TD-LTE无线接入网介绍
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ｅ．ＮｏｄｅＢ。
Ｅ．ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ状态和ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ状态如图３。
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图４ ＬＴＥ ＮＡＳ层协议状态 １）ＬＴＥ ＤＥＴＡＣＨＥＤ。网络和ＵＥ侧都没有ＲＲＣ实体， 此时ＵＥ通常处于关机、去附着等状态； ２）ＬＴＥ ＩＤＬＥ。对应ＲＲＣ的ＩＤＬＥ状态。ＵＥ和网络侧存 储的信息包括：给ＵＥ分配的ＩＰ地址、安全相关的参数、 ＵＥ的能力信息、无线承载，此时ＵＥ的状态转移由ｅ．ＮｏｄｅＢ 或ａＧＷ决定； ３）ＬＴＥ ＡＣＴＩＶＥ。即高层的激活状态，对应ＲＲＣ连接状 态；状态转移由ｅ－ＮｏｄｅＢ或ａＧＷ决定。
完善，测试正在逐步开展，文中对ＴＤ—ＬＴＥ（ＴＤＤ ＬＴＥ）的演进过程，网络架构，物理层关键技术，高层协议找进行了初步分 析介绍，并对照ＴＤ—ＳＣＤＭＡ系统，对ＴＤＤ双工方式、０ＦＤＭ技术，ＭＩＭ０技术和智能天线的应用，协议非接入层进行的改进和发展
进行了介绍；最后文章对ＴＤ－ＬＴＥ的发展进行了探讨。
ｅ．ＮｏｄｅＢ对空中接口的用户平面（ＭＡＣ／ＲＬＣ）和控制平 面（ＲＲＣ）功能进行管理和控制，接入网关（ａＧＷ）承担了 接入网用户数据的分组数据汇聚（ＰＤＣＰ）子层的功能，也 承担了部分核心网功能，比如ＮＡＳ信令状态管理。从整体 网络结构的角度看，接入网和核心网的界限开始变得模糊。 本文主要关注ＴＤ．ＬＴＥ的无线接入网部分，对与系统架构演 进ＳＡＥ，及核心网ＩＭＳ部分不予详细介绍ｌｊ捌。
与ＯＦＤＭ的ＪＦ交上行链路相似，ＳＣ－ＦＤＭＡ意味着在 某时间段里，频率资源只分配给一个用户（或者共享）。对 于ＳＣ．ＦＤＭＡ，只需要在发射前循环加入前缀即可降低基站 接收机频域均衡的复杂度。同时，增强的ＡＭＣ机制，对上 行依然适用【４】。 ２．３ ＭＩＭＯ与智能天线技术
智能天线的应用是ＴＤＤ模式的特征之一，ＭＩＭＯ系统中 使厢智能天线技术将提高ＴＤ．ＬＴＥ移动通信系统的性能。 ＭＩＭＯ技术通过多天线提供不同的传输能力，提供空问复用 的增益。而智能大线成形波束能在空间域内抑制交瓦干扰， 增强特殊范围内的信号，这种技术既能改善信号质量又能增
图３ Ｅ－ＵＴＲＡＮ和ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ移动性过程 １）ＲＲＣ ＩＤＬＥ。与ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ ＩＤＬＥ状态相似，当 ＵＥ不发起业务时，通常处于该状态。此时，ｅ．ＮｏｄｅＢ侧没 有ＵＥ的ＲＲＣ上下文，只进行一些诸如监听寻呼、小区广播 消息等操作，在ｅ．ＮｏｄｅＢ之内小存储ＲＲＣ上下文； ２）ＲＲＣ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ。与ＵＴＲＡＮ的连接模式相似， ＵＥ已经建立业务后，进入ＲＲＣ连接状态，Ｅ．ＵＴＲＡＮ具有 该ＵＥ的上下文，并知道ＵＥ所在的小区；网络和ＵＥ之间 进行数据传送；进行切换和邻区测量；控制ＵＥ进行非连续 发送／接收。 ３．２．２ ＮＡＳ子层 非接入层（ＮＡＳ，Ｎｏｎ．Ａｃｃｅｓｓ．Ｓｔｒａｔｕｍ）完成核心网对用 户的移动性、呼叫控制和ＱｏＳ管理功能，与ＲＲＣ子层不同， ＮＡＳ层部分终结于ａＧＷ。ＮＡＳ层的协议状态和其所处的 ＲＲＣ状态相关联，如图４所示，共包含三个状态。
