摘　要：

摘　要：在全球進入信息化時代后，無線網絡也在不斷發(fā)展。隨著無線技術水平的不斷提升，再加上移動端設備的更新，讓4G網絡應運而生。從3G網絡到4G網絡的演變對于無線通信網絡而言無疑是質的飛越，其中最顯著的進步便是網絡傳輸速度得到了極大的提升，標志著全球開始進入高速移動網絡時代。在4G背景下很多行業(yè)被賦予了新的動力并且產生了一些新的業(yè)務如移動支付業(yè)務等，這也讓用戶得到了更為便捷的服務，且服務質量也得到了極大的提升。4G網絡的關鍵技術LTE對移動網絡乃至行業(yè)發(fā)展都有著重要的意義。因此，本文對LTE技術進行了綜合性的闡述，并對其中的關鍵技術以及發(fā)展趨勢等進行了全面分析，供以參考。

關鍵詞：

關鍵詞：LTE　關鍵技術　移動數據端　發(fā)展趨勢

　　LTE（Long Term Evolution）即長期演進技術是無線網絡發(fā)展的產物， 它是當前4G網絡的關鍵性基礎。從網絡標準上來看LTE依然是基于以往的2G數據標準（GSM/EDGE）以及3G數據(UMTS/HSPA)標準[1]，但是在速度以及網絡容量方面有了質的飛躍，而這種速度以及網絡容量上的提升實際上是依靠新型技術和新的調制方法，在這些技術的綜合作用下使得LTE的下行速率可高達300M/s且上行速率也能夠達到75M/s，另外通過QOS技術可以大幅度地降低網絡延遲從而提升網絡整體性質量。從擴展頻段來看LTE具備良好的擴展性，它可以同時支持時分多址和碼分多址頻段。從兼容性方面來看LTE網絡可與之前2G網絡和3G網絡直接兼容，這也就大大地降低運營成本以及維護成本同時讓數據交換更為流暢，不會出現阻礙，讓用戶的體驗感得到了保證�？傊甃TE的出現推動了全球通信行業(yè)的發(fā)展，并且讓通信行業(yè)與其他行業(yè)得到了更為深入的關聯(lián)并逐漸形成了一條融合產業(yè)鏈，促進了全球經濟的發(fā)展。

1　LTE的主流模式

　　當前，LTE主要分為TDD以及FDD兩種模式，國際上以FDD-LTE為主流模式，而在我國TD-LTE已經占據了很大的市場。兩者各具優(yōu)勢，但從技術層面上來看還是FDD-LTE更為成熟。

1.1　TD-LTE技術

　　TD-LTE技術（Time Division Long Term Evolution）近年來取得了突破性的進展，目前已經成為了我國4G市場的重要支撐[2]。TD-LTE技術對于我國4G業(yè)務而言具有里程碑式的意義，以往我國移動通信都需要借助國外技術，缺乏自主知識產權，而TD-LTE技術則有著我國自主知識產權，這對于我國通信行業(yè)以及移動產業(yè)而言無疑是一大前所未有的進步。TD-LTE的基礎是TD-SCDMA，但與TD-SCDMA相比卻有著本質的區(qū)別。盡管TD-SCDMA在3G時代也得到了廣泛應用，但是TD-SCDMA與WCDMA以及CDMA相比充其量只能稱得上是“2.5G”，這也反映了3G時代TD-SCDMA技術的落后與不成熟。而進入4G時代以后TD-LTE無疑得到了極大的發(fā)展，與行業(yè)領先的FDD-LTE相比盡管依然還有所差距，，但在某些方面已也表現出了一定的優(yōu)勢，在未來TD-LTE技術依然還存在著發(fā)展空間。從特點上來TD-LTE技術能夠支持多種頻段帶寬，在數據下行的過程中借助于OFDMA技術，其最高速率能夠達到100M/s，從而讓用戶得到更好的網絡體驗；另外，在上行過程中基于SC-FDMA技術可以在不損耗系統(tǒng)性能的情況下讓PAPR降低，還可以當讓終端發(fā)射功率進行有效控制[3]。在這種情況下可以大幅度地提升使用時間并讓上行速率得到增強。與FDD-LTE相比TD-LTE具有顯著對稱性特征，根據此特點可以讓系統(tǒng)結構變得更為簡單，去除復雜模塊后便能夠大幅度地提升系統(tǒng)性能。從系統(tǒng)高層結構來看能夠與FDD相互匹配，并在此基礎上通過智能天線作用以及MIMO技術進行點綴，這樣便能夠進一步擴充TD-LTE的實際應用范圍并讓網絡系統(tǒng)可在不同的環(huán)境下應用同時保證系統(tǒng)性能的有效性[4]。在應用智能天線的過程中可從一定程度上降低干擾作用并提升系統(tǒng)的抗干擾能力，這樣也就可以為客戶提供更優(yōu)質的服務質量�；赥D-LTE可以便捷、準確地對相關無線資源進行調度，以此讓系統(tǒng)吞吐量得到顯著提高從而讓網絡數據的承載量得到提升。綜合來看TD-LTE具有頻譜利用率高、功控要求低的有點，且TD-LTE對于覆蓋區(qū)域并不會產生較大的影響，更有利于進行網絡規(guī)劃。當然TD-LTE也存在著一定的缺陷，首先它對于網絡同步具有很高的要求，只有在網絡與GPS同步的基礎上才能夠讓網絡得以正常、穩(wěn)定工作[5]；其次，TD-LTE的碼資源由于某些因素也會受到一定的限制，這主要是由于TD-LTE系統(tǒng)只包含了16個碼，這種數量規(guī)格遠不能滿足業(yè)務需求量；再者TD-LTE網絡運行過程中在部分區(qū)域會存在著一定的干擾問題；另外，移動速度也是制約TD-LTE發(fā)展的瓶頸之一[6]。

