為了保證UMTS在隨后的十年和更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)力，3GPP目前正在研究UMTS的長(zhǎng)期演進(jìn)方案(LTE)，目標(biāo)是一個(gè)高數(shù)據(jù)速率，低延遲和分組優(yōu)化的無線接入技術(shù)。

在LTE研究項(xiàng)目中，3GPP首先集中在定義需求，例如數(shù)據(jù)速率、能力、頻譜效率、延遲、帶寬和移動(dòng)性等目標(biāo)要求。同時(shí)也考慮一些商業(yè)方面的需求，例如安裝和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的成本。

LTE下行傳輸機(jī)制

在EUTRA下行鏈路，使用了基于傳統(tǒng)OFDM技術(shù)的傳輸機(jī)制。在OFDM系統(tǒng)中，可用的帶寬被分為多個(gè)互相正交的子載波。每個(gè)子載波上都調(diào)制了一個(gè)低速率的數(shù)據(jù)流。由于它具有很好的抗多徑衰落性和高效率的接收機(jī)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，OFDM已經(jīng)在WLAN、WiMAX和DVB等技術(shù)中使用。OFDM信號(hào)可以使用IFFT數(shù)字信號(hào)處理方法來產(chǎn)生。IFFT把在頻率域的N個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)符號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間域的信號(hào)。

和OFDM相比，OFDMA允許在可用的帶寬內(nèi)接入多個(gè)用戶。每個(gè)用戶分配特定的數(shù)據(jù)頻率資源。E-UTRA中的數(shù)據(jù)信道是共享信道，也就是說，在1ms的傳輸時(shí)間內(nèi)需要考慮每個(gè)用戶分配了哪些時(shí)間頻率資源，這是基站需要考慮的調(diào)度算法問題。

上行傳輸體制

OFDMA適合完成LTE下行的要求，卻不適合上行的情況。這主要是因?yàn)镺FDMA信號(hào)的峰均比(PAPR)特性比較差，從而導(dǎo)致上行覆蓋范圍的惡化。因此，LTE的上行傳輸方案是基于帶有循環(huán)前綴的SC-FDMA(單載波的頻分多址)。SC-FDMA信號(hào)具有比OFDMA信號(hào)要好的PAPR特性。這是選擇SC-FDMA作為L(zhǎng)TE上行信號(hào)接入方式的一個(gè)主要原因。PAPR特性對(duì)于UE功放的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)很重要。此外SC-FDMA的信號(hào)處理和OFDMA信號(hào)的處理有很多相似之處，在E-UTRA中選擇了DFT-s-OFDM方法。對(duì)于DFT-s-OFDM，DFT的輸入是大小為M的調(diào)制符號(hào)，上行的調(diào)制方式可以為QPSK、16QAM和64QAM。DFT把調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)變到頻率域，結(jié)果映射到可用的子載波上。然后像在OFDM中那樣，做一個(gè)N點(diǎn)的IFFT轉(zhuǎn)換(N>M)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。最后進(jìn)行添加循環(huán)前綴和并串轉(zhuǎn)換的操作。

LTEMIMO

為了提高吞吐量和頻譜利用率，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)側(cè)使用多天線的多輸入和多輸出系統(tǒng)(MIMO)成為L(zhǎng)TE的的重要部分。

對(duì)于LTE的下行，2×2天線的配置是MIMO最基本的配置，也就是在基站端有兩個(gè)發(fā)射天線，在終端側(cè)有兩個(gè)接收天線。同時(shí)也在考慮四個(gè)天線的配置情況。下行空間復(fù)用允許把同一個(gè)下行資源塊同時(shí)發(fā)射到不同的發(fā)射天線。這些數(shù)據(jù)流可以屬于同一個(gè)用戶(這叫做單用戶MIMO/SU-MIMO)，或者屬于不同的用戶(這叫做多用戶MIMO/MU-MIMO)。SU-MIMO可以增加單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)速率，MU-MIMO可以增加系統(tǒng)的容量。

考慮到終端復(fù)雜性的問題，LTE的上行MIMO體制和下行MIMO是不一樣的。對(duì)于上行可以使用MU-MIMO。多個(gè)用戶的終端可以同時(shí)發(fā)射同一數(shù)據(jù)塊。這也可以認(rèn)為是空間域的多址接入。這種方法在UE端只需要一個(gè)發(fā)射天線，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。共享同一數(shù)據(jù)塊的多個(gè)終端需要使用正交的導(dǎo)頻信號(hào)。為了使用兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射天線的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然保持UE的低成本，可以使用天線子集選擇方法。開始的時(shí)候，UE可以使用兩個(gè)發(fā)射天線，但是只有一套發(fā)射鏈路和放大器。使用一個(gè)開關(guān)來選擇可以提供給eNodeB最好信道的天線。
• 協(xié)議結(jié)構(gòu)