１０４
万方数据
加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干 无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时通过基带 数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信口．按一定算 法进行合并，实现上行波束赋形，具有抑制信号下扰、自动 跟踪以及数字波束调节等智能功能。智能天线与ＭＩＭＯ技术 相结合是ＴＤ．ＬＴＥ的优势，但是在具体体现ｔ，硬件复杂度 也要增加，在ＭＩＭＯ系统中发挥智能天线的优势，将是一个 复杂的过程１５】。
［Ｋｅｙ．ｏｒｄｓ］ＴＤ—ＬＴＥ：ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｙｐｅ ２：ｅ－ＮｏｄｅＢ
０引言
节点被取消， 取而代之的是完全的ｅ－ＮｏｄｅＢ结构。在
自从２００４年１１月３ＧＰＰ启动了长期演进计划（ＬＴＥ，Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）项目后，ＬＴＥ各项规范在逐步的探讨并完成， ＬＴＥ关键技术特性逐渐引起人们的关注。ＬＴＥ的协议满足了开 始定义跨４Ｇ技术的需求，目前，物理层和层二、层三协议已 经初步完成。ＬＴＥ分为支持ＦＤＤ和ＴＤＤ两种双工方式， ＴＤ．ＬＴＥ是基于ＴＤＤ的接入方式考虑基于ＴＤ—ＳＣＤＭＡ现有网 络的演进，ＴＤ．ＬＴＥ是ＴＤ．ＳＣＤＭＡ系统最终演进的方向…。
【关键词】ＴＤ—ＬＴＥ；Ｔｙｐｅ ２帧结构；ｅ－ＮｏｄｅＢ
【中图分类号】ＴＮ９２９．５
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１００２—０８０２（２００９）０３—０１０３—０３
Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ＴＤ——ＬＴＥ ｏｖｅｒ ＴＤ—’ＳＣＤＭＡ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ
［ＡｂｓｔｒａｃｔＩ ＴＤ－ＳＣＤＭＡ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉＳ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ａ Ｉａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ．Ａｓ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｖｅｒ ＴＤ—ＳＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ，ＴＤ－ＬＴＥ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｐｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ３ＧＰＰ，ａｎｄ ａｒｅ ｎｏｗ ｂｅｉｎｇ ｐｅｒｆｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｌａｙｅｒｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＴＤＤ，ＯＦＤＭ＇ＭＩＭＯ ａｎｄ Ｓｍａｒｔ Ａｎｔｅｎｎａ，ＮＡＳ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＴＤ—ＬＴＥ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
