一、概述

1、LTE系統(tǒng)的由來(lái)

隨著全球微波接入互操作（WiMAX）技術(shù)的迅猛發(fā)展，2004年底，3GPP組織為了更好的與WiMAX進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)為了向4G技術(shù)的邁進(jìn)，發(fā)起了通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）的長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE，Long Term Evolution）項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，在2006年開(kāi)始發(fā)布的R8版本中就有了LTE技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。它與3GPP2所發(fā)起的移動(dòng)超寬帶（UMB，Ultra Mobile Broadband）技術(shù)被合稱(chēng)為3G演進(jìn)（E3G，Enhanced 3G）技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和出于對(duì)碼分多址（CDMA）專(zhuān)利的考慮，3GPP的LTE和3GPP2的UMB都選擇了正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)來(lái)作為它們的空中接口的無(wú)線接口技術(shù)（RIT）。所以以3G空中接口所使用的CDMA技術(shù)相比，與其稱(chēng)E3G是3G技術(shù)的“演進(jìn)（Evolution）”，其實(shí)倒不如說(shuō)它是3G技術(shù)的“革命（revolution）”。LET在空中接口采用OFDM傳輸方式，完全拋棄了3G的CDMA技術(shù)，在系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE，System Architecture Evolution）中，其核心網(wǎng)也發(fā)生了根本性的改變。所以LTE不具備像高速下行分組接入（HSDPA）那樣的后向兼容性。

2、LTE系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)版本

3GPP對(duì)于LTE系統(tǒng)的研究是從R8階段開(kāi)始的，開(kāi)始于2006年，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為LTE；而3GPP將R10版本以上的LTE稱(chēng)之為LTE-Advanced；將R13版本及其以后版本標(biāo)記為“LTE-Advanced Pro”。

欲更多了解3GPP的LTE標(biāo)準(zhǔn)化版本進(jìn)展情況介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

R10版本以上的LTE-Advanced，是專(zhuān)門(mén)為適應(yīng)于ITU-R建議M.1645而開(kāi)發(fā)的。ITU-R在2012年發(fā)布的M.2012《IMT-Advanced地面無(wú)線接口的詳細(xì)規(guī)范》中建議推薦的IMT- Advanced無(wú)線接口技術(shù)之一，就是3GPP推薦的、名字也稱(chēng)為“LTE-Advanced”。LTE-Advanced的無(wú)線方面亦包括LTE版本8和LTE版本9的能力，并提供關(guān)于版本8和版本9規(guī)范的信息。實(shí)際上日常我們都把4G的LTE-Advanced習(xí)慣性的簡(jiǎn)稱(chēng)為LTE了。

欲更多了解ITU-R相關(guān)IMT-Advanced建議的請(qǐng)進(jìn)入：M.1645；M.2012

3、LTE的目標(biāo)和性能要求

在TR 25.913中對(duì)LTE系統(tǒng)的需求指標(biāo)進(jìn)行了定義，概括如下表1-3-1中。同時(shí)下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（NGMN，Next Generation Mobile Networks）聯(lián)盟，從運(yùn)營(yíng)商的角度也對(duì)LTE提出了要求，要求LTE必須是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的B3G寬帶無(wú)線業(yè)務(wù)提供者。所以在LTE系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下表1-3-2中幾個(gè)總體目標(biāo)。

表1-3-1：LTE的目標(biāo)和性能要求

表1-3-2：NGMN從運(yùn)營(yíng)商的角度對(duì)LTE提出的總體目標(biāo)要求

二、LTE的系統(tǒng)架構(gòu)

同樣，LTE系統(tǒng)也是由核心網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)和用戶終端所組成，以構(gòu)成第四代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。然而，此時(shí)的LTE系統(tǒng)也稱(chēng)為演進(jìn)的分組系統(tǒng)（EPS，Evolved Packet System），其核心網(wǎng)稱(chēng)之為演進(jìn)的分組核心網(wǎng)（EPC，Evolved Packet Core）；無(wú)線接入網(wǎng)稱(chēng)之為演進(jìn)的UTRAN，即E-UTRAN。

1、EPS的架構(gòu)

演進(jìn)的分組系統(tǒng)（EPS）的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖2-1所示。EPS中的核心網(wǎng)子系統(tǒng)設(shè)備包括移動(dòng)性管理設(shè)備（MME）、服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）、PDN網(wǎng)關(guān)（P-WG）、服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）以及用于存儲(chǔ)用戶簽約信息的歸屬用戶服務(wù)器（HSS）和用于計(jì)費(fèi)和策略控制的單元（PCRF）等組成。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要由E-UTRAN和用戶終端設(shè)備組成。

圖2-1：演進(jìn)分組系統(tǒng)（EPS）的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2、E-UTRAN的系統(tǒng)架構(gòu)

在3GPP TS 36.300中和TS 36.401中對(duì)E-UTRAN的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，其架構(gòu)圖如圖2-2-1所示。E-UTRAN由eNode B構(gòu)成，即與3G系統(tǒng)相比，無(wú)線接入網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，取消了取消了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC），完全由基站組成，此時(shí)的基站稱(chēng)之為演進(jìn)型或增強(qiáng)型基站（eNode B，可簡(jiǎn)寫(xiě)為eNB）。