SAE是3GPP的一個(gè)研究項(xiàng)目，研究的是整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)方案。它的目標(biāo)是把3GPP系統(tǒng)演進(jìn)到支持多種無線接入技術(shù)的、高數(shù)據(jù)速率、低延遲和分組數(shù)據(jù)優(yōu)化的系統(tǒng)。這些工作的焦點(diǎn)是在分組域，并且假定分組域支持語音業(yè)務(wù)。目前對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的清晰需求主要是支持多種接入網(wǎng)絡(luò)，保持移動(dòng)性和服務(wù)的連續(xù)性等。

E-UTRAN包括多個(gè)eNodeBs，提供了E-UTRA到終端UE用戶平面(PDCP/RLC/MAC/PHY)和控制平面(RRC)的協(xié)議功能。多個(gè)eNodeB通過X2接口互相連接起來。eNodeB也通過S1接口連接到演進(jìn)的分組核心網(wǎng)EPC，再更進(jìn)一步來說就是到移動(dòng)性管理實(shí)體MME和SAE網(wǎng)關(guān)。NAS協(xié)議終止于MME。在E-UTRAN中，基站的功能相對(duì)于WCDMARelease99版本得到了顯著的加強(qiáng)。基站具有了無線承載控制、接入控制、移動(dòng)性控制、上下行調(diào)度和測(cè)量配置等功能。

LTE測(cè)試

目前，R&S公司的SMU200A，SMJ100A，SMATE200A信號(hào)源加上SMx-K55選項(xiàng)可以用來產(chǎn)生LTE信號(hào)。另外一種選擇是，使用在PC機(jī)上運(yùn)行的模擬軟件WinIQSIM2產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號(hào)的波形文件，然后再裝載到上述的信號(hào)源中，也可以產(chǎn)生需要的數(shù)字調(diào)制射頻信號(hào)。在這種情況下，需要軟件選項(xiàng)SMx-K255。產(chǎn)生LTE基帶信號(hào)的方案是，選用IQ基帶信號(hào)源AFQ，加上軟件選項(xiàng)AFQ-K255和WinIQSIM2軟件。如果是AMU200A基帶信號(hào)源和選件AMU-K55或者AMU-K255和WinIQSIM2軟件，可以產(chǎn)生具有信道衰落功能的LTE基帶信號(hào)。

LTE信號(hào)分析顯示了OFDMA時(shí)間調(diào)度表，舉例說明了用戶如何配置LTE下行信號(hào)的資源塊。

可以使用信號(hào)分析儀R&SFSQ來分析LTE信號(hào)的射頻特性，此時(shí)分別需要軟件選項(xiàng)FSQ-K100和FSQ-K101來分析LTE信號(hào)的下行和上行信號(hào)。這兩個(gè)選項(xiàng)提供了下面的測(cè)量應(yīng)用：調(diào)制質(zhì)量，矢量誤差幅度EVM，星座圖，頻譜測(cè)量，CCDF的測(cè)量和頻率誤差等。LTE層1和協(xié)議測(cè)試的下半部分顯示了LTE下行信號(hào)各個(gè)載波的EVM測(cè)量，上半部分顯示了10ms內(nèi)的捕獲幀。EVM的分析對(duì)LTE有特別的意義，因?yàn)長(zhǎng)TE信號(hào)的調(diào)制方式最高可到64QAM，為了防止吞吐量的下降，必須對(duì)發(fā)射機(jī)端的EVM提出很嚴(yán)格的要求。

LTE層1具有很多重要的功能，這包括小區(qū)搜索、HARQ協(xié)議、調(diào)度安排、鏈路自適應(yīng)、上行時(shí)間控制和功率控制等。而且這些過程有著很嚴(yán)格的定時(shí)要求。因此需要對(duì)層1進(jìn)行完全測(cè)試來保證LTE的性能。

LTE協(xié)議棧的測(cè)試用來驗(yàn)證一些信令功能，例如呼叫建立和釋放，呼叫重配置，狀態(tài)處理和移動(dòng)性等。和2G、3G系統(tǒng)的互操作性測(cè)試是對(duì)LTE的另外一個(gè)需求。為了保證終端的協(xié)議棧和應(yīng)用可以處理高數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)，需要測(cè)試驗(yàn)證終端吞吐量的要求。在LTE實(shí)現(xiàn)的早期，研發(fā)部門需要包含各個(gè)參數(shù)配置的多種測(cè)試場(chǎng)景來進(jìn)行LTE的協(xié)議棧的測(cè)試。