評(píng)估LTE系統(tǒng)：TDD與FDD性能旗鼓相當(dāng)

現(xiàn)在人們對(duì)移動(dòng)寬帶接入的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的能力，尋找突破性的空中接口技術(shù)是移動(dòng)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(luò)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，雖然在支持移動(dòng)性和QoS方面有較大優(yōu)勢(shì)，但在每比特成本、無線頻譜利用率和傳輸時(shí)延等能力方面明顯落后。在這樣的背景下，3GPP加速推進(jìn)了無線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，LTE就應(yīng)運(yùn)而生了。

從2004年發(fā)展至今，LTE的R8標(biāo)準(zhǔn)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(luò)建成之前，可以通過計(jì)算機(jī)性能評(píng)估的方式來回答這個(gè)問題。

圖1 TD-LTE與TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比

評(píng)估指標(biāo)

由于不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織根據(jù)自己的需要定出了評(píng)估方法和評(píng)估指標(biāo)，為了能夠公平的比較，LTE系統(tǒng)的仿真評(píng)估需要制定一套科學(xué)的、客觀的量化性能指標(biāo)以確保在相同的評(píng)估體系下給出不同的系統(tǒng)和單鏈路的性能。LTE系統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)應(yīng)該反映出系統(tǒng)中用戶的體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)商的需求。比如3GPP中定義了一系列的性能需求，近期，運(yùn)營(yíng)商又提出了物理層評(píng)估方法。3GPP2和IEEE802.20組織的評(píng)估方法在CDMA2000的評(píng)估中被廣泛采用。IEEE802.16m近期也有類似的報(bào)告對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)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(píng)估的指標(biāo)進(jìn)行了相應(yīng)的描述，從容量，頻譜效率以及VoIP的容量等幾個(gè)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。

LTE在UMTS的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。由于存在上述的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)的差異，使得系統(tǒng)性能得到了進(jìn)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(guó)際上主流的電信運(yùn)營(yíng)商組成的探討、評(píng)估以及制定下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)營(yíng)商組織。

圖2 LTE與3G ECDMA HSPA性能對(duì)比

2008年初結(jié)束的NGMNTWG技術(shù)組會(huì)議上，主流的運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合3GPP和IEEE的主流的設(shè)備商就LTE，WiMAX16e，UMB等主流B3G/4G技術(shù)的性能，給出了最終的性能評(píng)估報(bào)告，目的在于檢驗(yàn)未來的LTE，WiMAX和UMB技術(shù)是否達(dá)到NGMN白皮書要求的性能指標(biāo)。這些主流的運(yùn)營(yíng)商包括中國(guó)移動(dòng)、Vodafone、Orange、T-Mobile、Sprint、AT&T、TelecomItalia、KPN、NTTDoCoMo。這些主流的設(shè)備商有Ericsson、Nokia、Motorola、TI、Huawei、ZTE、CATT、Intel、Samsung、ALU、Qualcomm等。由于此次評(píng)估包括了世界上主要的最大的運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商，因此該報(bào)告對(duì)于LTE、WiMAX、UMB等技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很大的影響。

從LTE以及WiMAX和UMB技術(shù)是否滿足NGMN需求的評(píng)測(cè)結(jié)果來看，LTE(TDD/FDD)在總體性能上要優(yōu)于當(dāng)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(dāng)。

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(gè)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(dāng)然，隨著LTE后續(xù)版本的演進(jìn)，部分增強(qiáng)技術(shù)有可能被用來提高上行頻譜效率。

2)調(diào)度時(shí)延(用戶面延遲)

LTE的調(diào)度時(shí)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(shè)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。