LTE核心技术

　　相对于3G，LTE不仅简化了结构，还采用了以下几个关键技术来实现其优异性能。 

（1）传输技术与多址技术

3GPP选择了大多数公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC-FDMA。大多数公司支持采用“频域”方法来生成上行SC-FD- MA信号。这种技术是在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。 

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（DFTS-OFDM）；时域生成方法又称为交织FDMA（IFDMA）。采用哪种生成方法目前尚未确定，但大部分公司支持采用 DFT-S-OFDM技术（如图1所示）。这种技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，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。

在无线通信中，宏分集是指使用多个发送天线或者多个接收天线传送相同信号的情形，这些天线之间的距离比波长大得多。在蜂窝网络或无线局域网中，这些天线可以位于不同的基站或接入点。

宏分集的目的是为了对抗衰落，增加接收信号强度。当移动台处于两个(或三个)小区的交界处进行切换时，会有两个(或三个)基站在同时向它发送相同的信息，移动台搜索并解调这些信号，即可按一定的方式(如最大比方式)进行分集合并。WCDMA采用软切换，实施软切换的核心就是宏分集。TD-SCDMA采用接力切换，不采用宏分集。

LTE中由于存在难以解决的“同步问题”，对单播（Unicast）业务不采用下行宏分集。只是在提供多小区广播（Broadcast）业务时，由于放松了对频谱效率的要求，可以 通过采用较大的循环前缀（CP），解决小区之间的同步问题，从而使下行宏分集成为可能。考虑到实现网络结构“扁平化”、“分散化”，LTE不采用上行宏分集技术。 

在下行链路，通过不同基站或不同扇区的天线进行空间发射分集，会产生正交性更好的链路信号，从而在下行链路上会产生一定的宏分集增益；同时还能提供不失去链接的无缝切换，使切换中质量得到更好的保证。

（3）调制与编码：

CDMA2000和WCDMA的数据调制方式为上行BPSK和下行QPSK。TD-SCDMA 系统的数据调制通常采用 QPSK，在提供2Mbit/s业务时采用8PSK调制方式，在支持HSDPA 时下行可以使用 16QAM 甚至 64QAM 方式调制。

LTE下行主要采用QPSK、16QAM、64QAM三种调制方式。针对广播业务，一种独特的分层调制（hierarchical modulation）方式也考虑被采用。分层调制的思想是，在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基本层，另一个是低优先级的增强 层。在物理层，这两个数据流分别映射到信号星座图的不同层。由于基本层数据映射后的符号距离比增强层的符号距离大，因此，基本层的数据流可以被包括远离基 站和靠近基站的用户接收，而增强层的数据流只能被靠近基站的用户接收。也就是说，同一个逻辑业务可以在网络中根据信道条件的优劣提供不同等级的服务。上行主要采用位移 BPSK（π/2-shift BPSK，用于进一步降低DFT-S-OFDM的PAPR）、QPSK、8PSK和16QAM。另一个正在考虑的降PAPR技术是频域滤波 （Spectrum Shaping）。另外也已明确，Cubic Metric是比PAPR更准确的衡量对功放非线性影响的指标。

在信道编码方面，主要还是沿用R6的Turbo编码作为LTE信道编码，例如在系统性能评估中。但是，很多公司也在研究其他编码方式，并期望被引入LTE中，如低密度奇偶校验（LDPC）码。在大数据量情况下，LDPC码可获得比Turbo码高的编码增益，在解码复杂度上也略有减小。

（4）多天线技术（MIMO技术）

 MIMO技术是LTE最核心的技术，它是提高传输率的主要手段，LTE系统将设计可以适应宏小区、微小区、热点等各种环境的MIMO技术。LTE已确定MIMO天线个数的基本配置是下行2。 

MIMO技术是利用空间中增加的传输信道，在发射端和接收端分别使用了多个发射天线和接收天线，利用收发之间空间信道的传播特性来提高数据速率、减少误比特率，从而达到改善无线信号传送质量的目的。由于各发射天线同时发送的信号占用同一个频带，所以能够成倍的提高系统得容量和频谱利用率。MIMO技术主要包括发送分集技术和空间复用技术。其中发送分集是指在不同的发送天线上发送包含相同信息的信号，利用空间信道的弱相关性，结合时间/频率上的选择性，提高信号传输的可靠性。空间复用是指在不同的发送天线上发送不同的信息，利用空间信道的弱相关性，从而提高数据传输的峰值速率。简化的MIMO系统结构如图2-3所示。

（5）OFDM技术

LTE中采用OFDM技术，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。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可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

由于无线信号在空中传输过程中会受到外界环境的反射和吸收，接受机接收到的无线信号是通过不同的直射、反射、折射等路径达到的，这会造成多路径衰减和干扰，对于高速移动过程中的通讯，还存在多普勒频移。目前的3G所采用的CDMA技术本身就是一种自干扰体系，随着用户的增多和环境的变化，干扰会增加，造成数据速率难以提高。OFDM是解决这些问题的理想途径，它使用的正交窄带信道可以有效抵抗频率选择性衰减，降低码间干扰和提高频谱利用率。

（6）载波聚合技术

载波聚合，即通过联合调度和使用多个成员载波上的资源，使得LTE一Advaneed系统可以支持最大1ooMHz的带宽，从而能够实现更高的系统峰值速率。成员载波是指可配置的LTE系统载波，且每个成员载波的带宽都不大于LTE系统所支持的上限(20MHz)。