【LTE】LTE轻松进阶学习笔记-无线通信术语（2）
无线传输技术、多址技术、无线资源使用技术、无线组网技术是无线通信技术的基础。其中，无线传输技术和多址技术的基础是信道资源的正交性；无线资源有多种形式，如何恰当地使用这些无线资源是各种无线制式都面临的核心问题，而无线组网技术是关系网络性能的重要技术。
自适应能力是无线制式资源使用优劣的重要衡量标准。从资源的使用范围上来看，无线资源分为共享资源和专用资源；从资源承载的信息性质上来看，可以分为业务面和控制面；从获取资源的方式来看，可以分为基于竞争和基于调度；从物理资源的所在位置上来看，可以分为集中配置和分布配置。
正交性、相关性
在无线通信环境中，相互正交的信道就是互不依赖、互不相关、相互区别的信道，可以通过空间、时间、频率、码等途径实现信道之间的正交。
对于无线的空口资源来说，空间、频率、时间都是硬资源，即有限、不可再生。其中，空间资源是指天线单元；频率资源是指载波、频点资源；时间的资源是指无线里的每一个时隙；而码资源就不一样了，在理论上，只要码足够长，同一空间、频率、时间，可以支持无穷多个相互正交的信道，即码资源是一种软资源。
CDMA就是采用了码分多址。扩频码是用来扩展信号的频谱的，接收端用相同的扩频码实现解扩。什么样的扩频码是正交的呢？满足下面两个条件的数字序列是互相正交的
（1）自己和自己按相位相乘之和大于0；
（2）自己和别人按相位相乘之和等于0；
例如a={1,-1,1,-1}和b={1,-1,-1,1}，a和b按相位相乘={1，1，-1，-1}，各位之和为0；a或b自己和自己按位相乘之和大于0，所以a和b是正交的。这样相互正交的码扩频后的信号，可以在同一空间，频率，时隙资源上传送不同的信息，接收端使用同样的扩频码可以把原始信息正确地解扩，并接收。
传统的频分多址采用不相重叠的两个频带以及频带之间有一定的保护带宽来区分不同的信息通道。然而人们发现，即使频带有所重叠的载波，也是可以相互区分不同的信道的，从而引入了正交子载波的概念。什么样的子载波是正交的呢？
正弦波和余弦波就是正交的，因为他们满足以下两个条件：
（1）正弦波和余弦波的乘积在一个周期T内的积分等于0；
（2）正弦波或余弦波自身的平方在一个周期T内的积分大于0；
这样在发送端用一定频率的正弦波调制的无线信号，把要调制的数据（设为a，a=0或1）作为正弦波的系数。在接收端如果用余弦波解调，得到的数据永远为0，即
而用正弦波解调，就能把真实的数据a解出来，
同样地，任意两个不同频率的正弦波、余弦波（频率为w0的整数倍），或者任意一个正弦波和余弦波都是正交的，即：
只要两个子载波是正交的，就可以用它们来携带一定的信息。接收端只要分别用同样的子载波进行运算，就可以解出原数据。LTE的关键技术之一OFDM就是正交子载波的频分复用技术。
复用、分集与多址
复用与分集是两种典型的无线传输技术。在通信领域，复用（Multiplexing）技术是指在同一个传输路径上传送多路独立的信号，也就是说不同的信号，共同的通道。 在发送端，将多个独立的信号合成为一个多路复用叫复用，在接收端将多路信号分解为各个独立信号，叫作解复用。复用是在保证可靠的前提下为了提高某一传送通路的利用效率。
在通信领域，分集（Diversity）技术是指多路彼此独立的传输路径上传送同一信号，也就是说相同的信号、独立的通道。同一信号经过彼此独立的通道发送出去，显然不能提高通道的利用效率，相反，降低了通道的利用效率，但是提高了信息传送的可靠性，正确性。
在无线传播环境中，无线信号会碰到各种各样的衰落，影响接收机正确地接收信号，通过分集技术，同一信号彼此独立的不同路径上传送，经历不同的衰落；在接收端把不同路径来的信号合并起来，可以获得分集增益，提高信号接收的正确性。
