1、1无线通信 TD-LTE 关键技术及应用探讨摘 要：文章主要概述了 TD-LTE 技术概念及现状，同时就其发展优势和组网的特点进行了深人的探讨，指出了 TD-LTE 技术在移动通信中的独特优势。在这个基础上，主要针对 LTE 的关键技术及其应用进行了分析与研究，以供大家参考。 关键词: TD-LTE；移动通信；关键技术；应用 中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号： 如今随着 3G 技术不断发展，用户对宽带接人技术业务要求也越来越高， “移动+宽带”成为未来接人技术，的发展趋势，随着数据通信与多媒体业务需求的发展。现有的 3G 将不能满足人们日益增长的需求。TD-LTE 及 TD-SC
2、DMA Long Term Evolution 是 3G 技术的长期演进项目，是最接近 4G 的 3G 技术，常常被称作为 3.9G。 1 TD-LTE 技术概述 LTE 作为一种先进的技术，需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率，并着眼于降低运营和建网成本方面进行改进，同时为使用户能够获得“Always Onlin”的体验，需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/ 2.5G /3G)共存。TD-LTE 是TDD 版本的 LTE 的技术，FDD-LTE 的技术是 FDD 版本的 LTE 技术。TDD 和FDD 的差别就是 TD 采用的是不对称频率是用时间进行
3、双工的，而 FDD 是采用一对频率来进行双工。 TD-SCDMA 是 CDMA 技术，TD-LIE 是 OFDM 技2术，不能对接。TD-LTE 与 LTE FDD 在标准化进程方面基本同步，TDD 和FDD 两种制式之间存在着高度一致性。 TD-LTE 是在 TD-SCDMA 的基础上诞生和发展起来的。在无线接人网(RAN )侧，将由 C D-MA 技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的OFMD (正交频分调制)技术。OFMD 技术源于 20 世纪 60 年代，其后不断完善和发展，90 年代后随着信号处理技术的发展，在数字广播、DSL 和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM 技术具有抗
4、多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点，是公认的未来 4G 储备技术。 2 TD-LTE 关键技术 2.1 下行高速包交换数据的传输技术 在传输较高速率的业务数据时，通过在一定时隙使用较高调制方式（8PSK、16QAM 甚至 64QAM）来进行传输是一种受到广泛关注的技术。在TD-SCDMA RTT 中，已经使用 8PSK 来传输 2Mbps 的业务。高通公司提出HDR 技术，在 CDMA 2000 1X 中的某时隙使用 16QAM 传输高速数据，在1.25MHz 的带宽下可传输 2Mbps 的数据速率，其实质就是将 TDD 技术应用到 FDD 系统中。3G
5、PP 也在研究类似的技术，来解决 FDD 传输上、下行不对称业务的问题。 2.2 OFDM OFDM 技术是将一个较宽的频带分成一些较窄的相互重叠且正交的子载波，并行传送数据，提高频谱效率，抵抗信道衰落。其主要思想是：将信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，由3于每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间干扰。 图 1 是 OFDM 的原理图。通过 IFFT 得到时域信号，插入循环前缀可以克服多径引起的 ISI；信号经过信道后，通过 FFT 变换得到频域信号，再经过检测得到原始信号。与相同传输速率的单载波系统相比，O
6、FDM 的每个子信道码元宽度是其码元宽度的 N 倍，且其宽度远远大于信道的时延扩展。因此，OFDM 的每个子载波均具有极强的抗码间干扰的能力。 图 1OFDM 的原理图 OFDM 技术是 LTE 系统的技术基础与主要特点，它正逐步取代 3G 中的CDMA 技术，成为 B3G 的主流技术。 2.3 MIMO MIMO 技术是在系统收发端均采用多个天线进行信号收发，大大提高了系统传输质量和传输速率。MIMO 技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得多个独立衰落的数据符号复制品，从而获
