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浅谈4G LTE发展现状及关键技术
◆贺利娜
摘要：随着移动宽带产业链的日趋成熟，4G L TE 的商用步伐加快。速率高、响应快、安全可靠的业务已成为各大运营商追逐的焦点。本文首先介绍L TE 技术的发展现状及主要设计指标，随后重点阐述L TE 所采用的OFDM 、MIMO 等关键技术，最后对L TE 在实际生活中的典型应用做一些简单介绍。
关键词：4G ；L TE ；OFDM ；移动通信随着产业融合（电信、互联网服务和广播电视等）的日益发展，数字内容已成为主要的业务增长引擎，移动通信产业从传统话音业务向宽带数据业务渗透，业务数据化已成为不可逆转的趋势，3G 已不能满足人们对高速率数据传输服务的要求，而是对移动宽带化和宽带移动化的需求越来越迫切，因此，第四代移动通信系统4G L TE 应势而生。
1 LTE概述及发展现状
L TE （长期演进， Long Term Evolution ），是3GPP 组织主研的新一代宽带无线移动通信系统，全面支持高性能的数据业务。L TE 并不是人们所认为的4G ，而是3.9G 或准4G ，是从 3G 向4G 过渡的主流技术。L TE 作为一个高数率、大容量、快速响应和基于全IP 化的移动通信系统，它既填补了3G 与4G 之间存在的巨大技术差距，又解决了3G 存在的专利过分集中的问题，同时保持了3GPP 在移动通信领域的技术及标准优势。目前L TE 支持随时随地的无线接入，提供的业务类型也从以传统的语音业务为主向提供综合信息服务的方向发展，IP 多媒体通信成为主要的发展方向。
2 LTE主要性能指标
作为新一代的移动通信系统，4G L TE 也将移动通信发展的最终目标作为自己的目标，旨在实现任何人可以在任何时候、任何地方与其它任何人以任何方式进行通信。为了“确保在未来10年内领先”，L TE 对其主要性能指标做出了一些具体要求。
2.1 灵活配置带宽。支持1.4MHz 、3MHz 、5MHz 、10MHz 、15MHz 和20MHz 的多种带宽。目前我国现网均按20MHz 带宽来配置；
2.2 峰值速率高。L TE 犹如一辆高铁，其传输速率非常快。在20MHz 的带宽下，对于大范围高速移动（250km/h ）的用户，数据速率可以达到2Mbit/s ；对于中速移动用户（60km/h ）数据速率20Mbps ；对于低速移动用户（室内或步行者），数据速率100Mbps ，非常好的改善了小区边缘位置的用户性能，扩大小区容量的同时又降低了系统的延迟；
2.3 支持高速。为速度>350km/h 的用户提供至少100kbps 的接入服务，给乘坐高铁的移动用户带来便捷；
2.4 支持与现有3GPP 和非3GPP 系统的互操作；
2.5 系统结构简单化，低成本建网。L TE 取消CS 域，取消RNC 节点，仅有PS 域，实现全IP 化。CS 域业务在PS 域实现，如VOIP 。网络结构更简单，维护更方便。
3 LTE关键技术
为了实现主要性能指标，L TE 使用和引入了很多功能强大的先进技术，如OFDM 、MIMO 、HARQ 、AMC 、高阶调制等。因此，与3G 系统相比，L TE 具有传输速率更快、频谱利用效率更高、网络频谱更宽、网络频谱更宽、灵活性更强、兼容性更平滑、能够实现更高质量的多媒体通信等诸多优势。
3.1 多输入多输出（MIMO ）技术。MIMO 技术是L TE 中最核心的技术之一。其关键点在于通过收发端的多天线技术来实现多路数据的传输，以提高上下行的峰值速率，提升用户的感应值。MIMO 技术的工作模式分为3类：空间分集、空间复用和波束赋形。空分复用旨在通过不同天线发送不同的数据流，以提升容量；空间分集是在弱信号条件下提高用户的速率，在不同天线发送相同的数据流，以提升系统覆盖；波束赋形则是把以前全向的信号进行加权，对某个方位的某个用户或者部分用户进行定向，发射具有一定波瓣宽度的波束，使得能量集中。通过MIMO 技术不同的工作模式，系统最终能够达到提升系统覆盖、扩大系统容量、增加小区峰值和平均吞吐率的效果，改善系统性能。
3.2 正交频分复用（OFDM ）技术。它的基本原理是将大的频谱分为若干小的子载波，各相邻子载波间的频谱是重叠在一起的，各子载波间通过正交特性（通过傅里叶变实现）避免干扰，然后将串行数据映射到子载波上传输，实现统一调度。该技术能够有效减少载波间的间隔，提高谱利用率，即相同宽度的频带内，能够容纳的频率点数增多。OFDM 技术在L TE 中最重要的一点就是可以快速的实现子载波的正交。
3.3 混合自动重传请求（HARQ ）技术。恶劣的无线环境变化会带来无线信道的时变性和多径效应，导致数据传输错误。该技术的目的正是降低误码率，提高传输质量。它将差错控制的两种机制FEC 和ARQ 技术进行有效合并，通过FEC 部分纠正信道中经常出现的错误，减少重传次数，提高传输效率；通过ARQ 部分纠正偶尔出现和FEC 不能纠正的错误，进一步提高系统可靠性。在L TE 中HARQ 采用停止等待的重传机制。发送方发送每一帧数据后，都需要等待接收方的反馈应答ACK 和NACK ，如果接收方反馈的是数据错误指示NACK ，则发送方需重传该数据直到接收方反馈确认无误指示ACK 后才重新发送数据。因此，HARQ 技术具有比FEC 更高的可靠性和比ARQ 更高的传输效率。
4 LTE使移动业务更丰富
L TE 支持随时随地的无线接入，具有非常丰富的移动业务，尤其是交互多媒体、高清影像类型的业务已经渗透到生活的方方面面，用户体验最大能达到20Mbps 。所以，选择4G 就意味着选择了一种快人一步的快生活。
4.1 L TE 带来的速度和优势为娱乐玩家提供流畅的网络质量。从长远来看，游戏平台都支持Wi?连接，可以很容易使用便携式路由器与5-8个不同设备分享4G 连接，使用便携式的“口袋站点”路由器玩转临时的游戏聚会。
4.2 L TE 将使得基于云计算的应用更具吸引力。如果4G 网络将网络传输速率提高，那么云服务对移动用户来讲将会变得相对可靠和安全。
4.3 L TE 为导航应用软件供应商探索增强现实的概念提供了便捷。即通过移动终端的摄像头或者GPS 获得实时数据，4G 网络将会为医疗部门、消防部门等提供更好更快的应急服务。
总之，4G 带给人们的是截然不同的享受与体验。无论做什么，都使我们的工作和生活更超前、更便捷、更轻松。
引用：
[1]无线通讯LTE 技术及其应用领域研究[J]. 孙鹏,刘险峰.中国新通信. 2015(11).
[2] LTE的发展历程与现状研究[J]. 丁威,柴林博.科技致富向导. 2015(17).
[3]谈LTE 技术在通信行业中的广泛应用[J]. 唐梅娟.数字技术与应用. 2015(01).
（重庆电子工程职业学院 重庆 401331）