LTE使用多进多出的MIMO技术，可以起到 空间复用和空间分集的作用。复用（Division Multiplexing，DM）和多址（DivisionMultiple Access,DMA）的共同特点是在某一个共同资源上传送多个数据流。但“复用”技术并不管多个数据流是用于一个用户，还是几个用户，也就是说，“复用”只是区别不同的数据流，并不区别数据流是哪个用户的。“多址”技术则是不同用户的多个数据流的复用，是要区分不同用户的。
总之，在无线通信里面，复用技术是为了提高无线信道的容量；分集技术是为了提高信息传送的可靠性；多址技术则是为了把信息传送给正确的人。
自适应能力
在通信系统里，系统自身能够根据环境、目标、资源供给等条件的变换，调节自己的状态，无须人为参与，成为自适应，其中包含三个关键点：自身、适应、变化。
无线传播环境随时变化，现代通信系统如果没有这种自适应能力，用户通信质量将无法保证。无线链路自适应通常通过功率控制或者速率控制来实现，无论是功率控制还是速率控制，都是一种信道自适应技术。还有一种动态信道分配（DAC）的技术，也属于信道自适应技术，或者叫资源自适应。智能天线或自适应天线，也是一种链路自适应技术，属于空间自适应或波束自适应。各种自适应技术不外呼空间、时域、码域、频域方面的自适应。在LTE中，一种全新的自适应技术——带宽自适应技术被应用。
（1）功率自适应
功率自适应是发射端根据 无线链路的接收电平、接受质量动态地调整发射功率。功率控制分为开环功控和闭环功控。开环功控是终端或基站自己根据无线链路状况判断功率发射的大小，而不交互升高和降低功率。闭环功控是终端或基站根据根据对方升高或降低功率的命令，来决定发射功率的大小。
（2）速率自适应
速率自适应是系统通过调节业务速率的方式，来自适应无线环境的链路自适应技术。速率的变化通常是通过调节数据块大小、编码方式和调制方式来实现的。3G中语音业务速率控制技术是AMR（自适应多速率），AMR共定义了8种语音业务的数据块大小模式，每种模式对应一种速率。3G中HSDPA速率控制技术是AMC（自适应调制编码），AMC技术是发送端通过改变数据传输的编码和调试方式来适应无线链路的变化。
2G，3G，4G都有速率控制的自适应技术，最基本的控制手段不外乎改变调制和编码的方式。靠近基站的用户链路质量高，采用高阶调制方式（16QAM，8PSK等）和高效率信道编码（如3/4编码速率），以获得较高数据吞吐量。离基站较远的用户则采用低阶调制方式（如QPSK）和低效率的信道编码（如1/4编码速率）。
共享和专用
资源使用效率很低，怎么办？提高资源的使用效率，就应该增加资源的共享性，尽量减少少数人独占资源。在2G、3G中有电路交换域（CS域）和分组交换域（PS域）。电路交换域在建立连接时核心网要分配专用的网络资源，释放连接时释放专用资源，保证了业务实时性，但资源利用效率不高；分组交换以分组为单位传输数据，无需在双方间建立专用连接，提高了资源共享性，但牺牲了业务的实时性。而在4G LTE网络中，取消了CS域，全部采用PS域。
竞争方式、调度方式
无线资源配置的方式可以分为两种：基于竞争的分配方式和基于调度的分配方式。其中，基于竞争的分配方式，网络中无需专门的资源调度设备，每个用户在占用网络资源发送数据前，需自己了解网络资源。若果发现网络资源空闲就占用该资源；而基于调度的分配方式，网络中需要进行无线资源管理（RRM）和调度，每一个用户对网络资源的占用不能自作主张，需要由相关部门分配（RRM功能模块）。基于统一调度的资源分配可以有效分配网络资源，最大程度提高网络资源利用效率，避免由于竞争冲突造成的网络资源浪费；但需要频繁的信令交互，对无线资源调度部门的处理能力要求较高。
在2G、3G无线制式中，无线资源管理模块在基站控制器（GSM的BSC（基站控制器），WCDMA和TD-SCDMA的RNC）中。在LTE中，无线资源管理模块下移到基站eNodeB。
