覆蓋增強

LTE覆蓋增強技術分為上行和下行覆蓋增強技術。

基本介紹

• 中文名：覆蓋增強技術
• 外文名：Coverageenhancementtechnique
• 套用學科：通信

背景

隨著數據通信業務需求的迅速增加，移動通信業務由話音業務過渡到話音，數據，圖像綜合業務階段。為滿足寬頻數據通信的需求，無線寬頻接入網的建設成為未來行動網路建設重點。LTE作為未來通信發展的大趨勢，各大運營商都先後加大了對LTE的投資和研究力度。目前，我國及歐，美，日等一些國家已開始或即將部署LTE網路。

LTE系統不僅要滿足多種環境下用戶業務的動態速率需求，還需要為各種移動性套用提供可控的上下行無縫覆蓋。實際組網中，小區邊緣面臨著來自其他小區的較大程度的干擾，會對小區邊緣用戶接入機率，頻譜效率和用戶體驗造成影響。另外，歐洲運營商通過實測發現，LTE系統甚至存在小區邊緣用戶的VoIP業務服務質量低於第三代移動通信網路的問題。

因此，上下行覆蓋增強技術，對於更加有效地推動LTE標準的大規模商用化工作，提升相應的網路效益，促進LTE產業鏈的健康發展有重要作用。

上行技術

LTE上行覆蓋增強技術主要包括TTIBundling、ICIC、IRC、4天線接收、TMA等。這裡針對TTIBundling進行詳細介紹。

LTE中物理層調度的基本單位是1ms，這樣小的時間間隔可以使得LTE中套用的時間延遲較小。然而，在某些小區邊緣，覆蓋受限的情況下，UE由於受到其本身發射功率的限制，在1ms的時間間隔內可能無法滿足數據傳送的誤塊率（BLER）要求。例如對於長度為33位元組的VOIP數據包（包含L1/L2層的頭部信息）在1ms的時間內傳送，物理層的速率需要達到312kbit/s。對於某些情況下的LTE小區邊緣可能無法達到這一要求。

為此，對於上述情況的VOIP包，LTE中可以在RLC層對其進行分片（Segmentation），對於每一分片採用獨立的HARQ進程分別進行傳輸。

RLC層分片的方法會帶來額外的頭部開銷和系統控制信令的開銷。而且，HARQ反饋的錯誤解碼對於RLC層分片的影響也不容忽視。

為此，LTE中提出了TTIBundling的概念，對於上行的連續TTI進行綁定，分配給同一UE。這些上行的TTI中，傳送的是相同內容的不同RV版本。這樣可以提高數據解碼成功的機率，提高LTE的上行覆蓋範圍，代價是增加了一些時間延遲。eNB只有在收到所有綁定的上行幀以後才反饋HARQ的ACK/NACK，這樣就會減少所需的HARQ的ACK/NACK數目，同時由於上行資源進行一次分配，而套用到所有綁定的上行幀，這樣上行資源分配的開銷也會減少。

TTIBundling模式的配置是通過上層信令中的參數ul-SCH-Config：ttiBundling來進行的。觸發條件可以是UE上報了上行功率受限等。TTIBundling模式只對UL-SCH有效。TTIBundling中連續傳送的TTI數目，也就是TTIBundle_Size定義為4。對於非TTIBundling的上行幀，存在8個HARQ的進程。對於TTIBundling的HARQ進程，則有4個。LTE中規定TTIBundling重傳的時間間隔為16個TTI，也就是16個1ms的子幀。

在圖1，中上行子幀0，1，2，3綁定在一起，通過HARQProcess0進行傳輸。子幀0～3分別傳送相同傳輸塊的不同冗餘版本RV0、RV1、RV2、RV3。eNB有4ms的處理時間（包括傳輸延遲）。在子幀7，eNB會通過PHICH來傳送ACK或NACK，在本例中是NACK。HARQProcess0對應的TTIBundling將從子幀16開始進行重傳。如果在子幀12處，UE接收到DCI格式0的PDCCH，指示上行的資源分配，那么TTIBundling的上行HARQ重傳就是自適應的，在指示的資源頻帶上進行傳輸，否則就是非自適應的，採用和初次傳輸相同的上行資源進行傳輸。

圖1 TTI Bundling原理示意圖

對於普通非綁定的上行子幀，其重傳的時間是8ms；對於綁定的上行子幀，其重傳的時間為16ms。因此，對於同一UE以及不同UE之間的上行子幀調度，需要避免相互之間的衝突。

下行技術

LTE下行覆蓋增強技術主要包括下行4×2/4×4MIMO、RRU上塔、高輸出功率等。

LTE

LTE概念

LTE（LongTermEvolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2UMB合稱E3G（Evolved3G）

LTE是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input&Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。

LTE/EPC的網路架構如圖2所示。

圖2 3GPP接入的非漫遊架構

LTE系統結構

LTE採用由eNB構成的單層結構，這種結構有利於簡化網路和減小延遲，實現低時延、低複雜度和低成本的要求。與3G接入網相比，LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的改變，逐步趨近於典型的IP寬頻網路結構。

LTE的架構也叫E-UTRAN架構，如圖3所示。E-UTRAN主要由eNB構成。同UTRAN網路相比，eNB不僅具有NodeB的功能，還能完成RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cellRRM等。eNodeB和eNodeB之間採用X2接口方式直接互連，eNB通過S1接口連線到EPC。具體地講，eNB通過S1-MME連線到MME，通過S1-U連線到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多連線，即一個eNB可以和多個MME/S-GW連線，多個eNB也可以同時連線到同一個MME/S-GW。

圖3 LTE整體結構