229-R16中LTE的前世今生

1、R16中LTE的前世今生長期演進(jìn)(LTE： Long-Term Evolution )是基于 GSM/EDGE 和 UMTS/HSPA 技術(shù)的 移動設(shè)備和數(shù)據(jù)終端的無線寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)。它增加了容量和速度使用不同的無線 電接口和核心網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)。LTE無線接入技術(shù)的工作于2004年11月在3GPP中啟動，作為3GPP Release8 的一部分，第一個LTE規(guī)范于2007年12月最終確定。第一個LTE版本的主要特 點包括：支持高達(dá)20 MHz的更寬傳輸帶寬支持頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)，可在同一無線電接入技術(shù)中同時在 成對和非成對頻譜中運行基于正交頻分復(fù)用OFDM的傳輸方案(傳統(tǒng)OFDM

2、用于下行鏈路，DFT預(yù)編碼 OFDM用于上行鏈路)集成對下行鏈路空間復(fù)用的支持，單個設(shè)備最多有四個傳輸層與早期3GPP技術(shù)相比，支持更低的無線接入時延LTE無線接入技術(shù)隨著每一個后續(xù)版本在許多領(lǐng)域都得到了發(fā)展，從而進(jìn)一步提 高了該技術(shù)的性能并擴展了其功能。LTE載波聚合是在release10中引入的一種能力，用于增加整體傳輸帶寬，從而 提高數(shù)據(jù)速率。Release-10載波聚合支持最多五個頻點的聚合。這后來在 Release13中擴展到了 32個分量載波，主要針對未授權(quán)頻譜的操作。許可輔助接入(LAA： Licensed Assisted Access)是在第13版中引入的，它也 提供了在未授

3、權(quán)頻譜中進(jìn)行LTE傳輸?shù)目赡苄?。在LAA和LTE的情況下，未授權(quán) 頻譜中的附加載波可以通過提供額外容量和實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率來補充許可頻 譜中的載波。在Release10中，LTE下行鏈路空間復(fù)用被擴展到支持多達(dá)8個傳輸層。該版本 還引入了一種增強的參考信號結(jié)構(gòu)，將信道估計和信道狀態(tài)獲取功能分開。 Release10還引入了對LTE上行鏈路空間復(fù)用的支持，最多支持四個傳輸層。LTE 協(xié)調(diào)多點傳輸(CoMP： coordinated multipoint transmission)是在 3GPP 發(fā)行Release11中引入的，并在Release12中進(jìn)一步擴展到回程不太理想的部 署。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)正逐

4、漸成為一種突出的部署結(jié)構(gòu)。這些網(wǎng)絡(luò)提供全區(qū)域覆蓋，在宏觀層 下部署一個或多個密集的微站以實現(xiàn)容量和高數(shù)據(jù)速率。作為LTE持續(xù)發(fā)展的一 部分，已經(jīng)引入了一些專門針對微站部署和異構(gòu)部署的功能：Release10中引入了處理異構(gòu)部署不同小區(qū)之間干擾的新方法。Release12引入了增強層間移動性的功能。LTE雙連接在Release13中引入。通過雙重連接，設(shè)備可以連接到提供高容 量和高數(shù)據(jù)速率的密集微站，同時也可以連接到提供可靠連接的覆蓋宏站。與宏站相比，微站中每個小區(qū)的流量負(fù)荷變化更為動態(tài)，小區(qū)通常完全沒有 活動用戶。因此，Release12引入了微站開/關(guān)的概念，作為一種機制，可以 根據(jù)流量情況

5、更動態(tài)地打開/關(guān)閉單個小區(qū)，從而降低平均干擾水平并提高 網(wǎng)絡(luò)能效。3GPP Release 11中引入的動態(tài)TDD允許在不成對頻譜中操作時，更動態(tài)地 改變下行鏈路/上行鏈路比率。這提供了一種工具來更動態(tài)地調(diào)整下行鏈路/上行鏈路容量比，以匹配不同鏈路方向上的瞬時業(yè)務(wù)情況。LTE的第一個版本完全集中在移動寬帶（MBB）用例上。然而，后來的3GPP版本 將LTE擴展到MBB之外的幾個新用例：增強對所謂的大規(guī)模機器類型通信（MTC： massive machine type communication）的支持，針對的是通常需要非常低成本、電池壽命很長的 設(shè)備的應(yīng)用程序，在幾個3GPP版本中一直是重點，