1.2　FDD-LTE技術

　　相對而言FDD-LTE技術（Frequency Division Duplexing Long Term Evolution）較TDD-LTE而言更為成熟，與TDD-LTE相比其最為顯著的特點就是即便是在分離條件下系統(tǒng)也能夠對信息進行采集和輸送，這樣就可以保證頻段發(fā)揮作用并對采集頻道以及輸送頻道進行分離[7]。在此基礎上利用包交換技術能夠讓頻譜利用率得到顯著提升，從而完善數據業(yè)務并讓系統(tǒng)容量得以擴充。而上述性能需要在FDD-LTE在成對頻率下才能實現，當然也反映了FDD-LTE支持對稱業(yè)務的事實。當業(yè)務處于非對稱分組工作時就會讓頻譜利用率受到嚴重的制約，這也是FDD-LTE的最大短板，而TDD-LTE在這方面則有著得天獨厚的優(yōu)勢。從特征上來看FDD-LTE需要對稱頻率信道來接收信號并發(fā)送信號，但是在信道間存在著一定的時間保護間隔。綜合來看FDD-LTE只有在收發(fā)頻率成對時才能充分發(fā)會其效用，一旦出現非對稱數據交換業(yè)務時將會讓數據傳輸速率受到極大的制約，下降幅度最高可達40%。而從傳播速率方面來看FDD-LTE有著顯然的優(yōu)勢，它的最高移動速度能夠達到500KM/h，這也從側面反映了FDD-LTE系統(tǒng)在芯片處理上以及數據算法上已經十分成熟。從信號強度來看FDD-LTE網絡可排除臨近鄰近蜂窩區(qū)基站和本區(qū)基站之間所產生的干擾作用。從構建成本上來看FDD-LTE基站超過TDD-LTE基站約30%~40%左右，但是若存在WCDMA基站則能夠在原有的基礎上進行升級，這樣大大地降低了開發(fā)成本，而對于上一代的TD-SCDMA而言則無法做到這一點，需要重新構建TDD-LTE基站才能保證網絡的正常運行[8]。對于FDD-LTE在我國的應用前景并不容樂觀，從技術方面來看FDD-LTE有著一定的優(yōu)勢，但是我國移動網絡用戶數量眾多，這也一度使得頻譜資源較為緊張，顯然FDD-LTE的頻譜資源不能滿足要求，相對來說TDD-LTE的頻譜資源則更為豐富。因此，我國目前4G業(yè)務的核心還是以TDD-LTE為主，這也是未來我國4G業(yè)務的發(fā)展的一個方向。

