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摘要：通信技术的发展极大的丰富了人们的生活，改变着人们生活的方方面面，为了给人们提供更加便利的服务，通信技术不断地追求精进，不断地向前迈进，未来的移动通信系统将会融合多种先进的技术，在保持低成本的前提下，支持灵活多变的服务应用。LTE 作为最具影响力的宽带移动通信技术标准之一，将受到业界越来越广泛的关注，势必会成为我国通信产业关注的焦点，本文则对LTE 链路相关技术做出一番探讨。
关键词：LTE 链路 技术 通信技术
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-020-01
一、LTE 多天线技术
无线通信系统可以利用的资源包括：空间、时间、频率和功率。在 B3G/4G系统中空间资源和频率资源被重新开发使用，从而大大提高了系统的性能。多天线技术通过在发送端和接收端同时使用多根天线，扩展了空间域，充分利用了空间扩展所提供的特征，从而带来了系统容量的提高。目前多天线技术已经成为B3G/4G 系统的关键技术之一。多天线构成的信道成为 MIMO（多入多出）信道，使用多天线技术的系统成为 MIMO 无线通信系统。
1、下行 MIMO 技术
在 LTE 应用 MIMO 技术的下行基本天线配置为 2×2，即 2 天线发送和 2 天线接收，最大支持 4 天线进行下行方向四层传输，但是要注意的是，这里的天线数目为虚拟的天线数目。
下行传输通常使用多天线技术有如下的几类：
① 发射分集（Transmit Diversity）：用于控制和數据信道
② 空间复用（Spatial Multiplexing）：用于数据信道
③ 波束赋形（Beam Forming）：用于数据信道
发射输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间/频率上的选择性，为信号的传递提供更多的副本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。LTE 中发射分集技术的候选技术很多，比如空时编码（Space-Time Code ， STC），循环延迟分集（Cyclic Delay Diversity ，CDD）以及天线切换分集技术等。波束成形技术是一种应用于小间距天线阵列的多天线传输技术，其主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。空间复用技术则是一种利用空间信道的弱相关性的技术，其主要工作原理是在多个相互独立的空间信道上传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。
2、上行 MIMO 技术
与下行相同，为了满足 E-UTRA 的需求，LTE 系统支持上行应用 MIMO 技术，包括发射分集和空间复用技术。支持更高阶的 MIMO 传输也是可以考虑的，但是由于担心终端实现的复杂度过高，目前对于上行不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链的情况。所以在当前阶段，上行仅仅支持上行传输天线选择和多用户 MIMO，在今后的 LTE-A 阶段，将会对于上行的 MIMO 技术考虑的更多。
2.1 上行传输天线选择
为了节省功率和降低射频开销，在终端侧期望使用更小数目的功放。另一方面，为了改善可达到的数据速率和提供更大范围的覆盖，需要使用天线选择技术。对于不同的双工方式，传输天线选择技术的应用方法不同：
a）、FDD 天线选择技术
对于 FDD 模式，存在两种天线选择方案，即开环和闭环。其中，开环档案即UMTS 系统中的时分切换分集方案（TSTD）。在开环方案中，上行共享数据信道在天线间交替发送。这样，可以获得空间分集从而避免共享数据信道的深衰落。在闭环天线选择方案中，终端必须从不同的天线参考符号，用于在基站侧提前进行信道质量测量。基站选择可以提供更高接受信号功率的天线，用于后续的共享数据信道传输。被选中的天线信息需要通过下行控制信道反馈给目标终端。最后终端使用被选中的天线进行上行共享数据信道传输。
b）、TDD 天线选择技术
对于 TDD 模式，可以利用上行与下行信道之间的对称性。这样，上行天线选择可以基于下行 MIMO 信道估计来进行。
2.2 上行多用户 MIMO
与下行多用户 MIMO 不同，上行多用户 MIMO 是一个虚拟的 MIMO 系统，即每一个终端均发送一个数据流，但是两个或者更多的数据流占用相同的时频资源，这样从接收机来看，这些来自不同终端的数据流可以被看做来自同一个终端上不同天线的数据流，从而构成一个 MIMO 系统。与 SU-MIMO 相比，MU-MIMO 可以获得多用户分集增益。即对于 SU-MIMO，所有的 MIMO 信号都来自同一个终端上的天线；而对于 MU-MIMO，信号是来自于不同终端的，它比 SU-MIMO 更容易获得信道之间的独立性。上述的 MU-MIMO 是假设终端只存在一根天线，当终端存在两根或者更多跟天线时，可以将 MU-MIMO 与传输天线选择结合起来使用。
