LTE覆盖增强技术分为上行和下行覆盖增强技术。
背景
随着数据通信业务需求的迅速增加,移动通信业务由话音业务过渡到话音,数据,图像综合业务阶段。为满足宽带数据通信的需求,无线宽带接入网的建设成为未来移动网络建设重点。LTE作为未来通信发展的大趋势,各大运营商都先后加大了对LTE的投资和研究力度。目前,我国及欧,美,日等一些国家已开始或即将部署LTE网络。
LTE系统不仅要满足多种环境下用户业务的动态速率需求,还需要为各种移动性应用提供可控的上下行无缝覆盖。实际组网中,小区边缘面临着来自其他小区的较大程度的干扰,会对小区边缘用户接入概率,频谱效率和用户体验造成影响。另外,欧洲运营商通过实测发现,LTE系统甚至存在小区边缘用户的VoIP业务服务质量低于第三代移动通信网络的问题。
因此,上下行覆盖增强技术,对于更加有效地推动LTE标准的大规模商用化工作,提升相应的网络效益,促进LTE产业链的健康发展有重要作用。
上行技术
LTE上行覆盖增强技术主要包括TTIBundling、ICIC、IRC、4天线接收、TMA等。这里针对TTIBundling进行详细介绍。
LTE中物理层调度的基本单位是1ms,这样小的时间间隔可以使得LTE中应用的时间延迟较小。然而,在某些小区边缘,覆盖受限的情况下,UE由于受到其本身发射功率的限制,在1ms的时间间隔内可能无法满足数据发送的误块率(BLER)要求。例如对于长度为33字节的VOIP数据包(包含L1/L2层的头部信息)在1ms的时间内发送,物理层的速率需要达到312kbit/s。对于某些情况下的LTE小区边缘可能无法达到这一要求。
为此,对于上述情况的VOIP包,LTE中可以在RLC层对其进行分片(Segmentation),对于每一分片采用独立的HARQ进程分别进行传输。
RLC层分片的方法会带来额外的头部开销和系统控制信令的开销。而且,HARQ反馈的错误解码对于RLC层分片的影响也不容忽视。
为此,LTE中提出了TTIBundling的概念,对于上行的连续TTI进行绑定,分配给同一UE。这些上行的TTI中,发送的是相同内容的不同RV版本。这样可以提高数据解码成功的概率,提高LTE的上行覆盖范围,代价是增加了一些时间延迟。eNB只有在收到所有绑定的上行帧以后才反馈HARQ的ACK/NACK,这样就会减少所需的HARQ的ACK/NACK数目,同时由于上行资源进行一次分配,而应用到所有绑定的上行帧,这样上行资源分配的开销也会减少。
TTIBundling模式的配置是通过上层信令中的参数ul-SCH-Config:ttiBundling来进行的。触发条件可以是UE上报了上行功率受限等。TTIBundling模式只对UL-SCH有效。TTIBundling中连续发送的TTI数目,也就是TTIBundle_Size定义为4。对于非TTIBundling的上行帧,存在8个HARQ的进程。对于TTIBundling的HARQ进程,则有4个。LTE中规定TTIBundling重传的时间间隔为16个TTI,也就是16个1ms的子帧。
在图1,中上行子帧0,1,2,3绑定在一起,通过HARQProcess0进行传输。子帧0~3分别发送相同传输块的不同冗余版本RV0、RV1、RV2、RV3。eNB有4ms的处理时间(包括传输延迟)。在子帧7,eNB会通过PHICH来发送ACK或NACK,在本例中是NACK。HARQProcess0对应的TTIBundling将从子帧16开始进行重传。如果在子帧12处,UE接收到DCI格式0的PDCCH,指示上行的资源分配,那么TTIBundling的上行HARQ重传就是自适应的,在指示的资源频带上进行传输,否则就是非自适应的,采用和初次传输相同的上行资源进行传输。
对于普通非绑定的上行子帧,其重传的时间是8ms;对于绑定的上行子帧,其重传的时间为16ms。因此,对于同一UE以及不同UE之间的上行子帧调度,需要避免相互之间的冲突。
下行技术
LTE下行覆盖增强技术主要包括下行4×2/4×4MIMO、RRU上塔、高输出功率等。
LTE
LTE概念
LTE(LongTermEvolution,长期演进),又称E-UTRA/E-UTRAN,和3GPP2UMB合称E3G(Evolved3G)
LTE是由
3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计划)组织制定的
UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用
移动通信系统)技术标准的长期演进,于2004年12月在3GPP
多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用)和
MIMO(Multi-Input&Multi-Output,多输入多输出)等关键传输技术,显著增加了
频谱效率和
数据传输速率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下,理论下行最大传输速率为201Mbps,除去信令开销后大概为140Mbps,但根据实际组网以及终端能力限制,一般认为下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps),并支持多种带宽分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段,因而频谱分配更加灵活,系统
容量和
覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化,减少了网络节点和系统复杂度,从而减小了系统
时延,也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。
LTE系统有两种制式:FDD-LTE和TDD-LTE,即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统,二者技术的主要区别在于
空中接口的
物理层上(像帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行传输采用一对对称的频段接收和发送数据,而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输,相对于FDD双工方式,TDD有着较高的
频谱利用率。
LTE/EPC的网络架构如图2所示。
LTE系统结构
LTE采用由eNB构成的单层结构,这种结构有利于简化网络和减小延迟,实现低时延、低复杂度和低成本的要求。与3G接入网相比,LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进,但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的改变,逐步趋近于典型的IP宽带网络结构。
LTE的架构也叫E-UTRAN架构,如图3所示。E-UTRAN主要由eNB构成。同UTRAN网络相比,eNB不仅具有NodeB的功能,还能完成RNC的大部分功能,包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。eNodeB和eNodeB之间采用X2接口方式直接互连,eNB通过S1接口连接到EPC。具体地讲,eNB通过S1-MME连接到MME,通过S1-U连接到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之间的多对多连接,即一个eNB可以和多个MME/S-GW连接,多个eNB也可以同时连接到同一个MME/S-GW。