LTE中的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)探究

【摘要】互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的不斷發(fā)展，改變著人們的生活和工作方式，人們便習(xí)慣于無(wú)時(shí)無(wú)刻享用寬帶接入服務(wù)，所以移動(dòng)寬帶技術(shù)成為首選。現(xiàn)如今的寬帶使用總用戶中移動(dòng)寬帶用戶占到了大部分，市場(chǎng)的成熟勢(shì)必對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求越來越嚴(yán)格，在移動(dòng)設(shè)備完善的情況下便會(huì)追求更高的峰值速率和更短的延時(shí)，還有更高的靈活性和系統(tǒng)兼容性。

【關(guān)鍵詞】LTE關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

LTE技術(shù)是多種先進(jìn)技術(shù)的集成者，它是3G無(wú)線通信技術(shù)的替代者，作為是4G時(shí)代可能的移動(dòng)無(wú)線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)之一，LTE技術(shù)的發(fā)展將會(huì)影響著整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。

一、LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

雖然3G通信技術(shù)在我國(guó)范圍內(nèi)興起的時(shí)間不長(zhǎng)，才在剛剛大規(guī)模部署的階段，但4G的研發(fā)工作早已在各國(guó)不同地區(qū)開展了。隨著移動(dòng)設(shè)備的越來越高端，人們對(duì)上網(wǎng)的需求也不得已滿足，熱門對(duì)于2Mb/s的WCDMA R99傳輸速錄和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已經(jīng)不能滿足自身需求[1]。并且，OFDM技術(shù)作為無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的另一產(chǎn)物，將無(wú)線通信的接入速率提升到100Mb/s，這給3G信息技術(shù)帶來了巨大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力。

二、LTE中的關(guān)鍵技術(shù)

1、OFDM技術(shù)

OFDMA技術(shù)其實(shí)就是LTE下行鏈路采用在循環(huán)前綴基礎(chǔ)上的正交頻分多址技術(shù)。首先在發(fā)射端將信號(hào)插入到循環(huán)冗余校驗(yàn)碼中，然后對(duì)信道進(jìn)行編碼、信道交織、特征加擾等的處理來解決突發(fā)噪聲對(duì)系統(tǒng)操作的影響，LTE系統(tǒng)一般采用QPSK、16QAM、64QAM三種方式[2]。

如圖1就是LTE系統(tǒng)的發(fā)送接收模型，是一種采用了2*2的MIMO技術(shù)，一個(gè)碼字到兩層的映射方式。由于天線數(shù)量與碼字?jǐn)?shù)量不一致，所以需要將碼映射到不同的發(fā)送天線上，由此便需要層映射和預(yù)編碼的工作。層映射是將碼字按照一定的規(guī)則流程映射到多層的過程，預(yù)編碼則是將數(shù)據(jù)再次映射到不同的天線端口的過程。

在理解OFDM技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分于一般的頻分復(fù)用FDM技術(shù)，正交頻分復(fù)用技術(shù)是多載波通信的一種，并且在頻道選擇性信道中發(fā)揮著最大優(yōu)勢(shì)，各個(gè)子信道在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的時(shí)域中正交，并且重疊在頻域中，其實(shí)現(xiàn)工作的基本原理就是通過串/并轉(zhuǎn)換器將高速串行的數(shù)據(jù)流變?yōu)槎鄠€(gè)低速并行的比特流，并且每一個(gè)OFDM子信道只傳輸一個(gè)低速數(shù)據(jù)流。

2、多天線技術(shù)

現(xiàn)代的無(wú)線通信技術(shù)離不開天線的作用，所以天線性能是否優(yōu)良也影響著整個(gè)通信系統(tǒng)的效果。在傳統(tǒng)的通信技術(shù)中，天線技術(shù)從開始的單發(fā)/單收天線到單發(fā)/多收和多發(fā)/單收的發(fā)展階段，在實(shí)際生活應(yīng)用中我們也了解到，地面?zhèn)鬏斅窂街行盘?hào)的通信比其他路徑如光纖、電纜、衛(wèi)星等的信號(hào)要發(fā)展的慢一些。

而現(xiàn)如今的通信系統(tǒng)要想打破原有技術(shù)的束縛來獲得更強(qiáng)大的信號(hào)功率和更優(yōu)良的服務(wù)，可以從惡劣通信環(huán)境影響通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)行突破。所以就要不斷提高發(fā)送信號(hào)的功率[3]。這在第三代通信系統(tǒng)中是不存在的買所以就會(huì)降低整個(gè)通信系統(tǒng)的性能影響通信技術(shù)的發(fā)展。所以人們對(duì)無(wú)線網(wǎng)技術(shù)的研究是具有重大突破性的。