收稿日期：２００８一０９一０９。 作名简介：陈吕川（１９７８一），男，硕上研究生．实验师，主要研究方向为数据库技术及数据挖掘、移动通信技术；廖晓峰（１９６４一），男，博上，
教授，博上牛导师，副院长．主要研究方向为混沌密码学与应用、人上神经网络守汁算智能等：赵川斌（１９８５一），男，硕上研究生， 主要研究方向为移动通信技术。
证面目＆＾一拼狮。一ｍｏ
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啪口娜
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图１ ＴＤ－ＬＴＥ物理层帧结构 ２．２ ０ＦＤＭ技术
ＴＤ．ＬＴＥ物理层的下行方向，采用了ＯＦＤＭ技术。ＯＦＤＭ 技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正 交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且 各子载波并行传输。ＯＦＤＭ还可以在不同的了信道上自适应 地分配传输负荷，对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在 ＯＦＤＭ系统中由于各个子信道的载波相互ｌＥ交，于是它们的 频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰， 动态信道分配，同时又提高了频谱利用率。
１０３
万方数据
２ ＴＤ—ＬＴＥ物理层的关键技术
２．１ ＴＤＤ双工方式。１ ＴＤ—ＬＴＥ的ＴＤＤ时间切换的双工方式是在一个帧结构中
定义的，以Ｔｙｐｅ ２帧结构设计作为帧结构技术方案，这一结 构保留了和ＴＤ．ＳＣＤＭＡ相同的特殊时隙结构。
如图１所示，一个１０ ｍｓ的无线帧长周期为７产３０７ ２００ ｃｈｉｐ， 分为２个５ ｍｓ的无线子帧，长度周期为Ｔｆ＝１５３ ６００ ｃｈｉｐ。每 个５ ｍｓ的子帧由８个周期为疋ｌｏｔ＝１５ ３６０ ｃｈｉｐ的常规时隙及 ＤｗＰＴＳ、ＧＰ和ＵｐＰＴＳ三个特殊时隙组成。ＤｗＰＴＳ、ＧＰ和 ＵｐＰＴＳ三个特殊时隙的周期总和为７产３０ ７２０Hale Waihona Puke Baiduｃｈｉｐ，Ｚ－ｓ－ｌ ｍｓ， ＤｗＰＴＳ和ＵｐＰＴＳ的长度根据协议规定配置。另外８个常规 时隙分别两两组成一个时隙，长度为Ｔｔ＝３０ ７２０ ｃｈｉｐ，７｝ｌ ｍｓ。 Ｓｕｂｆｉ＇ａｍｅ０、Ｓｕｂｆｒａｍｅ５和ＤｗＰＴＳ固定用于下行传输。
１ ＴＤＬ—ＴＥＬ的ＴＥ研网究络以架现构有的ＷＣＤＭＤ．ＳＣＤＭＡ为基础，以
演进的接入技术（Ｅ．ＵＴＲＡ，Ｅｖｏｌｖｅｄ．ＵＴＲＡ）和接入网络 （Ｅ－ＵＴＲＡＮ）从而保持ＵＭＴＳ系统优势。Ｅ．ＵＴＲＡＮ与
ＵＴＲＡＮ相比，舍弃了ＵＴＲＡＮ的ＲＮＣ－Ｎｏｄｅ Ｂ结构，ＲＮＣ
Ｅ．ＵＴＲＡＮ中，ｅ－ＮｏｄｅＢ之间底层采用ＩＰ传输，在逻辑上通 过ｘ２接口互相连接的Ｍｅｓｈ型网络，用于支持ＵＥ在整个网 络内的移动性，保证用户的无缝切换。每个ｅ－ＮｏｄｅＢ通过 Ｓ１接口与接入网关Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅ ｗａｙ（ａＧＷ）连接。Ｓｌ接口 采用了Ｍｅｓｈ或部分Ｍｅｓｈ型的连接形式，一个ｅ－ＮｏｄｅＢ可 以和多个ａＧＷ互连。
ＣＨＥＮ Ｃｈａｎｇ—ｃｈｕａｎ∞，ＬＩＡ０ Ｘｉａｏ－ｆｅｎｇ。，ＺＨＡＯ Ｃｈｕａｎ－ｂｉｎ。
