淺談4GLTE技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

淮敏虎

【摘要】4G技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)通信事業(yè)發(fā)展的既定方向，4G LTE技術(shù)革命已悄然到來(lái)，現(xiàn)在正在發(fā)展的LTE技術(shù)是我們走向4G時(shí)代的重要指引，LTE技術(shù)憑借自身的優(yōu)勢(shì)和眾多的支持，成為走向4G時(shí)代的橋梁。本文首先介紹了LTE技術(shù)的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而針對(duì)LTE的關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)的介紹，最后提出了自己關(guān)于LTE技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)思考。

【關(guān)鍵詞】4G；LTE技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

【Abstract】4G technology has become the direction of the development of China's communications industry， 4G LTE technology revolution has come quietly， is now developing LTE technology is an important guide to our 4G era， LTE technology by virtue of their own advantages and numerous support to become 4G era The bridge. This paper first introduces the development history and development status of LTE technology， and then introduces the key technology of LTE in detail， and finally puts forward some thoughts on the development of LTE technology.

【Key words】4G；LTE technology；Status quo；Development

1. 前言

作為世界上最發(fā)達(dá)的通信方式之一移動(dòng)通信，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了20多年的發(fā)展，移動(dòng)通信即將邁入4G時(shí)代。4G的技術(shù)革命的到來(lái)已成為必然的趨勢(shì)，與以往的3G技術(shù)相比較，4G技術(shù)在通信的范圍、通信的服務(wù)質(zhì)量以及數(shù)據(jù)傳輸方面都有著很大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)際上對(duì)于4G技術(shù)的研發(fā)也早已經(jīng)展開(kāi)，我國(guó)也不例外。在由3G走向4G的技術(shù)研究方面，LTE技術(shù)得到了多個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)商的好評(píng)，被稱為準(zhǔn)4G技術(shù)。本文主要就LTE技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，并提出了一些自己的思考。

2. LTE技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

（1）實(shí)際上，LTE是long term evolution的縮寫(xiě)，LTE其實(shí)并不是人們普遍認(rèn)為的那樣，并不是4G技術(shù)，而是3G向4G技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)過(guò)渡技術(shù)，是被稱為3.9G的全球化標(biāo)準(zhǔn)，它通過(guò)采用OFDM和MIMO作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)并且增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)。這些技術(shù)的運(yùn)用，使得其在20MHz頻譜帶寬的情況下能夠提供下行326Mbit/s與上行 86Mbit/s的峰值速率。這種具有革命性的改革，使得LTE技術(shù)改善了小區(qū)邊緣位置的用戶的性能，提高小區(qū)容量值并且降低了系統(tǒng)的延遲。

（2）在2010年主題為“美夢(mèng)成真”的世界移動(dòng)通信大會(huì)上，愛(ài)立信公司成功的演示了LTE/4G新系統(tǒng)，其最高的下載速率達(dá)到了每秒1GB（1000兆比特），創(chuàng)下了世界紀(jì)錄，大大超過(guò)了了目前狀態(tài)下普通互聯(lián)網(wǎng)的速度。 并且在2009年的12月份，LTE技術(shù)第一次投向公共應(yīng)用，這一天TeliaSonera公司在瑞典的首都斯德哥爾摩城和挪威的首都奧斯陸向人們正式的推出了LTE服務(wù)項(xiàng)目。今年美國(guó)、日本也即將開(kāi)啟將LTE技術(shù)投入商業(yè)應(yīng)用的道路。據(jù)分析估計(jì)，到2013年，全球LTE網(wǎng)絡(luò)的用戶將會(huì)達(dá)到7200萬(wàn)。ITU正式審議并通過(guò)的4G （IMT-Advanced） 標(biāo)準(zhǔn)，就包括LTE （Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)） 的后續(xù)研究標(biāo)準(zhǔn)。

