淺談移動通信4G—LTE技術的應用探討

賀政明

【摘要】4G技術已經成為我國通信事業發展的既定方向，4G-LTE技術革命已悄然到來，現在正在發展的LTE技術是我們走向4G時代的重要指引，LTE技術憑借自身的優勢和眾多的支持，成為走向4G時代的橋梁。本文針對LTE的關鍵技術做了詳細的介紹。

【關鍵詞】4G移動通信；智能天線+聯合檢測技術：軟件無線電

【中圖分類號】TP393 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0017-01

引言

移動通信技術一直迅速的發展。為了解決3G系統頻率資源趨于飽和的問題，實現數據傳輸速率的極大提高，實現真正的全世界范圍的無縫連接等，很多國家提出了第四代（4G）移動通信系統的概念。本文將分析4G系統的特點和網絡結構，討論4G系統中可能采用的有關技術。

1 4G-LTE系統的概念

實際上，LTE是30向4G技術發展過程中的一個過渡技術，它通過采用OFDMNIMIMO作為無線網絡演進的標準，改進并增強了3G的空中接入技術。LTE技術具有以下特征，（1）提高了通信的速率，下行峰值速率為1000Mbps、上行為50Mbps，（2）提高了頻譜的效率。（3）主要目標位分組域任務，系統在在整體架構上將基于分組交換。（4）降低無線網絡的延時。（5）提高小區邊界的比特速率，在基站的分布位置不發生變化的前提下增加小區邊界比特速率。（6）強調兼容性，支持已有的3G系統。這些技術的運用，使得其在20MHz頻譜帶寬的情況下能夠提供下行326Mbit/s與上行86MbitJs的峰值速率。這種具有革命性的改革技術是我們走向4G時代的重要指引。

2 4G系統技術分析

2.1 MM0+OFDM

MIMO通信系統可以簡單地定義為只要在發射端和接收端分別采用多個天線（或陣列天線）的通信系統。MIMO的多輸人多輸出是針對多徑無線信道而言的。MIMO技術利用多個天線實現多發多收，可以大大增加無線通信系統的容量，并改善無線通信系統的性能。

OFDM是一種MCM（多載波調制）技術，其主要思想是將信道分成若干正交子信道，將高速數據流轉換成并行的低速子數據流，讓它們調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號在接收端采用相關技術被分開，以減少子信道間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成是平坦性衰落有效地抵抗頻率選擇性衰落，這大大消除了符號間干擾。此外，由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，因而信道均衡也變得相對容易些。

OFDM系統克服頻率選擇性衰落，為MIMO技術的應用提供一個很好的平臺。MIMO技術能為OFDM系統提供明顯的分集增益，增加系統容量。兩者結合形成的MIMO+OFDM技術，可以帶來極大的性能增益。通過在OFDM傳輸系統中采用陣列天線實現空間分集，提高了信號質量。由于利用了時間、頻率和空間3種分集技術，有效地利用空間資源，既可以使系統達到很高的傳輸效率，提高了頻譜利用率，又可以通過分集達到很強的可靠性，大大增加了無線系統對噪聲、干擾、多徑的容限，從而成為4G的核心技術。

2.2 智能天線和聯合檢測技術

智能天線具有抑制噪聲、自動跟蹤信號、智能化時空處理、算法形成數字波束等功能，因此被認為是未來移動通信的關鍵技術。采用智能天線技術能更好地對抗移動信道，移動通信中存在多徑傳播，使接收信號呈現快衰落特性，引起系統性能急劇下降。智能天線通過減少多徑數目、抑制多徑信號和組合多徑分量等手段，提高系統的抗多徑性能。下行鏈路，指向性發射限制了信號在其他路徑的傳播，從而減小移動臺接收信號的時延擴展和多徑衰落。上行鏈路，DBF可在某一路徑形成高增益波束，而在其他路徑形成波束零點，抑制了多徑信號，提高系統的信噪比（SNR），改善了通信質量。智能天線通過空分多址，將基站天線的收發限定在一定的方向角范圍內，其實質是分配移動通信系統工作的空間區域，使空間資源之間的交疊最小、干擾最小，合理利用無線資源。

2.3 TurboN/譯碼技術

Turbo碼在低信噪比下具有近sh～限的性能Turbo碼之所以具有如此誘人的性能，主要是由于Turbo碼譯碼器采用了軟輸出迭代譯碼算法，充分利用了譯碼輸出的軟信息。另外，Turbo碼還采用了偽隨機交織器分隔的遞歸系統卷積碼（RSC）作為分量碼。交織器除了抗信道突發錯誤外，還改變了碼的重量分布，控制編碼序列的距離特性，使重量譜窄帶化，從而使Turbo碼的整體糾錯性能得以提高。鑒于Turbo碼的優點，3GPP協議已明確要求所有的系統都應支持Turbo編/譯碼。在4G中，雖然現在還沒有明確表示采用那種編碼方式，但是鑒于Turbo碼的優越的性能，可以預見，在未來的4G系統中，采用Turbo碼的可能性會很大。

2.4 軟件無線電

軟件無線電技術的核心是：將寬帶AfD和D/A變換器盡可能地靠近天線，而將電臺功能盡可能地采用軟件進行定義。軟件無線電把硬件作為無線通信的基本平臺，而把盡可能多的無線通信功能用軟件來實現。這樣，無線通信系統具有很好的通用性、靈活性，使系統互連和升級變得非常方便。因此，它是解決終在不同系統間工作的關鍵技術。應用軟件無線電技術，一個移動終端就可以實現在不同系統和平臺之間暢通無阻的使用。

2.5 IPV6協議技術

移動IP是未來移動通信的發展趨勢，互聯網協議將在未來的移動多媒體網絡中起關鍵性的作用。因此在未來的移動通信系統中將用IPv6來取代IPv40采用IPv6后，帶來的好處不僅僅是地址空間的擴大，而且安全性和服務質量都會改善。

2.6 定位技術

定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。分為基于移動網絡定位、基于移動終端定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中，移動終端可能在不同系統（平臺）間進行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤是實現移動終端在不同系統（平臺）間無縫連接和系統中高速率的、高質量的移動通信的前提和保障。

2.7 切換技術

由于在4G移動通信系統中，移動終端可能在不同系統（平臺）間進行移動通信，因此，切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。切換技術適用于移動終端在不同頻率之間、不同移動小區之間通信或者信號降低信道選擇等情況。既有水平（系統內）切換，又有垂直（系統間）切換，還可以在不同速率間進行切換。

3 結束語

本文簡要介紹了4G的主要特點，重點主要分析了4G中可能用到的技術。4G在不斷的發展之中，隨著各種新技術的不斷發展和日漸成熟，它們也必將在4G中得到廣泛的應用，給我們的生活帶來更多的精彩。

參考文獻：

[1]管曉光、宋偉，MIMO OFDM技術，電信快報，2004，11：28 31.

[2]何琳琳、楊大成，4G移動通信系統的主要特點和關鍵技術.移動通信，2004，10：34 36.

[3]李蔚蔚、童貞理、何方白，3c～4c關鍵技術的比較和過渡，廣東通信技術，2004，24（1）：6 10.