（①ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；（国Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔ ａｎｄ ＴｅｌｅｅｏⅫ＇ａ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００６５，Ｃｈｉｎａ）
３．１用户平面 在用户面，Ｅ．ＵＴＲＡＮ最大的不同就是允许多个用户的
数据复用到同一个共享传输信道（ＳＣＨ，Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）。 用户面的协议栈主要分为ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰ和安全予层。 相比较３ＧＰＰ Ｒ６，ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰ子层的功能类似，只 是负责相应协议的网元发生了变化。ＭＡＣ层主要用于逻辑 信道和传输信道的映射，复用和解复用；数据测量；ＩｑＡＲＱ 功能；优先级调度；传输格式选择；ＲＬＣ ＰＤＵ的顺序提交。 ＲＬＣ层仍然支持ＡＭ、ＵＭ、ＴＭ格式数据传输；ＡＲＱ；数 据切分和重组；ＳＤＵ的顺序投递；数据的重复枪测和恢复； ａＧＷ和ｅ－Ｎｏｄｅ问的流量控制等，ＡＲＱ功能不同于Ｒ６的是， Ｒ６中ＡＲＱ和ＨＡＲＱ实体分别位于ＲＮＣ和ＮｏｄｅＢ，在 Ｅ—ＵＴＲＡＮ中，这两部分功能都位于ｅ－ＮｏｄｅＢ，层间交互信 令的延时缩短。ＰＤＣＰ层主要功能是头压缩，用户面数据加 密；下层ＲＬＣ的顺序投递，头压缩的重排缓冲等。由于用户 数据加密移到了ａＧＷ，新增了安全子层协议，分别拆分在 ｅ－ＮｏｄｅＢ和ａＧＷ两个实体，主要完成用户数据和ＮＡＳ信令 的加密【Ｉ】。
ＵＥ
ＵＥ
ｅ－Ｎｏｄｅ
ａＧＷ
ＮＡＳ
ｅ－Ｎｏｄｅ
ａＧＷ Ｎ＾ｓ
用户面
ＰＤＣＰ
’
控制面
ＰＤｃＰ
ＰＰ）ｃＰ
ＲＬＣ
卜＋ｌ ＲＬｃ
Ｍ＾ｆ
卜．一 ＭＡＣ
Ｉ ＰＨｖ
ＨＩ ＰＨＹ
ＰＩＸＹ
ｌ ＲＲｃ
卜＿ｌ
ｌ ＲＲｃ
ＲＩ．Ｃ
Ｈ
ＲＬＣ
ＭＡＣ
Ｈ ＭＡＣ
ｌ唧ｌ Ｈ Ｐ｝ｉＹ
图２ Ｅ－ＵＴＲＡＮ空中接口用户面（左）和 控制面（右）协议栈结构
２００９年第０３期，第４２卷 总第２０７期
通信技术
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＴＤ－ＬＴＥ无线接入网介绍
Ｖ０１．４２，Ｎｏ．０３，２００９ Ｎｏ．２０７，Ｔｏｔａｌ ｌｙ
陈昌川∞， 廖晓锋①， 赵川斌＠
（①重庆人学。重庆４０００３０；②藿庆邮电大学，重庆４０００６５）
【摘要】ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术正在大规模的应用，发展迅速；ＴＤ—ＬＴＥ技术作为ＴＤ—ＳＣＤＭＡ的未来演进技术各项规范正在逐步
３．２控制平面 控制平面的底层协议和用户平面相似，而控制面最蕈要
的高层部分，ＲＲＣ子层和非接入子层（ＮＡＳ），分别针对ＵＥ 的不同状态在ＲＲＣ和ＮＡＳ子层定义了不同的协议状态与之 对应，对ＵＥ进行管理。 ３．２．１ ＲＲＣ子层”１
ＲＲＣ子层主要承担广播、无线接口寻呼、ＲＲＣ连接管 理、无线承载控制（ＲＢＣ）、移动性管理，ＵＥ测量Ｌ报和控 制等功能。ＬＴＥ一个重大改变足把ＲＲＣ在网络侧终结于
３ ＴＤ－ＬＴＥ空中接口协议栈
Ｅ．ＵＴＲＡＮ空中接ｒ丁协议分为用户平面和控制平面（图 ２），用户面则卡要负责数据的正常传输，控制面负责用户无线 资源的管理、无线连接的建立、业务的ＱｏＳ保证和最终的资 源释放。Ｅ—ＵＴＲＡＮ不再使用专用传输信道，通过在上下行 链路使用共享信道，使多个用户共享空中接口的资源；ＭＡＣ 实体类型减少，其中对麻专用传输信道，ＭＡＣ．ｄ实体也不再 保留：同时，广播媒体控制层和ＵｎＭＮ的公共业务信道不 再保留；宏分集合并在点对点业务中不再使用。
