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LTE无线通信系统若干关键技术
【摘要】随着科技的进步和时代的发展,人们对通信的服务质量和业务种类的要求也越来越高。虽然第三代移动通信系统(简称3G)能够提供更好质量、更大容量的通信服务,但是它自身存在着不同时段、通信速率的不同业务环境之间的无缝漫游等业务方面的局限性。通过科研人员多年的研究发现,长期演进(简称LTE)系统有着比3G更为强大的功能,本文将着重对LTE无线通信系统的几大关键技术进行阐述。
【关键词】 LTE 无线通信系统多址技术
通过各方面的综合比较,LTE系统在多址技术和其他一些技术领域方面比UMTS系统都有革命性的改进,比方说自适应技术、多天线技术等。除此之外还引入了一些革新性的技术用于系统的整体优化,比方说小区干扰抑制技术等。本文将会就其中几大关键技术进行分析和研究,它们分别是MIMO技术、OFDM技术、小区干扰抑制技术、AMC和HARQ。
一、MIMO技术
多输入多输出(MIMO)技术是在接收端和发射端分别使用了多个接收天线和发射天线,然后利用收发空间信道的传播特性来减少误比特率、提高数据速率,最终达到改善无线信号传送质量的目的。由于各发射天线在同一时间发送的信号所占用的是同一个频带,因此能够让频谱利用率和系统的容量得到成倍的提高。
MIMO技术主要包括两个―空间复用技术和发送分集技术。其中空间复用技术指的是在不同的发送天线上发送各种各样的信息,充分利用空间信道的弱相关性,从而让数据传输的峰值速率提高;发送分集指的是在不同的发送天线上发送包含相同信息的信号。它同样也是利用空间信道的弱相关性,然后结合频率或者时间上的选择性,让信号传输的稳定可靠性提高。如果说MIMO系统中NR根接收天线,有Nr根发送天线。那么接收端接收到的信号为:r=Hx+n。在这个公式中X表示Nr
×1的发送信号矢量;r表示NGX1的接收信号矢量。
二、OFDM技术
正交频分复用(简称OFDM)技术是将频带划分为多个子信道的数据并行传输,将高速数据流分成多个低速的、并行的数据流,然后调制到每个信道的子载波上来传输。正因为它将无线信道(非平坦衰落的)转化成子信道(多个正交平坦衰落的),从而达到消除信道波形间造成干扰,这样可以有效对抗多径衰落。
OFDM系统用于区分不同子载波的是正交方法,值得注意的是,子载波间的频谱是能够相互重叠的,因此可以在多个OFDM符号之间插入保护间隔,但是保护间隔一定不得小于无线信道的最大时延扩展,事实证明,通过这种方式可以大大地消除多径所带来的符号间干扰,加上通常为保护间隔都采用循环前缀作,这样就可以避免由于多径造成的信道间干扰。对于多址技术,LTE系统中上行采用单载波FDMA,下行则是采用OFDMA,具体如图1和图2所示。
在OFDM调制过程中由于子载波之间的相对独立性以及正交性,每一个子载波都可以以一个特定的发射功率和调制方式为用户传输特定数据,我们只需要通过为每个用户分配这些子载波组中的一组或几组,就可以得到OFDMA(新的多址方式)。而SC-FDMA其实是相对OFDMA而言所提出的一种多址方案,它具有可以降低上行发射信号的峰均比的特点。通过这种技术可以让基站在每个传输时间间隔内给每个用户分配一个独立的频段来对各种数据进行发送。这样,就可以将不同用户的数据在频率和时间上实现完全分开,避免了小