lte技術論文范文
時間：2023-04-09 07:17:48
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篇1
基于4G基礎之上的無線通信lte技術并沒有沿用3G系統的關鍵技術，它采用了全新的設計理念，對技術進行了革新，實現應用的創新。LTE技術的結構主要是由NodeB構成的，它有助于減小延遲，簡化技術，實現較低的成本和低復雜性。此外，其中含有的RNC節點也更少，對3GPP技術的貢獻是非凡的。總的來說，LTE無線通信技術采用了頻分多址系統，屬于技術改進后的OFD-MA，它能夠實現正交輸送，并兼顧單載波傳輸低峰數值，減少成本花費。在此基礎上，其內部還采用了扁平的網絡結構，實現了多天線技術的運用，取消了RNC節點，并實現了分集、陣列、空分復用的增益，可以使不同方向的多個用戶獲得同時段服務，提升峰值數率和數據傳送速度。
2.LTE技術的實際應用
在科學技術日漸完善的大背景下，無線通信LTE技術已經逐步應用到了各行各業，且其技術特點也在日漸成熟。例如，在我國的上海世博會上，高清視頻監控的初步演示就將LTE技術應用在了其中，將網絡移動采編播設備利用到了系統之中。該技術的有效使用，能夠實現視頻、音頻等素材的快速傳回，提高新聞的時效性，滿足新聞傳播的訴求。從傳播速度上考慮，用戶在使用LTE無線通信技術后，下載容量40G的3D影片，不到兩小時就可以完成，其速度提高了10倍以上。
3.LTE技術的應用展望
一方面，LTE技術是由3G技術向4G技術演進的必經之路。其在應用過程中采用了最新的B3G或4G技術，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以說是4G技術在原有技術上的科學利用。它在具有LTE技術優越性的基礎上，也更加接近4G系統技術。另一方面，LTE技術的產生應用并不是一個簡單的過程，它主要是在與WiMAX的競爭中實現了發展。現如今，WiMAX的802.16e標準正在申請進入3G系統，802.16e技術更是入選了IMTAdvanced的候選行列，并堅持保存其原有的兼容特點。在未來的技術應用領域，勢必會出現WiMAX技術與LTE技術的競爭局面，在高技術領域保持良好應用，促使其更好的發展。
4.結束語
篇2
【關鍵詞】 預編碼 多輸入多輸出 正交幅度調制 誤比特率
一、引言
在移動通信系統中，可以通過高階信號調制技術和多輸入多輸出（MIMO）技術來提高系統的頻譜效率，但是，在一個噪聲信道環境下，傳輸數據速率的提高會帶來誤碼率的提升。為了提高頻譜效率，長期演進（LTE）移動通信系統中采用了鏈路自適應技術，根據信道條件的變化，系統動態地采用不同的調制和編碼、MIMO傳輸模式[1]、預編碼和發射功率等技術，以期在保證信號質量的情況下取得最大的傳輸效率。
LTE移動通信系統采用了正交頻分多址（OFDMA）、多輸入多輸出（MIMO）[2]等關鍵技術，以此來克服多徑信道的頻率選擇性衰落和提高系統的傳輸速度。本文對LTE移動通信系統中預編碼算法進行了研究，并根據信道條件的變化，對鏈路自適應調制與編碼技術下的預編碼算法進行了性能仿真，分析了不同調制與編碼下系統的傳輸速率與誤碼率的曲線變化。
二、基于信道矩陣奇異值分解的預編碼算法
多輸入多輸出（MIMO）技術將連續的信號比特流拆分成多個信號子流，再將各信號子流通過不同的天線發射出去，傳輸各信號子流的多個發射天線與接收天線構成了空間信道矩陣。在空間信道矩陣構成的各子信道不相互獨立的情況下，各子信道將相互干擾，從而影響信號接收質量。在LTE系統中，預編碼技術被看作是解決空間各子信道相互干擾最有效的方法[3]。最優的預編碼矩陣是基于信道矩陣奇異值分解的矩陣。
首先假設在一個子幀持續時間內，信道矩陣H不變，假設系統有NT根發射天線，MR根接收天線，發射符號分為L層，每個層有T個符號，第i層由符號[xi，1，xi，2，...，xi，T]組成。對信道矩陣H進行奇異值分解：
式中，n為高斯白噪聲。在實際的應用中，由于反饋資源的限制，系統首先須在預先給定好的碼本里選擇一個碼本作為預編碼矩陣，也就是利用某種準則得到碼本索引。
三、預編碼矩陣下的MIMO接收機算法
LTE系統中的預編碼矩陣指示（PMI）反饋都是基于協議配置碼本，主要有兩種準則：一種是基于系統容量最大化，另一種是基于最小誤碼率（BER）[4]。本論文采用基于最小誤碼率的MMSE準則，減小發射信號和接收信號之間的誤差信號功率值，并以此自適應選擇不同的調制方式和編碼，以便保證系統取得最大的傳輸容量。假設均衡后的信號為X？，最初的發射信號為X，假定最優均衡器變換系數為G，MIMO信道矩陣為H，那么誤差信號可以表示為：
四、自適應調制與編碼技術下的預編碼算法仿真實驗
為了對算法性能作對比，在預編碼算法基礎上，自適應調制方式分別在QPSK、16QAM、64QAM三種方式進行選擇，接收端用MMSE準則的均衡器，將發射信號功率值與均衡后的誤差信號功率值的比值作為自適應調節參數，選擇相應的調制方式與編碼率，當誤差信號功率值較大時，此時誤碼率較大，選擇低階調制方式，以保證信號傳輸質量，當誤差信號功率值較小時，選擇高階調制方式，以提高信號的傳輸速率，以期在滿足信號質量要求的情況下達到最高的傳輸效率。
仿真實驗在多輸入多輸出MIMO的情況下展開，信號經過衰落噪聲信道，信噪比SNR取值在0dB到21dB之間，信噪比與誤比特率和數據傳輸速率仿真結果分如圖1、2所示。
從圖1可以看出，隨著SNR的值增大，誤比特變小，采用固定調制的階數越高，誤碼率越大。在信噪比的值為0dB到12dB之間時，固定64QAM、16QAM高階調制的誤碼率都較高，但是，在自適應調制和編碼方式下，誤碼率卻隨著信噪比變大很快變低，因為鏈路根據誤差信號功率情況自適應地選擇了恰當的調制方式和編碼率。從圖2可以看出，在其他參數不變的情況下，采用固定調制方式和編碼率時，數據的傳輸速率是一個定值，調制階數越高，數據傳輸速率越大。但在自適應調制和編碼方式下，鏈路根據信噪比情況，靈活改變了數據傳輸速率，信噪比的值越小，誤比特率就變高，此時數據傳輸速率減小，信噪比的值越高，誤比特率就變小，此時數據傳輸速率增大，在滿足信號質量要求的情況下達到了非常高的傳輸效率。
五、結論
論文對鏈路自適應調制與編碼技術下的預編碼算法進行了研究，在LTE系統中，預編碼技術被看作是解決空間各子信道相互干擾最有效的方法。論文采用基于信道矩陣奇異值分解的方法得到最優的預編碼矩陣，信號經過噪聲信道后，在接收端，采用基于最小誤碼率的MIMO接收機算法，減小發射信號和接收信號之間的誤差信號功率值，以此自適應選擇不同的調制方式和編碼，以便保證系統取得最大的傳輸容量。通過仿真驗證，在預編碼算法基礎上，采用自適應的調制和編碼方式能根據信噪比大小變化，靈活改變數據傳輸速率，在滿足信號質量要求的情況下達到了非常高的傳輸效率。
參 考 文 獻
[1] V Stankovic， M Haardt， Generalized Design of Multi-User MIMO Precoding Matrices [J].Wireless Communications， IEEE Transactions， 2008， 7（3）：953-961.
