td-lte技術及其發(fā)展

　　移動通信的高速發(fā)展以及移動網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的加速融合，使得移動網(wǎng)絡寬帶化的需求日益迫切。在這種需求的驅(qū)動下，第三代合作伙伴計劃（3-generation partnership project，3GPP）在第三代移動通信（3rd Generatjon，3G）的基礎上，提出了其長期演進系統(tǒng)（10ng te咖evolution，L1E），以提供更高的帶寬、更低的時延以及更好的服務質(zhì)量（qualityof senrice，QoS）保障oL胍最重要的改進在于采用全新空中接口技術，其中單載波頻分多址（single c積ie卜讎quency divisi叩LTEultiple acce鷦，SC—FDLTEA）和虛擬多人多出（、，i咖alLTEultiple input LTEultiple output，Virtual LTEILTEO）是I肛上行鏈路中最重要的2種新型技術。SC-FDLTEA技術不僅實現(xiàn)簡單，而且能夠有效克服由無線通信信道的多徑效應引起的符號間干擾。相比正交頻分多直E技術（orthogonal f南quency division LTEultiple acce鷦，OFDLTEA），采用SC—FDLTEA技術的終端具有較低的發(fā)射峰均功率比（peak to—average power ratio，PAPR）。同時，虛擬LTEILTEO技術可以在充分利用現(xiàn)有頻譜資源基礎上，大大增加系統(tǒng)信道容量。

　　1、LTE技術

　　1．1? LTEILTEO 技術

　　LTEILTEO技術的基本出發(fā)點是將用戶數(shù)據(jù)分解為多個并行的數(shù)據(jù)流，在指定的寬帶內(nèi)由多個發(fā)射天線同時刻發(fā)射，經(jīng)過無線信道后，由多個接收天線接收，并根據(jù)各個并行數(shù)據(jù)流的空間特性，利用解調(diào)技術，最終恢復出原來的數(shù)據(jù)流。

　　LTE系統(tǒng)將采用可以適應宏小區(qū)、微小區(qū)和熱點等各種環(huán)境的LTEILTEo技術?；镜腖TEILTEO模型是下行、上行天線陣列，同時也是在考慮更多的天線配置。目前考慮的方法包括空間復用SLTE、空分多址sDLTEA、預編碼、白適應波束形成、智能天線以及開環(huán)分集體，主要用于控制信令的傳輸，包括空分分組碼和循環(huán)位移分集（CSD）等。L1’E系統(tǒng)僅支持單天線的上行發(fā)送，也就是說不支持SU—LTEILTEO。為了提高上行傳輸速率，同時也為了滿足上行峰值頻譜效率的要求，LTE—Adv觚ced將在LTE的基礎上映入上行SU．LTEILTEO，支持最多4個發(fā)送天線。LTE下行最多可以支持4個發(fā)送天線，而L1E．Adv粕ced將會在此基礎上進一步增強以提高下行吞吐量。目前確定將擴展到最多支持8個發(fā)送天線。

　　多輸人多輸出技術，在天線形態(tài)上采用了與’IDsCDLTEA相同的雙極化8陣列天線，通過極化隔離造成的空間隔離效益，有利于在LTE網(wǎng)絡中引入LTEI—LTEO技術，存在的不足是空分天線和用戶算法問題，陣列增益、系統(tǒng)的分集特性和系統(tǒng)的空間復用增益是LTEILTEO的優(yōu)點，它們能夠大幅度地提高系統(tǒng)容量、獲得相當高的頻率利用率，從而可以獲得更高的數(shù)據(jù)速率、更好的傳輸品質(zhì)和更大的系統(tǒng)覆蓋范圍。

　　1．2? 正交頻分復用（OFDLTE）和正交頻分多址（oFLTELTEA）

　　傳輸技術和多址技術是無線通信技術的基礎，LTE中的傳輸技術采用OFDLTE調(diào)制技術，其原理是將高速數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個正交的子信道中進行傳輸，由于每個子信道中的符號周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)造成的影響，并且還可以在OFDLTE符號之間插人保護時間間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣可以最大限度地消除由于多徑帶來的符號間干擾，而且一般都采用循環(huán)前綴作為保護間隔，從而可以避免多徑帶來的信道間干擾。對于多址技術，LTE規(guī)定了下行采用OFDLTEA，上行采用單載波頻分多址（SC-FDLTEA）。OFDLTE中一個傳輸符號包括LTE個正交的子載波，實際傳輸中，這LTE個正交的子載波是以并行方式進行傳輸?shù)?，真正體現(xiàn)了多載波的概念。而對應SC-FDLTEA系統(tǒng)，其使用LTE個不同的正交子載波，但這些子載波在傳輸中是以串行方式進行的，正是基于這種方式，傳輸過程中才降低了信號波形幅度上大的波動，避免帶外輻射，降低峰均功率。

