對dui於yu移yi動dong通tong信xin業ye務wu而er言yan，最zui重zhong要yao的de時shi延yan是shi端duan到dao端duan時shi延yan
，即ji對dui於yu已yi經jing建jian立li連lian接jie的de收shou發fa兩liang端duan
，數shu據ju包bao從cong發fa送song端duan產chan生sheng，到dao接jie收shou端duan正zheng確que接jie收shou的de時shi延yan。根gen據ju業ye務wu模mo型xing不bu同tong，端duan到dao端duan時shi延yan可ke分fen為wei單dan程cheng時shi延yan和he回hui程cheng時shi延yan
，其qi中zhong單dan程cheng時shi延yan指zhi數shu據ju包bao從cong發fa射she端duan產chan生sheng經jing過guo無wu線xian網wang絡luo正zheng確que到dao達da另ling外wai一yi個ge接jie收shou端duan的de時shi延yan，回hui程cheng時shi延yan指zhi數shu據ju包bao從cong發fa射she端duan產chan生sheng到dao目mu標biao服fu務wu器qi收shou到dao數shu據ju包bao並bing返fan回hui相xiang應ying的de數shu據ju包bao直zhi至zhi發fa射she端duan正zheng確que接jie收shou到dao應ying答da數shu據ju包bao的de時shi延yan。

現有的移動通信主要是人與人之間的通信
，隨著硬件設備的小型化和智能化，未來的移動通信更多“人與物”及“物與物”之間的高速連接應用。機器通信（Machine Type Communication，MTC）業務應用範圍非常廣泛，如移動醫療
、車聯網、智能家居
、工業控製、環境監測等將會推動MTC係統應用爆發式增長

，大量設備將接入網絡
，實現真正的“萬物互聯”
，為移動通信帶來無限生機。同時

，廣泛的MTC係統應用範圍也會給移動通信帶來新的技術挑戰，例如實時雲計算
、虛擬現實
、在線遊戲、遠程醫療、智能交通
、智能電網
、遠程實時控製等業務對時延比較敏感，對時延提出更高的需求，而現有LTE係統無法滿足該需求
，需要進行研究。

MTC業務時延需求分析

未來MTC數shu據ju傳chuan輸shu時shi延yan會hui進jin一yi步bu降jiang低di
，當dang通tong信xin的de響xiang應ying時shi間jian比bi係xi統tong應ying用yong的de時shi間jian約yue束shu快kuai時shi，就jiu可ke以yi獲huo得de實shi時shi的de通tong信xin體ti驗yan。下xia麵mian給gei出chu了le四si種zhong典dian型xing應ying用yong的de時shi間jian約yue束shu：

● 人體肌肉響應時間在0.5s~1s，這意味著人在點擊一個連接時，如果該連接能在0.5s時間建立，人們就可以實現實時的網頁瀏覽感受。

● 聽覺：當聲音信號在70ms~100ms內可以被準備接收時
，人們就可以實現實時通話。考慮到聲波的速度，這意味著當兩個人距離超過30m時，兩人單純依靠聲波無法實現實時交流。

● 視覺：人類視覺的分辨率一般不超過100Hz，這意味這隻要圖像的更新速率不低於100Hz（延時不超過10ms），人們就可以獲得無縫的視頻體驗。

● 觸覺：這方麵要達到實時
，要求延時限製在幾ms級別，涉及的應用包括使用移動3D目標、虛擬現實
、智能交通中的業務安全控製
、智能電網等。

業界提出要把現有係統的端到端延遲降低5倍以上，並且

，在考慮第5代移動通信係統的需求時認為RTT（Round Trip Time，回環時延）在1ms數量級。實時遊戲
、M2M、傳感器報警或事件檢測場景應該成為研究重點，部分場景對時延的要求不超過100ms，其中，基於傳感器報警或事件檢測場景有最低達2ms的時延要求。