Ｅ．ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ状态和ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ状态如图３。
詈＠ 、、＼ｊ／＼／
图４ ＬＴＥ ＮＡＳ层协议状态 １）ＬＴＥ ＤＥＴＡＣＨＥＤ。网络和ＵＥ侧都没有ＲＲＣ实体， 此时ＵＥ通常处于关机、去附着等状态； ２）ＬＴＥ ＩＤＬＥ。对应ＲＲＣ的ＩＤＬＥ状态。ＵＥ和网络侧存 储的信息包括：给ＵＥ分配的ＩＰ地址、安全相关的参数、 ＵＥ的能力信息、无线承载，此时ＵＥ的状态转移由ｅ．ＮｏｄｅＢ 或ａＧＷ决定； ３）ＬＴＥ ＡＣＴＩＶＥ。即高层的激活状态，对应ＲＲＣ连接状 态；状态转移由ｅ－ＮｏｄｅＢ或ａＧＷ决定。
完善，测试正在逐步开展，文中对ＴＤ—ＬＴＥ（ＴＤＤ ＬＴＥ）的演进过程，网络架构，物理层关键技术，高层协议找进行了初步分 析介绍，并对照ＴＤ—ＳＣＤＭＡ系统，对ＴＤＤ双工方式、０ＦＤＭ技术，ＭＩＭ０技术和智能天线的应用，协议非接入层进行的改进和发展
进行了介绍；最后文章对ＴＤ－ＬＴＥ的发展进行了探讨。
ｅ．ＮｏｄｅＢ对空中接口的用户平面（ＭＡＣ／ＲＬＣ）和控制平 面（ＲＲＣ）功能进行管理和控制，接入网关（ａＧＷ）承担了 接入网用户数据的分组数据汇聚（ＰＤＣＰ）子层的功能，也 承担了部分核心网功能，比如ＮＡＳ信令状态管理。从整体 网络结构的角度看，接入网和核心网的界限开始变得模糊。 本文主要关注ＴＤ．ＬＴＥ的无线接入网部分，对与系统架构演 进ＳＡＥ，及核心网ＩＭＳ部分不予详细介绍ｌｊ捌。
与ＯＦＤＭ的ＪＦ交上行链路相似，ＳＣ－ＦＤＭＡ意味着在 某时间段里，频率资源只分配给一个用户（或者共享）。对 于ＳＣ．ＦＤＭＡ，只需要在发射前循环加入前缀即可降低基站 接收机频域均衡的复杂度。同时，增强的ＡＭＣ机制，对上 行依然适用【４】。 ２．３ ＭＩＭＯ与智能天线技术
智能天线的应用是ＴＤＤ模式的特征之一，ＭＩＭＯ系统中 使厢智能天线技术将提高ＴＤ．ＬＴＥ移动通信系统的性能。 ＭＩＭＯ技术通过多天线提供不同的传输能力，提供空问复用 的增益。而智能大线成形波束能在空间域内抑制交瓦干扰， 增强特殊范围内的信号，这种技术既能改善信号质量又能增
图３ Ｅ－ＵＴＲＡＮ和ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ移动性过程 １）ＲＲＣ ＩＤＬＥ。与ＵＴＲＡＮ的ＲＲＣ ＩＤＬＥ状态相似，当 ＵＥ不发起业务时，通常处于该状态。此时，ｅ．ＮｏｄｅＢ侧没 有ＵＥ的ＲＲＣ上下文，只进行一些诸如监听寻呼、小区广播 消息等操作，在ｅ．ＮｏｄｅＢ之内小存储ＲＲＣ上下文； ２）ＲＲＣ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ。与ＵＴＲＡＮ的连接模式相似， ＵＥ已经建立业务后，进入ＲＲＣ连接状态，Ｅ．ＵＴＲＡＮ具有 该ＵＥ的上下文，并知道ＵＥ所在的小区；网络和ＵＥ之间 进行数据传送；进行切换和邻区测量；控制ＵＥ进行非连续 发送／接收。 ３．２．２ ＮＡＳ子层 非接入层（ＮＡＳ，Ｎｏｎ．Ａｃｃｅｓｓ．Ｓｔｒａｔｕｍ）完成核心网对用 户的移动性、呼叫控制和ＱｏＳ管理功能，与ＲＲＣ子层不同， ＮＡＳ层部分终结于ａＧＷ。ＮＡＳ层的协议状态和其所处的 ＲＲＣ状态相关联，如图４所示，共包含三个状态。
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万方数据
