关于移动通信工程4G—LTE技术工程的应用解析

苏玉玲

【摘要】4G技术已经成为我国通信事业发展的既定方向，4G-LTE技术革命已悄然到来，现在正在发展的LTE技术是我们走向4G时代的重要指引，LTE技术凭借自身的优势和众多的支持，成为走向4G时代的桥梁。移动通信技术一直迅速的发展。

【关键词】4G移动通信；智能天线+联合检测技术：软件无线电

1 4G-LTE系统的概念

实际上，LTE是3G向4G技术发展过程中的一个过渡技术，它通过采用OFDMNIMIMO作为无线网络演进的标准，改进并增强了3G的空中接入技术。LTE技术具有以下特征，（1）提高了通信的速率，下行峰值速率为1000Mbps、上行为50Mbps，（2）提高了频谱的效率。（3）主要目标位分组域任务，系统在在整体架构上将基于分组交换。（4）降低无线网络的延时。（5）提高小区边界的比特速率，在基站的分布位置不发生变化的前提下增加小区边界比特速率。（6）强调兼容性，支持已有的3G系统。

2 4G系统技术分析

2.1 MM0+OFDM

MIMO通信系统可以简单地定义为只要在发射端和接收端分别采用多个天线（或阵列天线）的通信系统。 OFDM是一种MCM（多载波调制）技术，其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据流转换成并行的低速子数据流，让它们调制在每个子信道上进行传输。正交信号在接收端采用相关技术被分开，以减少子信道间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成是平坦性衰落有效地抵抗频率选择性衰落，这大大消除了符号间干扰。此外，由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，因而信道均衡也变得相对容易些。

OFDM系统克服频率选择性衰落，为MIMO技术的应用提供一个很好的平台。两者结合形成的MIMO+OFDM技术，可以带来极大的性能增益。通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量。由于利用了时间、频率和空间3种分集技术，有效地利用空间资源，既可以使系统达到很高的传输效率，提高了频谱利用率，又可以通过分集达到很强的可靠性，大大增加了无线系统对噪声、干扰、多径的容限，从而成为4G的核心技术。

2.2 智能天线和联合检测技术

智能天线具有抑制噪声、自动跟踪信号、智能化时空处理、算法形成数字波束等功能，因此被认为是未来移动通信的关键技术。采用智能天线技术能更好地对抗移动信道，移动通信中存在多径传播，使接收信号呈现快衰落特性，引起系统性能急剧下降。智能天线通过减少多径数目、抑制多径信号和组合多径分量等手段，提高系统的抗多径性能。下行链路，指向性发射限制了信号在其他路径的传播，从而减小移动台接收信号的时延扩展和多径衰落。上行链路，DBF可在某一路径形成高增益波束，而在其他路径形成波束零点，抑制了多径信号，提高系统的信噪比（SNR），改善了通信质量。智能天线通过空分多址，将基站天线的收发限定在一定的方向角范围内，其实质是分配移动通信系统工作的空间区域，使空间资源之间的交叠最小、干扰最小，合理利用无线资源。

2.3 TurboN/译码技术

Turbo码在低信噪比下具有近sh～限的性能Turbo码之所以具有如此诱人的性能，主要是由于Turbo码译码器采用了软输出迭代译码算法，充分利用了译码输出的软信息。另外，Turbo码还采用了伪随机交织器分隔的递归系统卷积码（RSC）作为分量码。交织器除了抗信道突发错误外，还改变了码的重量分布，控制編码序列的距离特性，使重量谱窄带化，从而使Turbo码的整体纠错性能得以提高。鉴于Turbo码的优点，3GPP协议已明确要求所有的系统都应支持Turbo编/译码。在4G中，虽然现在还没有明确表示采用那种编码方式，但是鉴于Turbo码的优越的性能，可以预见，在未来的4G系统中，采用Turbo码的可能性会很大。

2.4 软件无线电

软件无线电把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信功能用软件来实现。这样，无线通信系统具有很好的通用性、灵活性，使系统互连和升级变得非常方便。因此，它是解决终在不同系统间工作的关键技术。应用软件无线电技术，一个移动终端就可以实现在不同系统和平台之间畅通无阻的使用。

3 智能化电网业务类型

TD-LTE无线通讯系统，主要面向智能化的通讯网络，主要负责配用电信息的收集、配电网的自动程度管理和负荷监管、抢修电网突发故障、检查和管理各种移动化资产、为用户提供智能式的服务，以及为用户提供物联网技术服务等。

3.1配用电通信信息的收集

在收集配用电信息时，智能化电网以小区居民用户为单位，完成对于某个楼道或者某个单位负荷范围内所有用户的信息收集工作。安装在楼道内部的信息采集设施、小区的集中电器设施等，都可以视作一个远程通讯联系点。变压器运行过程中产生的各种数据，是配用电网络数据的关键部分，而落后的通讯技术一直制约着这部分数据的收集工作开展。目前的配电系统以光纤设备为主要通讯设备，由于用电数据收集的端口较多，每一个端口的数据信息量又比较小，再加上通讯系统的时间差较小，信息传送距离长，导致光纤设备难以覆盖全部的节点。同时，这种新兴技术网络具有成本低、覆盖面广、耗时少、信息量大以及接入方式先进等优点，能够为配电信息数据的收集提供可靠的通道。

3.2配电网的自动程度管理和负荷监管

我国的自动配电业务起源于电力控制业务，配电网络通讯具有分散性强、节点数量多、每一个特定结点数据通过量少的特点。为了降低成本，同时优化系统内部结构，技术人员一般会采用用一个子电站向周边区域内的各种终端传送数据的方式，子电站通常设置在变电所里面。但是，将光纤设备覆盖到每一个终端，不仅会延长施工周期，还会增加设备成本造价。对于经济不够发达的地区来说，这种问题体现得更为明显。

而利用TD-LTE新式技术设计成的通讯系统，可以有效避免上述问题的发生。技术人员只需要在配电设备里面安装一个无线的通讯端口，就可以实现数据信息收集、网络监控等各种电网的基本功能，同时实现对于配电现场各种开关和端口设备的自动监督管理。用光纤设备作为主要设备、用无线设备作为辅助设备，能够扩展配用电系统的覆盖面，实现自动化全面覆盖的系统目标。

3.3抢修电网突发故障

电力系统的监控视频，主要用来处理应急现场，及保护重要的设备设施。这种技术系统能够通过传送视频资料，来实现对于通讯网络抢修或者检修现场的全程监控。通过采用这种监控技术，不在故障现场的工作人员能够及时了解现场情况，并以此为依据调整工作方向，提高作业的标准化程度。

3 结束语

本文简要介绍了4G的主要特点，重点主要分析了4G中可能用到的技术。4G在不断的发展之中，随着各种新技术的不断发展和日渐成熟，它们也必将在4G中得到广泛的应用，给我们的生活带来更多的精彩。

参考文献：

[1]管晓光、宋伟，MIMO OFDM技术，电信快报，2004，11：28 31.

[2]何琳琳、杨大成，4G移动通信系统的主要特点和关键技术.移动通信，2004，10：34 36.