无线资源调度算法决定共享资源应该给哪些用户分配，有三种算法：轮询（Round Robin，RR）算法，最大载干比（Max C/I）算法和部分公平算法（Partional Fair，PF）算法。
RR算法：先到先分配，按照用户申请资源的先后顺序分配网络资源。公平对待每个用户，但整体资源调度效率低，此算法拥有公平性的上界，性能的下界。
最大载干比算法：把资源优先分配给那些信号质量较好的用户，此算法整体资源调度效率较高，但信号质量差的用户可能始终得不到服务，此算法具有性能的上界，公平性的下界。正所谓“强者恒强”，“近水楼台先得月，向阳花木易为春”。
PF算法：公平性与效率不可兼得，两者折中处理得到部分公平算法。这种算法是在牺牲部分公平性的情况下，尽量追求较高的整网资源调度效率。
业务面和控制面
业务面也叫用户面，负责传送和处理用户业务数据的工作；控制面负责传送和处理系统控制信令的工作。无线信道一般都分为业务信道（Traffic Channel，TCH）和控制信道（Control Channel，CCH）两大类。
集中和分散
资源 布置方式有两种：集中和分散（无线通信中，用“分布”），如图所示：
集中式物理资源分配方式是指给某一用户某一时间分配物理上连续的资源，或者是集中在一起的资源。调度简单，但不灵活。分布式物理资源分配方式，在某一时间内给用户分配的物理资源分散在不同地方，不是连续的资源。可灵活分配资源，但调度信令复杂。
在LTE中，正交的子载波是一种无线的物理资源，系统在分配这个资源的时候可采用集中式或分布式，各有优缺点。
层级化、扁平化、网状网
俗话说：”人上一百，形形色色“，想要把这些人组织起来形成一个有效的工作团队，有如图所示的两种方式：层级化和扁平化
（1）组织结构
层级化塔顶是管理者，通过一级级指令到达底层员工。一个管理者精力有限，能够管理的人数也有限，这个限制称为管理幅度。管理幅度越窄，管理的层级就越多，对管理者的要求就会越简单。管理幅度越宽，管理的层级就会越少，对底层人员和管理者的要求就会越复杂。
层级化的组织结构管理结构清晰，职责简单，执行力强，但缺乏横向沟通，沟通距离也较长，沟通时延较大，信息传递过程中会失真、扭曲。随着规模的增大，管理层次众多的层级化结构对外界环境和市场需求的适应性减弱，响应能力降低。解决层级化组织面临问题的方法就是扁平化。即增加管理幅度，降低管理层次，将金字塔的组织形式压成扁平状的组织形式。
扁平化要求管理层级减少，沟通渠道缩短，管理幅度大大增加。底层成员之间建立有效的沟通渠道，要求管理者职能范围增大，事务处理能力增加。扁平化组织结构带来的好处是信息传递时延减小，效率增加，便于组织适应客户需求，便于组织自我修复和完善。缺点是对成员的事务处理能力要求较高。
（2）无线组网架构
无线接入网的组网结构也分层级化和扁平化。2G、3G无线接入网都有两种网元：基站控制器和基站。各基站之间没有接口，如图所示：
在层级化的无线组网结构中，基站之间没有接口，基站之间的协调通过基站控制器协调完成，信息传送距离较长，时延较大，网络自适应能力较差。
为克服层级化组网的缺点，未来网络架构需要向扁平化方向演进。这就要求基站控制器的功能向基站转移。网络中任何一个节点兼有基站控制器和基站的功能，基站之间需要建立信息传送接口。
扁平化以后的网络结构，信息传送距离短，时延小，网络自适应能力加强。扁平化的无线组网又称为网状网。LTE无线接入网的组网架构就是网状网，它是扁平化的网络结构，如图所示：
WLAN的无线组网发展方向也是扁平化、网状网，如图所示，WLAN的IEEE 802.11n版本的英文名称为Mesh，其含义就是网孔。和LTE不同的是，AP之间接口的物理形式可以是无线的，而LTE中的eNodeB之间的接口是有线的。
参考文献：
[1] LTE轻松进阶
[2] http://blog.csdn.net/jyqxerxes/article/details/78974098