评估LTE系统：TDD与FDD性能旗鼓相当

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现在人们对移动宽带接入的需求已远远超出了现有网络的能力，寻找突破性的空中接口技术是移动通信发展必然出路。与WiFi和WiMAX等无线接入方案相比，WCDMA/HSDPA空中接口和网络结构过于复杂，虽然在支持移动性和QoS方面有较大优势，但在每比特成本、无线频谱利用率和传输时延等能力方面明显落后。在这样的背景下，3GPP加速推进了无线网络的演进，LTE就应运而生了。

         从2004年发展至今，LTE的R8标准已经基本完成。那么LTE系统到底能够带给我们多高的传输速率呢？在LTE的网络建成之前，可以通过计算机性能评估的方式来回答这个问题。

图1 TD-LTE与TD-SCDMA关键技术对比

评估指标
          由于不同的标准化组织根据自己的需要定出了评估方法和评估指标，为了能够公平的比较，LTE系统的仿真评估需要制定一套科学的、客观的量化性能指标以确保在相同的评估体系下给出不同的系统和单链路的性能。LTE系统评估指标应该反映出系统中用户的体验和运营商的需求。比如3GPP中定义了一系列的性能需求，近期，运营商又提出了物理层评估方法。3GPP2和IEEE802.20组织的评估方法在CDMA2000的评估中被广泛采用。IEEE802.16m近期也有类似的报告对评估指标进行定义。
LTE与3G系统性能比较
          前面的章节中已经就系统评估的指标进行了相应的描述，从容量，频谱效率以及VoIP的容量等几个方面来讲，无论是LTETDD和LTE TDD较之3G系统(如3GWCDMAHSPA，TD-SCDMAHSPA等)有较大的提升。

          LTE在UMTS的基础上进行了优化和简化设计。由于存在上述的关键技术设计的差异，使得系统性能得到了进一步的提升。图2是LTE系统与3GWCDMAHSPA性能的比较，可以看到在吞吐量上，LTE较WCDMA提升了2倍以上，在频谱利用效率上提高了1倍以上，在VoIP容量上亦有将近1倍的提升。
LTE与WiMAX系统性能比较
          NGMN(NextGenerationMobileNext)是由国际上主流的电信运营商组成的探讨、评估以及制定下一代网络技术的运营商组织。

图2 LTE与3G ECDMA HSPA性能对比

          2008年初结束的NGMNTWG技术组会议上，主流的运营商联合3GPP和IEEE的主流的设备商就LTE，WiMAX16e，UMB等主流B3G/4G技术的性能，给出了最终的性能评估报告，目的在于检验未来的LTE，WiMAX和UMB技术是否达到NGMN白皮书要求的性能指标。这些主流的运营商包括中国移动、Vodafone、Orange、T-Mobile、Sprint、AT&T、TelecomItalia、KPN、NTTDoCoMo。这些主流的设备商有Ericsson、Nokia、Motorola、TI、Huawei、ZTE、CATT、Intel、Samsung、ALU、Qualcomm等。由于此次评估包括了世界上主要的最大的运营商和设备商，因此该报告对于LTE、WiMAX、UMB等技术未来的发展趋势、标准化进程、产业发展有很大的影响。
          从LTE以及WiMAX和UMB技术是否满足NGMN需求的评测结果来看，LTE(TDD/FDD)在总体性能上要优于当前版本的WiMAX2008，而LTETDD与FDD的性能在吞吐量、峰值速率、VoIP容量等方面基本相当。
          在满足NGMN需求方面，无论是LTE或是WiMAX都未能完全满足NGMN的需求。具体表现在如下的三个方面：
1)上行的平均小区吞吐量
          LTE较之WiMAX更加接近NGMN的上行频谱效率值。当然，随着LTE后续版本的演进，部分增强技术有可能被用来提高上行频谱效率。
2)调度时延(用户面延迟)
          LTE的调度时延(FDD10.2ms，TDD11.4ms)非常接近NGMN的10ms需求，通过减小HARQ的重传次数就有可能满足NGMN的要求，可以假设重传的概率为10%。
3)VoIP容量
          VoIP容量受限于控制信道的容量(PDCCH)。可以通过提升系统的总体性能和优化控制信道来提升VoIP的性能。
          在下行峰值速率、上行峰值速率以及下行平均频谱效率方面，LTE能够很好地满足NGMN的需求。