　　根據(jù)LTE系統(tǒng)上下行傳輸方式的特點，無論是下行oFDLTEA，還是上行sc—FDLTEA都保證了使用不同頻譜資源用戶的正交性。LTE系統(tǒng)頻域資源的分配以正交子載波組（RB）為基本單位，一個RB由25個相互正交的子載波組成。由于可采用不同的映射方式，子載波可以來自整個頻帶，也可以取自部分連續(xù)的子載波。

　　1．3? 載波聚合

　　LTE目前最大支持20 LTEHz的系統(tǒng)寬帶，可實現(xiàn)下行300 LTEbi∥s、上行80 LTEbi∥s的峰值速率。在ITu關于ILTET．Advanced的規(guī)劃中，提出了下行峰值速率l Gbi∥8、上行500 LTEbiL／s的目標，并將系統(tǒng)最大支持寬帶不小于40 LTEHz作為ILTET—Advanced系統(tǒng)的技術要求之一，因此需要對LTE的系統(tǒng)寬帶作進一步的擴展。LTE·Advanced將采用載波聚合的方式實現(xiàn)系統(tǒng)帶寬的擴展。圖l和圖2給出了對多個載波進行聚合的2種基本形式。圖l對頻段上連續(xù)的多個載波進行聚合，在各個載波保持LTE后向兼容的同時，實現(xiàn)了LTE．Advanced全系統(tǒng)寬帶的擴展。圖2是對頻段上非連續(xù)的多個載波進行聚合的情況。由于頻譜規(guī)劃和分配的結(jié)果，單個運營商擁有的頻率資源可能分散在各個非連續(xù)的頻段。非連續(xù)載波的聚合

　　提供了一個系統(tǒng)對分散的頻率資源進行整合利用的解決方案。另外值得一提的是。同樣是處于對運用商擁有頻率資源情況的考慮，在載波聚合中各個單位載波的帶寬并不限定為20 LTEHz，可以支持更小的選擇以提供充分的靈活性。

　　2、LTE技術的優(yōu)勢

　　TD．LTE在幀結(jié)構、物理層技術、無線資源配置等方面有自己獨特的技術特點。

　　2．1? 頻譜靈活配置

　　頻譜資源是無線通信中最寶貴的資源，隨著移動通信的發(fā)展，多媒體業(yè)務對于頻譜的需求日益增加。現(xiàn)有的GSLTE通信系統(tǒng)均采用FDD雙工方式。FDD雙工方式占用了大量的頻譜資源，同時，一些零散頻譜資源由于FDD不能使用而閑置，造成資源浪費。由于TD．LTE系統(tǒng)無需成對的頻率，可以方便地配置在LTE FDD系統(tǒng)所使用的零散頻段上，具有一定的頻譜靈活性，能有效提高頻譜利用率。因此，在頻譜資源方面，TD—LTE系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。

　　另外，根據(jù)TD—LTE幀結(jié)構的特點，TD-LTE系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務類型靈活配置幀的上下行配比。比如瀏覽網(wǎng)頁、視頻點播等業(yè)務，下行數(shù)據(jù)明顯大于上行數(shù)據(jù)流量，系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務量的分析，配置下行幀多于上行幀，而在提供傳統(tǒng)語音業(yè)務時，系統(tǒng)可以上下行相等。

　　2．2? 智能天線應用

　　智能天線技術是未來無線技術的發(fā)展方向。它能降低多址干擾。增加系統(tǒng)的吞吐量。在TD-LTE系統(tǒng)中。上下行鏈路使用相同頻率，且間隔時間較短，小于信道相干時間，鏈路無線傳播環(huán)境差異不大。在使用賦形算法時，由于上下行鏈路可以使用信號傳播的無線環(huán)境受頻率選擇性衰落的影響不同，根據(jù)上行鏈路計算得到的權值不能直接應用于下行鏈路。因而，TD-LTE系統(tǒng)能有效降低移動終端的處理復雜性。

　　3、LTE的不足

　　當然，LTE技術也有其不足之處，主要表現(xiàn)在：

　　1）使用混合自動重傳請求（HARQ）技術時，TDLTE使用的空子信令比LTE FDD更復雜，且平均往返時間（RTT）稍長于L1’E FDD的8 LTE8；

　　2）由于上下行信道占用同一頻段的不同時隙。為了保證上下行幀的準確接收，系統(tǒng)對終端和基站的同步要求很高；

　　3）全網(wǎng)同步；

　　4）LTE如何實現(xiàn)頻率規(guī)劃、基站管理等。

　　現(xiàn)在的移動電話不僅用于語音通信，還被人們用來拍照、攝影、打游戲及聽音樂等，這就給蜂窩網(wǎng)絡帶來新的技術要求和市場空間。LTE技術的重大改進、無線接入速率的提高，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鷥r降低，使?jié)撛诘姆粘蔀榭赡?，這些決定了LTE在下一代無線通信技術市場中處于決定性的地位。本文在闡述LTE關鍵技術的同時，對其優(yōu)缺進行了總結(jié)，通過上述闡述，我們有理由相信LTE將是4G通信的研究熱點，將會推動下一帶移動通信進一步發(fā)展。