS系統(tǒng)可以部署在單獨(dú)的載波，也可以和單播LTE系統(tǒng)共享一個(gè)載波。
如果組播系統(tǒng)和單播系統(tǒng)共享一個(gè)載波，兩種信號(hào)的復(fù)用方式是一個(gè)需要解決的問題，目前正在考慮TDM（組播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)占用不同子幀）和FDM（組播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)復(fù)用在一個(gè)子幀內(nèi)）復(fù)用方式。當(dāng)系統(tǒng)帶寬小于或等于UE帶寬能力時(shí)，需要考慮是否采用TDM方式，以降低對(duì)UE的射頻要求。當(dāng)系統(tǒng)帶寬大于UE帶寬能力時(shí)，需要采用FDM方式。
多個(gè)MBMS數(shù)據(jù)流之間的復(fù)用主要采用TDM方式，以盡可能減小MBMS接收時(shí)間。控制信息的設(shè)計(jì)需要支持上述兩種復(fù)用。
無論系統(tǒng)采用哪種復(fù)用方式，MBMS數(shù)據(jù)都需要和下行L1/L2信令（包括用于單播的信令）復(fù)用在一起，單播信號(hào)的參考信號(hào)和控制信息結(jié)構(gòu)不應(yīng)因此受到影響。
如果MBMS采用單獨(dú)載波發(fā)送，不同業(yè)務(wù)（頻道）之間只采用TDM復(fù)用，而且目前假設(shè)只采用長CP，而且只集中于5MHz和10MHz兩種帶寬。但MBMS的物理層調(diào)制編碼方式將和單播基本一致。
3.14 同步
除了考慮基本的UE和NodeB之間的同步外，基于OFDM/FDMA的LTE系統(tǒng)還需要考慮另外兩種同步操作。一是上行同步（又稱時(shí)間控制），即為了保證上行多用戶之間的正交性，要求各用戶的信號(hào)同時(shí)到達(dá)NodeB，誤差在CP以內(nèi)。因此需要根據(jù)用戶距NodeB的位置遠(yuǎn)近調(diào)整它們的發(fā)射時(shí)間。
另一個(gè)問題是NodeB之間的同步。與異步的WCDMA系統(tǒng)不同，保持NodeB之間的正交性可以使基于OFDM/FDMA的LTE系統(tǒng)獲得更好的性能（例如對(duì)于MBMS系統(tǒng)）。但3GPP系統(tǒng)傳統(tǒng)上不像3GPP2系統(tǒng)那樣依靠外部時(shí)鐘（如GPS）取得同步，因此除了考慮采用外部時(shí)鐘提供系統(tǒng)同步外，還需要考慮采取別的方法。目前正在考慮的方法是：NodeB借助小區(qū)內(nèi)各UE的報(bào)告和相鄰NodeB作同步校準(zhǔn)，以此類推，使全系統(tǒng)逐步和參考基站取得同步。
3.15 小區(qū)間干擾抑制
LTE提高小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)率的目標(biāo)將通過小區(qū)間干擾抑制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。目前正在考慮的方案包括干擾隨機(jī)化、干擾協(xié)調(diào)、干擾消除和慢功控等。
SI主要的研究集中在干擾協(xié)調(diào)方法，即在小區(qū)中心采用頻率復(fù)用1，而在小區(qū)邊緣采用小于1的頻率復(fù)用，從而避免強(qiáng)干擾；因此又稱為部分頻率復(fù)用（FFR）或軟頻率復(fù)用（SFR）。目前首先考慮采用靜態(tài)的FFR方法，這種方法不要求小區(qū)之間的信令交互。進(jìn)而可以考慮半靜態(tài)的FFR方法，這種方法可以更高效的利用頻率資源，但是依賴于一定數(shù)量的小區(qū)間信令交互。半靜態(tài)FFR對(duì)小區(qū)間信令的需求很可能關(guān)系到接入網(wǎng)架構(gòu)中是否需要RRM服務(wù)器。
干擾協(xié)調(diào)的缺點(diǎn)是可用于小區(qū)邊緣的頻率資源有限，限制了小區(qū)邊緣的峰值速率和系統(tǒng)容量。干擾消除即在接收機(jī)采用多用戶檢測(cè)消除相鄰小區(qū)的干擾，目前主要考慮基于UE多天線接收的干擾抵制合并（IRC）技術(shù)。
在難以使用干擾消除和干擾協(xié)調(diào)的時(shí)候，還可以采用干擾隨機(jī)化技術(shù)。這種方法是將小區(qū)間的干擾隨機(jī)化為白噪聲，因此又稱為干擾白化。目前主要考慮采用小區(qū)加擾來實(shí)現(xiàn)干擾隨機(jī)化。這種方法可以取得最基本的小區(qū)間干擾抑制效果。
3.16 切換
LTE在上行和下行都沒有采用宏分集合并技術(shù)。也就是說，LTE將不采用軟切換，而將采用快速小區(qū)選擇（即快速硬切換）方法。
除了系統(tǒng)內(nèi)的切換，LTE也正在考慮不同頻率之間和不同系統(tǒng)（如其他3GPP系統(tǒng)、WLAN系統(tǒng)等）的切換。