[2] W. Peng and F. Adachi， “Single-carrier frequency domain adaptive antenna array for uplink multi-user MIMO transmission in a cellular system，” [J]. Physical Communication， Sep. 2013， vol. 8， pp. 22C30.
篇3
關鍵詞：TD-LTE技術；高校教學；運用
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）38-0193-02
全球移動通信產業面臨巨大變革，移動互聯網時代已經到來。移動信息服務已廣泛融入了人類的個人生活、學習以及各行各業。在傳統的2G和3G網絡已無法滿足用戶日益增長的移動互聯網流量需求的時候，TD-LTE（4G）技術應運而生。
TD-LTE（時分同步碼分多址技術）即TD-Long Term Evolution，是3G標準TD-SCDMA的后續演進技術，是擁有自主知識產權的第四代移動通信技術。相比于TD-SCDMA，TD-LTE具有更高的速率和更低的時延，為用戶提供永遠在線的體驗，除實現高寬帶應用數據業務之外，還能更好地支持實時交互功能。隨著4G產業化和商業化進程的不斷加速和基站布點的完善，將會促進學習和工作的革命，TD-LTE技術支持下的遠程教育逼真度高，互動性強，提高了遠程學習的效果。改變了原有的教室教學活動方式，為學生提供隨時隨地、隨心隨意的學習需求，符合未來社會發展趨勢，特別是在教學活動中前、中、后三個階段，提供了較強交互功能，因此要在今后的高校教學中廣泛應用。
一、TD-LTE的關鍵技術和特點[1]
（一）TD-LTE所采用的關鍵技術
相比3G所使用的CDMA技術，TD-LTE采用了OFDM、MIMO、高階調制、網絡架構扁平化等多項關鍵革新技術。
1.OFDM：即正交頻分復用，該技術與GSM網絡中的FDM類似，即將一個頻譜劃分為多個子載波。但與GSM不同的是，OFDM系統中不同子載波間相互正交且重疊，省去了GSM系統中不同子載波間保護寬帶的需要，由此可提升系統頻譜效率；同時，OFDM系統可將一條高速寬帶數據業務流劃分為多條并行窄帶數據流，以此克服寬帶移動通信系統中多徑效應和符號間干擾帶來的影響。
2.MIMO：即多天線技術，通過在基站和終端配置多根天線，實現在多個獨立的空間傳輸通道上的多路傳輸。系統可根據用戶信道狀態，將MIMO工作模式自動配置成波速賦形、空間復用、空間分集等多種狀態，以獲取更高的數據業務速率和更高的傳輸可靠性。
3.高階調制：3G系統中最高調制方式為16QAM，即每個調整符號可攜帶4比特信息，而LTE系統最高調制方式為64QAM，即每個調制符號可攜帶6比特信息，由此可將頻譜效率提升50%。
4.網絡架構扁平化：為了提升數據業務的時延性能，4G技術對無線網絡進行了革新，去掉了BSC/RNC這個網絡層面，從而根本性地改善業務時延。
（二）TD-LTE的特點
1.高速率：TD-LTE網絡能實現下行峰值速率超過100Mbps，上行峰值速率超過50Mbps，最大可支持350km/h高速移動場景下不掉線。
2.低時延：大幅降低接入時延和端到端業務時延，以支持實時交互類業務。TD-LTE系統要求其業務傳輸的單向時延低于5ms，接入時延低于50ms，從空閑狀態到激活狀態的遷移時間小于100ms。
3.永遠在線：用戶注冊后，核心網一直保持連接，用戶感覺“永遠在線”，業務體驗更好。任何時候發起業務都會得到快速響應，在2G/3G網絡中，終端開機后需要幾秒到十幾秒的漫長時間。LTE終端開機后，即為終端分配IP地址，在核心網中保留用戶的會話狀態，保留基本通信資源，保持用戶接入，用小于100ms的時間，使用戶無法感知，達到“永遠在線”的要求。
4.終端形態豐富，除了智能手機和數據卡外，用戶還可選擇CPE、MiFi、平板電腦等多種類型終端。
二、TD-LTE技術在高校教學活動中的應用及效果
TD-LTE時代將成為必需的工具和平臺，寬帶和網速更占優勢的TD-LTE的發展前景會更加廣闊[2]。高校學生作為將來TD-LTE技術用戶的重要群體，也必將對高校運行模式產生更為廣闊的影響。
（一）TD-LTE技術促使高校的教學革命
技術成為生活中一部分的時候，不再單純地被人類當作工具用來解決問題，當技術成為人類生存所需基本條件之一的時候，人類的基本生產方式、生活方式、交往方式和思維方式勢必發生意義深遠的改變[3]。
而TD-LTE作為一項新型的通信技術，從2014年開始迅猛發展，盡管用戶使用時對費用價格關注較高，但它取代3G技術的發展趨勢成為必然。互聯網時代已經對傳統模式的教學產生了轉變，非結構化的空間符合未來的學習趨勢，而成為當前研究的趨勢[4]。用移動互聯網模式顛覆傳統教育，一節課有來自全球一百多個國家的十幾萬學生在同時學習，TD-LTE技術實現了即攝即傳，課堂授課效率明顯提高。
有機構預測，在線教育將在2016年將達到1600億的規模，將教師和教學內容包裝成教育產品，實現在線教育。這一需求離不開TD-LTE技術對線上教育產品的支持。清華大學將會計、足球等課程搬上了果殼網，實現了教育方式的新變化。MOOC（慕課）這種大規模開放式課堂的教學方式，借助新一代的移動互聯網和智能終端，搶占新型教育教學領域。
（二）TD-LTE技術改變教育者的教學行為
現有的課堂架構和教學形式、活動還是沿襲著工業時代人才培養的架構，顯然已經不能適合于當前及未來人才培養的需求。而未來課堂是一個基于云端的課堂，一切資源的存取和處理均在云端，教師和學習者可以通過自己的交互終端接入，實現資源的共享，有利于課前、課中、課后的一體化設計[5]。教育者通過TD-LTE技術與教育情景結合，能真正地支持學習者的活動，以達到學習目標、認知目標，圍繞以教育者為服務對象的APP程序大量誕生，設計在TD-LTE技術的支持下，將對教育者的教學行為產生積極影響。
課前利用個人終端集體備課，通過TD-LTE技術的高速率，上傳備課成果，推送預習任務，學生完成預習任務的預習過程和進度，會體現在教師的移動終端。TD-LTE技術永遠在使教師對學生能夠及時輔導交流。教師工作的評價體系也因此改變，個人在教學的貢獻率，線上交流輔導的時長、效率，成為重要指標。在TD-LTE技術的輔助下，以課堂講授為主的教學活動徹底顛覆。開放教學平臺，學生鏈接進入后，平臺顯示上課人數、作業完成率等相關信息，教學內容按照備課順序依次出現在學生終端，學生需要不斷跟進教師的講授內容。個別學生脫離，教師終端上立即紅色顯示學生信息，緊緊把學生圍繞在本節課的教學中，提高課堂效率。課堂測驗項目，教師向學生推送，學生完成后立即顯示成果，測驗分析程序啟動，指導教師完善課堂知識的講授。課后教師課后作業及預習任務，并通過平臺軟件提醒學生完成。
（三）TD-LTE技術的發展促使學生學習方式產生變化
如今教育嚴重落后于時代的發展，面對未來的挑戰，以落后的思想、技術、模式和組織來培養適應未來的人才，根本不可能，也無法得以實現[3]。過去的填鴨式教學方式讓學生無法接受，通過TD-LTE技術隨時隨地地下載學習資料，了解各個知識點，使獲得知識的渠道不再單一。