7、得较高的接收可靠性。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效地提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。 TD-LTE 的 MIMO 天线算法主要可以分为波束赋型、空间分集和空间复用。波束赋型能够获得赋形增益，进行干扰抑制，扩大系统覆盖区域，4降低对功放的要求。空间分集能够改善信号接收质量，在接收端达到更高的信噪比，提高数据传输的可靠性。空间复用能够在相同时频资源上发送并行的数据流，增加系统传输速率，提高数据传输的有效性。 3 TD-LTE 的网络结构 LTE 采用由 ENodeB 构成的单层结构，这种结构
8、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。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。LTE 网络架构研究涉及功能包括:无线资源管理，UE 与网络 的 QoS 协商，位置管理，寻呼、空闲和激活状态移动性管理，不同接人技术间的移动性，安全和加密，报头压缩，Outer ARQ，IP地址分配，漫游等。目前已经确定的协议栈结构和功能划分如图 2 所示。图 2LTE 网络结构与协议结构 图 2 中，BS 和接人网关 AGW 是已经确定的逻辑节点，虚线表示的.RRM 服务器是尚待确定的逻辑节点。图中上部
9、的白色框图表示控制面功能，下部的深色框图表示用户面功能。在 BS、AGW 和 RRM 三个逻辑节点内部的功能框表示已经确定归属位置的网络功能，而逻辑节点外部的功能框表示尚为确定部署位置的网络功能。 目前， LTE 基本确认用户面的报头压缩、用户面和非接人层(NAS，Non Access ，Stratum)的安全功能终结在 AGW，Outer ARQ 和 RRC功能终结在 Node B。然而，究竟由接人层(AS，Access，Stratum)还是非5接人层来控制报头压缩和安全功能目前还没有定论。 4 TD-LTE 的应用前景 4.1 TD-LTE 的高速性 2010 年上海世博会上， TD-LT
10、E 演示网不仅吸引了大量游客的驻足体验 ，而且也吸引了不少业内人士的目光，在上海世博会通信信息馆中TD-LTE 规模演示网共设宏基站 17 个，包含 14 个室外宏站和 3 个街道站。该演示网覆盖上海世博会园区的 9 个室内场馆，包括浦东的 7 个场馆和浦西的两个场馆，覆盖面积为 5.28 平方公里。该演示网实际能够达到的最高数据传输速度，下行为 70Mb/s，上行为 25Mb/s ，超过现有 3G 网络数据传输速度的 10 倍。TD-LTE 具有高带宽，低延时的特性，如能够在移动中流畅的观看实时画面就是对其特性的最好印证。 4.2 TD-LTE 的应用领域 （1）基于 TD-LTE 的移动高
11、清会议 随着现代社会工作节奏的加快，人们为了业务的快捷办理对移动性的要求就越来越高，所以公司里的工作人员在同一时段分布在各个不同的地方，当公司需要召开重要会议时，就可以通过 TD-LTE 技术给不同位置的人员召开会议了。TD-LTE 具有高效的实时性，所以在各个不同地理位置的会议人员通过装有摄像头的笔记本电脑，并通过 TD-LTE 数据卡，就能够将摄像头拍摄到是实时画面和语音传输到会议中心。而会议中心的实时图像信号也能够传输到各个位置的电脑上去。 ( 2 )基于 TD-LTE 的移动高清视频监控 移动高清视频监控较好的应用就是公安交通系统。使指挥中心与终6端设备可 以共享实时信息。凭借无线电通
12、讯设备、车载终端和手持 LTE数据设备构成协作式设备组合，使一体化多媒体指挥中心与现场警员共享实时信息，从而可以实现公共安全所需要的先进通信能力。 例如交通警察配备上具有摄像功能的手持 LTE 数据设备，就可以实时地把所执勤的路段交通信息传回到多媒体指挥中心，执勤的交警把违法的行为通过手持摄像机传回交通指挥中心，然后指挥中心对此事件作出的决定传输到交警的手持 LTE 数据设备中，从而起到快速处理交通事故的作用。这样，公安人员将能更好地把握现场情况，提高决策效率，创造良好的交通次序。 5 结论 总之，TD-LTE 技术的优势主要体现在速率、时延和频谱利用率等多个方面，使得运营商能够在有限的频谱带宽资源上具备更强大的业务提供能力。另外，基于 TDD 技术的网络部署不需要成对频谱，并且通过日益发展的宽带功放技术，这样提高了运营商的频谱资源利用效率和网络部署效率。从中可以看出，TD-LTE 通信技术具有很大的应用前景。 参考文献 1万彭，杜志敏. LTE 和 LTE Advanced 关键技术综述J.现代电信科技，2009 2胡宏林 ，徐景编著.3GPPLTE 无线链路关键技术M.电子工业出版社.