四、物理層評(píng)估結(jié)果
在2006年5月初的RAN1#45會(huì)議上，RAN1各公司提交了LTE物理層的仿真評(píng)估結(jié)果。結(jié)果表明，目前的LTE層基本概念可以滿足或接近TR 25.912中的系統(tǒng)需求。
4.1 峰值速率
LTE系統(tǒng)的峰值速率如表1和表2所示。基本開銷包括CP、保護(hù)時(shí)間、保護(hù)子載波和參考符號(hào)，全開銷包括全部的系統(tǒng)和L1/L2開銷，開銷占系統(tǒng)資源的29%。
表1 LTE系統(tǒng)峰值速率仿真評(píng)估結(jié)果（基本幀結(jié)構(gòu)）
從評(píng)估結(jié)果看，LTE系統(tǒng)峰值速率在下行明顯超出了要求的目標(biāo)性能，在上行很接近要求的目標(biāo)性能。
4.2 吞吐量和頻譜效率
LTE系統(tǒng)的吞吐量如表3所示，頻譜效率如表4所示。
上述結(jié)果表明，LTE系統(tǒng)在上行已經(jīng)完全可以達(dá)到TR 25.913的需求，即小區(qū)和用戶吞吐量提高超過3倍。但下行評(píng)估結(jié)果并沒有完全達(dá)到需求，例如：同時(shí)取得3-4倍扇區(qū)／平均用戶吞吐量提高和2-3倍的小區(qū)邊緣用戶吞吐量提高還有一定的困難。根據(jù)某些公司提供的結(jié)果，可以通過采用較長的TTI、較小的控制開銷和增強(qiáng)型技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)。
4.3 用戶面延遲
LTE系統(tǒng)的用戶面延遲性能如表5所示。無HARQ重傳情況下的評(píng)估是假設(shè)基于無負(fù)載的系統(tǒng)，因此忽略了調(diào)度和包長度對(duì)延遲的影響。有HARQ重傳情況下的評(píng)估是假設(shè)30%的重傳幾率，考慮5次重傳的無負(fù)載傳輸。另外，ROHC、加密和RLC/MAC處理的總延遲約為O.5ms。評(píng)估結(jié)果表明，在不考慮從AGW（接入網(wǎng)關(guān)）到E-NodeB的延遲的情況下，用戶面延遲4ms以下，滿足TR 25.913在這方面的需求。
4.4 覆蓋
上述的評(píng)估主要針對(duì)小區(qū)間距1732m以下的情況，但某些仿真也考慮了最大小區(qū)間距7500m和小區(qū)半徑5000m的情況。這些仿真證明，大尺寸小區(qū)情況下能取得的性能和基本小區(qū)尺寸下的性能處于同一數(shù)量級(jí)或略低于基本小區(qū)尺寸下的性能。
另外，LTE工作也考慮了在極大小區(qū)覆蓋下的性能。限制小區(qū)尺寸的一個(gè)因素是隨機(jī)接入過程，目前的隨機(jī)接入過程已經(jīng)考慮了采用可調(diào)的RACH信號(hào)長度來支持很大的小區(qū)尺寸。在TDD模式下，關(guān)鍵的問題是在發(fā)射機(jī)端的時(shí)鐘提前（Timing advance）問題，以實(shí)現(xiàn)在接收機(jī)端的同步。這個(gè)問題可以通過在上下行切換點(diǎn)插入可變數(shù)量的空閑符號(hào)（Idle symbol）實(shí)現(xiàn)，但上述方法在上下行頻繁切換時(shí)會(huì)造成很大的效率損失。但可以預(yù)計(jì)，在超大小區(qū)情況下，可能不需要過于頻繁的上下行切換，因此LTE TDD也應(yīng)具備支持超大小區(qū)尺寸的能力。
4.5 移動(dòng)性
LTE系統(tǒng)在移動(dòng)性方面的需求是：對(duì)15km/h低移動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)，在120km/h的中速移動(dòng)實(shí)現(xiàn)較高的性能，支持350km/h和500km/h的高速移動(dòng)。根據(jù)目前LTE的研究，由于采用了0.5ms的子幀長度、靈活的資源分配方式（調(diào)度和分散分配）、基于數(shù)據(jù)包前轉(zhuǎn)的NodeB之間切換和非壓縮模式，LTE系統(tǒng)可以滿足高速移動(dòng)的需求。
在切換方面，目前LTE系統(tǒng)可以在典型的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)30ms的用戶面中斷間隙（上行和下行）。由于采用了數(shù)據(jù)包前轉(zhuǎn)，可以避免切換中的丟包。
4.6 網(wǎng)絡(luò)同步
目前對(duì)FDD E-UTRAN的設(shè)計(jì)（如小區(qū)搜索）基于異步網(wǎng)絡(luò)，但某些小區(qū)間干擾抑制的方法可能依賴于網(wǎng)絡(luò)同步。另外，在提供多小區(qū)MBMS業(yè)務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)同步有明顯的性能增益。在采用獨(dú)立的MBMS載波時(shí)，可能只需要少數(shù)的基站保持同步，取得系統(tǒng)同步相對(duì)比較容易。