6、并遵循兩個不同的軌 道。 Release12引入了 LTE-MTC，也就是說，一組集成的LTE特性專門針對大規(guī) 模MTC的增強支持。 部分與LTE-MTC平行，Rlease 13引入了窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）。NB-IoT可 被視為與LTE非常一致的單獨的無線電接入技術(shù)，從而使得例如NB- IoT/LTE頻譜共存，即，在LTE運營商已經(jīng)使用的頻譜內(nèi)部署NB-IoT。LTE-MTC和NB-IoT自推出以來，在隨后的LTE版本（包括Release16和 Release17）中都得到了進(jìn)一步的增強和擴展，如下文。針對公共安全和商業(yè)用例的直接設(shè)備對設(shè)備（D2D）通信在Release12中引 入，并在

7、Release13中通過基于設(shè)備的中繼功能進(jìn)一步增強。V2X （車輛到車輛、車輛到基礎(chǔ)設(shè)施、車輛到網(wǎng)絡(luò)）通信被視為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的 一個重要新用例。相關(guān)服務(wù)包括，例如，增強的交通安全、排班和車輛之 間以及車輛與云之間的一般信息共享。3GPP Release14首先在這一領(lǐng)域引 入了 LTE增強功能，包括服務(wù)質(zhì)量增強和基于Release12中引入的直接設(shè)備 到設(shè)備特性的V2V支持。3GPP Release 15中引入了短TTI功能，通過將最小TTI降低到小于0.2m s來 降低時延，從而更好地服務(wù)于延遲關(guān)鍵用例。3GPP Release 16包括在六個不同的工作項中開發(fā)的幾個與LTE相關(guān)的特性： LT

8、E-MTC、NB-IoT、DL-MIMO效率、移動性、高速場景下的性能以及5G地面廣 播。LTE-MTC增強功能LTE-MTC是一種低功耗廣域技術(shù)，通過較低的設(shè)備復(fù)雜性支持物聯(lián)網(wǎng)，并提供擴 展的覆蓋范圍，同時允許LTE用戶群的再利用。它最初是在3GPP Release12中引入的，但在隨后的發(fā)行版中進(jìn)行了擴展。基于 LTE的技術(shù)（LTE-MTC和NB-IOT）將為未來基于蜂窩的大規(guī)模MTC提供基礎(chǔ)。3GPP Release-16工作項LTE6的附加MTC增強功能引入了幾個新功能：通過增強移動終端的早期數(shù)據(jù)傳輸和UE組喚醒信令，提高了大規(guī)模MTC傳輸 的頻譜效率，并降低了大規(guī)模MTC設(shè)備的能耗在

9、空閑模式下使用預(yù)先配置的資源進(jìn)行上行鏈路傳輸，允許設(shè)備避免耗 時的隨機訪問過程下行和上行傳輸方向的多傳輸塊調(diào)度，減少控制信令開銷增強設(shè)備在空閑和連接模式下的下行鏈路質(zhì)量報告，從而改進(jìn)鏈路自適 應(yīng)低移動性設(shè)備的放寬服務(wù)小區(qū)測量要求利用LTE-MTC覆蓋增強的普通LTE設(shè)備的性能改進(jìn)對于只提供LTE-MTC接入而不提供基于LTE的移動寬帶接入的小區(qū)，LTE-MTC獨立運行時的效率更高未來，運營商可能會從LTE遷移到NR,以提供移動寬帶服務(wù)，但可能需要維持 LTE操作，以向遺留的大規(guī)模MTC設(shè)備提供服務(wù)。在這些情況下，使NR和LTE-MTC 之間的有效頻譜共存是很重要的。因此，3GPP Releas

