4G—LTE關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用解析

劉龍 胡光宇

摘 要：為進(jìn)一步提升4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與服務(wù)水平，文章針對(duì)4G-LTE關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，從其主要概念與優(yōu)勢(shì)出發(fā)，并研究其現(xiàn)階段在通信服務(wù)中的實(shí)際應(yīng)用，希望與廣大專(zhuān)家、學(xué)者共同分析探討。

關(guān)鍵詞：4G-LTE；應(yīng)用；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN828.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）17-0070-01

隨著4G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的不斷推廣與普及，人們對(duì)4G 通信網(wǎng)絡(luò)的需求日益提升，可見(jiàn)，4G網(wǎng)絡(luò)具有十分開(kāi)闊的應(yīng)用前景。在通信行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)處于相對(duì)成熟、穩(wěn)定并且普及的階段，其實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的參考與借鑒有助于來(lái)加強(qiáng)4G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用水平[1-2]。鑒于在4G網(wǎng)絡(luò)方面所取得的成就，通信行業(yè)4G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入研究與投入建設(shè)呈欣欣向榮之勢(shì)。

1 4G-LTE的基本概念

4G-LTE主要包括了TD-LTE以及FDD-LTE等LTE 網(wǎng)絡(luò)制式范疇，屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新概念，現(xiàn)階段其技術(shù)研究與應(yīng)用正處于高速發(fā)展的水平。從用戶(hù)的需求來(lái)看，4G-LTE可達(dá)到基本滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求的目的，無(wú)論是其應(yīng)用速率還是通信質(zhì)量等各方面，均比3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用效果好。3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)施以2 MHZ的寬帶頻率為載體開(kāi)展具體工作的，但其實(shí)質(zhì)速率無(wú)法與理論上的理想速率相匹配；其次，3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的多速率目的，使得人們無(wú)法在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上獲取更高層次的體驗(yàn)。針對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的固有缺陷，4G-LTE以取長(zhǎng)補(bǔ)短的形式出現(xiàn)，首先繼承了3G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)固基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上彌補(bǔ)了3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的缺陷[3-4]。4G-LTE技術(shù)不僅在聯(lián)網(wǎng)以及通話(huà)時(shí)間上取得更為顯著的優(yōu)勢(shì)，其網(wǎng)間數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升，且在很大程度上解決了通信數(shù)據(jù)丟失的老大難問(wèn)題，在蜂窩數(shù)據(jù)覆蓋上也達(dá)到了較好的改進(jìn)效果。此外，4G時(shí)代具有較大的傳輸寬帶和數(shù)據(jù)容量，可達(dá)到提高不同通信系統(tǒng)之間通話(huà)質(zhì)量的目的；且4G-LTE 在速率快的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了更為簡(jiǎn)便靈活的計(jì)費(fèi)方式，服務(wù)價(jià)格低廉，更好地滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信各方面的需求。

2 4G-LTE的關(guān)鍵技術(shù)分析

其關(guān)鍵的技術(shù)主要包括：智能天線(xiàn)技術(shù)、正交頻分復(fù)用及時(shí)以及軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，具體分析如下。

2.1 智能天線(xiàn)技術(shù)

智能天線(xiàn)以自適應(yīng)天線(xiàn)為發(fā)展基礎(chǔ)，構(gòu)成了自適應(yīng)天線(xiàn)陣列，可在加權(quán)條件下達(dá)到合成多個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)的效果，以使信噪比大幅提升處于最大水平。在智能天線(xiàn)的構(gòu)成中，除了上述提到的自適應(yīng)天線(xiàn)陣列外，還包含了可變天線(xiàn)陣列、多天線(xiàn)，即在波束之間，不存在切換的多波束情況。從優(yōu)勢(shì)方面看，智能天線(xiàn)的主要特點(diǎn)在于它的天線(xiàn)陣列，這種特征的天線(xiàn)陣列不僅有助于促進(jìn)較高的天線(xiàn)增益發(fā)展，并且可達(dá)到提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益目的。

2.2 正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用技術(shù)，即OFDM技術(shù)，它屬于多載波調(diào)制技術(shù)的一種，從下階段的發(fā)展趨勢(shì)看，其有著相對(duì)良好的應(yīng)用前景。隨著4G-LTE 的普及，正交頻分復(fù)用技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，但其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于ETSI標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播DAB、高清晰度電視HDTV、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN以及非對(duì)稱(chēng)的數(shù)字用戶(hù)環(huán)路ADSL等通信系統(tǒng)和廣播音頻領(lǐng)域。從功能方面看，正交頻分復(fù)用具有在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)條件下達(dá)到高速傳輸數(shù)據(jù)目的的優(yōu)勢(shì)，它能到到通信道的控制效果，使通信到分成若干個(gè)子信道，如此原信道的帶寬被分化，成為包含多個(gè)子信道的帶寬；在此基礎(chǔ)上，高速數(shù)據(jù)信號(hào)被轉(zhuǎn)為許多并行的低速子數(shù)據(jù)流，使其在子信道上傳播，從而實(shí)現(xiàn)信道均衡。