課前、課中、課后三個階段的學習行為產生重大變革，課前在TD-LTE技術支持下，學生用自己的智能終端，在云學習系統中下載預習資料，并將學習中所遇問題與教師交流，課堂教學時間也不再只是45分鐘。利用智能終端的采集系統功能，從身邊的生活世界中收集所需學習資源，并及時上傳到云端，充分體現TD-LTE技術的高速移動接入功能。而課中學生可以對所遇問題及時進入云學習系統中下載資料，并通過社交軟件實現資源的共享和交流。而在小組交流成果，由小組代表使用TD-LTE技術迅速地上傳到公共顯示屏中，以供其他小組借鑒和教師指導。在課后，學習者利用智能終端通過TD-LTE技術，可隨時瀏覽課堂視頻加強學習效果，完成教學者推送的測試結果。對仍然存在的問題，通過視頻對話，及時與教學者溝通，TD-LTE技術的低延時的特點在視頻對話中克服了畫面停頓、聲音與圖像不同步的弊端，實現教學者與學習者雖相隔千里，卻始終有面對面的感受，使學習者在整個學習過程是一對一的個性化教與學的過程。
三、結語
在高校教學中運用TD-LTE技術顯現出了很多傳統教學手段所無法相比的優點，在TD-LTE技術日趨完善、費用更加低廉之后，必會對教學手段、教學方式產生重大影響。各高校將通過TD-LTE技術的幫助，提升課程的學習效率，實現學習型、創新性社會的期望。而教育者熟練運用TD-LTE技術與智能終端的能力大大提升，成為課堂教學革命的推動者。
參考文獻：
[1]中國移動通信集團公司.TD-LTE百問叢書之入門集[M].北京：教育科學出版社，2013.
[2]王洪軍.后3G時代中國移動TD-LTE發展探析[A]//2011年通信與信息技術新進展――第八屆中國通信學會學術年會論文集[C].北京：中國會議，2011-11-02：101-104.
[3]余勝泉.技術何以革新教育[J].中國電化教育，2011，（7）：1-6.
篇4
【關鍵詞】LTE關鍵技術發展趨勢
LTE技術是多種先進技術的集成者，它是3G無線通信技術的替代者，作為是4G時代可能的移動無線技術的標準之一，LTE技術的發展將會影響著整個移動通信產業技術的發展方向。
一、LTE產業發展現狀
雖然3G通信技術在我國范圍內興起的時間不長，才在剛剛大規模部署的階段，但4G的研發工作早已在各國不同地區開展了。隨著移動設備的越來越高端，人們對上網的需求也不得已滿足，熱門對于2Mb/s的WCDMA R99傳輸速錄和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已經不能滿足自身需求[1]。并且，OFDM技術作為無線通信技術發展的另一產物，將無線通信的接入速率提升到100Mb/s，這給3G信息技術帶來了巨大的市場競爭壓力。
二、LTE中的關鍵技術
1、OFDM技術
OFDMA技術其實就是LTE下行鏈路采用在循環前綴基礎上的正交頻分多址技術。首先在發射端將信號插入到循環冗余校驗碼中，然后對信道進行編碼、信道交織、特征加擾等的處理來解決突發噪聲對系統操作的影響，LTE系統一般采用QPSK、16QAM、64QAM三種方式[2]。
如圖1就是LTE系統的發送接收模型，是一種采用了2*2的MIMO技術，一個碼字到兩層的映射方式。由于天線數量與碼字數量不一致，所以需要將碼映射到不同的發送天線上，由此便需要層映射和預編碼的工作。層映射是將碼字按照一定的規則流程映射到多層的過程，預編碼則是將數據再次映射到不同的天線端口的過程。
在理解OFDM技術時，應注意區分于一般的頻分復用FDM技術，正交頻分復用技術是多載波通信的一種，并且在頻道選擇性信道中發揮著最大優勢，各個子信道在正交頻分復用系統中的時域中正交，并且重疊在頻域中，其實現工作的基本原理就是通過串/并轉換器將高速串行的數據流變為多個低速并行的比特流，并且每一個OFDM子信道只傳輸一個低速數據流。
2、多天線技術
現代的無線通信技術離不開天線的作用，所以天線性能是否優良也影響著整個通信系統的效果。在傳統的通信技術中，天線技術從開始的單發/單收天線到單發/多收和多發/單收的發展階段，在實際生活應用中我們也了解到，地面傳輸路徑中信號的通信比其他路徑如光纖、電纜、衛星等的信號要發展的慢一些。
而現如今的通信系統要想打破原有技術的束縛來獲得更強大的信號功率和更優良的服務，可以從惡劣通信環境影響通信技術發展進行突破。所以就要不斷提高發送信號的功率[3]。這在第三代通信系統中是不存在的買所以就會降低整個通信系統的性能影響通信技術的發展。所以人們對無線網技術的研究是具有重大突破性的。
3、MIMO技術
MIMO技術為通信技術中高速的數據信號傳輸技術帶來了可能成為無線通信領域的一大新突破，它很大一定程度上是提升系統頻率利用率。其工作原理就是基于通信系統的基礎上采用其多輸入/輸出的方式更多的發送與接收同時選擇多天線單元，并且通過其信道途徑中的多維度的特性。如圖2所示。
MIMO技術特點是采用多遠天線陣列在發送/接收端，得到不同的空間特性的空間向量基于無線信道中，有如在一個通用大空間的信道中又獨自進行多個互不干擾的信道。這種技術可以帶來空間的分集增益，這種新型MIMO技術創新的方法被稱為空間分集。通過MIMO技術，天線陣列所傳輸的多個并行的信號數據，接收端可對其進行相應的數據標識，也就是說，不同的數據流對于接收端都是具有可利用和區分的空間特性的，在這時就具有了多維性。MIMO系統改變無線信道可看做是由M= min（nT，nR）個并行子信道組成，所以MIMO技術中的通信系統信道容量其實就是所有子信道通信系統容量的總和。在所有的發送和接收天線陣列都具有非相干特性的條件下，系統中每個子信道都可有相同的極限容量，整個信道極限容量將會有重大提升，公式如下：
C≈M?B?log2（1+SNR）
所以從上文分析及公式可以看出，MIMO技術的改善會對整個無線通信信道的容量進行全面提升，還有就是利用MIMO技術還可增加信道的可靠性來降低信道傳輸數據的錯誤率。
三、LTE中技術的發展趨勢探究
作為我國最大的移動營運商，中國移動也將加入到LTE技術營運行列中，由于美國高通公司在3G時代占據主導地位，LTE正在努力避免高通的主要技術，所以大大削弱了高通在3G時代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全會通過RAN1提交的融合幀結構方案，被正式寫入3GPP標準，2008年，RAN4的工作、RAN5和核心網的相關標準制定工作的完成，又是一重大性進展。
LTE具有來自TD-SCDMA現有核心技術的繼承和MIMO、OFDM主流技術有機結合，將顯著提高新型技術的系統功能，也給4G標準中更多地專利技術提供了可能。
還有隨著多媒體娛樂和網絡游戲的開發，當前的傳輸速率已經達不到人們的要求，所以設計并實現了峰值速率的數據傳輸，并且具有良好的兼容性。
四、結束語
3GPP LTE技術作為重要的無線通信技術，OFDM技術很大程度上又提高了系統容量和系統的頻譜效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技術中必須應用更先進、資源利用率更高的技術如高階MIMO技術、協調多點發送技術、等進一步提升整個系統的性能。
參考文獻