10、e-16還包括NR/LTE-MTC共 存方面的性能改進(jìn)。3GPP Release-16還包括與使LTE-MTC設(shè)備連接到5G核心網(wǎng)（5GC）相關(guān)的功能。NB-IOT增強功能窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）是3GPP為支持多種蜂窩設(shè)備和服務(wù)而開發(fā)的低功耗廣域 網(wǎng)（LPWAN）無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如上所述，NB-IoT在3GPP Release13中作為基于 LTE的無線接入技術(shù)引入，在隨后的版本中引入了進(jìn)一步的增強。與LTE-MTC類 似，NB-IoT將繼續(xù)成為大規(guī)模MTC的重要工具。NB-IoT的持續(xù)發(fā)展也是一項重要 的3GPP活動。事實上，LTE-MTC的許多Release-16增強和擴展也是在NB-I

11、oT的上 下文中進(jìn)行的，作為NB-IoT的Release-16H作項附加增強的一部分。更具體地 說，工作項包括：NB-IoT傳輸?shù)念l譜效率提高，NB-IoT設(shè)備的能耗降低：增強的移動端接早期數(shù)據(jù)傳輸和UE組喚醒信令在空閑模式下使用預(yù)先配置的資源進(jìn)行上行鏈路傳輸，允許設(shè)備避免耗 時的隨機訪問過程，減少上行傳輸和下行傳輸控制的開銷增強設(shè)備在空閑和連接模式下的下行鏈路質(zhì)量報告，從而改進(jìn)鏈路自適 應(yīng)增強對網(wǎng)絡(luò)管理的支持，包括對小區(qū)全局身份和隨機訪問性能報告的支持通過新系統(tǒng)信息增強移動性，以協(xié)助NB-IoT往返LTE、LTE-MTC和GERAN的空 閑模式下系統(tǒng)間小區(qū)選擇與LTE-MTC類似，NB-Io

12、T上的3GPP Release-16活動還包括NR/NB-IoT共存方面的 性能改進(jìn)，以及支持將NB-IoT設(shè)備連接到5GC。DL MIMO效率增強LTE-Advanced滿足IMT-Advanced下行鏈路性能要求的一個重要使能特性是多用 戶MIMO，其中發(fā)射機在同一頻率資源上同時服務(wù)于多個用戶，主要依賴于空間 分離。DL-MIMO是指關(guān)注下行鏈路性能的MIMO。通過 3GPP Release 13和 Release 14的增強 Beam forming/Full-Dimension-MIMO （EB/FD-MIMO）特性，LTE已經(jīng)包括了對高效大規(guī)模MIMO的支持。然而，為了充分 發(fā)揮LT

13、E EB/FD-MIM O的潛力，在3GPP Release 16中引入了其他增強功能。更具 體地說，針對LTE的Release-16工作項DL-MIM O效率增強旨在增強針對LTE-TD D的 大規(guī)模MIMO的SRS （Sounding Reference Signal）傳輸?shù)娜萘亢透采w范圍。這 包括：允許每個子幀在多個上行鏈路符號上進(jìn)行SRS傳輸。這使得改進(jìn)的SRS容量 （不同符號中的不同UE的SRS傳輸）以及擴展的SRS覆蓋（單個UE在多個符 號上的SRS傳輸，即，在更長的時間內(nèi)）。引入SRS虛擬小區(qū)ID（virtual cell ID）的概念。這使得通過允許同一物 理小區(qū)內(nèi)的不同UE占

14、用相同的SRS時頻資源，并且通過使用不同的SRS序列 在碼域中被分離，從而能夠進(jìn)一步提高SRS容量。移動性增強隨機接入信道（RACH）是無線終端接入移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫建立和突發(fā)性數(shù)據(jù)傳 輸?shù)墓蚕硇诺馈Ｃ慨?dāng)終端想打一個MO （mobile origination）呼叫時，它會安排RACHo作為3GPP Release 14的一部分，LTE切換時延通過引入無RACH切換和先中斷后 接通切換解決方案得到改善/降低。然而，無RACH切換僅適用于當(dāng)前上行鏈路定 時可在目標(biāo)小區(qū)中重用的情況。此外，Release-14先通后斷切換僅適用于具有 雙接收鏈的UE。因此，即使使用了 Release-14增強功能，在

