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LTE和WiMAX的比較與未來展望

2014-10-15 15:33:03   作者:中國移動通信集團河南有限公司三門峽分公司 茹慧芳 王卓   來源:通信世界網(wǎng)   評論:0  點擊:


  3 LTE和WiMAX的技術特征

  LTE和WiMAX都是基于全IP的技術標準,采用相同的分組核心網(wǎng),這使得它們都能很好的支持VoIP業(yè)務產(chǎn)生的突發(fā)數(shù)據(jù)流量。同樣這兩種技術標準也都采用了OFDMA(正交頻分多址,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技術。在OFDM系統(tǒng)中,子載波將相互正交,頻譜效率得到提升,同時有助于降低ISI(符號間干擾,Inter-Symbol Interference)和系統(tǒng)自適應均衡的復雜性,對頻率選擇性衰落和窄帶干擾也有較強的容忍度。在OFDMA系統(tǒng)中,時頻資源能夠得到周期性復用,使得系統(tǒng)性能最大化[7]。除了以上幾點外,還有一些重要特點如下[8]:

  1) 子載波信道重分配:在頻譜分配上,一些子載波用于數(shù)據(jù)傳輸,一些子載波作為保護帶寬或?qū)ьl。數(shù)據(jù)和導頻被周期性地隨機分配在不同的子信道上,換句話說就是跳頻,頻域上所有的信道都在跳變。這樣可以實現(xiàn)干擾平均化,減少系統(tǒng)糾錯,恢復系統(tǒng)性能[9]。將系統(tǒng)子載波分為多個組,每個小區(qū)只使用其中的一個或多個子載波組,這叫做PUSC(Partial Usage of Sub-Carriers),降低了本小區(qū)與鄰小區(qū)之間的干擾。另一種技術是FFR(部分頻率復用,F(xiàn)ractional Frequency Reuse),即用戶在小區(qū)覆蓋的中心區(qū)域時能夠使用到所有的頻點,而在兩個小區(qū)覆蓋的交界處,兩個小區(qū)的用戶分別使用不同的頻點,以此來降低小區(qū)間的干擾水平。

  2) SOFDMA(可擴展OFDMA,Scalable OFDMA):LTE和WiMAX(如WiMAX 1.0和WiMAX 2.0)都采用了SOFDMA技術。系統(tǒng)子載波數(shù)目隨著系統(tǒng)帶寬的變化而變化,而子載波間的間隔始終是不變得,因此對移動著的用戶而言,多普勒效應對系統(tǒng)性能的影響是不變的.wiMAX 16e的系統(tǒng)帶寬可以在1.25MHz~28MHz間任意設定,LTE R8系統(tǒng)支持的系統(tǒng)帶寬可以為1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz。

  3) AMC (自適應調(diào)制編碼,Adaptive Modulation and Coding):LTE和WiMAX都采用了AMC技術。由于低階調(diào)制方式相對于高階調(diào)制方式具有更強的魯棒性,系統(tǒng)可以根據(jù)用戶信道的質(zhì)量情況,及時調(diào)整調(diào)制方式。當信道質(zhì)量較好的時候,采用16QAM(相正交振幅調(diào)制,Quadrature Amplitude Modulation)或64QAM等高階調(diào)制方式,通過提高編碼效率提升系統(tǒng)傳輸速率。當信道質(zhì)量較差,即用戶信號信噪比較低時,采用QPSK(正交相移鍵控,Quadrature Phase Shift Keying)等魯棒性較強的低階調(diào)制,確保鏈路質(zhì)量即傳輸誤碼率保持在用戶或系統(tǒng)可以接受的范圍。另一方面,當采用16QAM調(diào)制方式的用戶的信號質(zhì)量得到改善時,系統(tǒng)可以將調(diào)制方式切換到64QAM這樣的高階調(diào)制方式,提高系統(tǒng)容量和傳輸效率。當AMC與OFDM技術相結合時,將會為系統(tǒng)帶來更大的增益,因為AMC更加適用于噪聲平均的寬帶信道[10].lTE和WiMAX標準的另一個特征是使用了HARQ(混合自動重傳,Hybrid Automatic Repeat Request)技術,用于錯誤檢測和多天線系統(tǒng),從而進一步增強系統(tǒng)性能和數(shù)據(jù)速率。