[1]沈嘉，索士強，全海洋. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京：人民郵電出版社. 2008：16-46
[2]曾召華. LTE基礎原理與關鍵技術[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2010：18-34
篇5
【關鍵詞】 移動通信 5G優勢 5G難點
一、引言
5G的發展區域成熟，然而5G存在哪些技術優勢和特點值得我們去研究和推廣呢？下面進行闡述。
根據目前的共識，5G系統應具備的特征：容量較4G（LTE-A）提高1000倍以上，頻譜效率和能耗、傳輸時延、系統安全和用戶體驗顯著提高。同時5G可以為機對機通信（M2M）等物聯網應用場景提供架構上的支持[1]。5G研究的幾個熱門話題：大規模天線陣列（Massive MIMO）、基于濾波器組的多載波技術（Filterbank Multicarrier，FBMC）、全雙工復用、超密集網絡、自組織網絡、軟件定義網絡及內容分發網絡。個人對前兩個東西有一定了解（在實驗室耳濡目染的結果），下面大致說說二者在研究上的難點。（理論問題才是問題，硬件不是5G的瓶頸）
二、MIMO多天線技術
大規模MIMO大規模MIMO帶來的好處是：第一、空間分辨率與現有MIMO 相比顯著增強， 能深度挖掘空間維度資源， 使得網絡中的多個用戶可以在同一時頻資源上利用大規模 MIMO 提供的空g自由度與基站同時進行通信， 從而在不需要增加基站密度和帶寬的條件下大幅度提高頻譜效率[2]；第二，、大規模 MIMO 可將波束集中在很窄的范圍內， 從而大幅度降低干擾。第三、可大幅降低發射功率，從而提高功率效率。 第四， 當天線數量足夠大時， 最簡單的線性預編碼和線性檢測器趨于最優， 并且噪聲和不相關干擾都可忽略不計。總之，基站處天線數增多帶來的不僅是量變，而是產生了質變――為什么質變，有興趣可以看看Mazetta關于Massive MIMO的開山之作中的數學證明。那么大規模MIMO的研究難點在哪里？我準備從4個小方面舉例說明。1）信道建模。LTE研究中常用的SCM模型和WINNER II模型需要修正。而成熟的信道模型是要經過大量的外場實測得出一些參數，然后用于計算機仿真。還有比如平面波建模還是球面波建模，raytracing 還是 geographic-based model等等，都需要嚴格地確定。這是一項臟活累活。難。2）空分多址方案。簡單說就是如何對一個大維矩陣在某個域內稀疏化，從而挖掘空間資源。華為有了個稀疏多址（Sparse Code Multiple Access，SCMA），大唐有了個圖樣多址（Pattern Division Multiple Access，PDMA）[3]。國際上最具潛力的是大規模MIMO下的空分多址。這是5G無線接入性能成百上千倍提高的關鍵，當然難。3）信道估計、導頻。上下行鏈路的數據傳輸需要對信道進行估計，天線數過多，需要估計的量也會過對導致開銷過大。看看有多少paper在討論這個導頻開銷、導頻污染問題就知道了。解決不了信道估計，大規模MIMO也只是紙上談兵。4）接收機。不是說弄個nb的信源編碼+信道編碼就能解決問題了，放個turbo就能在實際系統里逼近容量，不太現實。
三、基于濾波器組的多載波
基于濾波器組的多載波研究這個主要是要替代OFDM。你沒聽錯，由于5G中以下應用場景，OFDM的缺點暴露無遺，應當獲得解決。5G的應用場景是：海量節點的M2M通信、頻譜碎片化的現狀、低延時應用的需求、異構網絡的融合需求[4]。OFDM的以下缺點使其難以滿足新場景下的需求：第一，各子載波之間必須同步以保持正交性，在小區存在海量傳感節點時同步的代價將難以承受；（OFDM對同步的高要求使得其無法應用在上行，所以LTE上行采用的是SCFDMA）第二，其采用方波作為基帶波形，載波旁瓣較大，難以利用碎片頻段；第三，其使用的循環前綴（CP）長度僅與無線信道有關，所以在頻繁傳輸短幀時CP會造成無線資源的大量浪費[5]。但是，替代OFDM談何容易。首先要保持其優點：計算量小（FFT實現）、易于與MIMO結合（頻域單點均衡，使子載波并行處理成為可能）；同時要克服其缺點。目前學界的方案主要是FBMC，GFDM等，但是誰也沒有解決根本問題。直到現在也沒看到論文發出來說自己的方案能搞定均衡、信道估計。基本都是在繞圈子，討論子帶濾波器設計這些邊邊角角的問題（目前最好的設計方法可能是IOTA）。難點在于這是一個數學問題，而且很難表述，更難求解，更不要說證明……
結語：人們對動互聯網的要求是更高速、更便捷、更強大、更便宜，需求的“更”是沒有止境的，這促使著移動互聯網技術突飛猛進，技術體制的更新換代也隨之越來越快。很多用戶剛剛踏入4G的門檻，5G時代很快就要來到了。
5G 將會開啟一個新時代，一個無線網絡與每個人都息息相關的時代。據悉，5G將在2021年前后實現商用，屆時人們的生活將變得更快、更便捷。
參 考 文 獻
[1] 5G主要關鍵技術探討[J]. 王建軍，張玉娟. 科技創新導報. 2016（33）
[2] 5G移動通信相關技術與國內發展趨勢展望[J]. 楊隨虎. 自動化與儀器儀表. 2016（11）
[3] 第五代移動通信系統5G標準化展望與關鍵技術研究[J]. 周一青，潘振崗，翟國偉，田霖. 數據采集與處理. 2015（04）
篇6
關鍵詞：無線通信；TD-LTE；優化；虛擬化
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0268-03
隨著現代社會經濟的不斷發展，科學技術水平不斷提高，無線通信技術的發展也不例外。自無線電通信技術問世以來，通信技術領域每一次概念和技術的提出都為人類社會的發展做出了巨大的貢獻。從基于蜂窩概念和模擬制式的第一代移動通信系統的產生，到數字傳輸方式與以時分復用接入（Time Division Multiple Access，TDMA）為標志的第二代移動通信技術的大力發展，乃至以碼分復用多址接入技術（Code Division Multiple Access， CDMA）與多媒體技術為支撐的第三代移動通信系統以及當前炙手可熱的第四代移動通信，無線通信領域的飛速發展依然徹底改變了我們的生活和工作方式。
1 無線通信系統發展概況
無線通信作為當前發展最快的通信技術之一，每一次概念與技術層面的突破，有效推動通信領域發展的同時更加速了現代社會信息化的步伐。
無線通信系統的發展先后經歷了以全球移動通信系統（Global System for Mobile Communication，GSM）和CDMA One為代表的2G（Generation）系統、以基于CDMA空中接口技術的3G系統，并將迎來以正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）為空中接口技術的準4G系統。
