试论LTE中的关键技术和发展趋势

梁永庆



试论LTE中的关键技术和发展趋势

梁永庆

广东省电信工程有限公司，广东 广州 510000

LTE 技术将是近几年移动通信技术的主流。从网络演进着手，对LTE 关键技术进行了分析，同时进行了应用研究。

LTE；通信工程；关键技术

1 网络体系演进和分析

从网络架构的演变来看，4G LTE 网络当中已去除了RNC网元节点。而且在核心网侧也有很大的不同，如2G/3G 网络当中是双核心网架构，语音部分由MSC/VLR 处理、分组域由SGSN/GGSN 处理。而在4G 网络当中的核心网是通过多媒体接入网关处理，且在承载业务的传输层也实现了IP 化的分组网传送，有别于2G/3G 网络的SDH/MSTP 传送网。

从网络架构上看，随着网元部署的扁平化，控制面信令和业务时延都进一步降低，改善了用户使用感知。同时由于网元节点的减少， 也减少了节点故障概率，有利于提升网络稳定性和减少维护成本。另外，LTE 的资源调度不但自HSPA 系统的时码转换为时频，同时LTE 系统的TTI 为1 ms，等于1个子帧的时长，比HSDPA 系统TTI 的2 ms 缩短了一倍。由此也缩短了数据传送的时长，进一步提升数据传送效率和用户感知。

2 LTE 中的几项关键技术

2.1 OFDM 技术

在LTE 中，有一项技术非常关键，即OFDMA 技术。所谓OFDMA 技术，即LTE 下行链路采用在循环前缀基础上的正交频分多址技术。该技术以解决突发噪声对系统操作的影响为主，是从发射端插入信号，通过信道编码、信道交织、特征加扰等实现技术应用目标。通常，LTE 系统一般采用三种方式进行处理：QPSK 方式；16 QAM 方式；64 QAM 方式。而OFDM 技术与一般的频分复用FDM 技术有一定的类似，因此，应注意区分。OFDM 技术实现工作的基本原理，即通过串/并转换器将高速串行的数据流变为多个低速并行的比特流，并且每一个OFDM 子信道只传输一个低速数据流。

2.2 MIMO 技术

谈及MIMO 技术，它是无线信号发送端和接收端组成更多样化的通道来接受空时编码，并解码的一种技术。在此过程中，还会牵扯到多天线技术的运用。如若需要提高系统的通信容量， 还需要增加天线的数量。该技术被用来配合OFDM 技术，用以提升无线系统的数据传输速率。

2.3 高阶调制技术

在LTE 技术中，高阶调制技术非常重要。在LTE 技术的上、下行通信过程中，采用高阶调制方式（上行通信——采用了 QPSK、64 QAM 以及 16 QAM 等调制方式； 下行通信——用了QPSK 和16 QAM 等调制方式），可以有效提升单位时间内符号的传输速率。因此，高阶调制技术的应用，可以确保系统达到预期传输的速率要求。

2.4 网络的扁平化技术

分析LTE 系统，可知其支持高速的数据通信。为此，在数据传输中需要减少相关处理过程的延时。而实现这项要求的就是网络的扁平化技术。网络的扁平化技术将网络的结构划分，致使ENBSGW/PGW 和MME 三个部分取代了通信系统中RNC 所要承载的功能。网络的扁平化技术的应用存在缺陷和优势，其缺陷在于抹杀了一部分LTE 通信系统对于软件切换的功能，而其优势在于降低网络节点的延时处理来提高通信的速率。

2.5 HARQ 技术

分析LTE 技术，其是由两种技术兼容组成的，分别是自适应编码和HARQ 技术。将其与现有的3G 通信技术兼容，对于提升数据的传输控制率非常有效。与此同时，还能减少整个通信通道时变特质对于LTE 通信系统的干扰。在LTE 系统中，其下行通道和上行通信中，分别采用异步自适应HARQ 技术、同步HARQ 技术[1]。