加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干 无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时通过基带 数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信口．按一定算 法进行合并，实现上行波束赋形，具有抑制信号下扰、自动 跟踪以及数字波束调节等智能功能。智能天线与ＭＩＭＯ技术 相结合是ＴＤ．ＬＴＥ的优势，但是在具体体现ｔ，硬件复杂度 也要增加，在ＭＩＭＯ系统中发挥智能天线的优势，将是一个 复杂的过程１５】。
［Ｋｅｙ．ｏｒｄｓ］ＴＤ—ＬＴＥ：ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｙｐｅ ２：ｅ－ＮｏｄｅＢ
０引言
节点被取消， 取而代之的是完全的ｅ－ＮｏｄｅＢ结构。在
自从２００４年１１月３ＧＰＰ启动了长期演进计划（ＬＴＥ，Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）项目后，ＬＴＥ各项规范在逐步的探讨并完成， ＬＴＥ关键技术特性逐渐引起人们的关注。ＬＴＥ的协议满足了开 始定义跨４Ｇ技术的需求，目前，物理层和层二、层三协议已 经初步完成。ＬＴＥ分为支持ＦＤＤ和ＴＤＤ两种双工方式， ＴＤ．ＬＴＥ是基于ＴＤＤ的接入方式考虑基于ＴＤ—ＳＣＤＭＡ现有网 络的演进，ＴＤ．ＬＴＥ是ＴＤ．ＳＣＤＭＡ系统最终演进的方向…。
【关键词】ＴＤ—ＬＴＥ；Ｔｙｐｅ ２帧结构；ｅ－ＮｏｄｅＢ
【中图分类号】ＴＮ９２９．５
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１００２—０８０２（２００９）０３—０１０３—０３
Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ＴＤ——ＬＴＥ ｏｖｅｒ ＴＤ—’ＳＣＤＭＡ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ
［ＡｂｓｔｒａｃｔＩ ＴＤ－ＳＣＤＭＡ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉＳ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ａ Ｉａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ．Ａｓ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｖｅｒ ＴＤ—ＳＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ，ＴＤ－ＬＴＥ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｐｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ３ＧＰＰ，ａｎｄ ａｒｅ ｎｏｗ ｂｅｉｎｇ ｐｅｒｆｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｌａｙｅｒｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＴＤＤ，ＯＦＤＭ＇ＭＩＭＯ ａｎｄ Ｓｍａｒｔ Ａｎｔｅｎｎａ，ＮＡＳ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＴＤ—ＬＴＥ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