因此
，在超低時延場景MTC係統時延需要考慮毫秒級的空口時延。

LTE係統現有時延分析

ITU-R對傳輸延遲設定的目標為單向延遲目標為10ms。LTE/LTE-A係統滿足ITU時延要求並帶有一定餘量，單向數據包傳輸時延小於5ms。下麵以連接態下物理下行共享信道行（Physical Downlink Shared Channel
，PDSCH）傳輸下行數據和物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel

，PUSCH）傳輸上行數據為例進行時延分析。

在LTE FDD係統中，在子幀n上，基站使用物理下行控製信道（Physical Downlink Control Channel，PDCCH）調度下行數據傳輸，終端在子幀n+4上反饋ACK/NACK信息，基站接收處理時延最小為1ms，基站最快可以在子幀n+5上進行數據重傳調度，如圖1所示，單次傳輸的時間為1ms
，一次重傳的最小時間為5ms。


在LTE FDD係統中，當終端有數據傳輸需求時，需要等待配置發送調度請求（Schedule Request，SR）的子幀n
，終端在子幀n上發送調度請求信息給基站
，基站最快在子幀n+2上發送上行數據調度授權信息，終端在子幀n+2上接收到上行數據調度授權信息後，在子幀n+6上傳輸相應的上行數據，基站在子幀n+10上反饋ACK/NACK信息給終端，終端在子幀n+14上重傳所述上行數據
，具體如圖2所示
，從有數據傳輸需求到一次數據傳輸完成
，不考慮等待調度請求子幀的時間，單次傳輸的時延為6ms
，一次重傳的時間為14ms。


低時延技術分析

從現有LTE空口時延分析可以看出，影響空口時延的主要因素是數據傳輸時長、數據傳輸資源請求等待時間
，以及數據處理導致的反饋延時，針對這些因素存在以下4種降低空口時延的方案。
[pgae]
數據傳輸時長降低

現有LTE係統以子幀為單位進行數據調度
，LTE子幀長度為1ms，因此，最小數據傳輸時長為1ms
，為了降低數據傳輸時長，存在兩種可能方案。一種是降低子幀長度，如重新設計子載波間隔和一個子幀中包括的OFDM符號數量
，使得一個子幀對應時長變短

，從而降低數據傳輸時長。例如，將子幀長度壓縮為現有LTE子幀長度的1/4，即0.25ms，如果考慮相應處理時間等比例壓縮，具體壓縮效果如表1所示，大概可以壓縮75%時長。


另一種方案是以OFDM符號為單位進行數據調度傳輸
，此時，最小數據傳輸長度為1個OFDM符號，按照現有LTE的OFDM符號長度計算，一個OFDM符號長度為66.67ηs，如果考慮相應處理時間等比例壓縮
，具體壓縮效果如表2所示，相對於現有1ms的數據傳輸可以壓縮大概92%左右
，如果進一步結合幀結構的修改，如子載波間隔變化，可以進一步降低OFDM符號的長度，實現更低時延壓縮。


另外
，增強HARQ反饋也有助於重傳時延降低。傳統的HARQ隻反饋ACK/NAK信息
，增強的HARQ可以額外反饋接收的BER估計信息，結合該信息和信道反狀態信息，調度器在進行冗餘版本選擇
、MCS選擇等方麵可以更有針對性

