中郵建技術(shù)有限公司 陳 雷

長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)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(duì)LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）無(wú)線通信系統(tǒng)中的多載波技術(shù)、多輸入多輸出技術(shù)、動(dòng)態(tài)資源分配技術(shù)和檢測(cè)接收技術(shù)進(jìn)行了探討。

長(zhǎng)期演進(jìn)； 無(wú)線通信系統(tǒng)；正交頻分復(fù)用；多輸入多輸出；動(dòng)態(tài)資源分配； 檢測(cè)接收

伴隨著社會(huì)發(fā)展速度的提升，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)于通信服務(wù)的質(zhì)量和種類的要求也越來(lái)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(duì)于通信時(shí)段和通信速率的要求比較高，難以實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境下的無(wú)縫銜接。而通過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）系統(tǒng)相對(duì)于3G系統(tǒng)有著更為強(qiáng)大的通信功能，本文主要就LTE通信技術(shù)的幾個(gè)重要技術(shù)進(jìn)行分析和說(shuō)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?cè)谛畔l(fā)射的始端將數(shù)據(jù)調(diào)制到多個(gè)相交的子波上，然后將多個(gè)信息同時(shí)發(fā)送出去。這種方式是采用多個(gè)同時(shí)存在的子波以較慢的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳輸。因?yàn)樽硬ǘ际钦瓗У?，因此其調(diào)制信號(hào)的速率比較低，碼元的周期會(huì)比較長(zhǎng)，另一方面，起保護(hù)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(gè)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(cuò)技術(shù)，就能夠有效地避免多徑衰落對(duì)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(duì)于信息的傳輸速率能夠達(dá)到無(wú)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(jìn)行信息傳輸時(shí)，若傳輸?shù)乃俣壬仙揭欢ǖ母叨?，那么信道中的頻率的主導(dǎo)因素就會(huì)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(shí)，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(lái)會(huì)增加信息傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而限制整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(gè)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(dú)特性質(zhì)來(lái)進(jìn)一步減少誤比特率，提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于無(wú)線信號(hào)輸送質(zhì)量的改善。因?yàn)榻邮蘸桶l(fā)射的天線在同一時(shí)刻進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)時(shí)占用的是同一個(gè)頻帶，所以說(shuō)，可以極大地提升頻譜的使用率以及系統(tǒng)的容量?？臻g復(fù)用技術(shù)和發(fā)送分集技術(shù)是MIMO技術(shù)的兩個(gè)主要技術(shù)。而在不同的發(fā)送電線上進(jìn)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(jìn)而極大地提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。而不同的天線上進(jìn)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(shí)間進(jìn)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(lái)，接收端所接收到的信號(hào)就可以使用公式r＝Hx＋n

來(lái)表示，其中r表示的是NR×1的接收信號(hào)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(hào)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(jī)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?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸在沒有額外的增強(qiáng)信號(hào)的情況下極大地提升無(wú)線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度。

3 動(dòng)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(dòng)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(shí)際狀態(tài)和受到的干擾情況及時(shí)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整，調(diào)整點(diǎn)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(duì)于LTE通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)資源重新分配來(lái)說(shuō)，其主要涉及到兩個(gè)方面： 第一，對(duì)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(duì)于全新的無(wú)線接口的資源分配。之所以進(jìn)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(shí)的系統(tǒng)性是建立在無(wú)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(duì)于無(wú)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(duì)的是單個(gè)小區(qū)的設(shè)計(jì)，但是在不久的未來(lái)，肯定會(huì)產(chǎn)生多個(gè)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(shí)進(jìn)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(jìn)而有效地解決各小區(qū)之間所產(chǎn)生的信號(hào)傳輸干擾問題，提升小區(qū)的邊緣用戶使用的信號(hào)傳輸?shù)乃俾屎屯ㄐ诺目煽啃浴?/p>

4 檢測(cè)接收技術(shù)

使用多種天線同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)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(cè)接收技術(shù)的優(yōu)劣性和復(fù)雜性將會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和信號(hào)的傳輸質(zhì)量，以及整個(gè)通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景。我們所使用的檢測(cè)算法主要是在信號(hào)的接收端，利用接收到的信號(hào)矢量來(lái)對(duì)所要發(fā)送的符號(hào)矢量加以估測(cè)，進(jìn)而準(zhǔn)確地估測(cè)各元素的值，再進(jìn)行獨(dú)立的量化解調(diào)。使用多天線MIMO系統(tǒng)的檢測(cè)算法主要可以劃分為3種： 線性檢測(cè)、最大似然檢測(cè)以及判決反饋檢測(cè)。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮各種檢測(cè)方法的性能和復(fù)雜程度，選用最為合適的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。所選用的方法選擇辦法是在線性檢測(cè)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合糾錯(cuò)碼譯碼對(duì)軟信息的迭代聯(lián)合檢測(cè)和譯碼進(jìn)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(gè)較為合適的值。總而言之，LTE移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用十分依賴與迭代檢測(cè)譯碼算法的支持。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要說(shuō)明了LTE無(wú)線通信技術(shù)中主要涉及到的幾個(gè)技術(shù)，即ODDM技術(shù)、AMC技術(shù)、MIMO技術(shù)以及檢測(cè)接收技術(shù)，為了進(jìn)一步推動(dòng)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(duì)以上4種通信技術(shù)的特性進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí)，并清楚地了解其通信原理。然后在實(shí)際的工作過(guò)程中加以應(yīng)用，進(jìn)而提升LTE通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 ◆