3 LTE 技术实现的目标

LTE 中的关键技术都能起到应有的效用，LTE 技术，是一种3G 技术向4G 技术平滑演进的过渡性技术，该技术终结了3G 技术的发展，且显示出独有的优势。LTE 技术可实现的目标如下：①能够实现的数据传输速率非常高，可以满足更高的无限传输的速率要求。具体一些来讲，LTE 技术能够实现的数据传输速率为，下行100 Mbit/s，上行50 Mbit/s。与之相比较的是3G 技术的数据传输速率，而3G 技术的数据传输速率仅仅是LTE 技术能够实现的数据传输速率的1/2～1/4。与此同时，LTE 技术能够实现的数据传输速率在整个覆盖区域中，都能够保持在同一水准线上。②提高了小区内部容量。在LTE 技术的关键技术实现目标中，这也是一项重要目标。为了满足消费者的需求，LTE 无线通信要求小区容量必须达到一定的标准，即超过现在的R6 协议版本的3 倍，且要求边缘的容量要确认不低于R6 协议版本的2 倍。③降低延时效果。通过LTE技术中的关键技术应用，使得整个通信速率和质量得以提升，最为显著的就是有效地减少了延时。通常，LTE 通信的标准中对于用户所应该有的延时标准有具体明确的要求，即延时不超过5 ms。同时，针对平面的延时，应控制在不超过100 ms。

4 LTE 技术的发展方向探析

LTE 技术，从某种程度上来讲，是3G 技术的终结，也是3G 技术的升级版本。虽然LTE 技术的优势众多，但是在该技术的应用过程中，仍然发现不少问题。具体表现为：（1）后向兼容性效果不佳；（2）未针对TDD 系统进行单独的优化；（3）室内覆盖能力欠缺等等。在此情境下，LTE 技术的未来发展趋势何去何从，值得深思。作为现有3G 技术向B3G/4G 演进的必然，LTE 技术拥有良好的发展前景。分析现有3G 移动通信技术，可以发现，其中存在许多与LTE 技术的相似之处，由此可以说明，LTE 技术是4G 应用前的最终版本。更具体些分析，LTE 技术中的关键技术，OFDM、MIMO 等关键技术是应该被用于B3G/4G 的技术之中的。因此，LTE 技术具有一定的技术优越性。同时，LTE 技术的应用实现了4G 技术在3G 频段上的应用，距离4G 更进一步。此外，在未来的发展中，LTE 技术将会面临更严峻的竞争环境， 可能与WiMAX 等其他无线技术共同竞争。LTE 技术的出现，对于WiMAX 等其他无线技术无疑是一个巨大的挑战。因此，在未来的发展中，LTE 技术也将与其共同竞争发展。在WiMAX 等其他无线技术中，WiMAX的802.16e 正在积极申请加入3G 标准，以期望在未来的移动通信市场中占有一席之地。与此同时，在IM T Advanced 的候选技术中，802.16m 技术更是首当其冲。由此可以预见，在未来的移动通信市场中，LTE 技术将会和WiMAX 技术相互竞争，相互发展[2]。

5 结束语

综上所述，LTE 中的几项关键技术中，有OFDM 技术、MIMO 技术、高阶调制技术、网络的扁平化技术以及HARQ 技术，这些技术组成了LTE 系统。将LTE 技术应用在移动通信系统中，不仅可以提高系统容量，还能够实现系统的频谱效率增加。此外，对于提升整个系统的性能也极为有利。

[1]张增平.基于LTE 中的关键技术及发展前景研究[J].中国新通信， 2014，22（8）：152.

[2]白文岭.LTE 系统中的关键传输技术研究[D].成都：电子科技大学，2010.

Discussion on the Key Technology and Development Trend of LTE

Liang Yongqing

Guangdong Telecom Engineering Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

LTE technology will be the mainstream of the mobile communication technology in recent years.This paper analyzes the key technologies of LTE from the network evolution, at the same time, the application research.

LTE; communication engineering; key technology

TN929.5

A

1009-6434（2017）02-0092-02