圖2-2-1：E-UTRAN系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

eNode B之間的接口稱(chēng)為X2接口，每個(gè)eNode B都與EPC相連，二者之間的接口稱(chēng)為S1接口。S1接口的用戶面終止在業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW，Serving Gateway）上，S1接口的控制面終止在移動(dòng)性管理實(shí)體（MME，Mobile Management Entity）上。控制面和用戶面另一端終止于eNode B上。E-UTRAN系統(tǒng)及與EPC間的關(guān)系可用下圖2-2-2簡(jiǎn)示。

圖2-2-2：E-UTRAN系統(tǒng)及與EPC間的關(guān)系架構(gòu)

三、eNode B的功能

1、E-UTRAN功能的總體原則與描述

在確定E-UTRAN架構(gòu)和E-UTRAN接口功能時(shí)的總體原則應(yīng)遵循下表3-1-1所示的要求。由上圖2-2-2所示的架構(gòu)，根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2570的規(guī)定，E-UTRAN總體功能描述如下表3-1-2所示。

表3-1-1：確定E-UTRAN架構(gòu)和E-UTRAN接口的總體原則

表3-1-2：E-UTRAN總體功能描述

2、eNode B的總體功能

由于E-UTRAN中只有eNode B組成，那么eNode B所具有的功能就是LTE系統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能。eNode B的功能架構(gòu)如下圖3-2，它可以提供下表3-2所示的總體功能要求。eNode B設(shè)備分為TDD模式設(shè)備和FDD模式設(shè)備，具體設(shè)備的具體功能不盡相同，在我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中分別是由YD/T 2571（TDD）和YD/T 2573（FDD）給出的。

圖3-2：E-UTRAN和EPC的功能架構(gòu)

表3-2：eNode B所提供功能的總體要求

四、E-UTRAN的接口

LTE系統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)子系統(tǒng)（E-UTRA）的接口應(yīng)包括UE與網(wǎng)絡(luò)間的空中接口（Uu接口）、eNode B與EPC間的S1接口和eNode B之間的X2接口，這些接口都是開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)接口。另外，當(dāng)采用分布式結(jié)構(gòu)的eNode B基站設(shè)備時(shí)，Ir接口是BBU與RRU之間的接口。除Uu接口為無(wú)線接口，且分為TDD模式和FDD模式外，其他接口均為有線接口。

1、空中接口

LTE系統(tǒng)空中接口的物理層采用帶有循環(huán)前綴(CP，Cyclic Prefix)的正交頻分多址（OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）技術(shù)作為下行的多址方式。而上行則采用帶有CP的單載波頻分多址（SC-FDMA，Single-Carrier Frequency Division Multiplexing Access）技術(shù)。OFDM技術(shù)適用于頻率選擇性信道和高速數(shù)據(jù)傳輸，這種技術(shù)依靠CP可以有效地克服多徑衰落，同時(shí)利用相互正交的且?guī)捿^窄的子載波可以將頻率選擇性信道分解為多個(gè)并行的且為平坦衰落的信道。這樣可以降低接收機(jī)在頻域均衡的復(fù)雜度。

LTE系統(tǒng)空中接口按管理功能分為用戶面和控制面，其協(xié)議棧分別如下圖4-1-1和圖4-1-2所示；其功能匯總于下表4-1中。在我國(guó)，Uu接口應(yīng)滿足YD/T 2560、YD/T 2561和YD/T 2562的要求。

圖4-1-1：E-UTRA用戶面協(xié)議棧

圖4-1-2：E-UTRA控制面協(xié)議棧

表4-1：用戶面和控制面的基本功能

欲詳細(xì)了解LTE系統(tǒng)Uu接口物理層要求的請(qǐng)進(jìn)入。

2、S1接口

在我國(guó)，S1接口應(yīng)滿足YD/T 2566.x系列標(biāo)準(zhǔn)的要求。在YD/T 2566.2對(duì)S1接口物理層的要求是：支持任何的層一（與物理層同義）技術(shù)，例如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)技術(shù)，只要使用的技術(shù)都不排斥。

3、X2接口

在我國(guó)，X2接口應(yīng)滿足YD/T 2568.x系列標(biāo)準(zhǔn)的要求。在YD/T 2568.2對(duì)X2接口物理層的要求與S1接口基本相同。

4、Ir接口

在我國(guó)，Ir接口應(yīng)滿足YD/T 2731標(biāo)準(zhǔn)的要求。

在我國(guó)，根據(jù)3GPP的相關(guān)規(guī)范（R9版本以上），并結(jié)合我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)的具體情況，編制了一系列的有關(guān)LTE系統(tǒng)的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

欲具體了解我國(guó)LTE系統(tǒng)相關(guān)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)索引的請(qǐng)進(jìn)入。

欲進(jìn)一步了解我國(guó)LTE系統(tǒng)相關(guān)通信行業(yè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)情況的請(qǐng)進(jìn)入：核心網(wǎng)；無(wú)線網(wǎng)