王佳堯

（貴州大學(xué)明德學(xué)院，貴陽 550025）

1 引言

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信已經(jīng)從GSM、CDMA發(fā)展到了TD-LTE，以及將要商用化的5G。促使人類社會(huì)進(jìn)入了“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代。2014年TD-LTE誕生以來，其承載的增值業(yè)務(wù)迅速上升，接入的用戶數(shù)以億計(jì)，激發(fā)了產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。

在市場需求的強(qiáng)烈刺激下，TD-LTE通信技術(shù)得到了商用化，也涌現(xiàn)了更多的新型移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用，比如窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）、車聯(lián)網(wǎng)、寬帶物聯(lián)網(wǎng)（E-MTC）等，這些新型業(yè)務(wù)需求意味著TD-LTE需要提供更高的上下行速率，以提高移動(dòng)通信資源利用率。因此，為了滿足新業(yè)務(wù)及多用戶需求，TD-LTE引入了64QAM調(diào)制技術(shù)，不僅可以大大的提高TD-LTE上下行速率，還為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支撐。

2 64QAM技術(shù)

QAM是一種針對振幅和相位進(jìn)行聯(lián)合鍵控的二維調(diào)制技術(shù)，利用二者聯(lián)合傳輸比特，不同的幅度和相位代表不同的編碼符號(hào)，擁有較高的調(diào)制效率。目前，QAM常用的狀態(tài)數(shù)包括16/32/64/256等，狀態(tài)數(shù)越高，調(diào)制效率就越高，攜帶信息量就越大。

64QAM傳輸速率很高，最高有效支持峰值為104Mbps的傳輸速率，已經(jīng)在CDMA、SCDMA、TD-LTE中均得到了廣泛應(yīng)用。

其主要有以下幾方面的優(yōu)缺點(diǎn)：

64QAM調(diào)制效率高，有較強(qiáng)的抗噪聲能力，也能夠充分的利用物理帶寬資源，但是對信道傳輸?shù)男旁氡纫筝^高，適用于各種長距離數(shù)據(jù)傳輸。64QAM利用幅度和相位進(jìn)行聯(lián)合調(diào)制，同樣距離下，64QAM能夠容納更多的信息流，承載更多的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

以當(dāng)下滾降系數(shù)A=0.15，4G頻段中以信道帶寬B=20MHz計(jì)算，頻帶利用率N=log264=6（bit/signal）。則理論最高有效傳輸速率 =B/（1+A）*N={5/（1+0.15）}*6=104.347826 Mbps，采用效率為1/3的turbo并行級聯(lián)碼，則傳輸效率可達(dá)104.347826/3=34.78 Mbps。

3 64QAM在TD-LTE移動(dòng)通信中的應(yīng)用

64QAM能夠合理的提升SINR，針對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，能夠降低TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜度，也可降低重疊覆蓋引起的同頻干擾及弱覆蓋問題，在滿足TDLTE網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋的要求下，增加覆蓋的深度，提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的綜合覆蓋率，從而實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域連續(xù)覆蓋和無縫覆蓋，不僅能夠讓更多的用戶接入到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還可以享受到更高質(zhì)量的通信服務(wù)。

64QAM在TD-LTE移動(dòng)通信中的應(yīng)用分為信號(hào)調(diào)制和解調(diào)。

64QAM調(diào)制過程如下：輸入多路復(fù)用時(shí)間，將串行比特改變?yōu)椴⑿斜忍兀?路串行碼可以變?yōu)?路并行碼，速率減半，碼流則變?yōu)槎M(jìn)制；為了避免數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)較長連續(xù)1或連續(xù)0出現(xiàn)，可以加入擾碼，保持密度一致；在信道中，字節(jié)映射成符號(hào)，完成電平變換，將2電平轉(zhuǎn)變?yōu)?電平，2進(jìn)制變?yōu)?進(jìn)制，64QAM能夠?qū)⑤斎氲?比特?cái)?shù)據(jù)組成一個(gè)映射；多電平正交幅度調(diào)制生成一個(gè)64QAM中頻信號(hào)；并串轉(zhuǎn)換，將兩路并行碼流改變?yōu)橐宦反写a流，可以增加一倍速率，碼流從2進(jìn)制改變?yōu)?進(jìn)制，接著可以輸出調(diào)制成的RF信號(hào)。

64QAM解調(diào)過程如下：TD-LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)時(shí)，由于受到自然環(huán)境或載波自身限制，信號(hào)傳輸難免受到噪聲干擾導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生畸變，如果畸變很小則可以直接判斷為0或1，如果畸變比較嚴(yán)重，無法直接判斷信號(hào)，就可以采用硬判決和軟判決方法，準(zhǔn)確、快速的識(shí)別信號(hào)。

硬判決是指64QAM把每六個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)映射到一個(gè)圖上，經(jīng)過正交載波調(diào)制之后，接收裝置接收到的信號(hào)由于噪聲影響，映射位置將會(huì)產(chǎn)生偏離，硬判決可以選擇距離當(dāng)前位置最近的點(diǎn)輸出，一次性輸出六個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)入到下一級處理。軟判決是指不對信號(hào)碼元作出判斷，輸出有關(guān)碼元信息之后，再對輸出碼元進(jìn)行后驗(yàn)概率或似然函數(shù)譯碼，接著對六個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)一并處理進(jìn)行判定，從而可以獲得性能上的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和普及，LTE無線通信傳輸技術(shù)正在從4G向4.5G、5G發(fā)展過度，上下行64QAM作為一個(gè)相位、幅度聯(lián)合調(diào)制技術(shù)，其可以有效地提升通信傳輸速率、吞吐率，擴(kuò)展TD-LTE通信系統(tǒng)傳輸容量，充分利用物理帶寬資源，極大地改進(jìn)了TD-LTE的傳輸性能，具有重要的作用和意義。

[1] 張玉艷，于翠波.數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 郭紅艷，張澤.移動(dòng)終端中LTE和WIFI共存干擾研究[J].中國新通信，2014（9）：9-9.

[3] 劉文龍，王丹志.TD-LTE物理層64QAM軟解調(diào)算法的研究實(shí)現(xiàn)[J]，2013.