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LTE关键技术研究 杨涛 200820203340 摘要：第三代移动通信网络刚在国内进行大规模推广，第四代移动通信网技术的研究和试用已经在如火如荼的进行当中。LTE技术不仅使3GPP标准保持相对其他移动通信标准的竞争优势，同时也为3GPP标准向IMT-Advanced阶段演进打下了坚实的基础。本文探讨了LTE无线链路中的核心技术，包括上下行多址技术：OFDMA和SC-FDMA，多天线技术MIMO。最后评估了LTE对通信市场的影响和发展趋势。 关键词：无线通信网，LTE，OFDMA，MIMO，SC-FDMA， 高速率宽带接入服务是未来移动通信系统的基本需求。IMT-Advanced系统需求明确指出：在高速移动场景下。未来移动通信系统能够支持100 Mbit／s的峰值速率；在低速移动场景下．未来移动通信系统能够支持1 Gbit/s的峰值速率[1]。在2006年发布的3GPP TR 25.913[2]规范中明确指出：在20 MHz系统带宽的条件下，LTE系统下行峰值速率可达100 Mbit/s(频谱效率5 bit／Hz)．上行峰值速率可达50 Mbit/s(频谱效率2.5 bit/Hz)。为了进一步满足IMT-Advanced系统的要求。2008年发布的3GPP TR 36913[3]规范声明：LTE-Advanced系统的研究目标是支持下行1 Gbit/s，上行500 Mbit/s的峰值速率。 高速率宽带接人依赖于高效的物理层传输技术。与第三代移动通信系统相比．LTE系统的指标要求有质的飞跃。因此，LTE系统的核心技术较HSPA系统也有着本质的不同。本文着重介绍并探讨LTE无线链路关键技术，并对LTE. Advanced系统的热点技术予以展望。 1.LTE的主要性能指标和发展趋势 1.1 LTE的技术目标可以概括为[4] （1）容量提升：在20MHz带宽下，下行峰值速率达到100 Mbit/s，上行峰值速率达到50 Mbit/s。频谱利用率达到3GPP R6规划值的2-4倍； （2）覆盖增强：提高“小区边缘比特率”，在5 km区域满足最优容量，30km区域轻微下降，并支持l00km的覆盖半径； （3）移动性提高：0-15km/h性能最优，15-120 km/h高性能，支持120-350 km/h，甚至在某些频段支持500 km／h； （4）质量优化：在RAN用户面的时延小于10ms，控制面的时延小于100 ms； （5）服务内容综合多样化：支持现有的3G系统和非3G系统规范的协同工作，增强多媒体广播/多播服务(MBMS)； （6）运营和维护成本降低：采用扁平化架构，可以降低资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)，并降低从R6 UTRA空口和网络架构演进的成本； （7）简化系统结构：系统和终端具有合理的复杂性、成本和功耗；支持增强的IMS核心网；尽可能保证后向兼容，当与系统性能或容量的提高矛盾时可以考虑适当的折衷； （8）取消电路交换(CS)域，CS域业务在包交换(PS)域实现，有效的支持多种业务类型，特别是分组域业务(如VoIP等)； （9）系统应能为低速移动速度终端提供最优服务，同时也应支持高移动速度终端； （10）系统应能工作在对称和非对称频段；应支持多运营商的邻频共存。 另外LTE要求在满足以上目标时尽可能平滑地实现技术进步，所以要求新的无线接入技术必须与现有的3G无线接入技术并存，并且能与现有无线网络以及其替代版本兼容。LTE计划将对现有3G技术进行极大的发展和改进，并实现相当的技术跨越。 2. LTE关键技术分析 在下行链LTE系统采用了OFDM+MIMO的核心技术。考虑到OFDM系统的高峰均比(PAPR)，LTE上行链路采用了SC-FDMA技术。导频设计、HARQ以及与信道相关的无线资源调度都是LTE无线链路的核心技术。针对这些核心技术，本文将上述一些关键技术进行深入探讨。 2.1 OFDMA原理 OFDM的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号合成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号通过采用相关技术分开，可以在一定条件下减少子信道之间的相互干扰，载波间干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于相关带宽，因此每个子信道可看作平衰落信道，从而消除了符号间干扰(ISI)。由于每个子信道的带宽仅仅是原带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 OFDMA即正交频分多址，是基于OFDM技术的一种多址方式，在OFDMA中信号经过串并变换到各个正交子载波上，并行码元信号周期远大于串行信息码元周期，再加上保护间隔，使其能基本消除码间干扰。因此在与其他接入技术相同的高斯噪声信道上，OFDMA能抵抗更强的干扰，而且在OFDMA多址接入方式下信道均衡非常容易， QPSK情况下不