最初的2G系統采用的GSM標準由歐洲電信標準化協會（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定，采用基于頻分復用（Frequency Division Duplexing，FDD）和TDMA技術的空中接口，占用900MHz、1800MHz與1900MHz頻段，可支持9.6kbps的數據傳輸速率完成語音和短信等基本服務。在此基礎上，2.5G系統——GPRS（General Pocket Radio Service）采用通用分組通信技術，數據傳輸過程不再占用固定的無線信道，從而更加合理地分配信道資源，可支持54kbps-114kbps的傳輸速率。為了滿足人們對數據傳輸速率與多種業務傳輸的要求，繼2.5G移動通信系統之后又出現了EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution），該系統能夠與寬帶碼分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA）系統兼容，采用多時隙操作，進一步將數據傳輸速率提高到384kbps。
3G系統——通用移動通信系統（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）采用WCDMA和時分同步碼分多址接入（Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）、智能天線、聯合檢測等技術，進一步提高了無線網絡通信的數據傳輸速率和安全性能。在3G系統的基礎上，HSPA-High Speed Pocket Access，即HSDPA（High Speed Downlink Pocket Access）與HSUPA（High Speed Uplink Pocket Access）的提出是無線通信領域的又一大突破。該系統通過采用下行信道高速共享技術將下行傳輸速率提高到14.4Mbps；上行引入新的物理信道，采用分組調度功能、多碼傳輸及混合自動重傳等關鍵技術，有效提高了上行業務的承載能力。LTE（Long Term Evolution）是3GPP發起的長期演進計劃，可支持FDD和時分復用（Time Division Duplexing，TDD）兩種雙工方式，采用扁平化IP網絡架構與OFDM空中接口技術，上下行數據傳輸峰值速率可分別達到50Mbps和100Mbps。
未來的4G系統——LTE-Advanced是對LTE做出的演進，完全兼容LTE系統，支持100MHz帶寬的同時進一步將上下行傳輸速率提高到500Mbps和1Gbps。
2 TD-LTE基本原理
TD-LTE（Time Division – Long Term Evolution）是TD-SCDMA長期演進系統的產物，采用OFDMA空中接口技術，有效提高了無線通信系統的上下行數據傳輸速率和頻譜利用率，降低了系統傳輸的時延，同時支持語音、視頻、在線網絡游戲、高清視頻點播等多功能業務。目前，TD-LTE以其突出的優勢受到越來越多的電信運營商和設備制造商的支持和青睞。TD-LTE系統的基本原理如圖1所示。該系統并未沿用UTRAN中的RNC-Node B結構，而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B結構，這些節點之間通過IP進行傳輸，并在邏輯層面上通過X2接口互相連接成為Mesh型網絡結構，用于支持UE在整個網絡內的移動性，從而保證接入TD-LTE移動通信系統的用戶在使用網絡的過程中能夠平滑無縫地進行切換。基站e-Node B與接入網關（Access Gate Way，aGW）之間通過S1接口進行連接，該連接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的連接方式，一個基站e-Node B可以與多個接入網關進行互連。TD-LTE系統中的e-Node B具有對空中接口的用戶平面和控制平面進行管理和控制的功能，aGW承載了對使用該系統用戶的數據進行分組和匯聚的功能以及包括心靈狀態管理在內的部分核心網功能。
3 TD-LTE無線網絡目前存在的弊端
雖然TD-LTE無線網絡系統在充分兼容TD-SCDMA無線通信系統的同時，有效提高了上下行數據傳輸速率，降低了無線傳輸的時延，改善了所占用頻帶的利用率，但是TD-LTE無線網絡系統依然存在多網絡共存進而產生相互干擾的弊端。隨著科學技術的日新月異，各大設備商提供了多種多樣的無線網絡接入終端，這種終端在高速移動的情況下，會出現于基站頻繁交換信令、切換信道的現象，如何實現這種情況下終端接入無線網絡的平滑轉換，是TD-LTE無線網絡系統不可規避的問題。
4 TD-LTE無線網絡的優化方案
針對上述高速移動終端頻繁切換進而影響TD-LTE無線網絡系統綜合性能的弊端，該文提出了基于虛擬化技術對TD-LTE無線網絡系統核心網進行優化的方案。
4.1 優化方案基本原理
虛擬化技術是指利用目前炙手可熱的云平臺對物理資源從邏輯角度而非物理角度進行重新配置的方法。基于虛擬化技術的TD-LTE無線網絡優化方案是指通過邏輯劃分將無線網絡切換、多制式相互干擾產生的問題等交給額外配置的服務器來實現，從而降低了TD-LTE無線網絡系統本身處理這些冗余的負擔。如圖2所示，我們采用OS6850作為虛擬機對TD-LTE無線網絡系統中產生的額外負擔進行接收、存儲、處理和反饋，以實現優化TD-LTE無線網絡系統性能的目的。
4.2 優化方案的測試結果
4.3 優化方案的優缺點
通過對上述基于虛擬化技術的TD-LTE無線網絡優化方案的研究，并采用OS6850作為虛擬機完成系統不穩定情況下的測試工作，我們可以看出該優化方案能夠在無線網絡系統不穩定，系統中接入終端頻繁切換小區的情況下，有效保證系統的穩定性，降低系統中接入終端傳輸和接收數據的時延，提高系統的資源利用率。但是這種優化方案需要較為昂貴的服務器作為無線網絡系統的支撐，這是其不可避免的缺點。
5 結束語
無線通信技術的快速發展作為當今科學技術不可小覷的一個分支，已經成為當前衡量一個一個國家科技發展水平的重要標志。TD-LTE無線網絡系統作為當前發展最快的無線通信技術之一已經得到了廣泛的應用，但是，在網絡系統不穩定情況下無線系統綜合性能會急速惡化，進而直接影響到用戶的直接體驗。該文基于虛擬化技術的基本原理和應用原則，提出了對TD-LTE無線網絡系統的優化措施，并搭建網絡平臺驗證了該優化方案的有效性，為TD-LTE無線網絡系統的進一步發展指明了方向。
參考文獻：
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【關鍵詞】 LTE 微波 分組微波
從2013年開始，LTE基站在國內開始大量部署，LTE移動回傳網絡成為各大運營商重點關注和建設的對象，截至2014年12月，僅中國移動完成建設70萬個4G基站，綜合聯通和電信的4G基站建設，全國4G基站建設總數將超過80萬個，遠遠超過3G時代的基站建設速度和密度由于早在3G時代。承載4G基站的分組接入設備之間采用光纖直連，對于主城區或者市區等光纖光纜已覆蓋的區域來說，光纖直連不是難事；但是對于郊區、農村、山區、海島等光纖光纜未覆蓋的區域，鋪設光纜或者海纜需要耗費大量的時間和人力、財力等。因此各大運營商考慮將分組微波技術引入作為光纖光纜直連的替代方案。
