長期演進無線通信系統技術的探討

中郵建技術有限公司 陳 雷

長期演進無線通信系統技術的探討

中郵建技術有限公司 陳 雷

對LTE（長期演進）無線通信系統中的多載波技術、多輸入多輸出技術、動態資源分配技術和檢測接收技術進行了探討。

長期演進； 無線通信系統；正交頻分復用；多輸入多輸出；動態資源分配； 檢測接收

伴隨著社會發展速度的提升，經濟發展的不斷增長，人們對于通信服務的質量和種類的要求也越來越高。即便是3G通信系統能夠提供較好質量和大容量的通信服務，然而由于其自身的局限性，使得其對于通信時段和通信速率的要求比較高，難以實現各種環境下的無縫銜接。而通過多年的研究發現，LTE（長期演進）系統相對于3G系統有著更為強大的通信功能，本文主要就LTE通信技術的幾個重要技術進行分析和說明。

1 多載波技術

多載波OFDM（正交頻分復用）技術是一種高頻譜的頻分復用形式的，我們在信息發射的始端將數據調制到多個相交的子波上，然后將多個信息同時發送出去。這種方式是采用多個同時存在的子波以較慢的速度來實現信號的高速傳輸。因為子波都是窄帶的，因此其調制信號的速率比較低，碼元的周期會比較長，另一方面，起保護的間隔是采用循環前綴完成的，因此，OFDM能夠有效地抵抗各連接符之間產生的干擾作用。由此可見，每個子載波的信道都是平坦衰落的。從理論分析，只有能夠選擇合適的載波帶寬和正確的糾錯技術，就能夠有效地避免多徑衰落對OFDM所產生的影響。由此可見，在沒有功率和帶寬限制的情況下，OFDM對于信息的傳輸速率能夠達到無窮大，這是其他技術不具備的特性。采用其他的通信技術進行信息傳輸時，若傳輸的速度上升到一定的高度，那么信道中的頻率的主導因素就會變為選擇性衰落，在此情況下，即便是繼續增加發射功率也不能提升信道的傳輸速度。而OFDM卻能夠實現信息數據的高速傳輸。其實，OFDM技術增加信道傳輸的速度是建立在增加子載波數量的基礎之上的，如此一來會增加信息傳輸系統的復雜性，從而限制整個系統的正常運行。

2 多輸入多輸出（MIMO）技術

在接收和發射端分別設置多個天線是多輸入MIMO技術的主要特性，借助首發空間信道所具有的獨特性質來進一步減少誤比特率，提升信息數據傳輸的速度，最終實現對于無線信號輸送質量的改善。因為接收和發射的天線在同一時刻進行信號的收發時占用的是同一個頻帶，所以說，可以極大地提升頻譜的使用率以及系統的容量。空間復用技術和發送分集技術是MIMO技術的兩個主要技術。而在不同的發送電線上進行多種信息的發送，該種信息的發送方式能夠充分地利用空間信道的弱相關性，進而極大地提升數據傳輸的速率。而不同的天線上進行同種信息的發送也是利用空間信道的弱相關性，但是它是結合電磁波的頻率或者時間進行選擇性的數據輸送。我們假設MIMO系統中總共有NR根接收天線，而總共有Nr根發送天線，如此一來，接收端所接收到的信號就可以使用公式r＝Hx＋n

來表示，其中r表示的是NR×1的接收信號矢量，H表示信道響應矩陣，X表示的是Nr×1的發送信號矢量，n表示NR×1的噪聲矢量。使用MIMO技術能夠極大地減少數據傳輸中的隨機衰落情況的產生，消除可能存在的多徑傳播現象，從而將通信系統中的不利因素轉變為有利因素，從而實現數據傳輸在沒有額外的增強信號的情況下極大地提升無線通信系統的數據傳輸速度。

3 動態資源分配技術

AMC（自適應調制編碼）技術、自適應子載波分配技術以及自適應功率分配技術是動態資源分配技術的主要技術特性。該技術能夠根據數據傳輸信道的實際狀態和受到的干擾情況及時地進行動態系統的調整，調整點包括調制的方法、信息發射的功率以及信道編碼的碼率等多種數據傳輸的參數，在此基礎上確定和當前的信道以及受到的干擾相匹配的數據傳輸方案，不斷地優化系統的各種資源，從而獲取更高的頻譜效率，以滿足不同用戶的基本需求。而對于LTE通信系統的動態資源重新分配來說，其主要涉及到兩個方面： 第一，對于集成和融合了多種接入技術的綜合性網絡資源分配方式，其主要應用于異構網絡之間的切換； 第二，對于全新的無線接口的資源分配。之所以進行網絡資源的分配是為了盡可能地滿足用戶的基本需求，即在有限的帶寬的情況下極大地提升頻譜的效率和系統的有效容量； 另一方面，必須有效地避免網絡堵塞的情況發生。提升網絡資源分配時的系統性是建立在無線網絡資源靈活的基礎之上的，伴隨著網絡資源更多地融入到LTE系統當中，各方面對于無線網絡資源的分配也提出了更高的要求。除此之外，當前所使用的網絡資源分配和調度系統主要面對的是單個小區的設計，但是在不久的未來，肯定會產生多個小區中間的網絡資源的分配和調度，基于此，我們必須從用戶的角度和系統分配的角度同時進行考慮從而解決優化通信系統內部的資源優化問題，進而有效地解決各小區之間所產生的信號傳輸干擾問題，提升小區的邊緣用戶使用的信號傳輸的速率和通信的可靠性。

4 檢測接收技術

使用多種天線同時發送數據信號是LTE通信系統的主要特性。由于空間中存在著共信道的干擾，因此在接收端所使用的檢測接收技術的優劣性和復雜性將會直接影響到整個系統運行的可靠性和信號的傳輸質量，以及整個通信系統的應用前景。我們所使用的檢測算法主要是在信號的接收端，利用接收到的信號矢量來對所要發送的符號矢量加以估測，進而準確地估測各元素的值，再進行獨立的量化解調。使用多天線MIMO系統的檢測算法主要可以劃分為3種： 線性檢測、最大似然檢測以及判決反饋檢測。在實際的檢測過程中，根據實際情況，綜合考慮各種檢測方法的性能和復雜程度，選用最為合適的檢測方法進行檢測。所選用的方法選擇辦法是在線性檢測的基礎之上，結合糾錯碼譯碼對軟信息的迭代聯合檢測和譯碼進行處理，從而獲取一種較為優越的聯合接受算法。該方法能夠在性能和算法的復雜性之間選取一個較為合適的值。總而言之，LTE移動通信系統的應用十分依賴與迭代檢測譯碼算法的支持。

5 結束語

本文主要說明了LTE無線通信技術中主要涉及到的幾個技術，即ODDM技術、AMC技術、MIMO技術以及檢測接收技術，為了進一步推動3G通信網絡向著4G通信網絡的發展，相關的專業技術人員只有對以上4種通信技術的特性進行認真學習，并清楚地了解其通信原理。然后在實際的工作過程中加以應用，進而提升LTE通信系統的穩定性和可靠性。 ◆