（3）對(duì)于LTE技術(shù)的研究歷來(lái)已久，我國(guó)的LTE項(xiàng)目是基于3G時(shí)代的TD-SCDMA技術(shù)和WCDMA技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，那么，其對(duì)應(yīng)的也將發(fā)展成為T(mén)D-LTE和FD-LTE技術(shù)。在我國(guó)，國(guó)家工業(yè)部已經(jīng)批準(zhǔn)了TD-LTE的頻段，并且該技術(shù)也得到了大部分電信設(shè)備運(yùn)營(yíng)商的支持。但是，在LTE技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，所得到的發(fā)展機(jī)遇和所要接受的挑戰(zhàn)是并存的。

（4）4G時(shí)代到來(lái)的道路是艱難的，LTE的發(fā)展面臨著以下幾個(gè)重要的挑戰(zhàn)。首先，是LTE技術(shù)方面的制約性。主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的制約，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的未來(lái)和網(wǎng)絡(luò)兼容性的制約。LTE不僅要求要有高質(zhì)量、高速度、高穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而且要求全天候的狀態(tài)保持支撐。同時(shí)，LTE的兼容性，不僅包括上下游設(shè)備方面的兼容，也包括數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)自由切換的兼容。其次，在LTE技術(shù)的普及和3G市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)方面。現(xiàn)在的市場(chǎng)仍然是3G的時(shí)代，兩者之間勢(shì)必會(huì)引起一場(chǎng)巨大的市場(chǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)。這是運(yùn)營(yíng)商們所必須要認(rèn)真解決的一個(gè)問(wèn)題，技術(shù)的革命性發(fā)展勢(shì)必會(huì)影響到市場(chǎng)的走向。最后，就是LTE的成本問(wèn)題。就目前的狀況來(lái)看，LTE技術(shù)的成本問(wèn)題還沒(méi)有一個(gè)明確的答案，有分析指出，只有當(dāng)每比特LTE的成本相當(dāng)于3G成本的十分之一時(shí)，LTE才能真正的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

（5）隨著國(guó)家信息化戰(zhàn)略及企業(yè)信息化業(yè)務(wù)的發(fā)展，大客戶電路需求逐漸普及，未來(lái)需求強(qiáng)進(jìn)，大客戶專(zhuān)線帶寬需求逐步提升。

3. LTE的技術(shù)特征和關(guān)鍵技術(shù)介紹

3.1 與3G技術(shù)相比而言，LTE具有以下的技術(shù)特征：（1）提高了通信的速率，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。（2）提高了頻譜的效率。（3）主要目標(biāo)為分組域任務(wù)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。（4）降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)。（5）提高小區(qū)邊界的比特速率，在基站的分布位置不發(fā)生變化的前提下增加小區(qū)邊界比特速率。如MBMS（多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)）在小區(qū)邊界便可以實(shí)現(xiàn)提供1bit/s/Hz的數(shù)據(jù)速率。（6）強(qiáng)調(diào)兼容性，支持已有的3G系統(tǒng)，也支持與非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。

3.2 LTE在技術(shù)發(fā)展方面，表現(xiàn)出了很大的先進(jìn)性，LTE的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)和高階調(diào)制技術(shù)。

3.2.1 OFDM技術(shù)。

OFDM技術(shù)作為L(zhǎng)TE技術(shù)的主要特點(diǎn)，其主要思想就是要降低時(shí)延，減少符合之間相互干擾的影響。一般情況下，是在OFDM符合的前面加入保護(hù)間隔，當(dāng)保護(hù)間隔大于信道時(shí)延的擴(kuò)展時(shí)，就可以完全消除符號(hào)間的干擾。同時(shí)，OFDM參數(shù)的設(shè)定對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能也會(huì)產(chǎn)生決定性的影響，例如循環(huán)前綴，它主要是被用于消除符號(hào)之間的干擾，OFDM系統(tǒng)的抵抗多徑的能力和所覆蓋的能力，由循環(huán)前綴的長(zhǎng)度決定。為了滿足半徑為100Km的小區(qū)覆蓋要求，LTE系統(tǒng)采用的是兩套前綴循環(huán)方案，根據(jù)場(chǎng)地的具體情況進(jìn)行選擇。

