周玲芳

摘 要 移動通信技術(shù)通常按照代來劃分。第一代（1G）指20世紀(jì)80年代的模擬移動無線電系統(tǒng)，第二代（2G）指首批數(shù)字移動通信系統(tǒng)，第三代（3G）指首批用于處理寬帶數(shù)據(jù)的移動系統(tǒng)。長期演進（LTE）通常被稱為4G，但是由于其最性能不能滿足國際電（ITU）對于4G的要求，所以很多人將LTE-Advanced（LTE的第十版）稱為真正的第四代移動通信系統(tǒng)，LTE 通常被稱為3.9G移動通信技術(shù)。本文分別從LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】長期演進 正交頻分復(fù)用OFDM 傳輸 無線

1 前言

3G系統(tǒng)向4G的演進是由移動設(shè)備新服務(wù)的創(chuàng)新和發(fā)展所驅(qū)動，并通過可用于移動通信的技術(shù)進步來實現(xiàn)。另一方面，移動通信系統(tǒng)部署和經(jīng)營環(huán)境的演變也推動這移動通信的發(fā)展。當(dāng)前，通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向?qū)拵А⒁苿?、融合方向發(fā)展，數(shù)據(jù)通信正在逐步取代語音通信成為通信領(lǐng)域的主流。

如何解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬，滿足各類移動應(yīng)用的上下行傳輸需求是目前移動通信技術(shù)要解決的難題之一。LTE-A是3GPP 發(fā)布的移動通信標(biāo)準(zhǔn)（第十版），也是當(dāng)今全球范圍內(nèi)唯一的移動通信標(biāo)準(zhǔn)。LTE-A根據(jù)其上下行傳輸?shù)碾p工模式的不同，又分為LTE-A FDD和LTE-A TDD兩種模式。本文從LTE-A的傳輸技術(shù)、頻譜使用等方面闡述了LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)。

2 LTE-A實現(xiàn)原理

從LTE-A的發(fā)展驅(qū)動力看，移動通信的演進的重要目標(biāo)之一是能夠提供比目前可達(dá)到的速率顯著更高的終端用戶數(shù)據(jù)速率。不但包括更高的峰值速率，還包括為整個小區(qū)區(qū)域以及小區(qū)邊緣用戶都提供顯著的更高的數(shù)據(jù)速率。

傳輸機制，LTE的上下行傳輸機制基于傳統(tǒng)的OFDM（正交頻分多址）。OFDM是無線通信基本的多址技術(shù)之一，提供了頻域上的多址接入，且由于其正交性可以保證不同用戶之間信息不會互相干擾。OFDM傳輸使用相對較多的窄帶子載波，每個子載波占用相對較寬的帶寬，時域結(jié)構(gòu)采用簡單的矩陣脈沖成型。

OFDM的實現(xiàn)，利用IFFT/FFT實現(xiàn)OFDM。

在發(fā)射端：首先會對接收數(shù)據(jù)進行編碼、調(diào)制，然后對數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換，即將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成若干個并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流。在串并轉(zhuǎn)換過程中，一共可以轉(zhuǎn)換成12～1200個并行數(shù)據(jù)流（并行數(shù)據(jù)流的數(shù)量取決于帶寬。20MHZ的帶寬）。然后對每個數(shù)據(jù)流進行采樣，每個數(shù)據(jù)流采樣2048次，每個樣本為進行反向快速傅里葉變化（IFFT），變換后，輸出的數(shù)據(jù)塊被映射到在不同的子載波上進行發(fā)射。相應(yīng)的，子載波的數(shù)量也是12～1200個。

在接收端，過程相反，實現(xiàn)的基本原理是基于快速傅里葉變化（FFT）。首先對接收的數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換，將低速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成高速數(shù)據(jù)流，然后進行FFT，最后輸出復(fù)數(shù)符號，再進行解調(diào)、解碼。

LTE的調(diào)度--LTE傳輸機制的核心是采樣共享信道傳輸，用戶之間動態(tài)的共享整體的時頻域資源。在基站中調(diào)度算法來控制在每一個時刻將共享資源分配給哪些用戶，并且還決定每條鏈路上所用的數(shù)據(jù)速率。在頻域進行信道相關(guān)調(diào)度的可能性特別適用于移動臺低速的情況，即信道歲時間變化很慢的情況。

