關(guān)于無(wú)線通信LTE技術(shù)及應(yīng)用研究

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的進(jìn)步，2G及3G網(wǎng)絡(luò)將不再滿足人們的生活需求。LTE技術(shù)作為一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸興起。LTE也被通俗的稱3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。文章主要概述了LTE的技術(shù)特征，提出了LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與核心技術(shù)，從中針無(wú)線通信LTE技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供大家參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】LTE技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

LTE技術(shù)本身就是一種潛力巨大的技術(shù)，正因如此，LTE技術(shù)必將給信息傳輸界帶來(lái)更大的利益。總體來(lái)看，全球LTE技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化即將完成。如今，正是LTE邁向更高階段的關(guān)鍵時(shí)期。

一、LTE技術(shù)概述

通常情況下，LTE也被稱為“4G”，人們將LTE技術(shù)當(dāng)作3G向4G轉(zhuǎn)變的先進(jìn)技術(shù)。LTE技術(shù)是建立在2G和3G的基礎(chǔ)之上的一種劃時(shí)代的科技。國(guó)際電聯(lián)已經(jīng)將LTE作為了4G的標(biāo)準(zhǔn)，人類史上又一個(gè)嶄新的通信時(shí)代到來(lái)了。LTE的最明顯特點(diǎn)就是比傳統(tǒng)的通信技術(shù)音質(zhì)高、頻率利用率高、流量傳送量大、傳輸效率高。LTE技術(shù)給人類帶了通信自由。這種通信自由是實(shí)實(shí)在在的，是本質(zhì)上的通信自由。TD-LTE具有高帶寬，低延時(shí)的特性，如能夠在移動(dòng)中流暢的觀看實(shí)時(shí)畫面就是對(duì)其特性的最好印證。LTE的出現(xiàn)將會(huì)在很大程度上改變?nèi)祟惖纳罘绞胶凸ぷ鳝h(huán)境。

二、LTE的主要技術(shù)特征

3GPP從“系統(tǒng)性能要求”、“網(wǎng)絡(luò)的部署場(chǎng)景”、“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“業(yè)務(wù)支持能力”等方面對(duì)LTE進(jìn)行了詳細(xì)的描述。與3G相比，LTE具有如下技術(shù)特征：（1）通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。（2）提高了頻譜效率，下行鏈5（bit/s）/Hz，（3～4倍于R6HSDPA）；上行鏈路2.5（bit/s）/Hz，是R6 HSU-PA2～3倍。（3）以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。（4）系統(tǒng)部署靈活，能夠支持1.25MHz～20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬，并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配，保證了將來(lái)在系統(tǒng)部署上的靈活性。（5）降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：子幀長(zhǎng)度0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問(wèn)題并降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，時(shí)延可達(dá)U-plan<5ms，C-plan<100ms。（6）強(qiáng)調(diào)向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。

三、LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及LTE核心技術(shù)

3.1LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議結(jié)構(gòu)

LTE采用由Node B構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)和減小延遲，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延，低復(fù)雜度和低成本的要求。與傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)相比，LTE減少了RNC節(jié)點(diǎn)。名義上LTE是對(duì)3G的演進(jìn)，但事實(shí)上它對(duì)3GPP的整個(gè)體系架構(gòu)作了革命性的變革，逐步趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3GPP結(jié)構(gòu)也稱為演進(jìn)型UTRAN結(jié)構(gòu)。接入網(wǎng)主要由演進(jìn)型Node B（eNB）和接入網(wǎng)關(guān)（aGW）兩部分構(gòu)成。aGW是一個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)，若將其視為核心網(wǎng)的一部分，則接入網(wǎng)主要由eNB一層構(gòu)成。eNB不僅具有原來(lái)Node B的功能，還能完成原來(lái)RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調(diào)度、接入控制、承載控制和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之間將采用網(wǎng)格（Mesh）方式直接互聯(lián)，這也是對(duì)原有UTRAN結(jié)構(gòu)的重大修改。

3.2LTE核心技術(shù)

