本文介绍了下降空口时延技能，经过帧结构紧缩和依据OFDM符号调度的办法，以及终端自主调度，能够显着下降空口数据传输时延，别的，经过灵敏的操控区域设置和高档自适应编码，进一步能够下降空口时延，然后满意不同事务的需求，进步未来移动通讯体系的功能。
关于移动通讯事务而言，最重要的时延是端到端时延，即关于现已树立衔接的收发两头，数据包从发送端发生，到接纳端正确接纳的时延。依据事务模型不同，端到端时延可分为单程时延和回程时延，其间单程时延指数据包从发射端发生经过无线网络正确抵达别的一个接纳端的时延，回程时延指数据包从发射端发生到方针服务器收到数据包并回来相应的数据包直至发射端正确接纳到应对数据包的时延。
现有的移动通讯首要是人与人之间的通讯，跟着硬件设备的小型化和智能化，未来的移动通讯更多“人与物”及“物与物”之间的高速衔接运用。机器通讯(Machine Type Communication，MTC)事务运用规模十分广泛，如移动医疗、车联网、智能家居、工业操控、环境监测等将会推进MTC体系运用爆发式添加，很多设备将接入网络，完结真实的“万物互联”，为移动通讯带来无限活力。一起，广泛的MTC体系运用规模也会给移动通讯带来新的技能应战，例如实时云核算、虚拟现实、在线游戏、长途医疗、智能交通、智能电网、长途实时操控等事务对时延比较灵敏，对时延提出更高的需求，而现有LTE体系无法满意该需求，需求进行研讨。
本文首要介绍了未来MTC事务的时延需求，剖析了LTE体系现有时延，论述了下降时延的关键技能。
MTC事务时延需求剖析
未来MTC数据传输时延会进一步下降，当通讯的呼应时刻比体系运用的时刻束缚快时，就能够取得实时的通讯体会。下面给出了四种典型运用的时刻束缚：
● 人体肌肉呼应时刻在0.5s~1s，这意味着人在点击一个衔接时，假如该衔接能在0.5s时刻树立，人们就能够完结实时的网页阅读感触。
● 听觉：当声响信号在70ms~100ms内能够被预备接纳时，人们就能够完结实时通话。考虑到声波的速度，这意味着当两个人距离超越30m时，两人单纯依托声波无法完结实时沟通。
● 视觉：人类视觉的分辨率一般不超越100Hz，这意味这只要图画的更新速率不低于100Hz(延时不超越10ms)，人们就能够取得无缝的视频体会。
● 触觉：这方面要到达实时，要求延时约束在几ms等级，触及的运用包含运用移动3D方针、虚拟现实、智能交通中的事务安全操控、智能电网等。
业界提出要把现有体系的端到端推迟下降5倍以上，而且，在考虑第5代移动通讯体系的需求时以为RTT(Round Trip Time，回环时延)在1ms数量级。实时游戏、M2M、传感器报警或事情检测场景应该成为研讨要点，部分场景对时延的要求不超越100ms，其间，依据传感器报警或事情检测场景有最低达2ms的时延要求。
因而，在超低时延场景MTC体系时延需求考虑毫秒级的空口时延。
LTE体系现有时延剖析
ITU-R对传输推迟设定的方针为单向推迟方针为10ms。LTE/LTE-A体系满意ITU时延要求并带有必定余量，单向数据包传输时延小于5ms。下面以衔接态下物理下行同享信道行(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)传输下行数据和物理上行同享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)传输上行数据为例进行时延剖析。
在LTE FDD体系中，在子帧n上，基站运用物理下行操控信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)调度下行数据传输，终端在子帧n+4上反应ACK/NACK信息，基站接纳处理时延最小为1ms，基站最快能够在子帧n+5 进步行数据重传调度，如图1所示，单次传输的时刻为1ms，一次重传的最小时刻为5ms。
