上下行調度

本詞條以LTE為例介紹LTE技術中的上下行調度。 基站調度器根據掌握的各種信息動態地選擇哪些終端被調度，以及為這些終端分配多少傳輸資源。調度器根據調度目的不同、算法不同，可以使得系統吞吐量最大或用戶的使用體驗最好，也可以在兩者間追求一定平衡。目前在實際商用的LTE系統中，套用較多的是比例公平算法，因為該方法可以同時兼顧系統資源利用效率和用戶公平性，並帶來良好的用戶體驗。因為LTE系統的無線接入技術是OFDM，所以調度資源可以認為是時分復用和頻分復用方式的結合，因此可以從時間、頻率兩個維度對無線資源進行分配和調度，也就是在同一時刻可以在不同的頻率資源上調度不同的用戶。特別是在多用戶同時調度時，或者單用戶不能占滿所有資源塊時，可以考慮用戶所處位置的頻域特性，將用戶調度在最合適的頻率資源處，使用戶可以得到最大的傳輸速率，即頻率選擇性調度。

LTE

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-InputΜlti-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1所示，其中E-URTAN對應於圖2，E-URTAN無線接入網路架構。

圖1 3GPP接入的非漫遊架構

圖2 E-UTRAN的網路結構

OFDM

OFDM技術由MCM（Multi-CarrierModulation，多載波調製）發展而來。OFDM技術是多載波傳輸方案的實現方式之一，它的調製和解調是分別基於IFFT（InverseFastFourierTransform，快速傅立葉反變換）和FFT（FastFourierTransform，快速傅立葉變換）來實現的，是實現複雜度最低、套用最廣的一種多載波傳輸方案。

OFDM技術的主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調製，並且各子載波並行傳輸。其實現架構如圖3所示。

圖3 OFDM系統實現架構

從圖1可以看出，OFDM系統的實現過程如下。

①傳送端信號處理過程包括以下步驟。

-串並變換

-子載波映射

-離散傅立葉反變換

-並串變換

-加循環前綴

-數模變換

②接收端信號處理過程包括以下步驟。

-模數變換

-去循環前綴

-串並變換

-離散傅立葉變換

-子載波去映射/均衡

-並串變換

概括而言，OFDM系統是將數據符號調製在傳輸速率相對較低的、相互之間具有正交性的多個並行子載波上進行傳輸。這樣，儘管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號頻寬小於信道的相應頻寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。此外，由於該技術允許子載波頻譜重疊，接收端利用各子載波間的正交性恢復出傳送的數據，因此，OFDM系統具有更高的頻譜利用率。同時，在OFDM符號之間插入循環前綴，可以消除由於多徑效應而引起的符號間干擾，而且能避免在多徑信道環境下因保護間隔的插入而影響子載波之間的正交性，這使得OFDM系統非常適用於多徑無線信道環境。