3.2.2 MIMO技術(shù)。

MIMO技術(shù)主要用于提高系統(tǒng)的傳輸率，也為我們所重視。OFDM的子波衰落情況相對(duì)來(lái)說(shuō)比較平坦，比較適宜與MIMO技術(shù)進(jìn)行相互結(jié)合，來(lái)提高系統(tǒng)性能。在發(fā)射端和接受端，MIMO技術(shù)都采用的是多天線和多通道。多天線接收機(jī)通過(guò)空時(shí)編碼處理來(lái)分開(kāi)并且解碼數(shù)據(jù)子流，以保證實(shí)現(xiàn)最佳的效果。如果各個(gè)發(fā)射接收天線之間的通道相互獨(dú)立，那么多如和多出系統(tǒng)就可以創(chuàng)造出多個(gè)并行空間信道。通過(guò)這些并行信道，進(jìn)行獨(dú)立的傳輸數(shù)據(jù)，其傳輸速率必然得到提高。同時(shí)，MIMO將多徑無(wú)線信道與發(fā)射、接收最為一個(gè)優(yōu)化的整體進(jìn)行，以保證高通信容量和高頻譜利用率的實(shí)現(xiàn)。這是一種比較有效的干擾對(duì)消處理和空域時(shí)域之間的聯(lián)合分集。

3.2.3 高階調(diào)制技術(shù)。

（1）為了使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)下行100Mbit/s 峰值速率的目標(biāo)，在原來(lái)的3G通信的基礎(chǔ)上，LTE系統(tǒng)增加了64QAM的高階調(diào)制。雖然64QAM的頻譜利用率高，但是損失了一些信號(hào)比和可靠性。采用該高階調(diào)制可以提高60%的信道利用率，這在LTE中是一個(gè)非常有效的解決方案。

（2）通過(guò)以上的技術(shù)運(yùn)用，LTE不僅能提升用戶對(duì)于移動(dòng)的體驗(yàn)，而且能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商們帶來(lái)更加巨大的技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)和成本上的優(yōu)勢(shì)。

4. LTE技術(shù)的發(fā)展思考

（1）在4G時(shí)代日益發(fā)展的今天，我們對(duì)于國(guó)外的4G技術(shù)絕不能盲從，要大力發(fā)展自己的4G技術(shù)。TD-LTE-Advanced是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4G標(biāo)準(zhǔn)，是在3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的基礎(chǔ)上發(fā)展和演進(jìn)而來(lái)的技術(shù)。TD-SCDMA技術(shù)在2000年正式成為3G標(biāo)準(zhǔn)之一，但在過(guò)去發(fā)展的過(guò)程中，TD-SCDMA并沒(méi)有能在真正意義上稱為“國(guó)際”標(biāo)準(zhǔn)，但是TD-LTE已經(jīng)成為4G的主流標(biāo)準(zhǔn)之一。

（2）我國(guó)應(yīng)當(dāng)大力推進(jìn)TD-LTE技術(shù)的發(fā)展，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，并要引領(lǐng)世界的發(fā)展。我國(guó)應(yīng)當(dāng)深入研究和不斷創(chuàng)新4G的兼容性，要做好TD-LTE與其他4G技術(shù)的兼容，同時(shí)也要積極的引導(dǎo)國(guó)內(nèi)的其他網(wǎng)絡(luò)加入到LTE的演進(jìn)中來(lái)。另一方面，我國(guó)要聯(lián)合國(guó)內(nèi)外的運(yùn)營(yíng)商來(lái)共同推進(jìn)LTE技術(shù)的發(fā)展，要在技術(shù)和市場(chǎng)運(yùn)作方面不斷的完善我國(guó)的LTE技術(shù)。

5. 結(jié)束語(yǔ)

LTE技術(shù)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)發(fā)展前景，豐富的終端產(chǎn)品和廣闊的業(yè)務(wù)范圍，出現(xiàn)在我們的面前。就目前的情況來(lái)說(shuō)，我國(guó)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在LTE的技術(shù)研究方面，研發(fā)實(shí)力跟國(guó)際研發(fā)水平存在很大的差距。所以，在LTE技術(shù)的發(fā)展方面，我們要注重與國(guó)際研究機(jī)構(gòu)和國(guó)際運(yùn)營(yíng)商的合作。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-20-652