收稿日期：２００８一０９一０９。 作名简介：陈吕川（１９７８一），男，硕上研究生．实验师，主要研究方向为数据库技术及数据挖掘、移动通信技术；廖晓峰（１９６４一），男，博上，
教授，博上牛导师，副院长．主要研究方向为混沌密码学与应用、人上神经网络守汁算智能等：赵川斌（１９８５一），男，硕上研究生， 主要研究方向为移动通信技术。
证面目＆＾一拼狮。一ｍｏ
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：０ｗ■ｆ－ｈｅＬＩＢ鲫Ｌ。５∞
啪口娜
娜口岍
图１ ＴＤ－ＬＴＥ物理层帧结构 ２．２ ０ＦＤＭ技术
ＴＤ．ＬＴＥ物理层的下行方向，采用了ＯＦＤＭ技术。ＯＦＤＭ 技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正 交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且 各子载波并行传输。ＯＦＤＭ还可以在不同的了信道上自适应 地分配传输负荷，对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在 ＯＦＤＭ系统中由于各个子信道的载波相互ｌＥ交，于是它们的 频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰， 动态信道分配，同时又提高了频谱利用率。
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万方数据
２ ＴＤ—ＬＴＥ物理层的关键技术
２．１ ＴＤＤ双工方式。１ ＴＤ—ＬＴＥ的ＴＤＤ时间切换的双工方式是在一个帧结构中
定义的，以Ｔｙｐｅ ２帧结构设计作为帧结构技术方案，这一结 构保留了和ＴＤ．ＳＣＤＭＡ相同的特殊时隙结构。
如图１所示，一个１０ ｍｓ的无线帧长周期为７产３０７ ２００ ｃｈｉｐ， 分为２个５ ｍｓ的无线子帧，长度周期为Ｔｆ＝１５３ ６００ ｃｈｉｐ。每 个５ ｍｓ的子帧由８个周期为疋ｌｏｔ＝１５ ３６０ ｃｈｉｐ的常规时隙及 ＤｗＰＴＳ、ＧＰ和ＵｐＰＴＳ三个特殊时隙组成。ＤｗＰＴＳ、ＧＰ和 ＵｐＰＴＳ三个特殊时隙的周期总和为７产３０ ７２０Hale Waihona Puke Baiduｃｈｉｐ，Ｚ－ｓ－ｌ ｍｓ， ＤｗＰＴＳ和ＵｐＰＴＳ的长度根据协议规定配置。另外８个常规 时隙分别两两组成一个时隙，长度为Ｔｔ＝３０ ７２０ ｃｈｉｐ，７｝ｌ ｍｓ。 Ｓｕｂｆｉ＇ａｍｅ０、Ｓｕｂｆｒａｍｅ５和ＤｗＰＴＳ固定用于下行传输。
１ ＴＤＬ—ＴＥＬ的ＴＥ研网究络以架现构有的ＷＣＤＭＤ．ＳＣＤＭＡ为基础，以
演进的接入技术（Ｅ．ＵＴＲＡ，Ｅｖｏｌｖｅｄ．ＵＴＲＡ）和接入网络 （Ｅ－ＵＴＲＡＮ）从而保持ＵＭＴＳ系统优势。Ｅ．ＵＴＲＡＮ与
ＵＴＲＡＮ相比，舍弃了ＵＴＲＡＮ的ＲＮＣ－Ｎｏｄｅ Ｂ结构，ＲＮＣ
Ｅ．ＵＴＲＡＮ中，ｅ－ＮｏｄｅＢ之间底层采用ＩＰ传输，在逻辑上通 过ｘ２接口互相连接的Ｍｅｓｈ型网络，用于支持ＵＥ在整个网 络内的移动性，保证用户的无缝切换。每个ｅ－ＮｏｄｅＢ通过 Ｓ１接口与接入网关Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅ ｗａｙ（ａＧＷ）连接。Ｓｌ接口 采用了Ｍｅｓｈ或部分Ｍｅｓｈ型的连接形式，一个ｅ－ＮｏｄｅＢ可 以和多个ａＧＷ互连。
ＣＨＥＮ Ｃｈａｎｇ—ｃｈｕａｎ∞，ＬＩＡ０ Ｘｉａｏ－ｆｅｎｇ。，ＺＨＡＯ Ｃｈｕａｎ－ｂｉｎ。
（①ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；（国Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔ ａｎｄ ＴｅｌｅｅｏⅫ＇ａ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００６５，Ｃｈｉｎａ）