15、許多重要場景中仍 然存在不可忽略的切換中斷時間?；谶@些原因，3GPP Release 16中引入了額外的LTE移動性增強，作為工作項 的一部分，甚至E-UTRAN中的進(jìn)一步移動性增強具有以下目標(biāo)：進(jìn)一步減少切換過程中的用戶數(shù)據(jù)中斷，目標(biāo)是盡可能接近0毫秒的中斷時 間進(jìn)一步提高切換穩(wěn)健性“Dual active protocol stack solution （DAPS）已被指定為“改進(jìn)的雙 切換協(xié)議“中斷時間”。DAPS通過在建立目標(biāo)小區(qū)無線鏈路的同時保持源小區(qū) 無線鏈路（包括數(shù)據(jù)流），將切換期間的中斷減少到接近0毫秒，即與目標(biāo)一 致。條件切換過程（conditional handover

16、procedure）也被指定為Release 16的 一部分，以提高切換健壯性。在有條件切換時，為了避免小區(qū)邊緣無線電條件 差，切換命令被預(yù)先與觸發(fā)條件一起發(fā)送。切換命令可以包括一個以上的潛在 目標(biāo)小區(qū)。當(dāng)滿足潛在目標(biāo)小區(qū)的觸發(fā)條件時，UE執(zhí)行到該特定目標(biāo)小區(qū)的切 換。高速場景中的進(jìn)一步性能增強針對LTE中高速場景的3GPP Release-14工作項性能增強通過增強對UE無線資源 管理（RRM）、UE解調(diào)和基站（PRACH）解調(diào)的要求，提高了在350km/h及以上高 速下的移動性和吞吐量性能。Release-16X作項針對LTE在高速場景中的進(jìn)一步性能增強擴展了相對于版本14 的增強，包括：

17、擴展到更高的速度（高達(dá)500 km/h），例如針對超高速列車將增強的RRM/解調(diào)要求擴展到載波聚合場景（Release 14僅考慮非載波聚 合（CA）場景）?；贚TE的5G地面廣播多媒體廣播多播服務(wù)（Multimedia Broadcast Multicast Services， MBMS）是 一種用于現(xiàn)有和即將到來的3GPP蜂窩網(wǎng)絡(luò)的點對多點接口規(guī)范，旨在為小區(qū)內(nèi) 和核心網(wǎng)內(nèi)提供高效的廣播和組播服務(wù)。對于跨多個小區(qū)的廣播傳輸，它定義 了通過單頻網(wǎng)絡(luò)配置的傳輸。當(dāng)傳輸通過LTE網(wǎng)絡(luò)傳送時，該規(guī)范被稱為演進(jìn)多 媒體廣播多播服務(wù)（eMBMS）。eMBMS也被稱為LTE廣播?；趯?GPP Rel

18、ease-14 LTE MBMS在多大程度上滿足專用廣播的5G要求的研究，3GPP目前正在進(jìn)行基于LTE的Release16H作項5G地面廣播，目的是為PMCH （Physical Multicast Channel）定義額外的數(shù)字。這包括:針對MPMT （Medium-Power/ Medium-Tower）和HPHT （High-Power/High- Tower ）場景中屋頂接收的PMCH新numerology。新的numerology將具有至少 300 us的循環(huán)前綴長度和至少2.4m s的核心OFDM符號持續(xù)時間，這將使SNR 增益在5-15db范圍內(nèi)，頻譜效率提高100-500%。具有100 us循環(huán)前綴和400 us核心符號持續(xù)時間的新numerology，支持高 達(dá)250km/h的機動性。至于LTE,由于LTE無線接入技術(shù)的日益成熟，Release-17的活動將相對有限。目前，唯一達(dá)成一致的關(guān)于LTE的Relea