2　LTE關鍵技術

　　LTE網絡較之前的3G網絡表現出了如此大的優(yōu)勢主要原因還是因為其中的一些關鍵性技術。

2.1　OFDM技術

　　在LTE體系當中OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是其中核心技術之一。該技術的理念是在數據進行高速傳導過程中對其進行分散化作用，從而讓數據能夠存在于數個甚至正交子載波上進行傳播，在這種情況下存在于子載波上符號速率將會明顯下降；與此同時，符號持續(xù)時間將得到極大的提升從而讓整體性時延得到有效擴展并增強其干擾抵抗能力。為了讓OFDM技術得以充分發(fā)揮作用一般情況下會對其使用保護間隔來進行修飾，對保護間隔進行擴展便可以讓符號間的ISI得到完全控制。在OFDM參數設定過程中必須嚴謹操作，其參數對于系統(tǒng)的整體性能都會產生至關的影響。以CP為例，作為循環(huán)前綴CP發(fā)揮著重要的抗干擾作用并保證信號傳輸的穩(wěn)定性。將CP加長不僅僅可以進一步提升抗干擾能力，還可以讓數據覆蓋范圍得以提升，而系統(tǒng)的功耗也會出現一定程度的提升，而從經濟成本角度考慮將CP方案應用于大范圍覆蓋或小區(qū)廣播業(yè)務最為適宜[9]。

2.2　SC-FDMA技術

SC-FDMA主要包括了兩種形式（見圖1）。

　　相對于OFDM技術而言SC-FDMA技術（Single-carrier Frequency-Division Multiple Access）實現更為簡便，但是從性能方面來看較OFDM而言還是存在著一定的差距。SC-FDMA的PAPR較低，其發(fā)射機具有很高的發(fā)射效率。基于以上特點便可以讓小區(qū)邊緣的網絡性能得到有效的提升并且可以讓發(fā)射終端的峰均功率比得到有效控制，也從一定程度上壓縮了網絡構建成本。SC-FDMA可以迅速、靈敏地對頻譜帶寬進行優(yōu)化以及并實現合理分配，并具有動態(tài)性的傳輸時間間隔。

2.3　MIMO技術

　　在LTE網絡當中MIMO技術（Multiple-Input Multiple-Output)可以有效地強化系統(tǒng)傳導率，正是由于上述特點讓它受到了越來越廣泛的關注。其中，OFDM能夠與MIMO技術產生良好的融合作用，這主要是由于子載波衰落情況較為理想，將兩者進行有效結合可以讓系統(tǒng)性能得到提升[10]。MIMO發(fā)射或者接收信號的過程中一般需要多天線設備作為基礎并且需要采用多通道技術。在多天線技術的使用過程中可以對解碼數據子流進行有效的分離，從而優(yōu)化處理效果。在某些情況下發(fā)射天線以及接收天線是相對獨立的，在多入多出的基礎上可以對并行空間信道進行擴充，并由這些信道進行信息傳播，也能夠保證信息的獨立性。這樣就可以有效提升數據傳播速率，在信息承載量擴充的情況下可以讓頻譜利用率得到提升。換句話說，利用MIMO技術可以將無線信道進行整體性優(yōu)化。在功率固定以及帶寬固定時，小型天線數量的提升將會讓系統(tǒng)的容量得以提升，兩者間呈現了一種線性關系。

2.4　高階調制技術

　　在LTE網絡中通過利用高階調制技術可以讓頻譜的利用率得到有效提升，當前LTE系統(tǒng)采用的高階調制為64QAM，它能夠促進頻譜利用率的提升但是在信噪比控制方面表現也較為理想，理論上64QAM可將信道利用率提升60%以上，這也就讓LTE數據傳導得到了極大的優(yōu)化。

3　LTE技術展望

　　未來LTE必然是在移動網絡當中必然會占據絕對的主導地位，同時全球也將乘著LTE的發(fā)展潮流從3G時代逐漸向4G時代過渡。在MIMO技術、SC-FDMA技術、高階調制技術以及SC-FDMA技術的共同作用下讓4G網絡無論是在性能上、穩(wěn)定上都得到了極大的支持。從行業(yè)來看LTE首先為用戶帶來更為完善的移動通信業(yè)務體驗，讓服務質量得到了極大的提升；其次，LTE給予了運營商更大的發(fā)展空間并擴充了運營商的成本優(yōu)勢以及技術優(yōu)勢；再者LTE讓蜂窩移動技術得到了進一步鞏固；另外，LTE改善了IPR格局。當然，在未來LTE與WiMAX等技術的競爭也將越來越激烈，這對于LTE技術將是一個重大的考驗。

4　結語

　　目前，LTE在移動通信市場當中已經占據了一席之地，在技術水平不斷提升的過程中LTE也將促使3G時代至4G時代的轉變，從我國LTE發(fā)展來看TD-LTE將是主流。在LTE的促使下將使得融合產業(yè)鏈更為完善，這對于社會經濟的發(fā)展將帶來巨大的推動力。