試論LTE中的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢

梁永慶

?

試論LTE中的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢

梁永慶

廣東省電信工程有限公司，廣東 廣州 510000

LTE 技術(shù)將是近幾年移動通信技術(shù)的主流。從網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)著手，對LTE 關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，同時進(jìn)行了應(yīng)用研究。

LTE；通信工程；關(guān)鍵技術(shù)

1 網(wǎng)絡(luò)體系演進(jìn)和分析

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演變來看，4G LTE 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中已去除了RNC網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)。而且在核心網(wǎng)側(cè)也有很大的不同，如2G/3G 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中是雙核心網(wǎng)架構(gòu)，語音部分由MSC/VLR 處理、分組域由SGSN/GGSN 處理。而在4G 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的核心網(wǎng)是通過多媒體接入網(wǎng)關(guān)處理，且在承載業(yè)務(wù)的傳輸層也實現(xiàn)了IP 化的分組網(wǎng)傳送，有別于2G/3G 網(wǎng)絡(luò)的SDH/MSTP 傳送網(wǎng)。

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上看，隨著網(wǎng)元部署的扁平化，控制面信令和業(yè)務(wù)時延都進(jìn)一步降低，改善了用戶使用感知。同時由于網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的減少， 也減少了節(jié)點(diǎn)故障概率，有利于提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和減少維護(hù)成本。另外，LTE 的資源調(diào)度不但自HSPA 系統(tǒng)的時碼轉(zhuǎn)換為時頻，同時LTE 系統(tǒng)的TTI 為1?ms，等于1個子幀的時長，比HSDPA 系統(tǒng)TTI 的2?ms 縮短了一倍。由此也縮短了數(shù)據(jù)傳送的時長，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳送效率和用戶感知。

2 LTE 中的幾項關(guān)鍵技術(shù)

2.1 OFDM 技術(shù)

在LTE 中，有一項技術(shù)非常關(guān)鍵，即OFDMA 技術(shù)。所謂OFDMA 技術(shù)，即LTE 下行鏈路采用在循環(huán)前綴基礎(chǔ)上的正交頻分多址技術(shù)。該技術(shù)以解決突發(fā)噪聲對系統(tǒng)操作的影響為主，是從發(fā)射端插入信號，通過信道編碼、信道交織、特征加擾等實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)。通常，LTE 系統(tǒng)一般采用三種方式進(jìn)行處理：QPSK 方式；16?QAM 方式；64?QAM 方式。而OFDM 技術(shù)與一般的頻分復(fù)用FDM 技術(shù)有一定的類似，因此，應(yīng)注意區(qū)分。OFDM 技術(shù)實現(xiàn)工作的基本原理，即通過串/并轉(zhuǎn)換器將高速串行的數(shù)據(jù)流變?yōu)槎鄠€低速并行的比特流，并且每一個OFDM 子信道只傳輸一個低速數(shù)據(jù)流。

2.2 MIMO 技術(shù)

談及MIMO 技術(shù)，它是無線信號發(fā)送端和接收端組成更多樣化的通道來接受空時編碼，并解碼的一種技術(shù)。在此過程中，還會牽扯到多天線技術(shù)的運(yùn)用。如若需要提高系統(tǒng)的通信容量， 還需要增加天線的數(shù)量。該技術(shù)被用來配合OFDM 技術(shù)，用以提升無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

2.3 高階調(diào)制技術(shù)

在LTE 技術(shù)中，高階調(diào)制技術(shù)非常重要。在LTE 技術(shù)的上、下行通信過程中，采用高階調(diào)制方式（上行通信——采用了 QPSK、64?QAM 以及 16?QAM 等調(diào)制方式； 下行通信——用了QPSK 和16?QAM 等調(diào)制方式），可以有效提升單位時間內(nèi)符號的傳輸速率。因此，高階調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用，可以確保系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期傳輸?shù)乃俾室蟆?/p>

2.4 網(wǎng)絡(luò)的扁平化技術(shù)

分析LTE 系統(tǒng)，可知其支持高速的數(shù)據(jù)通信。為此，在數(shù)據(jù)傳輸中需要減少相關(guān)處理過程的延時。而實現(xiàn)這項要求的就是網(wǎng)絡(luò)的扁平化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的扁平化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)劃分，致使ENBSGW/PGW 和MME 三個部分取代了通信系統(tǒng)中RNC 所要承載的功能。網(wǎng)絡(luò)的扁平化技術(shù)的應(yīng)用存在缺陷和優(yōu)勢，其缺陷在于抹殺了一部分LTE 通信系統(tǒng)對于軟件切換的功能，而其優(yōu)勢在于降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的延時處理來提高通信的速率。

2.5 HARQ 技術(shù)

分析LTE 技術(shù)，其是由兩種技術(shù)兼容組成的，分別是自適應(yīng)編碼和HARQ 技術(shù)。將其與現(xiàn)有的3G 通信技術(shù)兼容，對于提升數(shù)據(jù)的傳輸控制率非常有效。與此同時，還能減少整個通信通道時變特質(zhì)對于LTE 通信系統(tǒng)的干擾。在LTE 系統(tǒng)中，其下行通道和上行通信中，分別采用異步自適應(yīng)HARQ 技術(shù)、同步HARQ 技術(shù)[1]。

