關(guān)于無線通信LTE技術(shù)及應用研究

【摘要】隨著我國經(jīng)濟和科技的進步，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)，從中針無線通信LTE技術(shù)創(chuàng)新及應用進行了分析，以供大家參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】LTE技術(shù)創(chuàng)新應用

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更大的利益。總體來看，全球LTE技術(shù)的標準化即將完成。如今，正是LTE邁向更高階段的關(guān)鍵時期。

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)當作3G向4G轉(zhuǎn)變的先進技術(shù)。LTE技術(shù)是建立在2G和3G的基礎(chǔ)之上的一種劃時代的科技。國際電聯(lián)已經(jīng)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(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。這種通信自由是實實在在的，是本質(zhì)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(xiàn)將會在很大程度上改變?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)的部署場景”、“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“業(yè)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(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)務為主要目標，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，保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。（5）降低無線網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)時延，時延可達U-plan<5ms，C-plan<100ms。（6）強調(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)同運作。與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢，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)有利于簡化網(wǎng)絡(luò)和減小延遲，實現(xiàn)了低時延，低復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。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構(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)也稱為演進型UTRAN結(jié)構(gòu)。接入網(wǎng)主要由演進型Node B（eNB）和接入網(wǎng)關(guān)（aGW）兩部分構(gòu)成。aGW是一個邊界節(jié)點，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(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)，這也是對原有UTRAN結(jié)構(gòu)的重大修改。

3.2LTE核心技術(shù)

LTE不僅通過簡化結(jié)構(gòu)，還采用以下幾個關(guān)鍵技術(shù)來實現(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”方法來生成上行SCFD-MA信號。這種技術(shù)是在OFDM的IFFT調(diào)制之前對信號進行DFT擴展，這樣系統(tǒng)發(fā)射的是時域信號，從而可以避免OFDM系統(tǒng)發(fā)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(yè)務不采用下行宏分集。至于對頻率要求稍低的多小區(qū)廣播業(yè)務，可采用較大的循環(huán)前綴（CP）來解決小區(qū)之間的同步問題。考慮到實現(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)計可以適應宏小區(qū)、微小區(qū)、熱點等各種環(huán)境的MIMO技術(shù)。LTE已確定MIMO天線個數(shù)的基本配置是下行2。

四、LTE技術(shù)的創(chuàng)新及應用

4.1LTE技術(shù)的創(chuàng)新

LTE沒有沿用3G系統(tǒng)的核心技術(shù)，而是大量的應用了革新的技術(shù)和全新的設(shè)計系統(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(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)RNC節(jié)點更少。從本質(zhì)上來看，LTE對3GPP的貢獻是革命性的。LTE創(chuàng)新的實質(zhì)是深度挖掘無線信道資源以及更加簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

從實質(zhì)上來看，LTE的創(chuàng)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(wǎng)絡(luò)層次降低了系統(tǒng)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(shù)創(chuàng)新有以下幾點：（1）LTE頻分多址系統(tǒng)的采用.此技術(shù)是改進后的OFD-MA，可以實現(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”的無線訪問網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，取消RNC節(jié)點，簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。（3）多天線技術(shù)的應用。LTE中應用到的多天線技術(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?shù)目煽啃缘姆绞剑魂惲性鲆嫱ㄟ^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(guān)性，在多個相互獨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)的應用

隨著科技的進步，越來越多的LTE行業(yè)應用已經(jīng)趨于成熟。例如，上海世博會上高清視頻監(jiān)控的初步演示應用就是LTE應用的真實案例。應用了LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)移動采編播設(shè)備，能夠快速將視頻、音頻素材發(fā)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。就單憑這一點，LTE就足以改變?nèi)藗兊纳暇W(wǎng)體驗。用戶在使用了LTE網(wǎng)絡(luò)的環(huán)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(jié)語

綜上所述，LTE獨有的技術(shù)特點使得其技術(shù)標準在逐漸的完善，并形成無線通信的發(fā)展趨勢。同時，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)使得無線通信網(wǎng)絡(luò)又上至一個新的臺階。

參考文獻

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