集成运放基本运算电路

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术已经被列为4G技术。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。LTE项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。其主要性能目标包括：（1）在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；（2）改善小区边缘用户的性能；（3）提高小区容量；（4）降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；（5）支持100Km半径的小区覆盖；（6）能够为350Km/h高速移动用户提供100kbps的接入服务；（7）支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。与3G相比，LTE具有如下技术特征：（1）通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。（2）提高了频谱效率，下行链路5（bit/s）/Hz，（3--4倍于R6HSDPA）；上行链路2.5（bit/s）/Hz，是R6HSU-PA2--3倍。（3）以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。（4）QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务（如VoIP）的服务质量。（5）系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。（6）降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan＜5ms，C-plan＜100ms。（7）增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS（多媒体广播和组播业务）在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。LTE可比2G、3G网络更好地改善小区边缘用户的性能LTE支持100Km半径的小区覆盖，并增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。在小区边缘的用户，必将有更好地体验。所以，实现广域覆盖，改善小区边缘用户的性能，最好的方法还是尽早从3G演进到LTE。在小区搜索技术方面，考虑到小区搜索的复杂性，LTE倾向采用主同步信道进行小区同步，辅同步信道进行小区标志（ID）的检测。在主同步信道采用公共的导频序列，而在辅同步信道上各小区采用不同的导频序列。其中，在小区导频序列的设计中，序列必须兼顾性能和复杂度要求。3.15小区间干扰抑制LTE提高小区边缘数据率的目标将通过小区间干扰抑制技术实现。目前正在考虑的方案包括干扰随机化、干扰协调、干扰消除和慢功控等。SI主要的研究集中在干扰协调方法，即在小区中心采用频率复用1，而在小区边缘采用小于1的频率复用，从而避免强干扰；因此又称为部分频率复用（FFR）或软频率复用（SFR）。目前首先考虑采用静态的FFR方法，这种方法不要求小区之间的信令交互。进而可以考虑半静态的FFR方法，这种方法可以更高效的利用频率资源，但是依赖于一定数量的小区间信令交互。半静态FFR对小区间信令的需求很可能关系到接入网架构中是否需要RRM服务器。干扰协调的缺点是可用于小区边缘的频率资源有限，限制了小区边缘的峰值速率和系统容量。干扰消除即在接收机采用多用户检测消除相邻小区的干扰，目前主要考虑基于UE多天线接收的干扰抵制合并（IRC）技术。在难以使用干扰消除和干扰协调的时候，还可以采用干扰随机化技术。这种方法是将小区间的干扰随机化为白噪声，因此又称为干扰白化。目前主要考虑采用小区加扰来实现干扰随机化。这种方法可以取得最基本的小区间干扰抑制效果。LTE的多媒体广播多播业务（MBMS）系统可以采用两种方法实现：多小区发送和单小区发送。对于单小区发送，MBMS业务信道（MTCH）映射到下行共享信道（DL-SCH）。对于多小区发送，MTCH可能映射到另一个单独的传输信道。多小区发送MBMS系统的核心是基于单频网（SFN）的下行宏分集软合并，为了实现软合并，小区间要取得同步（同步精度远小于CP），以使UE能合并多小区的信号。用于多小区发送MBMS的参考符号在小区间需要保持一致。如果某个子帧专门用来传送MBMS信号，参考信号可以相对单播模式做适当精简。另外，为了简化操作，用于MTCH的控制信道的发送频率也可能小于DL-SCH控制信道的发送频率。对于多小区MBMS，目前的假设是采用各小区共同的参考信号。但对单小区MBMS，可能要考虑对各小区采用不同的参考信号。MBMS数据应在短时长内以高瞬时数据率集中发送，以降低每个频道的占空比（Dutycircle），从而实现低能耗。MBMS系统可以部署在单独的载波，也可以和单播LTE系统共享一个载波。如果组播系统和单播系统共享一个载波，两种信号的复用方式是一个需要解决的问题，目前正在考虑TDM（组播数据和单播数据占用不同子帧）和FDM（组播数据和单播数据复用在一个子帧内）复用方式。当系统带宽小于或等于UE带宽能力时，需要考虑是否采用TDM方式，以降低对UE的射频要求。当系统带宽大于UE带宽能力时，需要采用FDM方式。多个MBMS数据流之间的复用主要采用TDM方式，以尽可能减小MBMS接收时间。控制信息的设计需要支持上述两种复用。无论系统采用哪种复用方式，MBMS数据都需要和下行L1/L2信令（包括用于单播的信令）复用在一起，单播信号的参考信号和控制信息结构不应因此受到影响。如果MBMS采用单独载波发送，不同业务（频道）之间只采用TDM复用，而且目前假设只采用长CP，而且只集中于5MHz和10MHz两种带宽。