3 LTE 技術(shù)實現(xiàn)的目標(biāo)

LTE 中的關(guān)鍵技術(shù)都能起到應(yīng)有的效用，LTE 技術(shù)，是一種3G 技術(shù)向4G 技術(shù)平滑演進(jìn)的過渡性技術(shù)，該技術(shù)終結(jié)了3G 技術(shù)的發(fā)展，且顯示出獨(dú)有的優(yōu)勢。LTE 技術(shù)可實現(xiàn)的目標(biāo)如下：①能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率非常高，可以滿足更高的無限傳輸?shù)乃俾室?。具體一些來講，LTE 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率為，下行100?Mbit/s，上行50?Mbit/s。與之相比較的是3G 技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率，而3G 技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率僅僅是LTE 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率的1/2～1/4。與此同時，LTE 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率在整個覆蓋區(qū)域中，都能夠保持在同一水準(zhǔn)線上。②提高了小區(qū)內(nèi)部容量。在LTE 技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)中，這也是一項重要目標(biāo)。為了滿足消費(fèi)者的需求，LTE 無線通信要求小區(qū)容量必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，即超過現(xiàn)在的R6 協(xié)議版本的3 倍，且要求邊緣的容量要確認(rèn)不低于R6 協(xié)議版本的2 倍。③降低延時效果。通過LTE技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，使得整個通信速率和質(zhì)量得以提升，最為顯著的就是有效地減少了延時。通常，LTE 通信的標(biāo)準(zhǔn)中對于用戶所應(yīng)該有的延時標(biāo)準(zhǔn)有具體明確的要求，即延時不超過5?ms。同時，針對平面的延時，應(yīng)控制在不超過100?ms。

4 LTE 技術(shù)的發(fā)展方向探析

LTE 技術(shù)，從某種程度上來講，是3G 技術(shù)的終結(jié)，也是3G 技術(shù)的升級版本。雖然LTE 技術(shù)的優(yōu)勢眾多，但是在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，仍然發(fā)現(xiàn)不少問題。具體表現(xiàn)為：（1）后向兼容性效果不佳；（2）未針對TDD 系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的優(yōu)化；（3）室內(nèi)覆蓋能力欠缺等等。在此情境下，LTE 技術(shù)的未來發(fā)展趨勢何去何從，值得深思。作為現(xiàn)有3G 技術(shù)向B3G/4G 演進(jìn)的必然，LTE 技術(shù)擁有良好的發(fā)展前景。分析現(xiàn)有3G 移動通信技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，其中存在許多與LTE 技術(shù)的相似之處，由此可以說明，LTE 技術(shù)是4G 應(yīng)用前的最終版本。更具體些分析，LTE 技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，OFDM、MIMO 等關(guān)鍵技術(shù)是應(yīng)該被用于B3G/4G 的技術(shù)之中的。因此，LTE 技術(shù)具有一定的技術(shù)優(yōu)越性。同時，LTE 技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了4G 技術(shù)在3G 頻段上的應(yīng)用，距離4G 更進(jìn)一步。此外，在未來的發(fā)展中，LTE 技術(shù)將會面臨更嚴(yán)峻的競爭環(huán)境， 可能與WiMAX 等其他無線技術(shù)共同競爭。LTE 技術(shù)的出現(xiàn)，對于WiMAX 等其他無線技術(shù)無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，在未來的發(fā)展中，LTE 技術(shù)也將與其共同競爭發(fā)展。在WiMAX 等其他無線技術(shù)中，WiMAX的802.16e 正在積極申請加入3G 標(biāo)準(zhǔn)，以期望在未來的移動通信市場中占有一席之地。與此同時，在IM T Advanced 的候選技術(shù)中，802.16m 技術(shù)更是首當(dāng)其沖。由此可以預(yù)見，在未來的移動通信市場中，LTE 技術(shù)將會和WiMAX 技術(shù)相互競爭，相互發(fā)展[2]。

5 結(jié)束語

綜上所述，LTE 中的幾項關(guān)鍵技術(shù)中，有OFDM 技術(shù)、MIMO 技術(shù)、高階調(diào)制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的扁平化技術(shù)以及HARQ 技術(shù)，這些技術(shù)組成了LTE 系統(tǒng)。將LTE 技術(shù)應(yīng)用在移動通信系統(tǒng)中，不僅可以提高系統(tǒng)容量，還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的頻譜效率增加。此外，對于提升整個系統(tǒng)的性能也極為有利。

[1]張增平.基于LTE 中的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展前景研究[J].中國新通信， 2014，22（8）：152.

[2]白文嶺.LTE 系統(tǒng)中的關(guān)鍵傳輸技術(shù)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.

Discussion on the Key Technology and Development Trend of LTE

Liang Yongqing

Guangdong Telecom Engineering Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

LTE technology will be the mainstream of the mobile communication technology in recent years.This paper analyzes the key technologies of LTE from the network evolution, at the same time, the application research.

LTE; communication engineering; key technology

TN929.5

A

1009-6434（2017）02-0092-02