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摘要：本文主要对LTE的关键技术与应用优势进行了论述，以供同仁参考。
关键词：LTE；关键技术；技术优势
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
3GPPLTE作為3G无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50mbit/s的峰值速率，其显著改善了小区边缘用户的性能，大幅提高了小区容量，且降低了系统延迟。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。本文主要对LTE的关键技术与应用优势进行了论述，以供同仁参考。
二、LTE的关键技术
（1）物理层技术
1)基本传输技术和多址技术。传输技术和多址技术是无线通信技术的基础。LTE 中传输技术采用OFDM 调制技术，其原理是将高速数据流通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输，由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。并且还可以在OFDM 符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径带来的
符号间干扰(ISI)，而且一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由于多径带来的信道间干扰。对于多址技术，LTE规定了下行采用OFDMA，上行SC（单载波）-FDMA。OFDMA中一个传输符号包括M个正交的子载波，实际传输中，这M个正交的子载波是以并行方式进行传输的，真正体现了多载波的概念，而对于SC-FDMA系统，其也使用M个不同的正交子载波，但这些子载波在传输中是以串行方式进行的，正是基于这种方式，传输过程中才降低了信号波形幅度上大的波动，避免带外辐射，降低PAPR（峰平功率比）。根据 LTE系统的上下行传输方式的特点，无论是下行OFDMA还是上行SC-FDMA都保证了使用不同频谱资源用户间的正交性。LTE系统频域资源的分配以正交子载波组RB为基本单位的，一个RB由25个相互正交的子载波组成，由于可采用不同的映射方式，子载波可以来自整个频带，也可以取自部分连续的子载波。
2)编码调制技术。LTE上行调制方式主要采用位移BPSK(π/2-shift BPSK)，QPSK 和16QAM。下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM。上行采用位移BPSK技术可以进一步降低DFT-S-OFDM的峰均比。此外,可以通过频域滤波、选择性映射(SLM)、部分传输序列(PTS)等技术进一步降低系统峰均比。另外，立方度量是比峰平功率比更准确的衡量功放非线性影响的指标。在信道编码方面，LTE采用Turbo码，Turbo码采用了一种并行级联的结构，将卷积码和随机交织器巧妙地结合在一起，实现了随机编码的思想，译码采用软输入软输出（SISO）迭带译码算法，每个分量译码器都有三种不同类型的软输入：信息比特、校验信息、先验信息。各分量译码器之间插入交织器，构成迭代译码结构，使得译码器的输出比特逼近最大似然。
3) MIMO技术。LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区、热点等各种环境的MIMO 技术。基本的MIMO 模型是下行2@2，上行1@2天线阵列。同时也正在考虑更多的天线配置(如4@4)。目前正在考虑的方法包括空间复用(SM)、空间多址、预编码、自适应波束形成、智能天线以及开环分集(主要用于控制信令的传输，包括空时分组码(STBC)和循环位移分集(CSD)等。
4)帧结构。LTE在数据传输延迟方面的要求很高（单向延迟小于5ms），这一指标要求LTE系统必须采用很小的最小交织长度（TTI）。LTE中规定了两种子帧长度，即：基本的子帧长度为0.5ms，同时考虑与TD-SCDMA系统兼容时，采用0.675ms 子帧长度。LTE 中子载波宽度选定为15kHz，这是一个相对适中的值，兼顾了系统效率和移动性。下行OFDM的CP长度有长短两种选择，分别为4.69ms（采用0.675 子帧时为7.29ms）和16.67ms。短CP时一个子帧包含7个（采用0.675子帧时为9个）OFDM符号，而在长CP时，一个子帧包含6个（采用0.675子帧时为8个）OFDM符号。上行由于采用单载波技术，子帧结构和下行不同。DFT-S-OFDM的一个子帧包含6个（采用0.675子帧时为8个）“长块”和2个“短块”，长块主要用于传送数据，短块主要用于传送导频信号。
（2）网络结构