3、MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)為通信技術(shù)中高速的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸技術(shù)帶來了可能成為無(wú)線通信領(lǐng)域的一大新突破，它很大一定程度上是提升系統(tǒng)頻率利用率。其工作原理就是基于通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用其多輸入/輸出的方式更多的發(fā)送與接收同時(shí)選擇多天線單元，并且通過其信道途徑中的多維度的特性。如圖2所示。

MIMO技術(shù)特點(diǎn)是采用多遠(yuǎn)天線陣列在發(fā)送/接收端，得到不同的空間特性的空間向量基于無(wú)線信道中，有如在一個(gè)通用大空間的信道中又獨(dú)自進(jìn)行多個(gè)互不干擾的信道。這種技術(shù)可以帶來空間的分集增益，這種新型MIMO技術(shù)創(chuàng)新的方法被稱為空間分集。通過MIMO技術(shù)，天線陣列所傳輸?shù)亩鄠€(gè)并行的信號(hào)數(shù)據(jù)，接收端可對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，也就是說，不同的數(shù)據(jù)流對(duì)于接收端都是具有可利用和區(qū)分的空間特性的，在這時(shí)就具有了多維性。MIMO系統(tǒng)改變無(wú)線信道可看做是由M= min（nT，nR）個(gè)并行子信道組成，所以MIMO技術(shù)中的通信系統(tǒng)信道容量其實(shí)就是所有子信道通信系統(tǒng)容量的總和。在所有的發(fā)送和接收天線陣列都具有非相干特性的條件下，系統(tǒng)中每個(gè)子信道都可有相同的極限容量，整個(gè)信道極限容量將會(huì)有重大提升，公式如下：

C≈M·B·log2（1+SNR）

所以從上文分析及公式可以看出，MIMO技術(shù)的改善會(huì)對(duì)整個(gè)無(wú)線通信信道的容量進(jìn)行全面提升，還有就是利用MIMO技術(shù)還可增加信道的可靠性來降低信道傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率。

三、LTE中技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)探究

作為我國(guó)最大的移動(dòng)營(yíng)運(yùn)商，中國(guó)移動(dòng)也將加入到LTE技術(shù)營(yíng)運(yùn)行列中，由于美國(guó)高通公司在3G時(shí)代占據(jù)主導(dǎo)地位，LTE正在努力避免高通的主要技術(shù)，所以大大削弱了高通在3G時(shí)代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全會(huì)通過RAN1提交的融合幀結(jié)構(gòu)方案，被正式寫入3GPP標(biāo)準(zhǔn)，2008年，RAN4的工作、RAN5和核心網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的完成，又是一重大性進(jìn)展。

LTE具有來自TD-SCDMA現(xiàn)有核心技術(shù)的繼承和MIMO、OFDM主流技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將顯著提高新型技術(shù)的系統(tǒng)功能，也給4G標(biāo)準(zhǔn)中更多地專利技術(shù)提供了可能。

還有隨著多媒體娛樂和網(wǎng)絡(luò)游戲的開發(fā)，當(dāng)前的傳輸速率已經(jīng)達(dá)不到人們的要求，所以設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了峰值速率的數(shù)據(jù)傳輸，并且具有良好的兼容性。

四、結(jié)束語(yǔ)

3GPP LTE技術(shù)作為重要的無(wú)線通信技術(shù)，OFDM技術(shù)很大程度上又提高了系統(tǒng)容量和系統(tǒng)的頻譜效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技術(shù)中必須應(yīng)用更先進(jìn)、資源利用率更高的技術(shù)如高階MIMO技術(shù)、協(xié)調(diào)多點(diǎn)發(fā)送技術(shù)、等進(jìn)一步提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。

參考文獻(xiàn)

[1]沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋. 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社. 2008：16-46

[2]曾召華. LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010：18-34

[3]孟祥娟. LTE下行同步技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 碩士學(xué)位論文. 成都：電子科技大學(xué)，2008：25-40

作者簡(jiǎn)介：廖井麗（1977年），籍貫：四川大竹，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：通信工程師，職稱：通信工程師，研究方向：互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)，反正與通信運(yùn)營(yíng)商服務(wù)內(nèi)容相關(guān)的技術(shù)發(fā)展方向。