LTE系统及关键技术.doc

LTE系统及关键技术随着移动通信技术的发展，全球微波互联接入技术（WorldinteroperabilityMicrowaveAccess，WiMAX）也得到了迅速的发展。在2023年，第三代合作伙伴计划（3RdGenerationPartnershipProject，3GPP）组织提出了通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationSystem，UMTS）的长期演进技术（LongTermEvolution，LTE）。3GPP组织提出LTE技术的目的是为了与WiMAX技术进行竞争，同时改善通信系统的性能。LTE系统的基本结构与性能规定LTE系统的基本结构3GPP组织启动LTE技术的直接因素仿佛是为了与WiMAX技术竞争，但是其重要因素是移动通信技术与宽带无线接入技术（BroadbandWirelessAccess，BWA）之间的互相融合。宽带无线接入技术是对传统的宽带有线接入技术进行的改善，它的发展过程是：从固定的无线局域网（IEEE802.11x）发展到固定的无线城域网（IEEE802.16d）,然后再向无线广域网（IEEE802.11e）发展。宽带无线接入技术具有较高的无线接入数据速率，并且它的发展方向是从固定技术发展到游牧技术，最终发展到可以实现广域网络的移动性。这个发展过程重要体现了宽带无线接入技术移动化的趋势。然而无线移动通信技术则与之不同，由于移动通信技术的重要优势在于移动性和漫游性，并且随着移动通信技术的继续发展，它的重要发展方向是高速化和宽带化。所以3GPP组织和3GPP2组织分别提出了向高速分组接入技术（HighSpeedPacketAccess，HSPA）和高速分组数据技术（HighRatePacketData，HRPD）演进，即在可以保持蜂窝移动通信能力的同时，进一步提高移动通信网络的接入能力，提高数据的传输速率。这也重要体现了移动通信向宽带化发展的趋势。在2023年11月，由于面临着移动通信技术的宽带化和无线接入技术的移动化的挑战，3GPP组织启动了关于LTE技术的研究工作。在LTE技术的研究过程中，一些移动通信运营商和通信设备制造商提出需要保护对于3G技术的投资，并且不应当放弃3G技术的相关优化工作，所以在2023年，3GPP组织又对HSPA技术的演进做了进一步的规范。在2023年9月，3GPP组织已经顺利地完毕了LTE技术的研究阶段（StudyItem，SI），并且在2023年终已经基本完毕了LTE技术的工作阶段（WorkItem，WI）标准的制定，对于具体的商业应用估计要到2023年左右。目前，已有很多国内外通信设备制造商都在加紧进行对LTE系统和SAE系统中的相关设备的研究开发工作。图2.1显示了WCDMA与LTE之间的演进关系。与高速下行分组接入技术不同，LTE技术不具有后向兼容性。LTE技术虽然只制定了关于3G无线接入网部分的长期演进计划，但是对于整个无线通信网络的体系架构来说，核心网和接入网的地位是同等重要的。事实上，3GPP组织在2023年启动的系统演进项目涉及两个重要部分：一个是LTE，在3GPP规范中使用的名称是E-UTRAN（EvolvedUTRAN）；另一个是整体系统结构演进（SystemArchitectureEvolution，SAE），3GPP规范里正式使用的名称是演进的分组核心网（EvolvedPacketCorenetwork，EPC），重要目的是研究核心网络的功能和组织结构。完整的UMTS演进体系由E-UTRAN和EPC共同组成，总称为演进的分组系统（EvolvedPacketSystem，EPS）。演进的分组系统的重要目的是为了推动3GPP系统向着更高的数据传输速率、更低的网络传输时延、更加优化的数据传输业务、更大的通信系统容量和更大的通信系统覆盖范围、更高的频谱运用率以及更低的通信网络运营成本的方向演进。LTE系统的结构可以分为两个重要部分，涉及演进后的核心网部分和演进后的接入网部分。在LTE接入网部分中，网元设备只由演进型基站（evolvedNodeB，eNB）构成，形成了更加扁平化的系统网络结构。演进型基站提供在用户终端设备（UserEquipment，UE）终止的用户面和控制面的通信协议。其中，用户面的通信协议重要涉及分组数据汇聚协议（PacketDataConvergenceProtocal，PDCP）、媒体接入控制协议（MediumAccessProtocal，MAC）、无线链路控制协议（RadioLinkControl，RLC）、物理层协议（PhysicalLayer，PHY）等；控制面的通信协议重要涉及无线资源控制协议（RadioResourceControl，RLC）。演进型基站之间通过X2接口互相连接，演进型基