分組微波技術將在LTE時代扮演著重要角色，主要解決光纖部署困難地區的基站回傳和熱點地區快速覆蓋等應用需求，目前分組微波設備已在亞非拉美等地區應用在LTE移動回傳網絡中。本文分別從微波技術的發展，微波技術的應用場景，分組微波的優勢以及分組微波技術的發展等四個方面闡述分組微波技術方案在LTE移動回傳網絡的應用。
一、微波的發展
伴隨移動通信網絡的發展，微波的發展分為三個階段：
1）TDM微波。。2G和3G早期的網絡主要是TDM語音業務，其應用特點是業務傳送帶寬固定， TDM微波采用QPSK～128QAM固定調制方式，帶寬低；接入采用PDH微波，匯聚采用SDH微波，以太網業務采用EOS（Ethernet over SDH）方式進行封裝。在數據業務大量出現后，TDM微波缺陷明顯
2）混合（TDM+Ethernet）微波。隨著3G的普及，尤其是數據業務的爆炸式增長，使得3G基站Iub接口帶寬增大且動態變化。混合微波承載TDM業務和Ethernet業務，調制方式采用QPSK～256QAM，并引入了AM（自適應調制技術），可以動態自適應的提供大帶寬。在3G時代，數據業務流量的增加，對基站回傳網傳送帶寬將會產生更大的需求，那么在原有TDM微波設備上增加分組交換能力無疑是移動回傳網絡演進過渡期的最佳解決方案。
3）分組微波。4G時代的到來，混合微波對于移動數據業務的快速演進趨勢也出現了瓶頸，特別就是混合所能提供的最大帶寬已不能滿足4G時代的移動帶寬需求。相對于TDM微波和混合微波，分組微波可采用QPSK～2056QAM自適應調制模式，提供超大帶寬，任何業務都可以封裝進是3G/4G 業務全IP化的最佳方案。
微波技術的發展，如圖1所示。
二、微波技術的應用場景
微波技術的應用場景主要有以下幾個方面：1）應急通信場景。由于應急通信對于傳輸容量需求小，主要考慮架設的靈活性、易用性 ，采用微波是最佳解決方案。如遭遇火災、地震、洪澇等自然災害區域的應急通信。2）光纖與微波混合組網。通過接入層光纖和微波混合組網完成接入層成環需求，對于光纖暫未鋪設到位，或光纖鋪設成本較高，而又有通信需求的場景。如圖2所示。3）微波備份應用。微波鏈路作為備用通信通道，在光纖鏈路發生故障時，仍能保證通信業務的正常，通常微波備份方案用來保護非常重要的客戶業務，如軍事、金融、政府等。 4）山區通信應用。較之平原和丘陵地區，山區鋪設光纖光纜的周期長，難度大。另外山區通信有以下幾個特點：以語音業務為主，數據業務較少；帶狀連續覆蓋；包含各種未知地形地貌和氣候；兼顧山區高速公路和鐵路。5）專網通信應用。對于大型企業廠區之間或者分公司之間通信網絡傳輸需求，可使用微波傳輸方案，具備架設周期短，建網快等優勢，可以根據需求靈活更改站址。6）海島通信應用。采用海底光纜施工困難，成本高，島上基站無法回傳，采用大容量微波是最佳解決方案
三、分組微波方案技術特點分析
1）調制方式。分組微波支持固定調制（Fixed Modulation）和自適應調制（Adaptive Modulation）兩種方式。
固定調制方式（Fixed Modulation）是在微波鏈路運行狀態下，采用恒定的調制模式進行工作的一種調制方式。采用固定調制方式時，可通過軟件設置使用的調制模式，調制方式可設置QPSK～256QAM。
自適應調制（Adaptive Modulation）是一項根據信道質量自動調整調制模式的技術，在相同的波道間隔下，調制模式不同，微波的業務帶寬也不同。在信道質量良好時（如晴天），設備采用高調制模式，盡力傳送更多的用戶業務。當信道質量惡化時（如雷雨、大霧天氣），網元采用低調制模式方式，只傳送可用帶寬內的高優先級業務（比如 語音，信令等業務），以提高鏈路的抗干擾能力，保證高優先級業務的鏈路可用性。
2）分組承載方案。采用MPLS（多協議標簽交換）/ PWE3（偽線封裝）技術。當接入TDM E1業務時，通過PWE3技術實現CES電路仿真，將E1業務封裝為PW報文。各種業務封裝后形成的PW報文，經過分組處理平臺統一處理后傳送到微波端口，映射成微波幀，從而實現在分組微波統一傳送各種類型的業務。如下圖3所示。
3）帶寬提升方案。主要包括CCDP+XPIC方案和空口鏈路聚合PLA方案。CCDP（同波道雙極化）是一種在一個信道中采用水平極化波和垂直極化波傳輸兩路信號的技術，采用此技術可以使傳輸帶寬加倍，但是水平和垂直兩個方向的波，極易闡述交叉極化的干擾，配合XPIC（交叉極化消除）技術，可以消除交叉極化的干擾，最終達到帶寬提升的效果。
空口鏈路聚合PLA方案，類似傳輸設備支持的鏈路聚合技術。如果是分組業務，2個業務流可以集合到一個用戶接口，相當于業務帶寬加倍。另外還可以實現微波鏈路保護，即如果一個鏈路中斷，它的全部業務將集中到剩余的鏈路。
4）QoS方案。分組微波技術支持從微波鏈路到光纖鏈路的端到端的QoS，如圖4所示。可以實現分級按類的業務保障：每個基站/用戶/用戶組的多種業務，精細調度，保證網絡資源充分利用，容納更多用戶，AM結合QoS技術，實現了業務的可靠性與業務容量的最優化。
5）業務保護方案。如圖7所示，全微波組網或者微波與光纖混合組網的保護方案主要分為三種：網絡級保護、設備級保護、微波鏈路保護。 分組微波技術中的三種級別的保護，均是微波技術和分組技術進行硬件層面和軟件層面的配合，下面重點介紹一下微波鏈路保護中的HSB+SD（熱備份+波道側空間分級）保護。如上圖5所示。
發送方向：在1+1 SD配置時，正常情況下，備用 ODU處于靜默狀態，不發射頻信號，交叉板選收主用中頻單板的業務從業務單板來的信號經過交換單元雙發到主用和備用中頻單板，然后分別發送到主用和備用ODU，但只有主用ODU將射頻信號發送天線后發射出去；
接收方向：兩個天線分別接收射頻信號送給主用和備用ODU，然后送給主用和備用中頻單板，再送給交換單元，交換單元選收主用中頻板的業務送給業務單板，正常情況下中頻板選收本板的業務。當HSB+SD保護生效時，接收方向的業務流向為，從備用天線到備用ODU，再到備用中頻板，主用中頻板，然后經過交換單元送給業務板
6）同步方案。同步時鐘源在承載網核心層設備主備注入，通過逐跳1588v2全BC模式同步時間和頻率到接入端。各節點支持BMC算法跟蹤主時鐘源，基站提取鏈路時鐘，實現時間同步；以太信號以 8B/10B 的方式編碼，采用同步以太技術，節點從中恢復出數據和時鐘信號，達到時鐘頻率同步。
四、分組微波應用展望
1）分組微波設備形態的發展。目前主流的PTN廠家，都在其PTN設備上開發出支持分組微波的接口或者板卡。常規的微波設備組成主要包括IDU（室內單元）+ODU（室外單元）+天線，而分組微波產品則會朝著更集成的方向發展，如圖6所示。
2）E-BAND頻段的使用。2000年，ITU-R和ETSI標準組織進行了高頻段71～76GHz和81～86GHz微波的劃分，即E-BAND頻段。相對于傳統頻段，E-Band頻率資源豐富，比傳統頻段（6～42GHZ）支持更大的帶寬，單頻點帶寬達到了2.5Gbps，后續可發展10Gbps，是短距離（2～3KM）、大帶寬傳輸（2.5Gbps以上）的最佳解決方案。
五、 總結
隨著LTE網絡的發展以及大帶寬業務的逐漸加載，分組微波技術支持大帶寬、豐富的QoS功能、完善的保護機制、高精度的時間同步功能，作為光纖的有力補充，必將成為移動回傳網絡建設的加速器。
