LTE原理资料

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LTE关键技术
LTE的最关键技术是OFDM多址接入技术，MIMO多天线技术。通过这些新技术，提高了L1E系统的性能。
1.OFDM技术
　　 TD-LTE采用OFDM技术为基础，下行采用OFDMA，而上行根据链路特点采用单载波频分多址(SC-FDMA)作为多址方式。
所谓OFDM，全称Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用，是一种多载波调制。多载波技术把数据流分解为若干子比特流，并用这些数据去调制若干个载波，此时数据传输速率较低，码元周期较长，对于信道的时延弥散性不敏感。OFDM技术原理是将高速数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输，由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响，并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，使保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径所带来的符号间干扰(ISI)，而且一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免多径所带来的信道间干扰。
对于多址技术，LTE规定了下行采用正交频分多址(OFDMA)。 OFDMA中一个传输符号包括M个正交的子载波，实际传输中，这M个正交的子载波是以并行方式进行传输的，真正体现了多载波的概念。上行采用单载波频分多址(SC-FDMA)。而对于SC-FDMA系统，其也使用M个不同的正交子载波，但这些子载波在传输中是以串行方式进行的，正是基于这种方式，传输过程中才降低了信号波形幅度上大的波动，避免带外辐射，降低了峰平功率比(PAPR)。根据LTE系统上下行传输方式的特点，无论是下行OFDMA还是上行SC-FDMA都保证了使用不同频谱资源用户间的正交性。LTE系统频域资源的分配以正交子载波组(RB)为基本单位的，一个R由25个相互正交的子载波组成。由于可采用不同的映射方式，子载波可以来自整个频带，也可以取自部分连续的子载波。
OFDM作为下一代无线通信系统的关键技术，有以下优点：
(1)频谱利用率高。由于子载波间频谱相互重叠，充分利用了频带，从而提高了频谱利用率。
(2)抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，有利于移动接收。由于OFDM系统
把数据分散到许多个子载波上，降低了各子载波的符号速率，使每个码元占用频带远小于信道相关带宽，每个子信道呈平坦衰落，从而减弱了多径传播的影响。
(3)接收机复杂度低，采用简单的信道均衡技术就可以满足系统性能要求。
(4)采用动态子载波分配技术使系统达到最大的比特率。通过选取各子信道，每个符号的比特数以及分配给各子信道的功率使总比特功率最大。
(5)基于离散傅里叶变换(DFT)的OFDM有快速算法，OFDM采用IFFT和FFT
来实现调制和解调，易于DSP实现。
2.MIMO方案
MIMO是无线TD-LTE系统的一项关键技术，根据天线部署形态和实际应用情况可采用发射分集、空间复用和波束赋形三种实现方案。例如，对于大间距非相关天线阵列可采用空间复用方案同时传输多个数据流，实现很高的数据速率；对于小间距相关天线阵列，可采用波束赋形技术，将天线波束指向用户，减少用户间干扰。
MIMO 全称Multiple-Input Multiple-Out-put，即多输入多输出技术。MIMO系统利用多个天线同时发送和接收信号，任意一根发射天线和任意一根接收天线间形成一个SISO信道，通常假设所有这些SISO信道间互不相关。按照发射端和接收端不同的天线配置，多天线系统可分为三类系统：单输入多输出系统(SIMO)、多输入单输出系统(MISO)和多输入多输出系统(MIMO)。MIMO系统是一种将信号在空间域处理与时间域处理相结合的技术方案，空间域的处理实际上是利用了多径传播环境中的散射所产生的不同子信号流的非相关性而在接收端对不同的信号流进行分离。MIMO技术的机理是信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户得到的服务质量(误比特率或数据速率)。通常多径传播被视为有害因素，然而MIMO技术的关键就是能够将传统通信系统中存在的多径传播因素变成对用户通信性能有利的增强因素。它有效的利用了随机衰落和可能存在的多径传播来成倍地提高业务传输速率。MIMO技术最大的成功之处就在于它将信道视为若干并行的子信道，在不需要额外带宽的情况下实现近距离的频谱资源重复利用，理论上可以极大的扩展频带利用率，提高无线传输速率，同时还增强了通信系统的抗干扰、抗衰落性能，可以同时获得编码增益和分集增益。
LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区和热点等各种环境的MIMO技术。基本的MIMO模型是下行，上行天线阵列，同时也正在考虑更多的天线配置(如4×4)。目前正在考虑的方法包括空间复用(SM)、空分多址(SDMA)、预编码(Precoding)、自适应波束形成(Adaptive Beamforming)、智能天线以及开环分集主要用于控制信令的传输，包括空时分组码(STBC)和循环位移分集(CSD)等。