評估LTE系統(tǒng):TDD與FDD性能旗鼓相當

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現(xiàn)在人們對移動寬帶接入的需求已遠遠超出了現(xiàn)有網(wǎng)絡的能力,尋找突破性的空中接口技術是移動通信發(fā)展必然出路。與WiFi和WiMAX等無線接入方案相比,WCDMA/HSDPA空中接口和網(wǎng)絡結構過于復雜,雖然在支持移動性和QoS方面有較大優(yōu)勢,但在每比特成本、無線頻譜利用率和傳輸時延等能力方面明顯落后。在這樣的背景下,3GPP加速推進了無線網(wǎng)絡的演進,LTE就應運而生了。

從2004年發(fā)展至今,LTE的R8標準已經(jīng)基本完成。那么LTE系統(tǒng)到底能夠帶給我們多高的傳輸速率呢?在LTE的網(wǎng)絡建成之前,可以通過計算機性能評估的方式來回答這個問題。

評估LTE系統(tǒng):TDD與FDD性能旗鼓相當

圖1 TD-LTE與TD-SCDMA關鍵技術對比

評估指標

由于不同的標準化組織根據(jù)自己的需要定出了評估方法和評估指標,為了能夠公平的比較,LTE系統(tǒng)的仿真評估需要制定一套科學的、客觀的量化性能指標以確保在相同的評估體系下給出不同的系統(tǒng)和單鏈路的性能。LTE系統(tǒng)評估指標應該反映出系統(tǒng)中用戶的體驗和運營商的需求。比如3GPP中定義了一系列的性能需求,近期,運營商又提出了物理層評估方法。3GPP2和IEEE802.20組織的評估方法在CDMA2000的評估中被廣泛采用。IEEE802.16m近期也有類似的報告對評估指標進行定義。

LTE與3G系統(tǒng)性能比較

前面的章節(jié)中已經(jīng)就系統(tǒng)評估的指標進行了相應的描述,從容量,頻譜效率以及VoIP的容量等幾個方面來講,無論是LTETDD和LTE TDD較之3G系統(tǒng)(如3GWCDMAHSPA,TD-SCDMAHSPA等)有較大的提升。

評估LTE系統(tǒng):TDD與FDD性能旗鼓相當

LTE在UMTS的基礎上進行了優(yōu)化和簡化設計。由于存在上述的關鍵技術設計的差異,使得系統(tǒng)性能得到了進一步的提升。圖2是LTE系統(tǒng)與3GWCDMAHSPA性能的比較,可以看到在吞吐量上,LTE較WCDMA提升了2倍以上,在頻譜利用效率上提高了1倍以上,在VoIP容量上亦有將近1倍的提升。

LTE與WiMAX系統(tǒng)性能比較

NGMN(NextGenerationMobileNext)是由國際上主流的電信運營商組成的探討、評估以及制定下一代網(wǎng)絡技術的運營商組織。

評估LTE系統(tǒng):TDD與FDD性能旗鼓相當

圖2 LTE與3G ECDMA HSPA性能對比

2008年初結束的NGMNTWG技術組會議上,主流的運營商聯(lián)合3GPP和IEEE的主流的設備商就LTE,WiMAX16e,UMB等主流B3G/4G技術的性能,給出了最終的性能評估報告,目的在于檢驗未來的LTE,WiMAX和UMB技術是否達到NGMN白皮書要求的性能指標。這些主流的運營商包括中國移動、Vodafone、Orange、T-Mobile、Sprint、AT&T、TelecomItalia、KPN、NTTDoCoMo。這些主流的設備商有Ericsson、Nokia、Motorola、TI、Huawei、ZTE、CATT、Intel、Samsung、ALU、Qualcomm等。由于此次評估包括了世界上主要的最大的運營商和設備商,因此該報告對于LTE、WiMAX、UMB等技術未來的發(fā)展趨勢、標準化進程、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很大的影響。

從LTE以及WiMAX和UMB技術是否滿足NGMN需求的評測結果來看,LTE(TDD/FDD)在總體性能上要優(yōu)于當前版本的WiMAX2008,而LTETDD與FDD的性能在吞吐量、峰值速率、VoIP容量等方面基本相當。

在滿足NGMN需求方面,無論是LTE或是WiMAX都未能完全滿足NGMN的需求。具體表現(xiàn)在如下的三個方面:

1)上行的平均小區(qū)吞吐量

LTE較之WiMAX更加接近NGMN的上行頻譜效率值。當然,隨著LTE后續(xù)版本的演進,部分增強技術有可能被用來提高上行頻譜效率。

2)調度時延(用戶面延遲)

LTE的調度時延(FDD10.2ms,TDD11.4ms)非常接近NGMN的10ms需求,通過減小HARQ的重傳次數(shù)就有可能滿足NGMN的要求,可以假設重傳的概率為10%。

3)VoIP容量

VoIP容量受限于控制信道的容量(PDCCH)?梢酝ㄟ^提升系統(tǒng)的總體性能和優(yōu)化控制信道來提升VoIP的性能。

在下行峰值速率、上行峰值速率以及下行平均頻譜效率方面,LTE能夠很好地滿足NGMN的需求。

作者:中國移動通信研究院 張勇博士   來源:通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
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