  4) 系統(tǒng)幀結構:由于WiMAX 1.0的幀長為5ms,而LTE的子幀只有1ms,因此WiMAX 1.0相比LTE具有更長的時延.wiMAX 2.0將一個5ms幀分成了8個子幀,每個子幀長5/8ms,同時保留了5ms的幀結構用于和WiMAX 1.0系統(tǒng)兼容.wiMAX 2.0系統(tǒng)還定義了一個長度為20ms的超幀,通過合并一般幀頭和控制比特,來減少系統(tǒng)幀頭的整體開銷.wiMAX 2.0系統(tǒng)的三層幀結構,有助于提升VoIP業(yè)務的QOS(服務質(zhì)量,Quality of Service).lTE系統(tǒng)也采用了類似的3層幀結構,其基本時隙長度為0.5ms,子幀長度為1ms,超幀長度為10ms.lTE-A和WiMAX 2.0系統(tǒng)的幀結構如圖2所示。

  圖2 幀結構:(a)WiMAX 2.0幀結構;(b)LTE-A幀結構

  5) 載波聚合:為了達到IMT-A系統(tǒng)對峰值速率的要求,LTE-A和WiMAX 2.0系統(tǒng)通過增加傳輸帶寬的方式來提升系統(tǒng)所能支持的峰值速率,這兩中系統(tǒng)的信號最大帶寬分別達到了40MHz和100MHz。由于在現(xiàn)實中不可能直接找到一個具有如此大帶寬的頻帶,系統(tǒng)子載波必須分布在多個頻帶內(nèi),這就是所謂的多載波/載波聚合。任何一個信道的子載波可以在一個連續(xù)的頻帶內(nèi),也可以來自不同的頻帶。

  6) 小區(qū)吞吐量:除了峰值速率外,IMT-A系統(tǒng)對小區(qū)邊緣吞吐量也有嚴格的要求。目前LTE-A和WiMAX 2.0系統(tǒng)已經(jīng)能夠輕松地達到這一要求[11] [12]。例如WiMAX 2.0系統(tǒng)在小區(qū)中心和小區(qū)邊緣的頻率效率能夠分別達到2.6 bit/s/Hz/sector和0.09 bit/s/Hz/sector,分別超過了IMT-A系統(tǒng)要求的2.2 bit/s/Hz/sector和0.06 bit/s/Hz/sector。

  7) LTE-A和WiMAX 2.0還支持許多其他技術來提升傳輸速率[11] [13] [14] 。例如:

  Femto(家庭基站),能夠以最大的數(shù)據(jù)速率提供住宅內(nèi)部的移動通信能力,提升小區(qū)吞吐量。

  LTE-A系統(tǒng)中采用的8 × 8 MIMO(多入多出技術,Multiple-Input Multiple-Output)。

  CoMP(協(xié)同多點傳輸,Coordinated Multiple Points)技術,多個基站可以協(xié)同參與為一個終端傳輸數(shù)據(jù)或者聯(lián)合接收一個終端發(fā)送的數(shù)據(jù)。尤其在小區(qū)覆蓋的邊緣區(qū)域,系統(tǒng)可將用戶置于幾個基站的同一頻率上,幾個基站同時為該用戶服務,降低小區(qū)間干擾,提升邊緣用戶的覆蓋性能和頻譜效率。

  使用中繼點來延伸覆蓋,提高小區(qū)邊緣吞吐率。

  LTE-A和WiMAX 2.0采用SON(自組織網(wǎng)絡,Self-Organizing Networks)技術組網(wǎng),利于操作、維護費用的降低和系統(tǒng)性能的提升。
 

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