但MBMS的物理层调制编码方式将和单播基本一致。3.14同步除了考虑基本的UE和NodeB之间的同步外，基于OFDM/FDMA的LTE系统还需要考虑另外两种同步操作。一是上行同步（又称时间控制），即为了保证上行多用户之间的正交性，要求各用户的信号同时到达NodeB，误差在CP以内。因此需要根据用户距NodeB的位置远近调整它们的发射时间。另一个问题是NodeB之间的同步。与异步的WCDMA系统不同，保持NodeB之间的正交性可以使基于OFDM/FDMA的LTE系统获得更好的性能（例如对于MBMS系统）。但3GPP系统传统上不像3GPP2系统那样依靠外部时钟（如GPS）取得同步，因此除了考虑采用外部时钟提供系统同步外，还需要考虑采取别的方法。目前正在考虑的方法是：NodeB借助小区内各UE的报告和相邻NodeB作同步校准，以此类推，使全系统逐步和参考基站取得同步。4.6网络同步目前对FDDE-UTRAN的设计（如小区搜索）基于异步网络，但某些小区间干扰抑制的方法可能依赖于网络同步。另外，在提供多小区MBMS业务时，网络同步有明显的性能增益。在采用独立的MBMS载波时，可能只需要少数的基站保持同步，取得系统同步相对比较容易。TDD模式下，网络也需要取得同步，但同步精度没有对多小区MBMS的要求那么高。小区内的上行同步的性能依赖于物理层参数（主要是CP长度）的设置。E-UTRAN的切换是硬切换，目前未看到会有额外的同步需求。但频率同步有助于防止时钟漂移，这种同步可能不需要额外的操作，可以依赖于NodeB本身的频率稳定性。LTEMBMS的需求是达到频谱效率1bps/Hz。目前的LTEMBMS系统设计能在500-1000m的站间距情况下可实现1.1bps/Hz频谱效率，在站间距1732m站间距情况下可实现0.5bps/Hz频谱效率。由此看来，目前的设计在较小的小区情况下大致能够满足需求，但在较大小区半径下尚不能达到需求。（8）强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。LTE在上行和下行都没有采用宏分集合并技术。也就是说，LTE将不采用软切换，而将采用快速小区选择（即快速硬切换）方法。除了系统内的切换，LTE也正在考虑不同频率之间和不同系统（如其他3GPP系统、WLAN系统等）的切换LTE核心技术相对于3G，LTE不仅简化了结构，还采用了以下几个关键技术来实现其优异性能。（1）传输技术与多址技术：3GPP选择了大多数公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC-FDMA。大多数公司支持采用“频域”方法来生成上行SC-FD-MA信号。这种技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题[4]。3.4.1下行参考符号设计LTE目前确定了下行参考符号（即导频）设计。下行导频格式如图3所示，系统采用TDM（时分复用）的导频插入方式。每个子帧可以插入两个导频符号，第1和第2导频分别在第1和倒数第3个符号。导频的频域密度为6个子载波，第1和第2导频在频域上交错放置。采用MIMO时须支持至少4个正交导频（以支持4天线发送），但对智能天线例外。在一个小区内，多天线之间主要采用FDM（频分复用）方式的正交导频。在不同的小区之间，正交导频在码域实现（CDM）。图3OFDM导频结构对多小区MBMS系统，可以考虑采用两种参考符号结构：各小区相同的（cell-common）的参考符号和各小区不同的（cell-specific）参考符号。目前假设cell-common结构为基本结构，是否支持cell-specific参考符号还有待于进一步研究。3.4.2上行参考符号设计上行参考符号位于两个SC-FDMA短块中，用于NodeB的信道估计和信道质量（CQI）估计。参考符号的设计需要满足两种SC-FDMA传输——集中式（Localized）SC-FDMA和分布式（Distributed）SC-FDMA的需要。由于SC-FDMA短块的长度仅为长块的一半，SC-FDMA参考符号的子载波宽度为数据子载波宽度的2倍。与下行相似，上行参考符号也可能采用正交设计，以支持多个MIMO天线之间、多个UE之间的参考符号区分。上行正交参考符号也可以用FDM、TDM、CDM或上述方法的混合方法实现。其中CDM方法通过一个CAZAC序列的不同循环位移样本实现。针对用于信道估计的参考符号，首先考虑不同UE的参考符号之间将采用FDM方式区分。参考符号可能采用集中式发送（只对集中式SC-FDMA情况），也可能采用分散式发送。在采用分散式发送时，如果SB1和SB2都用于发送参考符号，SB1和SB2中的参考符号将交错放置，以获得更佳的频域密度。对分布式SC-FDMA情况，也可以考虑采用TDM和CDM方式对不同UE的参考符号进行复用。特别对于一个NodeB内的多个UE，将采用分布式FDM和CDM的方式。多天线UE情况下的上行参考符号结构尚有待于进一步研究。为了满足频域调度的需要，可能需要对整个带宽进行信道质量估计，因此即使数据采用本集中式发送，用于信道质量估计的参考符号也需要在更宽的带宽内进行分布式发送。不同UE的参考符号可以采用分布式FDM或CDM（也基于CAZAC序列）复用在一起。3.2基本传输和多址技术的选择基本传输技术和多址技术是无线通信技术的基础。3GPP成员在讨论多址技术方案时，主要分成两个阵营：多数公司认为OFDM/FDMA技术与CDMA技术相比，可以取得更高的频谱效率；而少数公司认为OFDM系统和CDMA系统性能相当，出于后向兼容的考虑，应该沿用CDMA技术。持前一种看法的公司全部支持在下行采用OFDM技术，但在上行多址技术的选择上又分为两种观点。大部分厂商因为对OFDM的上行峰平比PAPR（将影响手持终端的功放成本和电池寿命）有顾虑，主张采用具有较低PAPR的单载波技术。另一些公司（主要是积极参与WiMAX标准化的公司）建议在上行也采用OFDM技术，并用一些增强技术解决PAPR的问题。经过激烈的讨论和艰苦的融合，3GPP最终选择了大多数公司支持的方案，即