論LTE的技術特點及發展前景範文

0 LTE 產生的時代背景

相對於其他無線標準，為了讓 3GPP 標準能夠長期保持在移動通信領域佔據的優勢地位，能夠和支持20MHz 帶寬的WiMAX 技術相抗衡，3GPP 的移動通信廠商不得不快速跟進，投入UMTS 技術的演進版本——LTE 的標準化工作。3GPP 長期演進技術（3GPP LongTerm Evolution, LTE）為第三代合作伙伴計劃（3GPP）標準，使用OFDM（正交頻分複用）的射頻接收技術，以及2×2 和4×4 MIMO[6]的分集天線技術規格，同時支FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）。

1 LTE 技術特點

3GPP 從系統性能要求、網絡的部署場景、網絡架構、業務支持能力等方面對LTE 進行了詳細的描述。與3G 相比，LTE 具有如下關鍵技術特徵：

(1)通信速率有了提高，下行峯值速率為100Mbps、上行為50Mbps。

(2)提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz，(3-4 倍於R6HSDPA);上行鏈路2.5(bit/s)/Hz，是R6HSU-PA2-3 倍[7]。

(3)簡單的網絡架構和軟件架構，以信道共用為基礎，以分組域業務為主要目標，系統在整體架構上將基於分組交換。

(4)QoS 保證，通過系統設計和嚴格的QoS 機制，保證實時業務(如VoIP)的服務質量。 (6)非常低的線網絡時延：子幀長度0.5ms 和0.675ms，解決了向下兼容的問題並降低了網絡時延，時延可達U-plan<5ms，C-plan<100ms。

(7)增加了小區邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區邊界比特速率，OFDM 支持的'單頻率網絡技術可提供高效率的多播服務。如MBMS(多媒體廣播和組播業務)在小區邊界可提供1bit/s/Hz 的數據速率。

(8)強調向下兼容，支持已有的3G 系統和非3GPP 規範系統的協同運作，支持自組網（Self-organising Network）操作。

與 3G 相比，LTE 更具技術優勢，具體體現在：高數據速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。

2 LTE 系統的核心技術簡析

2.1 LTE 系統架構

LTE 技術中的傳統語音通信只是網絡給終端用户提供的服務之一，其關鍵的設計目標是實現網絡完全基於分組交換。在LTE 網絡中，不再採用2G 和3G 網絡中的雙核心網結構，即語音核心網(MSC/VLR)和分組核心網(SGSN/GGSN)，而是讓分組核心網成為管理UE 移動性和處理信令的唯一核心網，實現各種業務通過IP 多媒體系統[9] (IMS) 提供給終端用户。 與 2G 和3G 的無線網絡相比，LTE 網元省略RNC 節點，只是由若干eNode B 組成，這樣就省略了對接入點進行彙集，減少了網元數目，使網絡更加扁平化，部署簡單，容易維護。取消RNC 的集中控制，有利於避免單點故障，從而提高網絡穩定性。LTE 網絡中的eNodeB 直接鏈接MME 和服務SAE GW，有助於降低系統的整體時延，便於開展更多的業務。

2.2 空中接口技術

空中接口是指終端和接入網之間的接口，一般稱為Uu 接口[12]。空中接口協議主要是用來建立、重配置和釋放各種無線承載業務。空中接口是一個完全開放的接口，只要遵守接口規範，不同的製造商上產的設備就能夠互相通信，完全開放的接口有利於不同廠家設備的兼容。

LTE 空中接口的用户平面和控制平面功能由eNode B 統一進行管理和控制，包括完成基站之間的切換等。由於減少了一層節點，用户平面的數據傳送和控制平面的無線資源控制變得更加方便、靈活。

LTE 空中接口協議與UTRAN（Universal Terrestrial Radio Access Network，通用地面無線接入網）相比，放棄專用傳輸信道，改用上下鏈路使用共享信道，可以是共享空中接口的無線資源；另外，MAC 子層的實體類型和RRC 層處理都相對於UTRAN[13]得到了簡化。

3 LTE 和寬帶無線接入技術的對比

就目前的通信技術的發展形式來看，寬帶無線接入技術和蜂窩移動通信技術已經呈現出相互融合的趨勢。基於IEEE802.16e 的移動性WiMAX 技術和以LTE 為代表的E3G[14]技術，無論在性能指標還是核心技術方面，都具有相當大的相似性。

下面以 IEEE802.16e 和3GPP LTE 分別作為寬帶無線接入和寬帶移動通信技術的代表技術，將其二者的性能指標歸納在中。 網絡架構方面，寬帶移動通信和寬帶無線接入技術的核心網正在相互滲透，E3G 將基於全IP 的網絡架構，而WiMAX 網絡將支持IMS 網絡架構，兩者的RAN 結構都趨於扁平化和分散化[15]。WiMAX 和LTE 也都在考慮多種無線通信系統（如2.5G、3G、WiMAX、WLAN）之間的互操作和切換。

為滿足上述的系統需求，IEEE802.16e 和LTE 標準分別選擇適當的關鍵技術，如所示。

LTE 在上行採用了SC-FDMA[17]以降低信號峯平比（PAPR），但其只要的實現方式為離散傅立葉變換擴展OFDM 技術。LTE 出於對高移動性的考慮，採用了最大的子載波間隔15kHz。LTE 採用的是OFDM技術，WCDMA 中採用的是直接序列擴頻的CDMA技術。OFDM技術的頻譜效率明顯優於CDMA。

在小區干擾抑制方面，LTE 考慮了干擾協調技術，在上行支持基於干擾指示和過載只是的動態協調，在下行至支持半靜態協調，另外還採用加擾的方式進行干擾隨機化。相對而言，IEEE802.16e 對小區間干擾問題的重視程度較低，只採用跳頻技術[18]對干擾進行隨機化。

4 總結

LTE 的基站測試工作正在各城市測試點部署開來，接下來LTE 將進入一個不斷成長、成熟的階段。韓國電子通訊研究院（ETRI）成功以時速120 公里的移動速度、在基地台和終端設備樣品之間進行LTE 資料傳輸。諾基亞（Nokia）也已完成使用2.6GHz 頻段傳輸速率可達173Mbps 的LTE 技術現場測試，等等，其他國際大型通信公司或研究機構也已經啟動了相應的設計和實現技術方案，並對LTE 系統實現解決方案和關鍵技術進行了大量的測試和驗證。在國際移動通信巨頭機構的長期技術投入和主導下，未來的移動通信將無疑朝着LTE 和LTE-Advanced[26]的方向迅速發展。