LTE高速移動環(huán)境下多天線技術(shù)分析

李定龍

【摘要】 目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)經(jīng)過2G網(wǎng)到3G網(wǎng)的過渡，正由3G網(wǎng)朝著4G網(wǎng)發(fā)展，在這個背景下也讓LTE的影響力逐步加大，未來LTE將會有更大的施展平臺與施展空間，同時與其他行業(yè)形成整合從而形成多元化融合業(yè)務(wù)。本文對LTE高速移動環(huán)境下的多天線技術(shù)進行了分析，并提出了相關(guān)觀點，供以參考。

【關(guān)鍵詞】 LTE 高速移動環(huán)境 多天線技術(shù)

進入21世紀(jì)以后第三代通信系統(tǒng)以CDMA為主，如今第四代通信系統(tǒng)則包括了OFDMA、HSPA以及LTE。作為最先進的移動通信系統(tǒng)LTE具備了正交頻分復(fù)用及多輸入多輸出等技術(shù)，大大地提升了頻譜利用率以及數(shù)據(jù)傳輸速率。另外LTE可以實現(xiàn)多帶寬分配，其容量以及覆蓋面叫以往的移動通訊系統(tǒng)都有著優(yōu)勢。FDD-LTE和TDD-LTE是主流的LTE形式，在運作模式上大致相同但是FDD屬于雙工方式也就是說FDD在上下行速率上要優(yōu)于TDD，而TDD較FDD具有更加廣泛的頻譜利用面。

一、多天線技術(shù)概述

多天線技術(shù)事實上是多種技術(shù)的統(tǒng)稱，它又可分為天線分集空分復(fù)用以及波束賦型等方式。天線分集可以對無線信道的相關(guān)性進行充分的利用并且給予額外分集來緩解或控制無線信道衰弱；空分復(fù)用即MIMO是指利用無線信道的特點來構(gòu)建出多個并行信道，這樣就可以讓空口傳輸速率得到極大的提升；波束賦型即Beamforming實際上是以特定方式形成的特定波束，當(dāng)然它也需要多根天線來作為基礎(chǔ)這樣就可以實現(xiàn)天線增益最大化并對干擾產(chǎn)生抑制作用。

二、多天線技術(shù)對LTE性能的影響

以TD-LTE組網(wǎng)為例，在進行組網(wǎng)過程中主要涉及到兩種配置及即8天線波束賦型以及2天線 MIMO，仿真結(jié)果如圖1所示。

從圖1中進行分析可以明顯看出8天線波束賦型較2天線 MIMO在下行鏈路上的覆蓋面要更優(yōu)，但是從速率上來看2天線 MIMO則較8天線波束賦型更快。從邊界速率來看8天線波束賦型則要高于2天線 MIMO。另外在高負(fù)荷條件下兩者的吞吐速率都出現(xiàn)了一定程度的提升，但8天線波束賦型改善幅度更大；但在低負(fù)荷條件下兩者的吞吐速率相差不大，差異性并不顯著。另外從覆蓋能力上來看8天線波束賦型與2天線 MIMO基本持平[2]。

三、高速移動條件LTE多天線技術(shù)分析

在本文中以高速鐵路移動環(huán)境為虛擬環(huán)境來對多天線技術(shù)進行分析。在上述環(huán)境下事實上移動終端與基站存在著相對運動且相對運動遵循多普勒效應(yīng)，換句話說終端的信號發(fā)送與基站接受并不能同步，且頻率偏差體現(xiàn)為多普勒頻移。若載波頻率為f0，在多普勒頻移的條件下由公式Δf=f0*v/c可知終端接收頻率為（f0+Δf），若移動速度v增大那么多普勒頻移將會顯著增大，那么就需要找到一個合適的頻偏容忍度。通過單天線仿真模型構(gòu)建以及多天線仿真模型構(gòu)建對ML頻偏補償進行計算后發(fā)現(xiàn)頻偏算法可消除頻偏所帶來的影響同時可以讓誤碼率性能得到保持。

在高速移動條件LTE多天線技術(shù)的有效實施主要靠以下技術(shù)基礎(chǔ)來實現(xiàn)。首先LTE多天線技術(shù)是基于FDD或TDD雙工方式進行的，F(xiàn)DD在功率控制、鏈路自動適應(yīng)以及抗干擾方面有著很大優(yōu)勢；TDD可以讓上下行信號在同一個頻段內(nèi)進行傳播，這樣就可以發(fā)揮信道的對稱性特點。預(yù)編碼技術(shù)也是多天線技術(shù)實施的基礎(chǔ)之一，通過預(yù)編碼可以對數(shù)據(jù)進行有效的反饋，在終端接收到訓(xùn)練序列之后，從中進行細(xì)致化的搜索從而得到預(yù)編碼矩陣并將序號傳至發(fā)射端，與此同時還可以將信道的信噪比向發(fā)射端傳遞。重傳技術(shù)可以讓信號能量產(chǎn)生疊加效應(yīng)，那么再次傳輸時就會產(chǎn)生相應(yīng)的增益效果。

四、結(jié)語

LTE將是未來移動通訊網(wǎng)絡(luò)的主流，但是目前在高速環(huán)境下LTE的應(yīng)用還不夠成熟。通過對多天線技術(shù)進行優(yōu)化可以讓LTE更好地適應(yīng)高速環(huán)境，讓其得到更廣泛的應(yīng)用空間。

參 考 文 獻

[1] 喬明月. 淺析3G與4G移動通信技術(shù)[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（22）

[2] 陳紅彬. 關(guān)于移動通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究[J]. 廣東科技，2012（09）

[3] 田金鳳，鄭小盈，胡宏林，尤肖虎. 中國下一代移動通信研究[J]. 科學(xué)通報，2012（05）