二、高阶调制技术
LTE在下行方向采用QPSK、16QAM和64QAM，在上行方向采用QPSK、16QAM和64QAM。高峰值传送速率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100 Mbit/s峰值速率的目标。在3G移动通信原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。64QAM的频谱利用率高，但是其归一化比特信噪比与QPSK相比降低了很多，即频谱利用率的提高是在牺牲信噪比和可靠性的前提下获得的。采用64QAM可以将信道利用率提高60%，在以高速数据传输为主要目的LTE中，是一个很好的解决方案。不过，64QAM频谱利用率的提高势必要损失一些抗干扰能力，为达到相同的误码性能需要增加归一化信噪比.设备复杂性和设备成本有所增加。LTE在上行方向采用QPSK、16QAM。
三、多媒体广播和多播技术
LTE 的多媒体广播业务系统可以采用多小区发送和单小区发送两种方法实现。对于单小区发送，MBMS 业务信道映射到物理下行共享信道；对于多小区发送，MTCH 可能映射到另一个单独的传输信道。多小区发送 MBMS 系统的核心是基于单频网（SFN）的下行宏分集软合并，为了实现软合并，小区间要取得同步（同步精度远小于 CP），以便 UE 能合并多小区的信号。用于多小区发送 MBMS 的参考符号在小区间需要保持一致。如果某个子帧专门用来传输 MBMS 信号，参考信号可以相对单播模式进行适当的精简。另外，为了简化操作，用于 MCH 控制信道的发送频率也可能小于 PDSCH 控制信道的发送频率。对于多小区 MBMS，目前的假设是采用各小区共同的参考信号。但对单小区MBMS，可能要考虑对各小区采用不同的参考信号。MBMS 数据应在短时长内以高瞬间数据率集中发送，用以降低每个频道的占空比，从而实现低能耗。MBMS 系统可以部署在单独的载波，也可以和单播 LTE 系统共享一个载波。
总结
LTE 是目前 3GPP 最重要的研究工作之一。能够实现下行 100Mbps 上行50Mbps 的数据速率、获得更高的频谱利用效率，中国的 TD-LTE 标准已经跻身于 4G 标准之一，我们同时也看到了，从目前的通信技术顺利地进入 4G 时代，还是任重而道远的，这更需要我们基层的研究设计人员，不懈的努力和探索。我们不仅要为国家通信事业的蓬勃发展不遗余力，更加要为整个人类能够拥有一个更加完善便捷的通信方式而继续努力。
参考文献
[1]沈嘉，3GPP LTE 核心技术及标准化进展，移动通信，2006（04）
[2]徐景，胡宏林，周婷，3GPP LTE 标准化进展，中兴通讯技术，2007（02）
关键词：LTE 链路 技术 通信技术
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-020-01
一、LTE 多天线技术
无线通信系统可以利用的资源包括：空间、时间、频率和功率。在 B3G/4G系统中空间资源和频率资源被重新开发使用，从而大大提高了系统的性能。多天线技术通过在发送端和接收端同时使用多根天线，扩展了空间域，充分利用了空间扩展所提供的特征，从而带来了系统容量的提高。目前多天线技术已经成为B3G/4G 系统的关键技术之一。多天线构成的信道成为 MIMO（多入多出）信道，使用多天线技术的系统成为 MIMO 无线通信系统。
1、下行 MIMO 技术
在 LTE 应用 MIMO 技术的下行基本天线配置为 2×2，即 2 天线发送和 2 天线接收，最大支持 4 天线进行下行方向四层传输，但是要注意的是，这里的天线数目为虚拟的天线数目。
下行传输通常使用多天线技术有如下的几类：
① 发射分集（Transmit Diversity）：用于控制和數据信道
② 空间复用（Spatial Multiplexing）：用于数据信道
③ 波束赋形（Beam Forming）：用于数据信道
发射输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间/频率上的选择性，为信号的传递提供更多的副本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。LTE 中发射分集技术的候选技术很多，比如空时编码（Space-Time Code ， STC），循环延迟分集（Cyclic Delay Diversity ，CDD）以及天线切换分集技术等。波束成形技术是一种应用于小间距天线阵列的多天线传输技术，其主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。空间复用技术则是一种利用空间信道的弱相关性的技术，其主要工作原理是在多个相互独立的空间信道上传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。
2、上行 MIMO 技术
