移动通信毕业论文

《移动通信》课程论文

LTE技术的发展及运用

年级：2011级

专业：通信工程

学号：**********

：庞雪茹

LTE技术的应运及发展

摘要：

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，LTE是新一代宽带无线移动通信技术。与3G采用的CDMA技术不同，LTE以OFDM（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出天线）技术为基础，频谱效率是3G增强技术的2～3倍。LTE 包括FDD和TDD两种制式。LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s 与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。LTE的增强技术（LTE-Advanced）是国际电联认可的第四代移动通信标准。

关键词：

LTE、4G、OFDM、MIMO、FDD、TDD

1、LTE的概述：

LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE 系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（峰值速率能够达到上行50Mbit/s,下行100Mbit/s），并支持多种带宽分配：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作

2、LTE的技术特点：

（1）通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

（2）提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA)；上行链路。 2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。

（3）以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。

（4）QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。

（5）系统部署灵活，能够支持 1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。（6）降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。

（7）增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

（8）强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规系统的协同运作。与 3G 相比，LTE 更具技术优势，具体体现在:高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

3、LTE的关键技术：

LTE的关键技术主要还是物理层的关键技术，LTE在物理层采用了OFDM和MIMO 等技术，极提高了系统的系统和吞吐量。

1、LTE网络结构和核心技术：

LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比，LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。

3GPP初步确定LTE的架构，也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。NodeB和NodeB之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。

2、基本的传输技术和多址技术：

LTE多址技术的要求：

a.更大的带宽和带宽灵活性：

随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA 的性能会受到多径的影响。

在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽。

b.扁平化架构：

当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域。调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现。

c.便于上行功放的实现：

SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比，有利于终端采用更高效率的功放。

d.简化多天线操作：

OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易。

3GPP RAN1工作组，它是专门负责物理层传输技术的甄选、评估和标准制定的。在对各公司提交的候选方案进行征集后，确定了以OFDM为物理层基本传输技术方案。实际上在确定这个方案的时候，3GPP部分为两大阵营：支持OFDM的和支持CDMA的。支持CDMA的公司主要考虑的是后向兼容性，支持OFDM的公司主要是考虑到某些公司对于CDMA技术的垄断性把持。在选择OFDM作为物理层基本传输技术的同时，大家对OFDM的具体实现上还存在分歧：一部分公司认为上行的峰平比较大，对终端的寿命和耗电量有很高的需求，由此建议上行采用低峰平比的单载波技术；另一部分公司则认为在上行也可采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。

最后，经过激烈的讨论的艰苦的融合，3GPP最终选择了大多数公司支持的方案，下行OFDM；上行SC-FDMA。

下行用OFDM是大家没有意见的，下面我们来聊聊上行。上行SC-FDMA信号可以用“频域”和“时域”两种方法生成，频域生成方法又称为DFT扩展OFDM （DFT-S-OFDM）；时域生成方法又称为交织FDMA（IFDMA）。DFT-S-OFDM技术技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。

另外在是否采用宏分集问题上也产生了激烈的争论。由于同步方面的问题，对于LTE的单播业务将不采用下行宏分集，但是在多小区广播业务的时候，可以通过采用较大的循环前缀，解决小区间的同步问题，实现下行宏分集。对于上行宏分集的看法，大家却有分歧。这是缘于宏分集是和软切换在一起考虑的，我们知道OFDM是实际上可以看作是FDMA的方式，而软切换对于CDMA来说是利大于