淺析移動通信工程4G—LTE技術(shù)工程

倪夢飛

摘要：通信技術(shù)4G的發(fā)展提高了國家移動通信能力，其自從被研發(fā)之后在短時間內(nèi)被廣泛應(yīng)用到世界各國，成為國家通信行業(yè)發(fā)展的全新方向，通信手段的改革已經(jīng)不斷到來，4G通信技術(shù)的全新指標也在不斷創(chuàng)新，比如LTE技術(shù)。LTE技術(shù)根據(jù)自身的優(yōu)勢及其他技術(shù)的支持，目前已經(jīng)成為4G時代不斷發(fā)展的橋梁，證明移動通信技術(shù)的也在不斷發(fā)展?；诖耍疚木蛯σ苿油ㄐ殴こ?G-LTE技術(shù)工程進行了研究，對4G-LTE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了研究，并且分析了其在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用，希望能夠為今后移動工程的發(fā)展提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：移動通信；4G-LTE；通信技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0037-02

4G-LTE技術(shù)的目標速率較快，并且具有較寬的信道頻譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)傳輸，并且還能夠與其他網(wǎng)絡(luò)相互連接，有效地節(jié)約了移動通信系統(tǒng)的升級成本。自4G-LTE技術(shù)被商用網(wǎng)絡(luò)之后，得到了迅速的發(fā)展，使用量及普及速度比3G大，并且得到了社會的認可，在現(xiàn)代通信工程中發(fā)揮著重要的作用。因此可以看出，對移動通信工程4G-LTE技術(shù)工程進行深入的研-究具有重要的作用。

1 4G-LTE通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)淺析

1.14G網(wǎng)絡(luò)

4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括物理網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層及中間環(huán)境層三種，其并沒有完全脫離之前的通信技術(shù)，是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并且在此基礎(chǔ)上使用全新的通信技術(shù)，從而提高無線通信網(wǎng)絡(luò)功能及效率。物理網(wǎng)絡(luò)層具有路由選擇及接人功能，其主要通過核心網(wǎng)及無線兩者相結(jié)合實現(xiàn)。中間環(huán)境層主要包括完全管理、地址變換、QOS映射等功能。物理網(wǎng)絡(luò)層及中間環(huán)境兩者的接口開放，其能夠便于應(yīng)用及服務(wù)的發(fā)展，并且還具有無縫高數(shù)據(jù)率的服務(wù)，并且適應(yīng)于多頻帶運行中，此服務(wù)具有多模終端及多無線標準能力，能夠跨越多服務(wù)及運營商進行服務(wù)。第四代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)核心主要為正交頻分復(fù)用，其主要特點就是具有擴展性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、抗噪音能力及抗多信道感染能力，并且具有較高的速率及較小的時延，能夠為4G無線網(wǎng)提供良好的方案，目前其被廣泛應(yīng)用到不同行業(yè)中，比如數(shù)字音訊廣播、無線區(qū)域環(huán)路等。第四代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)主要包括具有較強抗干擾性的高速接入技術(shù)、信道傳輸技術(shù)、具有高性能低成本的自適應(yīng)陣列智能天線、系統(tǒng)管理資源、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議、軟件無線電等。目前，移動通信的發(fā)展方向為高速化、高頻段、寬帶化，其移動網(wǎng)的未來主流業(yè)務(wù)主要包括移動數(shù)據(jù)及IP。

1.2 4G-LTE

4G-LTE網(wǎng)絡(luò)主要包括兩大部分，分別為EPC及E-UTRAN，前者主要包括MME、PGW、PCRF及SGW，后者具有多種演進型接口，如x2、en odeb，通過4G-LTE技術(shù)創(chuàng)建通信網(wǎng)絡(luò)過程中要將s1接口作為4G-LTE的連接通道。

和3G網(wǎng)絡(luò)相比，4G-LET網(wǎng)絡(luò)中EPC能夠作為分組域，其具有分組的功能，核心網(wǎng)中的無電路CS和傳輸業(yè)務(wù)載體使IMS系統(tǒng)。4G-LTE中的SGSN功能的實現(xiàn)是通過MME及SGW進行的，GGSN功能的實現(xiàn)是通過PGW進行的，在通信網(wǎng)絡(luò)進行信息傳輸過程中，核心網(wǎng)的EPC能夠?qū)刂泼婕坝脩裘孢M行分離，從而避免了兩部分的用戶控制面相互干擾，并且還能夠提高3G網(wǎng)及4G-LTE通信網(wǎng)兩者的相互融合。