參 考 文 獻
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關鍵詞：4G通信；關鍵技術；智能天線；特點
1 4G通信的簡述
1.1 4G通信的定義
4G是第四代通訊技術的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。
1.2 4G通信的特點
（1）傳輸速率更快。4G系統的目標速率對于大范圍高速移動用戶（250km/11）數據速率為2Mbi“s，對于中速移動用戶（60 knl，}1）數據速率為20Mbi魄，對于低速移動用戶（室內或步行者）數據速率為100Mbi洮；
（2）信道帶寬更寬。研究未來4G信道的帶寬將達到100MHz或更高，而3G網絡的帶寬在5～20MHz之間；
（3）系統容量更大。將采用新的網絡技術（如空分多址技術等）來極大地提高系統的容量，以滿足未來大信息量的需求；
（4）智能性更高。4G系統的智能性更高，它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業務流和適應不同的信道環境，使得系統兼容性更高，4G網絡中的智能處理器將能夠處理節點故障或基站超載，4G通信終端設備的設計和操作也將智能化；
（5）實現更高質量的多媒體通信。4G系統能提供包括語音、數據、影像等無線多媒體通信服務，大量信息透過寬頻信道傳輸，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統中；
（6）業務的多樣性。在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各行業將會結合成一個整體，提供給用戶更廣泛的服務與應用。
2 4G移動通信技術的關鍵技術
2.1 OFDM
OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多載波調制的一種，OFDM技術有很多優點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數據傳輸；抗衰落能力強；抗碼間干擾（ISl）能力強。
2.2 智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術，智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發信機來實現射頻信號的接收和發射，同時通過基帶數字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形，目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。
2.3 編碼調制技術
LTE上行調制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技術可以進一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通過頻域濾波、選擇性映射（SLM）、部分傳輸序列（PTS）等技術進一步降低系統峰均比，在信道編碼方面，LTE采用Turbo碼，Turbo碼采用了一種并行級聯的結構，將卷積碼和隨機交織器巧妙地結合在一起，實現了隨機編碼的思想，譯碼采用軟輸入軟輸出（SISO）迭帶譯碼算法，每個分量譯碼器都有三種不同類型的軟輸人：信息比特、校驗信息、先驗信息，各分量譯碼器之間插入交織器，構成迭代譯碼結構，使得譯碼器的輸出比特逼近最大似然。
2.4 軟件無線電技術
軟件無線電就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等，即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成，軟件無線電的核心技術是用寬頻帶的無線接收機來代替原來的窄帶接收機，將寬帶模數變換器（A，D）及數模變換器（D，A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D―DSP_D，A”模型的開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，從而使無線電的各種功能模塊盡可能多的采用可編程軟件來實現，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。總之，軟件無線電是一種以現代通信理論為基礎、以數字信號處理為核心、以微電子技術為支持的基于數字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構，在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁，它不僅能降低開發風險，還更易于開發系列型產品，此外，它還減少了硅芯片的使用量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。
3 結論
隨著科學技術的不斷發展，現代通信時代已經步入4G時代，而且我國也已經頒發了4G牌照，因此，必須重視4G通信的中的關鍵技術，使其能夠更好地為人民服務。
[參考文獻]
篇9
【關鍵詞】VANET LTE-V 分簇 中繼 可靠性
1 引言
LTE-V是以LTE蜂窩網絡作為車車通信的基礎，主要解決車輛之間的信息共享問題。車輛主動安全應用是其核心應用場景。LTE-V包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）兩種技術。其中LTE-V-Direct引入了LTE-D2D（Device-to-Device），數據通信無需經過基站，實現車車之間的直接通信，承載車輛的主動安全業務[1]。LTE-D2D有三種模式的通信場景：蜂窩網絡控制場景[2]；蜂窩網絡輔助場景；無蜂窩網絡場景。其中蜂窩網絡輔助是最常見的形式：在該場景下，基站無需花費大量開銷去調度與管理，只需利用其全局信息，為D2D用戶提高少量必需的控制信息，輔助D2D用戶進行資源調度；而D2D用戶則是以自主的方式對環境信息進行感知，獲取關鍵消息，進行資源管理。在D2D通信中，共存方式分為兩種：underlay和overlay模式。Underlay模式單來說就是D2D用戶復用蜂窩用戶的資源；而Overlay模式則是D2D通信有專有的通信頻段分配。所以對于共存模式的選擇的主要依據就是對于蜂窩用戶的干擾。如果D2D用戶復用蜂窩用戶資源，會對主用戶造成很大的干擾，為了避免該干擾，保證蜂窩通信的質量，此時會選擇overlay的共存模式；而如果干擾有限，為了提高資源頻譜的利用率，則選用underlay模式更佳。