TDD模式下，網(wǎng)絡(luò)也需要取得同步，但同步精度沒有對(duì)多小區(qū)MBMS的要求那么高。小區(qū)內(nèi)的上行同步的性能依賴于物理層參數(shù)（主要是CP長度）的設(shè)置。E-UTRAN的切換是硬切換，目前未看到會(huì)有額外的同步需求。但頻率同步有助于防止時(shí)鐘漂移，這種同步可能不需要額外的操作，可以依賴于NodeB本身的頻率穩(wěn)定性。
4.7 MBMS
LTE MBMS的需求是達(dá)到頻譜效率1bps/Hz。目前的LTE MBMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)能在500-1000m的站間距情況下可實(shí)現(xiàn)1.1bps/Hz頻譜效率，在站間距1732m站間距情況下可實(shí)現(xiàn)0.5bps/Hz頻譜效率。由此看來，目前的設(shè)計(jì)在較小的小區(qū)情況下大致能夠滿足需求，但在較大小區(qū)半徑下尚不能達(dá)到需求。
4.8 復(fù)雜度
在復(fù)雜度方面，SI只進(jìn)行了概括的分析。目前的結(jié)論是，LTE物理層設(shè)計(jì)不會(huì)帶來不可接受的復(fù)雜度問題。由于LTE系統(tǒng)比R6系統(tǒng)的峰值速率高得多，因此物理層復(fù)雜度也會(huì)相應(yīng)增加。更大的系統(tǒng)帶寬和MIMO技術(shù)的引入將增大信道的解碼復(fù)雜度和HARQ處理所需的緩存大小。
OFDM/SC-FDMA系統(tǒng)有利于以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)更寬的寬帶傳輸。采用單頻網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的MBMS系統(tǒng)更是可以在不增加UE接收機(jī)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上獲得顯著的性能增益。
另外，LTE對(duì)可變帶寬（1.25-20MHz）的支持和對(duì)FDD、TDD兩種雙工方式的同時(shí)支持，也會(huì)影響系統(tǒng)的復(fù)雜度。但通過采用適當(dāng)?shù)男诺澜Y(jié)構(gòu)和保持FDD/TDD的高度相似性，可以將額外復(fù)雜度降到較低的水平。
為了控制復(fù)雜度，LTE UE的最小發(fā)送／接收帶寬為10MHz，這可能會(huì)使10MHz終端工作在20MHz系統(tǒng)中時(shí)，給測(cè)量帶來一定的問題，但這些問題是可以解決的。
最后，LTE標(biāo)準(zhǔn)將盡可能避免保留多個(gè)選項(xiàng)，以簡化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和測(cè)量。
五、下一步的工作
在2006年5月底召開的RAN#32次會(huì)議上，確定了今后LTE標(biāo)準(zhǔn)化的工作計(jì)劃。按照原計(jì)劃，LTE SI將在2006年6月結(jié)束，同時(shí)創(chuàng)建WI。大部分設(shè)備商和少數(shù)運(yùn)營商認(rèn)為SI已經(jīng)取得預(yù)期的效果，可以過渡到WI了。但數(shù)家運(yùn)營商認(rèn)為SI尚有很多遺留問題，沒有達(dá)到第2階段（Stage 2）的成熟度，下行吞吐量的評(píng)估也未完全滿足需求，因此建議推遲結(jié)束SI。
最后經(jīng)過妥協(xié)，達(dá)成決議，關(guān)閉SI的日期推遲至RAN#33次會(huì)議（9月），對(duì)某些特定方向繼續(xù)研究。通過RAN研究報(bào)告TR 25.912，但不凍結(jié)。通過并凍結(jié)RAN1和RAN2的研究報(bào)告TR 25.814和TR 25.813。開始LTE WI，通過高層面的LTE WI描述（WID），發(fā)往各工作組審議和修改，并提交到RAN#33會(huì)議正式通過。開始stage 2的工作，進(jìn)一步討論各工作組研究報(bào)告和stage 3的規(guī)范結(jié)構(gòu)。
在2006年9月前SI須解決的遺留問題包括：繼續(xù)考察提高下行性能至高端指標(biāo)（例如，規(guī)定須實(shí)現(xiàn)3-4倍增益，則應(yīng)按照4倍要求）的技術(shù)；進(jìn)行VoIP的進(jìn)一步仿真；進(jìn)行細(xì)致的復(fù)雜度分析；進(jìn)一步完善QoS控制；包含對(duì)IMS的支持；進(jìn)一步完善MBMS概念等。
新建立的LTE WI將包含如下相關(guān)的WI。