E-UTRAN中的核心網(wǎng)、enodeb實體及sgw實體和3G-RNC網(wǎng)元相同，但是enodeb使用的是mesh工作方式，使用x2接口，能夠?qū)nodeb的不同實體相互連接，從而避免分組出現(xiàn)丟失等問題。Sgw為4G-LTE通信網(wǎng)絡(luò)邊界接點及接入網(wǎng)管具有無線接入管理、移動接入調(diào)度等功能。

4G-LTE通信系統(tǒng)中的HSS主要包括核心網(wǎng)、umts及ims，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的服務(wù)支持，ims及hss的連接通過cx接口實現(xiàn)，使用diameter通信協(xié)議。3G及HSS的連接使用C/D接口實現(xiàn)，使用map通信協(xié)議；EPC及HSS的連接使用s6a接口實現(xiàn)，使用diam通信協(xié)議。4G-LTE的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為3G-LTE，其能夠降低延遲，從而實現(xiàn)管理的分散化，比起3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這是一種全新的通信技術(shù)改革。

4G-LTE技術(shù)的主要特點包括：其一，使通信速率得到了進一步提高，上下行峰值速度分別為50mbps、1000mbps；其二，具有較高的金融性，支持3G系統(tǒng)；其三，使邊界比特速率進一步提高，以基站分布位置不變的基礎(chǔ)上，提高邊界比特速率；其四，主要目的為分組域任務(wù)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)架構(gòu)的分組交換；其五，降低無線網(wǎng)絡(luò)延時。

24G-LTE相關(guān)技術(shù)

2.1智能天線及檢測技術(shù)

智能天線具有多種功能，包括時空處理、信號自動追蹤、抑制噪音等，所以它是移動通信未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。使用智能天線技術(shù)能夠提高移動信號的對抗率，移動通信中具有多徑傳播，降低接收信號及系統(tǒng)性能。智能天線通過多徑信號的抑制及數(shù)量的降低，能夠有效提高系統(tǒng)多徑性能抵抗能力。下行鏈路對信號在其他路徑中傳播進行了限制，降低了移動臺接受信號的多徑衰落及擴展時延；上行鏈路能夠在某路徑成為高增義波束，但是在其他路徑中成為波束零點，能夠很好地多徑信號進行抑制，有效提高了系統(tǒng)信噪比，對移動通信的質(zhì)量也有了進一步的改善。智能天線與空分多址相結(jié)合，限制了基站天線收發(fā)方向及范圍，其主要實質(zhì)實現(xiàn)通信系統(tǒng)空間區(qū)域的分配，降低空間資源交疊及干擾，從而能夠?qū)崿F(xiàn)無線資源的合理使用。

2.2 MIMO通信系統(tǒng)聯(lián)合OFDM技術(shù)

MIMO通信系統(tǒng)指的就是在接受及發(fā)射端使用多個陣列天線的通信系統(tǒng)，OFDM指的是多載波調(diào)制技術(shù)，其主要是將信道分別作為多個正交子信號，將高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿械退僮訑?shù)據(jù)流，使他們能夠在子信道中傳輸。正交信號通過相關(guān)技術(shù)將接收端分開，從而避免了子信道之間的互相干擾。每個子信道中的信號寬帶都比信道寬帶小，所以也能夠?qū)⒆有诺雷鳛槠教顾ヂ涞挚诡l率的選擇衰落，從而避免了符號干擾。另外，因為子信道寬帶知識原信道寬帶中的一部分，所以信道均衡較為簡單。endprint

OFDM系統(tǒng)能夠?qū)㈩l率選擇衰落全面克服，為MIMO系統(tǒng)的使用提供基礎(chǔ)。兩者相互結(jié)合具有較大的性能增益，在OFDM系統(tǒng)中使用陣列天線，能夠?qū)崿F(xiàn)空間的分集，提高信號質(zhì)量。通過分集技術(shù)能夠有效提高空間資源的使用效率，既能夠提高系統(tǒng)的傳輸效率，又能提高頻譜的使用效率，并且還能夠提高分集的可靠性，擴大了無線系統(tǒng)對干擾及噪音的容納，以此成為4G核心技術(shù)。