3G的网络由基站(NB)、RNC、服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)和网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)4个网络节点组成，而LTE网络仅由演进型通用地面无线接入网基站（E-UTRAN 基站eNB)和接入网关(AGW)组成，相比WCDMA
(HSDPA)网络采用了更为扁平化的网络架构。这一方面减少了设备的数量，同时也大大降低了业务时延。
LTE的总体系统结构图
三、LTE的应用优势
（1）LTE为运营商带来更大的技术优势和成本优势。LTE可以通过更加灵活的频谱配置方案(1.25～20MHz)来提升网络效率和单个基站效率，还可以通过弱化基站控制器设备实体、采用公共无线资源管理控制基站来简化系统结构，减少网络节点，从而更加有效地提供服务。同时，LTE技术也可以大幅度降低用户每兆流量的成本，如在网页浏览、JAVA 游戏、音乐下载、视频片段的业务测试中，HSDPA 的传输成本最低为0.02美元/MB，而LTE的传输成本最低可达到0.005美元/MB。这就大大提升了运营商的利润空间。
（2）LTE将会巩固蜂窝移动技术的主导地位。LTE技术使得传统的蜂窝移动技术在未来相当长的时间之内都可以保持对其他无线通信技术的优势, 维护其在移动通信技术体系中的主导地位。而借助于LTE的技术优势，在蜂窝移动通信领域占强势地位的传统移动通信运营商可以在技术上保持领先的地位，把握市场竞争的主动权。
（3）LTE有助于改善目前通信业务的IPR格局。由于LTE引入了OFDM、MIMO等新技术，它的快速发展使得以美国高通公司为首的传统通信技术企业掌握核心专利的CDMA 技术将逐步被淘汰，通信产业的IPR格局迎来了一次重新进行调整的机会。
（4）LTE 将大大提升用户对移动通信业务的体验。由于具有更高的传输速率、更低的延迟率和更好的移动性等优势，LTE能够大幅度提升用户对新业务的体验, 同时帮助运营商提供更多的、对用户更具有吸引力的业务。
四、结束语
综上所述，LTE技术不但大大提升用户对移动通信业务的体验为运营商带来更多的技术和成本优势；同时还巩固了传统蜂窝移动技术的主导地位。此外，通过采用OFDM、MIMO 等新技术以及视频互动、无线下载等新业务的涌现，LTE也将改善目前通信产业的IPR格局，有助于整个通信产业的健康稳定发展。
参考文献
[1]杨鹏，李波. LTE的关键技术及其标准演进[J].电信网技术，2009，(01) .
[2]官微，LTE关键技术及其发展趋势分析[J]. 广西通信技术，2009，(01) .
关键词：LTE；关键技术；技术优势
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
3GPPLTE作為3G无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50mbit/s的峰值速率，其显著改善了小区边缘用户的性能，大幅提高了小区容量，且降低了系统延迟。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。本文主要对LTE的关键技术与应用优势进行了论述，以供同仁参考。
二、LTE的关键技术
（1）物理层技术
1)基本传输技术和多址技术。传输技术和多址技术是无线通信技术的基础。LTE 中传输技术采用OFDM 调制技术，其原理是将高速数据流通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输，由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。并且还可以在OFDM 符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径带来的
符号间干扰(ISI)，而且一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由于多径带来的信道间干扰。对于多址技术，LTE规定了下行采用OFDMA，上行SC（单载波）-FDMA。OFDMA中一个传输符号包括M个正交的子载波，实际传输中，这M个正交的子载波是以并行方式进行传输的，真正体现了多载波的概念，而对于SC-FDMA系统，其也使用M个不同的正交子载波，但这些子载波在传输中是以串行方式进行的，正是基于这种方式，传输过程中才降低了信号波形幅度上大的波动，避免带外辐射，降低PAPR（峰平功率比）。根据 LTE系统的上下行传输方式的特点，无论是下行OFDMA还是上行SC-FDMA都保证了使用不同频谱资源用户间的正交性。LTE系统频域资源的分配以正交子载波组RB为基本单位的，一个RB由25个相互正交的子载波组成，由于可采用不同的映射方式，子载波可以来自整个频带，也可以取自部分连续的子载波。