在LTE FDD体系中，当终端有数据传输需求时，需求等候装备发送调度恳求(Schedule Request，SR)的子帧n，终端在子帧n上发送调度恳求信息给基站，基站最快在子帧n+2上发送上行数据调度授权信息，终端在子帧n+2上接纳到上行数据调度授权信息后，在子帧n+6上传输相应的上行数据，基站在子帧n+10上反应ACK/NACK信息给终端，终端在子帧n+14上重传所述上行数据，详细如图2所示，从有数据传输需求到一次数据传输完结，不考虑等候调度恳求子帧的时刻，单次传输的时延为6ms，一次重传的时刻为14ms。
低时延技能剖析
从现有LTE空口时延剖析能够看出，影响空口时延的首要要素是数据传输时长、数据传输资源恳求等候时刻，以及数据处理导致的反应延时，针对这些要素存在以下4种下降空口时延的计划。
数据传输时长下降
现有LTE体系以子帧为单位进行数据调度，LTE子帧长度为1ms，因而，最小数据传输时长为1ms，为了下降数据传输时长，存在两种或许计划。一种是下降子帧长度，如从头规划子载波距离和一个子帧中包含的OFDM符号数量，使得一个子帧对应时长变短，然后下降数据传输时长。例如，将子帧长度紧缩为现有 LTE子帧长度的1/4，即0.25ms，假如考虑相应处理时刻等比例紧缩，详细紧缩作用如表1所示，大约能够紧缩75%时长。
另一种计划是以OFDM符号为单位进行数据调度传输，此刻，最小数据传输长度为1个OFDM符号，依照现有LTE的OFDM符号长度核算，一个OFDM符号长度为66.67ηs，假如考虑相应处理时刻等比例紧缩，详细紧缩作用如表2所示，相关于现有1ms的数据传输能够紧缩大约92%左右，假如进一步结合帧结构的修正，如子载波距离改变，能够进一步下降OFDM符号的长度，完结更低时延紧缩。
别的，增强HARQ反应也有助于重传时延下降。传统的HARQ只反应ACK/NAK信息，增强的HARQ能够额定反应接纳的BER估量信息，结合该信息和信道反状况信息，调度器在进行冗余版别挑选、MCS挑选等方面能够更有针对性，使数据一次重传后被正确解码的概率大为进步，然后进一步下降数据传输时延。
数据传输资源恳求导致的时延下降
LTE体系中，当终端有数据传输需求时，需求先发送调度恳求，基站才干分配资源让终端进行上行数据传输，这一进程导致上行数据传输时延显着大于下行数据传输时延，如表3所示。别的，发送调度恳求装备终端发送数据的资源，也会额定添加时延，因而，假如基站能够预分配资源终端，终端在有数据传输时直接在预先分配的资源上传输数据，能够削减调度恳求进程，然后使得上行数据传输时延与下行数据传输时延适当，这样能够完结上行数据单次传输时延紧缩大约17%，一次重传时延紧缩36%，再结合上述数据传输时延下降计划能够进一步下降上行数据传输时延。
调度时延下降
现有LTE操控信道首要坐落子帧的前n个OFDM符号上，或许，与PDSCH频分复用(时长为一个子帧)，详细如图3所示，LTE体系中数据只要解码下行操控信道后才干发送数据，因为操控信道方位约束，导致数据解码时延增大。别的，一个终端对应的下行操控信道区域在一个子帧中只要一个，假如错失该区域调度，就只能等候下一个调度区域，这就导致数据调度时的等候推迟。为了下降调度时延，需求引进更灵敏的下行操控区域设置，如图4所示，尽量使得有数据传输就有下行操控区域，一起，在解码下行操控信道时数据信道能够提早接纳，削减等候接纳时刻，然后削减因为等候下行操控区域和解码下行操控信道，以及等候数据接纳导致的时延，终究完结数据传输时延的下降。
处理时延下降
关于处理时延下降，除了经过硬件设备和完结算法下降时延外，也能够考虑经过高档自适应编码来下降处理编解码的时延，比方当SNR比较高时，选用卷积编码，当SNR比较低时，选用Turbo编码等。
本文介绍了下降空口时延技能，经过帧结构紧缩和依据OFDM符号调度的办法，以及终端自主调度，能够显着下降空口数据传输时延，别的，经过灵敏的操控区域设置和高档自适应编码，进一步能够下降空口时延，然后满意不同事务的需求，进步未来移动通讯体系的功能。
后续也能够考虑结合链路自适应优化技能，在确保必定可靠性前提下进行下降数据空口时延研讨，以满意超低时延高可靠性的需求，使得移动通讯体系具有更宽广的运用场景，进步用户体会。
