长期演进无线通信系统技术的探讨

中邮建技术有限公司 陈 雷

长期演进无线通信系统技术的探讨

中邮建技术有限公司 陈 雷

对LTE（长期演进）无线通信系统中的多载波技术、多输入多输出技术、动态资源分配技术和检测接收技术进行了探讨。

长期演进； 无线通信系统；正交频分复用；多输入多输出；动态资源分配； 检测接收

伴随着社会发展速度的提升，经济发展的不断增长，人们对于通信服务的质量和种类的要求也越来越高。即便是3G通信系统能够提供较好质量和大容量的通信服务，然而由于其自身的局限性，使得其对于通信时段和通信速率的要求比较高，难以实现各种环境下的无缝衔接。而通过多年的研究发现，LTE（长期演进）系统相对于3G系统有着更为强大的通信功能，本文主要就LTE通信技术的几个重要技术进行分析和说明。

1 多载波技术

多载波OFDM（正交频分复用）技术是一种高频谱的频分复用形式的，我们在信息发射的始端将数据调制到多个相交的子波上，然后将多个信息同时发送出去。这种方式是采用多个同时存在的子波以较慢的速度来实现信号的高速传输。因为子波都是窄带的，因此其调制信号的速率比较低，码元的周期会比较长，另一方面，起保护的间隔是采用循环前缀完成的，因此，OFDM能够有效地抵抗各连接符之间产生的干扰作用。由此可见，每个子载波的信道都是平坦衰落的。从理论分析，只有能够选择合适的载波带宽和正确的纠错技术，就能够有效地避免多径衰落对OFDM所产生的影响。由此可见，在没有功率和带宽限制的情况下，OFDM对于信息的传输速率能够达到无穷大，这是其他技术不具备的特性。采用其他的通信技术进行信息传输时，若传输的速度上升到一定的高度，那么信道中的频率的主导因素就会变为选择性衰落，在此情况下，即便是继续增加发射功率也不能提升信道的传输速度。而OFDM却能够实现信息数据的高速传输。其实，OFDM技术增加信道传输的速度是建立在增加子载波数量的基础之上的，如此一来会增加信息传输系统的复杂性，从而限制整个系统的正常运行。

2 多输入多输出（MIMO）技术

在接收和发射端分别设置多个天线是多输入MIMO技术的主要特性，借助首发空间信道所具有的独特性质来进一步减少误比特率，提升信息数据传输的速度，最终实现对于无线信号输送质量的改善。因为接收和发射的天线在同一时刻进行信号的收发时占用的是同一个频带，所以说，可以极大地提升频谱的使用率以及系统的容量。空间复用技术和发送分集技术是MIMO技术的两个主要技术。而在不同的发送电线上进行多种信息的发送，该种信息的发送方式能够充分地利用空间信道的弱相关性，进而极大地提升数据传输的速率。而不同的天线上进行同种信息的发送也是利用空间信道的弱相关性，但是它是结合电磁波的频率或者时间进行选择性的数据输送。我们假设MIMO系统中总共有NR根接收天线，而总共有Nr根发送天线，如此一来，接收端所接收到的信号就可以使用公式r＝Hx＋n

来表示，其中r表示的是NR×1的接收信号矢量，H表示信道响应矩阵，X表示的是Nr×1的发送信号矢量，n表示NR×1的噪声矢量。使用MIMO技术能够极大地减少数据传输中的随机衰落情况的产生，消除可能存在的多径传播现象，从而将通信系统中的不利因素转变为有利因素，从而实现数据传输在没有额外的增强信号的情况下极大地提升无线通信系统的数据传输速度。

3 动态资源分配技术

AMC（自适应调制编码）技术、自适应子载波分配技术以及自适应功率分配技术是动态资源分配技术的主要技术特性。该技术能够根据数据传输信道的实际状态和受到的干扰情况及时地进行动态系统的调整，调整点包括调制的方法、信息发射的功率以及信道编码的码率等多种数据传输的参数，在此基础上确定和当前的信道以及受到的干扰相匹配的数据传输方案，不断地优化系统的各种资源，从而获取更高的频谱效率，以满足不同用户的基本需求。而对于LTE通信系统的动态资源重新分配来说，其主要涉及到两个方面： 第一，对于集成和融合了多种接入技术的综合性网络资源分配方式，其主要应用于异构网络之间的切换； 第二，对于全新的无线接口的资源分配。之所以进行网络资源的分配是为了尽可能地满足用户的基本需求，即在有限的带宽的情况下极大地提升频谱的效率和系统的有效容量； 另一方面，必须有效地避免网络堵塞的情况发生。提升网络资源分配时的系统性是建立在无线网络资源灵活的基础之上的，伴随着网络资源更多地融入到LTE系统当中，各方面对于无线网络资源的分配也提出了更高的要求。除此之外，当前所使用的网络资源分配和调度系统主要面对的是单个小区的设计，但是在不久的未来，肯定会产生多个小区中间的网络资源的分配和调度，基于此，我们必须从用户的角度和系统分配的角度同时进行考虑从而解决优化通信系统内部的资源优化问题，进而有效地解决各小区之间所产生的信号传输干扰问题，提升小区的边缘用户使用的信号传输的速率和通信的可靠性。

4 检测接收技术

使用多种天线同时发送数据信号是LTE通信系统的主要特性。由于空间中存在着共信道的干扰，因此在接收端所使用的检测接收技术的优劣性和复杂性将会直接影响到整个系统运行的可靠性和信号的传输质量，以及整个通信系统的应用前景。我们所使用的检测算法主要是在信号的接收端，利用接收到的信号矢量来对所要发送的符号矢量加以估测，进而准确地估测各元素的值，再进行独立的量化解调。使用多天线MIMO系统的检测算法主要可以划分为3种： 线性检测、最大似然检测以及判决反馈检测。在实际的检测过程中，根据实际情况，综合考虑各种检测方法的性能和复杂程度，选用最为合适的检测方法进行检测。所选用的方法选择办法是在线性检测的基础之上，结合纠错码译码对软信息的迭代联合检测和译码进行处理，从而获取一种较为优越的联合接受算法。该方法能够在性能和算法的复杂性之间选取一个较为合适的值。总而言之，LTE移动通信系统的应用十分依赖与迭代检测译码算法的支持。

5 结束语

本文主要说明了LTE无线通信技术中主要涉及到的几个技术，即ODDM技术、AMC技术、MIMO技术以及检测接收技术，为了进一步推动3G通信网络向着4G通信网络的发展，相关的专业技术人员只有对以上4种通信技术的特性进行认真学习，并清楚地了解其通信原理。然后在实际的工作过程中加以应用，进而提升LTE通信系统的稳定性和可靠性。 ◆