2.1 載波聚合

在LTE-A中，增加傳輸帶寬通過載波聚合技術(shù)來實現(xiàn)，就是將多個組分載波匯聚并發(fā)共同用于發(fā)送/接收來自同一終端的傳輸，最大可以支持5個組分載波，每個載波可以有不同的帶寬，且其每個組分載波的結(jié)構(gòu)和LTE載波相同。載波聚合的另外一個特點就是在聚合的載波在頻域上不一定需要連續(xù)，這樣可以使用零散的頻譜，這樣擁有零散頻譜的運營商可以提供基于廣泛總帶寬可用性的高速數(shù)據(jù)速率服務(wù)。

對于LTE終端必須能夠在終端支持的頻段范圍內(nèi)搜索網(wǎng)絡(luò)傳播的載波，使該載波搜索的時間不會長，有必要限制要搜索的頻率集合。出于這個原因，假定在每個支持的頻段內(nèi)，LTE載波可能存在于100KHz的載波柵格或者載波網(wǎng)格之上，即載波中心頻率可以表示為m*100KHz，其中m是一個整數(shù)。

載波聚合的情況下，多個載波可以傳輸來往/來自同一個終端。為了能夠支持讓終端均能夠接入到不同的組分載波，每個組分載波應(yīng)該落在100KHz載波的網(wǎng)格。但是有一個額外的約束，兩個相鄰載波之間的載波間隔必須是15KHz子載波間隔的整數(shù)倍。因此，在載波聚合的情況下，不同組分載波之間的載波間隔應(yīng)該是300KHz的整數(shù)倍。

2.2 擴展的多天線傳輸

在LTE-A中擴展了空分復(fù)用以支持多大8個傳輸層。在實現(xiàn)的時候，通過引入增強的參考信號結(jié)構(gòu)以提高對各種波束賦型解決方案的支持，在下行最大可以支持8個天線端口和8個相應(yīng)的天線層，這樣下行鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)3Gbit/s或者30bit/s/Hz。

在上行鏈路空分復(fù)用支持最多4層的傳輸。它由基站控制一個下行碼本的方案構(gòu)成，在上行也可以用于發(fā)送波束賦行。結(jié)合上行鏈路載波聚合的可能性，這使得上行數(shù)據(jù)速率高達(dá)1.5Gbit/s或者15bit/s/Hz。

2.3 中繼

中繼是指終端通過一個中繼節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)來進行通信，通過中繼電路在連接到主控小區(qū)中。中繼節(jié)點將作為普通的小區(qū)出現(xiàn)，且中繼設(shè)備往往是發(fā)射功率較低的基站。中繼的吸引力在于可以提高覆蓋，特別適用于室內(nèi)覆蓋。在實施階段，中繼小區(qū)和主控小區(qū)間可以通過光纖來傳輸，從而節(jié)約無線資源。

2.4 異構(gòu)部署

異構(gòu)部署是指帶有不同下行鏈路發(fā)射功率的小區(qū)混合部署，使得兩個小區(qū)可以工作在相同的頻率集合，并且覆蓋重疊。在該部署場景下，需要解決的就是小區(qū)間干擾問題。而LTE-A引入了增強的小區(qū)間干擾控制。一個典型的場景就是在宏蜂窩內(nèi)放置一個微微蜂窩。

3 結(jié)束語

通過目前的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢看，大量的數(shù)據(jù)應(yīng)用、連接的網(wǎng)絡(luò)社會將是未來社會發(fā)展的一個方面。而這些應(yīng)用和用戶的發(fā)展均需要網(wǎng)絡(luò)提供更高的接入帶寬、更短的接入時延、更好的資源分配方案。LTE和LTE-A不僅能夠滿足目前業(yè)務(wù)的發(fā)展，并且也會不斷地演進來支持業(yè)務(wù)的發(fā)展。就LTE-A的技術(shù)特點看，它是一個比較靈活的平臺，可以向不同的方向演進來適應(yīng)無線通信未來所需。

作者單位

愛立信（中國）通信有限公司 廣東省廣州市 510000