，使數據一次重傳後被正確解碼的概率大為提高，從而進一步降低數據傳輸時延。

數據傳輸資源請求導致的時延降低

LTE係(xi)統(tong)中(zhong)，當(dang)終(zhong)端(duan)有(you)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)需(xu)求(qiu)時(shi)，需(xu)要(yao)先(xian)發(fa)送(song)調(tiao)度(du)請(qing)求(qiu)，基(ji)站(zhan)才(cai)能(neng)分(fen)配(pei)資(zi)源(yuan)讓(rang)終(zhong)端(duan)進(jin)行(xing)上(shang)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)，這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)導(dao)致(zhi)上(shang)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)時(shi)延(yan)明(ming)顯(xian)大(da)於(yu)下(xia)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)時(shi)延(yan)，如(ru)表(biao)3suoshi。lingwai，fasongtiaoduqingqiupeizhizhongduanfasongshujudeziyuan，yehuiewaizengjiashiyan，yinci，ruguojizhankeyiyufenpeiziyuanzhongduan
，zhongduanzaiyoushujuchuanshushizhijiezaiyuxianfenpeideziyuanshangchuanshushuju，keyijianshaotiaoduqingqiuguocheng，congershideshangxingshujuchuanshushiyanyuxiaxingshujuchuanshushiyanxiangdang，zheyangkeyishixianshangxingshujudancichuanshushiyanyasuodagai17%，一次重傳時延壓縮36%，再結合上述數據傳輸時延降低方案可以進一步降低上行數據傳輸時延。


調度時延降低

現有LTE控製信道主要位於子幀的前n個OFDM符號上，或者，與PDSCH頻分複用（時長為一個子幀），具體如圖3所示，LTExitongzhongshujuzhiyoujiemaxiaxingkongzhixindaohoucainengfasongshuju，youyukongzhixindaoweizhixianzhi，daozhishujujiemashiyanzengda。lingwai

，yigezhongduanduiyingdexiaxingkongzhixindaoquyuzaiyigezizhenzhongzhiyouyige，ruguocuoguogaiquyutiaodu
，jiuzhinengdengdaixiayigetiaoduquyu，zhejiudaozhishujutiaodushidedengdaiyanchi。weilejiangditiaodushiyan，xuyaoyinrugenglinghuodexiaxingkongzhiquyushezhi，rutu4所suo示shi，盡jin量liang使shi得de有you數shu據ju傳chuan輸shu就jiu有you下xia行xing控kong製zhi區qu域yu，同tong時shi，在zai解jie碼ma下xia行xing控kong製zhi信xin道dao時shi數shu據ju信xin道dao可ke以yi提ti前qian接jie收shou
，減jian少shao等deng待dai接jie收shou時shi間jian，從cong而er減jian少shao由you於yu等deng待dai下xia行xing控kong製zhi區qu域yu和he解jie碼ma下xia行xing控kong製zhi信xin道dao，以yi及ji等deng待dai數shu據ju接jie收shou導dao致zhi的de時shi延yan，最zui終zhong實shi現xian數shu據ju傳chuan輸shu時shi延yan的de降jiang低di。

處理時延降低

對於處理時延降低
，除了通過硬件設備和實現算法降低時延外，也可以考慮通過高級自適應編碼來降低處理編解碼的時延，比如當SNR比較高時，采用卷積編碼，當SNR比較低時，采用Turbo編碼等。

本文介紹了降低空口時延技術，通過幀結構壓縮和基於OFDMfuhaotiaodudefangfa，yijizhongduanzizhutiaodu，keyixianzhujiangdikongkoushujuchuanshushiyan
，lingwai，tongguolinghuodekongzhiquyushezhihegaojizishiyingbianma，jinyibukeyijiangdikongkoushiyan

，congermanzubutongyewudexuqiu，tishengweilaiyidongtongxinxitongdexingneng。

後hou續xu也ye可ke以yi考kao慮lv結jie合he鏈lian路lu自zi適shi應ying優you化hua技ji術shu，在zai保bao證zheng一yi定ding可ke靠kao性xing前qian提ti下xia進jin行xing降jiang低di數shu據ju空kong口kou時shi延yan研yan究jiu，以yi滿man足zu超chao低di時shi延yan高gao可ke靠kao性xing的de需xu求qiu

，使shi得de移yi動dong通tong信xin係xi統tong具ju有you更geng廣guang闊kuo的de應ying用yong場chang景jing，提ti升sheng用yong戶hu體ti驗yan。

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