關于無線通信LTE技術及應用研究

【摘要】隨著我國經濟和科技的進步，2G及3G網絡將不再滿足人們的生活需求。LTE技術作為一種新的網絡技術逐漸興起。LTE也被通俗的稱3.9G，具有100Mbps的數據下載能力，被視作從3G向4G演進的主流技術。文章主要概述了LTE的技術特征，提出了LTE網絡結構與核心技術，從中針無線通信LTE技術創新及應用進行了分析，以供大家參考借鑒。

【關鍵詞】LTE技術創新應用

LTE技術本身就是一種潛力巨大的技術，正因如此，LTE技術必將給信息傳輸界帶來更大的利益?？傮w來看，全球LTE技術的標準化即將完成。如今，正是LTE邁向更高階段的關鍵時期。

一、LTE技術概述

通常情況下，LTE也被稱為“4G”，人們將LTE技術當作3G向4G轉變的先進技術。LTE技術是建立在2G和3G的基礎之上的一種劃時代的科技。國際電聯已經將LTE作為了4G的標準，人類史上又一個嶄新的通信時代到來了。LTE的最明顯特點就是比傳統的通信技術音質高、頻率利用率高、流量傳送量大、傳輸效率高。LTE技術給人類帶了通信自由。這種通信自由是實實在在的，是本質上的通信自由。TD-LTE具有高帶寬，低延時的特性，如能夠在移動中流暢的觀看實時畫面就是對其特性的最好印證。LTE的出現將會在很大程度上改變人類的生活方式和工作環境。

二、LTE的主要技術特征

3GPP從“系統性能要求”、“網絡的部署場景”、“網絡架構”、“業務支持能力”等方面對LTE進行了詳細的描述。與3G相比，LTE具有如下技術特征：（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）以分組域業務為主要目標，系統在整體架構上將基于分組交換。（4）系統部署靈活，能夠支持1.25MHz～20MHz間的多種系統帶寬，并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配，保證了將來在系統部署上的靈活性。（5）降低無線網絡時延：子幀長度0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問題并降低了網絡時延，時延可達U-plan<5ms，C-plan<100ms。（6）強調向下兼容，支持已有的3G系統和非3GPP規范系統的協同運作。與3G相比，LTE更具技術優勢，具體體現在：高數據速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。

三、LTE網絡結構及LTE核心技術

3.1LTE網絡結構和協議結構

LTE采用由Node B構成的單層結構，這種結構有利于簡化網絡和減小延遲，實現了低時延，低復雜度和低成本的要求。與傳統的3GPP接入網相比，LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的變革，逐步趨近于典型的IP寬帶網結構。

3GPP結構也稱為演進型UTRAN結構。接入網主要由演進型Node B（eNB）和接入網關（aGW）兩部分構成。aGW是一個邊界節點，若將其視為核心網的一部分，則接入網主要由eNB一層構成。eNB不僅具有原來Node B的功能，還能完成原來RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之間將采用網格（Mesh）方式直接互聯，這也是對原有UTRAN結構的重大修改。

3.2LTE核心技術

LTE不僅通過簡化結構，還采用以下幾個關鍵技術來實現其優異性能。（1）傳輸技術與多址技術：3GPP選擇了大多數公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC-FDMA。大多數公司支持采用“頻域”方法來生成上行SCFD-MA信號。這種技術是在OFDM的IFFT調制之前對信號進行DFT擴展，這樣系統發射的是時域信號，從而可以避免OFDM系統發送頻域信號帶來的PAPR問題。（2）宏分集：由于存在難以解決的“同步問題”，LTE對單播（uni-CAst）業務不采用下行宏分集。至于對頻率要求稍低的多小區廣播業務，可采用較大的循環前綴（CP）來解決小區之間的同步問題。考慮到實現網絡結構“扁平化”、“分散化”，LTE不采用上行宏分集技術。（3）調制與編碼：LTE下行主要采用OPSK、16QAM、64QAM三種調制方式。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：MIMO技術是LTE最核心的技術，它是提高傳輸率的主要手段，LTE系統將設計可以適應宏小區、微小區、熱點等各種環境的MIMO技術。LTE已確定MIMO天線個數的基本配置是下行2。

四、LTE技術的創新及應用

4.1LTE技術的創新

LTE沒有沿用3G系統的核心技術，而是大量的應用了革新的技術和全新的設計系統。LTE采用的但從結構是由NodeB構成的，這是種結構能夠簡化且減小延遲，能夠達到三低要求（低復雜度、低時延、低成本）。LTE較傳統的3GPP接入網RNC節點更少。從本質上來看，LTE對3GPP的貢獻是革命性的。LTE創新的實質是深度挖掘無線信道資源以及更加簡化網絡結構。

從實質上來看，LTE的創新是前所未有的。一方面，LTE采用了相對CDMA來說更有效的OFDMA/FDMA的解決方案。另一方面，LTE通過不斷簡化縱向網絡層次降低了系統的傳輸延遲，滿足了用戶實時在線的需求。

總體上看，LTE幾點最重要的技術創新有以下幾點：（1）LTE頻分多址系統的采用.此技術是改進后的OFD-MA，可以實現正交傳輸和單載波傳輸低峰平比的二者統一兼顧，降低了功放成本。（2）采用扁平的網絡結構。LTE采用“扁平”的無線訪問網絡結構，取消RNC節點，簡化網絡設計。（3）多天線技術的應用。LTE中應用到的多天線技術有三種增益形式：分集增益、陣列增益、空分復用增益。分集增益是利用多個天線提供的空間分集改進多徑衰落信道中傳輸的可靠性的方式；陳列增益通過預測編碼或波束成形，集中一個或多個指定方向上的能量，也允許不同方向的多個用戶同時獲得服務；空分復用增益利用空間信道的強弱相關性，在多個相互獨立的空間信道上傳遞不同的數據流，從而提高數據傳輸的峰值速率。

4.2LTE技術的應用

隨著科技的進步，越來越多的LTE行業應用已經趨于成熟。例如，上海世博會上高清視頻監控的初步演示應用就是LTE應用的真實案例。應用了LTE技術的網絡移動采編播設備，能夠快速將視頻、音頻素材發回到電視臺，這極大的滿足了新聞界時效性的要求。LTE“快”的特點給人留下深刻印象，這就很容易使它被應用到網絡環境中。就單憑這一點，LTE就足以改變人們的上網體驗。用戶在使用了LTE網絡的環境下下載一部40G的藍光3D影片，僅需不到2小時，而使用4M有線寬帶下載則需耗時一天。

五、結語

綜上所述，LTE獨有的技術特點使得其技術標準在逐漸的完善，并形成無線通信的發展趨勢。同時，隨著LTE設備的成本逐漸降低，網絡逐漸完善，它的出現使得無線通信網絡又上至一個新的臺階。

參考文獻

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[2]萬彭. LTE和LTE Advanced關鍵技術綜述[J].現代電信技術，2009（09）