長期演進無線通信系統(tǒng)技術(shù)的探討

中郵建技術(shù)有限公司 陳 雷

長期演進無線通信系統(tǒng)技術(shù)的探討

中郵建技術(shù)有限公司 陳 雷

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

長期演進； 無線通信系統(tǒng)；正交頻分復(fù)用；多輸入多輸出；動態(tài)資源分配； 檢測接收

伴隨著社會發(fā)展速度的提升，經(jīng)濟發(fā)展的不斷增長，人們對于通信服務(wù)的質(zhì)量和種類的要求也越來越高。即便是3G通信系統(tǒng)能夠提供較好質(zhì)量和大容量的通信服務(wù)，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(xiàn)各種環(huán)境下的無縫銜接。而通過多年的研究發(fā)現(xiàn)，LTE（長期演進）系統(tǒng)相對于3G系統(tǒng)有著更為強大的通信功能，本文主要就LTE通信技術(shù)的幾個重要技術(shù)進行分析和說明。

1 多載波技術(shù)

多載波OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)是一種高頻譜的頻分復(fù)用形式的，我們在信息發(fā)射的始端將數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相交的子波上，然后將多個信息同時發(fā)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(xiàn)信號的高速傳輸。因為子波都是窄帶的，因此其調(diào)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(huán)前綴完成的，因此，OFDM能夠有效地抵抗各連接符之間產(chǎn)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(shù)，就能夠有效地避免多徑衰落對OFDM所產(chǎn)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(shù)不具備的特性。采用其他的通信技術(shù)進行信息傳輸時，若傳輸?shù)乃俣壬仙揭欢ǖ母叨龋敲葱诺乐械念l率的主導(dǎo)因素就會變?yōu)檫x擇性衰落，在此情況下，即便是繼續(xù)增加發(fā)射功率也不能提升信道的傳輸速度。而OFDM卻能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高速傳輸。其實，OFDM技術(shù)增加信道傳輸?shù)乃俣仁墙⒃谠黾幼虞d波數(shù)量的基礎(chǔ)之上的，如此一來會增加信息傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而限制整個系統(tǒng)的正常運行。

2 多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)

在接收和發(fā)射端分別設(shè)置多個天線是多輸入MIMO技術(shù)的主要特性，借助首發(fā)空間信道所具有的獨特性質(zhì)來進一步減少誤比特率，提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，最終實現(xiàn)對于無線信號輸送質(zhì)量的改善。因為接收和發(fā)射的天線在同一時刻進行信號的收發(fā)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(tǒng)的容量。空間復(fù)用技術(shù)和發(fā)送分集技術(shù)是MIMO技術(shù)的兩個主要技術(shù)。而在不同的發(fā)送電線上進行多種信息的發(fā)送，該種信息的發(fā)送方式能夠充分地利用空間信道的弱相關(guān)性，進而極大地提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。而不同的天線上進行同種信息的發(fā)送也是利用空間信道的弱相關(guān)性，但是它是結(jié)合電磁波的頻率或者時間進行選擇性的數(shù)據(jù)輸送。我們假設(shè)MIMO系統(tǒng)中總共有NR根接收天線，而總共有Nr根發(fā)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(yīng)矩陣，X表示的是Nr×1的發(fā)送信號矢量，n表示NR×1的噪聲矢量。使用MIMO技術(shù)能夠極大地減少數(shù)據(jù)傳輸中的隨機衰落情況的產(chǎn)生，消除可能存在的多徑傳播現(xiàn)象，從而將通信系統(tǒng)中的不利因素轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣蛩兀瑥亩鴮崿F(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度。

3 動態(tài)資源分配技術(shù)

AMC（自適應(yīng)調(diào)制編碼）技術(shù)、自適應(yīng)子載波分配技術(shù)以及自適應(yīng)功率分配技術(shù)是動態(tài)資源分配技術(shù)的主要技術(shù)特性。該技術(shù)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸信道的實際狀態(tài)和受到的干擾情況及時地進行動態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整，調(diào)整點包括調(diào)制的方法、信息發(fā)射的功率以及信道編碼的碼率等多種數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)，在此基礎(chǔ)上確定和當(dāng)前的信道以及受到的干擾相匹配的數(shù)據(jù)傳輸方案，不斷地優(yōu)化系統(tǒng)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(tǒng)的動態(tài)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(shù)的綜合性網(wǎng)絡(luò)資源分配方式，其主要應(yīng)用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(tǒng)的有效容量； 另一方面，必須有效地避免網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況發(fā)生。提升網(wǎng)絡(luò)資源分配時的系統(tǒng)性是建立在無線網(wǎng)絡(luò)資源靈活的基礎(chǔ)之上的，伴隨著網(wǎng)絡(luò)資源更多地融入到LTE系統(tǒng)當(dāng)中，各方面對于無線網(wǎng)絡(luò)資源的分配也提出了更高的要求。除此之外，當(dāng)前所使用的網(wǎng)絡(luò)資源分配和調(diào)度系統(tǒng)主要面對的是單個小區(qū)的設(shè)計，但是在不久的未來，肯定會產(chǎn)生多個小區(qū)中間的網(wǎng)絡(luò)資源的分配和調(diào)度，基于此，我們必須從用戶的角度和系統(tǒng)分配的角度同時進行考慮從而解決優(yōu)化通信系統(tǒng)內(nèi)部的資源優(yōu)化問題，進而有效地解決各小區(qū)之間所產(chǎn)生的信號傳輸干擾問題，提升小區(qū)的邊緣用戶使用的信號傳輸?shù)乃俾屎屯ㄐ诺目煽啃浴?/p>

4 檢測接收技術(shù)

使用多種天線同時發(fā)送數(shù)據(jù)信號是LTE通信系統(tǒng)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(shù)的優(yōu)劣性和復(fù)雜性將會直接影響到整個系統(tǒng)運行的可靠性和信號的傳輸質(zhì)量，以及整個通信系統(tǒng)的應(yīng)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(fā)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(diào)。使用多天線MIMO系統(tǒng)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(jù)實際情況，綜合考慮各種檢測方法的性能和復(fù)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(chǔ)之上，結(jié)合糾錯碼譯碼對軟信息的迭代聯(lián)合檢測和譯碼進行處理，從而獲取一種較為優(yōu)越的聯(lián)合接受算法。該方法能夠在性能和算法的復(fù)雜性之間選取一個較為合適的值?？偠灾?，LTE移動通信系統(tǒng)的應(yīng)用十分依賴與迭代檢測譯碼算法的支持。

5 結(jié)束語

本文主要說明了LTE無線通信技術(shù)中主要涉及到的幾個技術(shù)，即ODDM技術(shù)、AMC技術(shù)、MIMO技術(shù)以及檢測接收技術(shù)，為了進一步推動3G通信網(wǎng)絡(luò)向著4G通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員只有對以上4種通信技術(shù)的特性進行認真學(xué)習(xí)，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(yīng)用，進而提升LTE通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 ◆