与下行相同，为了满足 E-UTRA 的需求，LTE 系统支持上行应用 MIMO 技术，包括发射分集和空间复用技术。支持更高阶的 MIMO 传输也是可以考虑的，但是由于担心终端实现的复杂度过高，目前对于上行不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链的情况。所以在当前阶段，上行仅仅支持上行传输天线选择和多用户 MIMO，在今后的 LTE-A 阶段，将会对于上行的 MIMO 技术考虑的更多。
2.1 上行传输天线选择
为了节省功率和降低射频开销，在终端侧期望使用更小数目的功放。另一方面，为了改善可达到的数据速率和提供更大范围的覆盖，需要使用天线选择技术。对于不同的双工方式，传输天线选择技术的应用方法不同：
a）、FDD 天线选择技术
对于 FDD 模式，存在两种天线选择方案，即开环和闭环。其中，开环档案即UMTS 系统中的时分切换分集方案（TSTD）。在开环方案中，上行共享数据信道在天线间交替发送。这样，可以获得空间分集从而避免共享数据信道的深衰落。在闭环天线选择方案中，终端必须从不同的天线参考符号，用于在基站侧提前进行信道质量测量。基站选择可以提供更高接受信号功率的天线，用于后续的共享数据信道传输。被选中的天线信息需要通过下行控制信道反馈给目标终端。最后终端使用被选中的天线进行上行共享数据信道传输。
b）、TDD 天线选择技术
对于 TDD 模式，可以利用上行与下行信道之间的对称性。这样，上行天线选择可以基于下行 MIMO 信道估计来进行。
2.2 上行多用户 MIMO
与下行多用户 MIMO 不同，上行多用户 MIMO 是一个虚拟的 MIMO 系统，即每一个终端均发送一个数据流，但是两个或者更多的数据流占用相同的时频资源，这样从接收机来看，这些来自不同终端的数据流可以被看做来自同一个终端上不同天线的数据流，从而构成一个 MIMO 系统。与 SU-MIMO 相比，MU-MIMO 可以获得多用户分集增益。即对于 SU-MIMO，所有的 MIMO 信号都来自同一个终端上的天线；而对于 MU-MIMO，信号是来自于不同终端的，它比 SU-MIMO 更容易获得信道之间的独立性。上述的 MU-MIMO 是假设终端只存在一根天线，当终端存在两根或者更多跟天线时，可以将 MU-MIMO 与传输天线选择结合起来使用。
二、高阶调制技术
LTE在下行方向采用QPSK、16QAM和64QAM，在上行方向采用QPSK、16QAM和64QAM。高峰值传送速率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100 Mbit/s峰值速率的目标。在3G移动通信原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。64QAM的频谱利用率高，但是其归一化比特信噪比与QPSK相比降低了很多，即频谱利用率的提高是在牺牲信噪比和可靠性的前提下获得的。采用64QAM可以将信道利用率提高60%，在以高速数据传输为主要目的LTE中，是一个很好的解决方案。不过，64QAM频谱利用率的提高势必要损失一些抗干扰能力，为达到相同的误码性能需要增加归一化信噪比.设备复杂性和设备成本有所增加。LTE在上行方向采用QPSK、16QAM。
三、多媒体广播和多播技术
LTE 的多媒体广播业务系统可以采用多小区发送和单小区发送两种方法实现。对于单小区发送，MBMS 业务信道映射到物理下行共享信道；对于多小区发送，MTCH 可能映射到另一个单独的传输信道。多小区发送 MBMS 系统的核心是基于单频网（SFN）的下行宏分集软合并，为了实现软合并，小区间要取得同步（同步精度远小于 CP），以便 UE 能合并多小区的信号。用于多小区发送 MBMS 的参考符号在小区间需要保持一致。如果某个子帧专门用来传输 MBMS 信号，参考信号可以相对单播模式进行适当的精简。另外，为了简化操作，用于 MCH 控制信道的发送频率也可能小于 PDSCH 控制信道的发送频率。对于多小区 MBMS，目前的假设是采用各小区共同的参考信号。但对单小区MBMS，可能要考虑对各小区采用不同的参考信号。MBMS 数据应在短时长内以高瞬间数据率集中发送，用以降低每个频道的占空比，从而实现低能耗。MBMS 系统可以部署在单独的载波，也可以和单播 LTE 系统共享一个载波。
总结
LTE 是目前 3GPP 最重要的研究工作之一。能够实现下行 100Mbps 上行50Mbps 的数据速率、获得更高的频谱利用效率，中国的 TD-LTE 标准已经跻身于 4G 标准之一，我们同时也看到了，从目前的通信技术顺利地进入 4G 时代，还是任重而道远的，这更需要我们基层的研究设计人员，不懈的努力和探索。我们不仅要为国家通信事业的蓬勃发展不遗余力，更加要为整个人类能够拥有一个更加完善便捷的通信方式而继续努力。
参考文献
[1]沈嘉，3GPP LTE 核心技术及标准化进展，移动通信，2006（04）
[2]徐景，胡宏林，周婷，3GPP LTE 标准化进展，中兴通讯技术，2007（02）