2.3 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)

軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)屬于傳統(tǒng)的“純硬件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)”的改進(jìn)技術(shù)，其主要通過(guò)利用現(xiàn)代高科技軟件從而實(shí)現(xiàn)“純硬件電路”的操縱以及控制，是通信領(lǐng)域中的第三次革命。在模擬通信、數(shù)字通信、固定通信以及現(xiàn)階段十分普及的移動(dòng)通信等通信革命的時(shí)代背景下，許多設(shè)備所主打的通信功能通常對(duì)硬件具有極高的依賴(lài)水平，容易造成技術(shù)發(fā)展局限的局面。

但軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)則打破了這一看似穩(wěn)定的技術(shù)模式，作為通信領(lǐng)域的第三次革命，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)體系以軟件為關(guān)鍵核心，以硬件為主要運(yùn)作平臺(tái)，通過(guò)將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)作為發(fā)展要點(diǎn)，在天線(xiàn)極短距離的條件下實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)數(shù)字化。

從其發(fā)展的實(shí)際效應(yīng)上看，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)除了顛覆硬件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的傳統(tǒng)地位，同時(shí)為系統(tǒng)升級(jí)提供了便利，且從服務(wù)上看為用戶(hù)達(dá)到了大幅節(jié)省開(kāi)支的效果。

2.4 G-LTE的實(shí)際應(yīng)用解析

4G-LTE 具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從其發(fā)展前景看來(lái)，其技術(shù)的研發(fā)與擴(kuò)展仍存在巨大潛力?，F(xiàn)階段的4G-LTE技術(shù)主要應(yīng)用于載波聚合上，同時(shí)在擴(kuò)大TD-LTE深度覆蓋范圍方面也具有較為重要的應(yīng)用地位。

載波聚合主要在移動(dòng)通信領(lǐng)域以L(fǎng)TE-A（LTE-Advanced）聯(lián)合 CA（CarrierAggregation）的途徑，即通過(guò)載波聚合技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐中。載波聚合主要旨在以增加傳輸寬帶的途徑從而達(dá)到提高傳送速率的目的。根據(jù)所有成員載波使用頻段的區(qū)別可主要講載波聚合技術(shù)分為三個(gè)不同的類(lèi)型：

首先，是處于同一頻段內(nèi)，并且具有頻率相鄰特征的類(lèi)型；

其次，是處于同一頻段內(nèi)，然而不具備相鄰屬性的類(lèi)型；

另外，是處于跨頻段的類(lèi)型。

目前中國(guó)移動(dòng)主導(dǎo)了多項(xiàng)TDD 載波聚合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在多個(gè)地區(qū)已經(jīng)完成了載波聚合技術(shù)的現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)工作，在其運(yùn)行過(guò)程中取得了預(yù)期效果，并在調(diào)查中獲得用戶(hù)的良好反饋。

一般來(lái)說(shuō)，TD-LTE的基站覆蓋能力比較差，其主要原因在于制式和頻段存在一定程度的差異；我們知道，TD-LTE的室外覆蓋存在包括盲區(qū)、弱覆蓋等在內(nèi)的若干矛盾，尤其在室內(nèi)其弱覆蓋矛盾更為顯著。

而4G-LTE技術(shù)的廣泛應(yīng)用則能在很大程度上有效解決該矛盾：

首先，4G-LTE技術(shù)與傳統(tǒng)使用宏基站的解決辦法不同，它從利用Relay技術(shù)的4G信號(hào)覆蓋功能途徑出發(fā)達(dá)到了增強(qiáng)信號(hào)的室外覆蓋效果，且在此基礎(chǔ)上以 SmallCell 技術(shù)的 LTE 大網(wǎng)自動(dòng)雙向切換技術(shù)為依托實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)信號(hào)的室內(nèi)覆蓋效果，極大程度上完成了擴(kuò)大TD-LTE深度覆蓋范圍的目的，且投資成本地，對(duì)選址要求不大。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，4G-LTE技術(shù)處于第三代通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，其不僅彌補(bǔ)了原有通信系統(tǒng)的各類(lèi)矛盾與不足，同時(shí)也為現(xiàn)代化社會(huì)的通信領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步與服務(wù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。4G-LTE具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ@得用戶(hù)的喜愛(ài)與支持，因此，對(duì)與4G-LTE技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用的研究與開(kāi)發(fā)將永不止步。

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