３．１用户平面 在用户面，Ｅ．ＵＴＲＡＮ最大的不同就是允许多个用户的
数据复用到同一个共享传输信道（ＳＣＨ，Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）。 用户面的协议栈主要分为ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰ和安全予层。 相比较３ＧＰＰ Ｒ６，ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰ子层的功能类似，只 是负责相应协议的网元发生了变化。ＭＡＣ层主要用于逻辑 信道和传输信道的映射，复用和解复用；数据测量；ＩｑＡＲＱ 功能；优先级调度；传输格式选择；ＲＬＣ ＰＤＵ的顺序提交。 ＲＬＣ层仍然支持ＡＭ、ＵＭ、ＴＭ格式数据传输；ＡＲＱ；数 据切分和重组；ＳＤＵ的顺序投递；数据的重复枪测和恢复； ａＧＷ和ｅ－Ｎｏｄｅ问的流量控制等，ＡＲＱ功能不同于Ｒ６的是， Ｒ６中ＡＲＱ和ＨＡＲＱ实体分别位于ＲＮＣ和ＮｏｄｅＢ，在 Ｅ—ＵＴＲＡＮ中，这两部分功能都位于ｅ－ＮｏｄｅＢ，层间交互信 令的延时缩短。ＰＤＣＰ层主要功能是头压缩，用户面数据加 密；下层ＲＬＣ的顺序投递，头压缩的重排缓冲等。由于用户 数据加密移到了ａＧＷ，新增了安全子层协议，分别拆分在 ｅ－ＮｏｄｅＢ和ａＧＷ两个实体，主要完成用户数据和ＮＡＳ信令 的加密【Ｉ】。
ＵＥ
ＵＥ
ｅ－Ｎｏｄｅ
ａＧＷ
ＮＡＳ
ｅ－Ｎｏｄｅ
ａＧＷ Ｎ＾ｓ
用户面
ＰＤＣＰ
’
控制面
ＰＤｃＰ
ＰＰ）ｃＰ
ＲＬＣ
卜＋ｌ ＲＬｃ
Ｍ＾ｆ
卜．一 ＭＡＣ
Ｉ ＰＨｖ
ＨＩ ＰＨＹ
ＰＩＸＹ
ｌ ＲＲｃ
卜＿ｌ
ｌ ＲＲｃ
ＲＩ．Ｃ
Ｈ
ＲＬＣ
ＭＡＣ
Ｈ ＭＡＣ
ｌ唧ｌ Ｈ Ｐ｝ｉＹ
图２ Ｅ－ＵＴＲＡＮ空中接口用户面（左）和 控制面（右）协议栈结构
２００９年第０３期，第４２卷 总第２０７期
通信技术
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＴＤ－ＬＴＥ无线接入网介绍
Ｖ０１．４２，Ｎｏ．０３，２００９ Ｎｏ．２０７，Ｔｏｔａｌ ｌｙ
陈昌川∞， 廖晓锋①， 赵川斌＠
（①重庆人学。重庆４０００３０；②藿庆邮电大学，重庆４０００６５）
【摘要】ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术正在大规模的应用，发展迅速；ＴＤ—ＬＴＥ技术作为ＴＤ—ＳＣＤＭＡ的未来演进技术各项规范正在逐步
３．２控制平面 控制平面的底层协议和用户平面相似，而控制面最蕈要
的高层部分，ＲＲＣ子层和非接入子层（ＮＡＳ），分别针对ＵＥ 的不同状态在ＲＲＣ和ＮＡＳ子层定义了不同的协议状态与之 对应，对ＵＥ进行管理。 ３．２．１ ＲＲＣ子层”１
ＲＲＣ子层主要承担广播、无线接口寻呼、ＲＲＣ连接管 理、无线承载控制（ＲＢＣ）、移动性管理，ＵＥ测量Ｌ报和控 制等功能。ＬＴＥ一个重大改变足把ＲＲＣ在网络侧终结于
３ ＴＤ－ＬＴＥ空中接口协议栈
Ｅ．ＵＴＲＡＮ空中接ｒ丁协议分为用户平面和控制平面（图 ２），用户面则卡要负责数据的正常传输，控制面负责用户无线 资源的管理、无线连接的建立、业务的ＱｏＳ保证和最终的资 源释放。Ｅ—ＵＴＲＡＮ不再使用专用传输信道，通过在上下行 链路使用共享信道，使多个用户共享空中接口的资源；ＭＡＣ 实体类型减少，其中对麻专用传输信道，ＭＡＣ．ｄ实体也不再 保留：同时，广播媒体控制层和ＵｎＭＮ的公共业务信道不 再保留；宏分集合并在点对点业务中不再使用。