2.3軟件無線電

軟件無線電指的是將硬件作為無線通信的平臺，通過無線通信功能軟件實現(xiàn)。以此，無線系統(tǒng)的靈活性及通用性就能夠進一步的加強，便于系統(tǒng)升級及互聯(lián)，所以軟件無線電能夠解決不同系統(tǒng)的工作問題，使用軟件無線電，通過一個移動終端就能夠?qū)崿F(xiàn)不同平臺及系統(tǒng)的通信及使用。

3移動通信工程中4G-LTE技術(shù)的使用

3.1通信工程結(jié)構(gòu)

本節(jié)通過電力系統(tǒng)移動通信中的移動通信網(wǎng)絡(luò)為例，對移動通信工程中4G-LTE技術(shù)的使用情況進行簡單說明。移動通信專網(wǎng)的主要功能是對電網(wǎng)中電能供應(yīng)質(zhì)量進行監(jiān)測，為電網(wǎng)業(yè)務(wù)的智能管理提供基礎(chǔ)。為了能夠有效滿足數(shù)據(jù)信息傳遞的準確性及快速性，并且實現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)測的深度及滿足智能化電網(wǎng)管理需求，在對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行設(shè)計過程中結(jié)合網(wǎng)絡(luò)及樹型結(jié)構(gòu)，保證在節(jié)點增加過程中不需要復(fù)雜計算就能夠?qū)崿F(xiàn)遠程接收及發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。檢測系統(tǒng)主要包括監(jiān)控中心、信息采集終端及通信網(wǎng)絡(luò)三部分，采集終端主要包括在線監(jiān)測及便攜終端，采集終端通過PT及CT信號進行信息的傳輸，使信息系統(tǒng)及移動收發(fā)端通過串行接口相互連接，根據(jù)實際需求對4G-LTE路由器進行設(shè)置。通信網(wǎng)絡(luò)4G-LTE能夠支持FDD-LTE及TD-LTE兩種格式，點對點的傳輸通過PPTP協(xié)議實現(xiàn)，將VPN作為加密傳輸協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)通信、數(shù)據(jù)庫及web服務(wù)的需求。

3.2 4G-LTE技術(shù)的覆蓋形式

4G-LTE技術(shù)中具有大寬帶及MIMO多天線技術(shù)，能夠滿足連續(xù)覆蓋的需求，在室內(nèi)使用PRRU覆蓋計劃，其組網(wǎng)方式較為靈活，如果業(yè)務(wù)量較少，能夠通過多個PRRU實現(xiàn)組網(wǎng)，從而降低切換及干擾；如果業(yè)務(wù)量較多，能夠通過PRRU創(chuàng)建分裂及熱點區(qū)域，從而提高傳輸橋梁。為了能夠有效滿足傳輸需求，可以通過4G-LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，在設(shè)計覆蓋方案過程中使用降采樣及IQ壓縮技術(shù)。

3.3使用效果

對移動通信覆蓋的能力進行測試，傳輸速率中，移動通信4G-LTE技術(shù)工程使用載波聚合技術(shù)，聚合離散通道之后對載波進行統(tǒng)一的劃分，從而能夠提高寬帶傳輸?shù)乃俾?，并且根?jù)實際業(yè)務(wù)需求對寬帶的聚合進行調(diào)整，從而能夠充分利用寬帶頻譜資源，通過通信工程頻譜效率測試，其能夠達到2.7bps/Hz，上下峰值分別為19mbps、8mbps。

使用4G-LTE移動通信專網(wǎng)能夠?qū)?jié)點數(shù)量過多或者過少及分散的問題進行解決，從而充分發(fā)揮無線及光纖設(shè)備在信息采集及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的作用，有效提高配電網(wǎng)智能化的管理需求。另外，其能夠?qū)π畔⒉杉K端接人進行優(yōu)化，擴大了信息傳輸量及覆蓋面，并且降低了與運行成本及傳輸時間。

4結(jié)束語

總而言之，4G-LTE技術(shù)促進了通信工程的不斷發(fā)展，將4G-LTE技術(shù)中使用移動通信工程，能夠優(yōu)化傳輸效率，提高信號傳輸質(zhì)量，有效降低運行成本，所以在目前通信管理中具有一定的應(yīng)用價值。就我國實際情況來說，4G-LTE技術(shù)的市場需求較大，現(xiàn)有技術(shù)并不能夠有效滿足社會需求，所以要對4G-LTE技術(shù)進行深入的研究，從而促進社會生產(chǎn)活動及經(jīng)濟效益，以此提高科技發(fā)展的步伐。endprint