LTE不僅通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，還采用以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異性能。（1）傳輸技術(shù)與多址技術(shù)：3GPP選擇了大多數(shù)公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC-FDMA。大多數(shù)公司支持采用“頻域”方法來(lái)生成上行SCFD-MA信號(hào)。這種技術(shù)是在OFDM的IFFT調(diào)制之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行DFT擴(kuò)展，這樣系統(tǒng)發(fā)射的是時(shí)域信號(hào)，從而可以避免OFDM系統(tǒng)發(fā)送頻域信號(hào)帶來(lái)的PAPR問(wèn)題。（2）宏分集：由于存在難以解決的“同步問(wèn)題”，LTE對(duì)單播（uni-CAst）業(yè)務(wù)不采用下行宏分集。至于對(duì)頻率要求稍低的多小區(qū)廣播業(yè)務(wù)，可采用較大的循環(huán)前綴（CP）來(lái)解決小區(qū)之間的同步問(wèn)題。考慮到實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“扁平化”、“分散化”，LTE不采用上行宏分集技術(shù)。（3）調(diào)制與編碼：LTE下行主要采用OPSK、16QAM、64QAM三種調(diào)制方式。上行主要采用位移BPSK、OPSK、8PSK和16QAM。信道編碼LTE主要考慮Turbo碼，但若能獲得明顯的增益，也將考慮其他編碼方式，如LDPC碼。（4）多天線技術(shù)：MIMO技術(shù)是LTE最核心的技術(shù)，它是提高傳輸率的主要手段，LTE系統(tǒng)將設(shè)計(jì)可以適應(yīng)宏小區(qū)、微小區(qū)、熱點(diǎn)等各種環(huán)境的MIMO技術(shù)。LTE已確定MIMO天線個(gè)數(shù)的基本配置是下行2。

四、LTE技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用

4.1LTE技術(shù)的創(chuàng)新

LTE沒(méi)有沿用3G系統(tǒng)的核心技術(shù)，而是大量的應(yīng)用了革新的技術(shù)和全新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。LTE采用的但從結(jié)構(gòu)是由NodeB構(gòu)成的，這是種結(jié)構(gòu)能夠簡(jiǎn)化且減小延遲，能夠達(dá)到三低要求（低復(fù)雜度、低時(shí)延、低成本）。LTE較傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)RNC節(jié)點(diǎn)更少。從本質(zhì)上來(lái)看，LTE對(duì)3GPP的貢獻(xiàn)是革命性的。LTE創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)是深度挖掘無(wú)線信道資源以及更加簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

從實(shí)質(zhì)上來(lái)看，LTE的創(chuàng)新是前所未有的。一方面，LTE采用了相對(duì)CDMA來(lái)說(shuō)更有效的OFDMA/FDMA的解決方案。另一方面，LTE通過(guò)不斷簡(jiǎn)化縱向網(wǎng)絡(luò)層次降低了系統(tǒng)的傳輸延遲，滿足了用戶實(shí)時(shí)在線的需求。

總體上看，LTE幾點(diǎn)最重要的技術(shù)創(chuàng)新有以下幾點(diǎn)：（1）LTE頻分多址系統(tǒng)的采用.此技術(shù)是改進(jìn)后的OFD-MA，可以實(shí)現(xiàn)正交傳輸和單載波傳輸?shù)头迤奖鹊亩呓y(tǒng)一兼顧，降低了功放成本。（2）采用扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。LTE采用“扁平”的無(wú)線訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，取消RNC節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。（3）多天線技術(shù)的應(yīng)用。LTE中應(yīng)用到的多天線技術(shù)有三種增益形式：分集增益、陣列增益、空分復(fù)用增益。分集增益是利用多個(gè)天線提供的空間分集改進(jìn)多徑衰落信道中傳輸?shù)目煽啃缘姆绞剑魂惲性鲆嫱ㄟ^(guò)預(yù)測(cè)編碼或波束成形，集中一個(gè)或多個(gè)指定方向上的能量，也允許不同方向的多個(gè)用戶同時(shí)獲得服務(wù)；空分復(fù)用增益利用空間信道的強(qiáng)弱相關(guān)性，在多個(gè)相互獨(dú)立的空間信道上傳遞不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾省?/p>

4.2LTE技術(shù)的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的LTE行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟。例如，上海世博會(huì)上高清視頻監(jiān)控的初步演示應(yīng)用就是LTE應(yīng)用的真實(shí)案例。應(yīng)用了LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)采編播設(shè)備，能夠快速將視頻、音頻素材發(fā)回到電視臺(tái)，這極大的滿足了新聞界時(shí)效性的要求。LTE“快”的特點(diǎn)給人留下深刻印象，這就很容易使它被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。就單憑這一點(diǎn)，LTE就足以改變?nèi)藗兊纳暇W(wǎng)體驗(yàn)。用戶在使用了LTE網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下下載一部40G的藍(lán)光3D影片，僅需不到2小時(shí)，而使用4M有線寬帶下載則需耗時(shí)一天。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，LTE獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)使得其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在逐漸的完善，并形成無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，隨著LTE設(shè)備的成本逐漸降低，網(wǎng)絡(luò)逐漸完善，它的出現(xiàn)使得無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)又上至一個(gè)新的臺(tái)階。

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