2)编码调制技术。LTE上行调制方式主要采用位移BPSK(π/2-shift BPSK)，QPSK 和16QAM。下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM。上行采用位移BPSK技术可以进一步降低DFT-S-OFDM的峰均比。此外,可以通过频域滤波、选择性映射(SLM)、部分传输序列(PTS)等技术进一步降低系统峰均比。另外，立方度量是比峰平功率比更准确的衡量功放非线性影响的指标。在信道编码方面，LTE采用Turbo码，Turbo码采用了一种并行级联的结构，将卷积码和随机交织器巧妙地结合在一起，实现了随机编码的思想，译码采用软输入软输出（SISO）迭带译码算法，每个分量译码器都有三种不同类型的软输入：信息比特、校验信息、先验信息。各分量译码器之间插入交织器，构成迭代译码结构，使得译码器的输出比特逼近最大似然。
3) MIMO技术。LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区、热点等各种环境的MIMO 技术。基本的MIMO 模型是下行2@2，上行1@2天线阵列。同时也正在考虑更多的天线配置(如4@4)。目前正在考虑的方法包括空间复用(SM)、空间多址、预编码、自适应波束形成、智能天线以及开环分集(主要用于控制信令的传输，包括空时分组码(STBC)和循环位移分集(CSD)等。
4)帧结构。LTE在数据传输延迟方面的要求很高（单向延迟小于5ms），这一指标要求LTE系统必须采用很小的最小交织长度（TTI）。LTE中规定了两种子帧长度，即：基本的子帧长度为0.5ms，同时考虑与TD-SCDMA系统兼容时，采用0.675ms 子帧长度。LTE 中子载波宽度选定为15kHz，这是一个相对适中的值，兼顾了系统效率和移动性。下行OFDM的CP长度有长短两种选择，分别为4.69ms（采用0.675 子帧时为7.29ms）和16.67ms。短CP时一个子帧包含7个（采用0.675子帧时为9个）OFDM符号，而在长CP时，一个子帧包含6个（采用0.675子帧时为8个）OFDM符号。上行由于采用单载波技术，子帧结构和下行不同。DFT-S-OFDM的一个子帧包含6个（采用0.675子帧时为8个）“长块”和2个“短块”，长块主要用于传送数据，短块主要用于传送导频信号。
（2）网络结构
3G的网络由基站(NB)、RNC、服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)和网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)4个网络节点组成，而LTE网络仅由演进型通用地面无线接入网基站（E-UTRAN 基站eNB)和接入网关(AGW)组成，相比WCDMA
(HSDPA)网络采用了更为扁平化的网络架构。这一方面减少了设备的数量，同时也大大降低了业务时延。
LTE的总体系统结构图
三、LTE的应用优势
（1）LTE为运营商带来更大的技术优势和成本优势。LTE可以通过更加灵活的频谱配置方案(1.25～20MHz)来提升网络效率和单个基站效率，还可以通过弱化基站控制器设备实体、采用公共无线资源管理控制基站来简化系统结构，减少网络节点，从而更加有效地提供服务。同时，LTE技术也可以大幅度降低用户每兆流量的成本，如在网页浏览、JAVA 游戏、音乐下载、视频片段的业务测试中，HSDPA 的传输成本最低为0.02美元/MB，而LTE的传输成本最低可达到0.005美元/MB。这就大大提升了运营商的利润空间。
（2）LTE将会巩固蜂窝移动技术的主导地位。LTE技术使得传统的蜂窝移动技术在未来相当长的时间之内都可以保持对其他无线通信技术的优势, 维护其在移动通信技术体系中的主导地位。而借助于LTE的技术优势，在蜂窝移动通信领域占强势地位的传统移动通信运营商可以在技术上保持领先的地位，把握市场竞争的主动权。
（3）LTE有助于改善目前通信业务的IPR格局。由于LTE引入了OFDM、MIMO等新技术，它的快速发展使得以美国高通公司为首的传统通信技术企业掌握核心专利的CDMA 技术将逐步被淘汰，通信产业的IPR格局迎来了一次重新进行调整的机会。
（4）LTE 将大大提升用户对移动通信业务的体验。由于具有更高的传输速率、更低的延迟率和更好的移动性等优势，LTE能够大幅度提升用户对新业务的体验, 同时帮助运营商提供更多的、对用户更具有吸引力的业务。
四、结束语
综上所述，LTE技术不但大大提升用户对移动通信业务的体验为运营商带来更多的技术和成本优势；同时还巩固了传统蜂窝移动技术的主导地位。此外，通过采用OFDM、MIMO 等新技术以及视频互动、无线下载等新业务的涌现，LTE也将改善目前通信产业的IPR格局，有助于整个通信产业的健康稳定发展。
参考文献
[1]杨鹏，李波. LTE的关键技术及其标准演进[J].电信网技术，2009，(01) .
[2]官微，LTE关键技术及其发展趋势分析[J]. 广西通信技术，2009，(01) .