在車聯網中，同一區域內的車輛請求的數據是相同的，并且在道路中車輛的分布是比較多的，故可將此類車輛歸為同一簇中。此時利用基站采用同一頻率向簇內同時發送相同的信息可以提高資源利用率。然而在上述多播場景中，每輛車接收到的信號強度以及與基站的傳輸質量各有差異，所以要使道路中所有車輛都得到滿意的服務比較困難。目前最常見的解決辦法是基站根據傳輸質量最差的車輛，降低組播速率，確保道路中的車輛都能正確接收數據[3]，而如果道路中只有少數車輛的信道質量差，該方法的資源利用率極低；而一旦基站以較大傳輸速率進行數據分發的話，系統的可靠性又不能得到保障。文獻[4]提出的數據分層思路將基站組播信息歸為基本層消息和增強型消息，為了保證車輛能正確接收基本層消息，基站將會以較低速率組播該消息。為了增多成功接收數據的車輛數目，文獻[5]提出了分段傳輸思想，第一階段基站以比較大的組播速率向車輛發送數據，第二階段成功接收數據的車輛以D2D的方式向未完全成功接收的車輛發送數據，此時第二階段發送數據的車輛必須根據車輛D2D鏈路最差質量確定最低組播速率，所以資源利用率很低。
本文在上述觀點基礎之上，基于消息傳輸可靠性的目標，提出了一種新的車輛分簇中繼方案，結合D2D多播技術，將數據分階段進行傳輸。首先將道路中向基站請求相同數據的車輛分為同一簇中；其次，在完全成功接收基站信息的車輛中基于信道質量與信號強度選舉簇頭作為第二階段數據轉發的最佳車輛；最后，再結合D2D多播技術，將數據由簇頭車輛對道路中未完全成功接收的車輛進行轉發。
2 系統模型
本文提出的道路交通模型如圖1所示，考慮單小區覆蓋模型。基站分布在四條互相交叉的直道中間，道路為單向單行類型。在同一條道路上車輛的行駛方向相同，車輛既可以與基站直接通信，也可以實現D2D終端直連通信。由于車輛在行駛過程中，為了保證安全性與提高行駛效率，需要得知附近車輛的消息與地理位置消息、路口紅綠燈消息、前方道路擁堵情況、道路服務情況如加油站等一系列信息。而在車聯網中，處于相近區域的行駛方向相同的車輛向基站請求的數據往往是相同的，此時我們就可以根據車輛的地理位置將向基站請求相同數據的車輛分到同一個簇中，后續將對具體分簇中繼方案進行討論。基站與D2D用戶以及D2D用戶之間的信道模型采用的是瑞利信道[6]。
在上述場景中，四條道路都在基站的覆蓋范圍之內，為了簡便后續分析，我們抽出其中一條直道的車輛進行單獨分析。基站向請求相同數據的車輛發生信息，由于車輛與基站的信道質量各有差異，將會導致簇內的部分車輛不能正確接收數據。而如果在簇內根據一定算法選舉簇頭，在簇內根據D2D多播規則，由簇頭作為中繼節點，并將基站數據轉發給未成功接受的D2D車輛。如此可以提高資源利用率，降低基站的負載，提高通信的可靠性[3]。為了簡化該模型的分析，在此提出一些合理的假設：
（1）所有車輛均在基站覆蓋范圍之下，車輛既可以與基站進行蜂窩通信，互相之間也可以以D2D終端直連方式通信；
（2）基站可以即時知道車輛的地理位置以及網絡中各信道的質量；
（3）通信信道均采用瑞利信道；
（4）每輛車輛均有獨一無二的ID標示。
（5）D2D車輛采用正交復用方式，不考慮蜂窩用戶與D2D用戶的互相干擾問題。
3 車輛分簇中繼方案
我們首先確定分簇中繼方案中數據傳輸的兩個階段：
（1）根據不同業務簇的要求，基站以發射功率P與組播速率R進行多播；
（2）在成功接收的車輛中，選舉簇頭，然后由簇頭作為中繼，將數據以D2D多播的方式傳輸給簇內其他車輛。
所以接下來提出的基于信道質量與信號強度結合的分簇中繼方案主要解決了上述的三個問題：如何判斷車輛是否成功接收到了數據、如何建立分簇模型以及如何進行中繼。
根據車聯網中車輛請求數據的特殊性，在相近區域內的車輛會向基站請求相同的信息，所以在簇建立的初始階段，本算法首先會將向基站請求相同數據的車輛劃分為一個簇。在劃分簇區域的步驟完成之后，由于基站向簇內車輛組播相同數據后，信噪比低于閾值的車輛將不能正確接收數據，所以接下來的工作就是在每一個簇內選舉合適的車輛作為簇頭中繼，將數據以D2D多播的方式傳遞給第一階段未成功接收數據的車輛，以提高系統的可靠性。
本算法在確保第一階段基站數據的成功接收的情況下，從成功接收數據的車輛集合中進行第二階段D2D通信的簇頭選舉。在第二階段數據傳輸之前，第一階段成功接收數據的車輛都將會向簇內其他車輛發送RTS信息，而接收到RTS的信息又將會向發送數據的車輛回饋一個CTS信息。此時簇內各個備選的簇頭節點將會根據CTS信息估計與其他車輛的信道質量。需要注意的是此處的RTS和CTS信息都是測試信號，并且每輛車都是以相同功率發送該測試信號，主要目的就是在數據傳輸之前估計信道質量。
通過式（3），我們不難發現在本系統中，信噪比的大小其實與路徑損耗以及信道增益有關，而在頻率一樣的情況下，路徑損耗又與發送端與接收端的距離d成正比。所以我們規定在簇內與其他車輛的平均信道增益越大并且平均距離越短的車輛更容易被推選成為簇頭。平均信道增益可以根據測試信號的發送與回饋得到估計值，而簇內各車輛的距離是已知的。此時設定一個參數εij，其與距離成反比，與信道增益成正比，如式（8）所示，εij越大，車輛越容易成為簇頭。
根據上述推選簇頭的規則選出的簇頭車輛是唯一的。然后簇頭車輛就會作為中繼節點，將自身收到的數據以D2D多播方式向簇內其他車輛進行傳輸。此時就需要根據式（4）統計簇內能成功接收數據的車輛數目。
現存的LTE-D2D分簇算法大多根據功率控制原理，得出D2D用戶的最低發射功率，然后以高于最低發射功率的固定功率對數據進行轉發，靈活性和可調性較差，并且其將D2D轉發模式與蜂窩通信的性能進行比較的時候，將前后兩次的基站發射功率設為一致，影響了仿真結果的科學性。在本文提出的分簇中繼算法當中，充分的考慮到這一問題，提出了兩個觀點：蜂窩通信與D2D協助通信的兩種情況下，保持系統總發射功率的一致性；簇頭車輛進行D2D多播時，該發射功率可動態調整。基于以上觀點，我們可以很容易的得到如下結論：如果車輛接收數據均是通過基站組播的形式，此時的基站發射功率為P；而如果考慮簇頭車輛接收基站數據隨后以D2D多播方式進行發送，此時的簇頭車輛發射功率為P1，而基站的發射功率為P0，滿足以下（9）式：
上述準備工作完成之后，接下來就需要判斷能成功接收簇頭車輛D2D多播數據的簇內車輛數目。該依據有兩個：首先簇頭車輛發射功率必須處于最小發射功率與D2D通信系統規定的最大發射功率之間；其次D2D通信車輛的信噪比必須高于β2。然后引入參數fij，同時滿足上述兩個依據時，將該參數記為1，表示簇內車輛能夠成功接收簇頭車輛發送的信息，否則將參數置為0，參數矩陣如下式（12）所示。
4 仿真結果
根據上述提到的單小區覆蓋道路模型，本文基于Matlab系統搭建仿真平臺，將本文提出的分簇中繼算法與其他數據發送方式的性能進行比較與分析。仿真參數具體設置如表1所示。
從圖2中可以看出利用本文提出的分簇中繼方案與前兩種方案相比，可以明顯的增多簇內數據成功接收的車輛數目。而且從圖中的走勢來看，當簇內車輛比較少的時候，這種性能優勢還不是特別明顯，而隨著簇內的車輛越來越多，可以看出圖中代表分簇中繼方案性能的曲線的斜率越來越大，說明了在簇內車輛總數增加相同的情況下，分簇中繼方案所能成功接收數據的車輛增加的比前兩種方案更快。
從圖3中數據成功接收的CDF也能清楚的看出：在簇內車輛數目為10輛時，在基站組播方案中，簇內將有很大一部分車輛不能成功接收數據；而在簇中如果引入一個隨機中繼，分階段的將數據傳輸出去，性能將會得到改善。如圖3的藍色曲線所示，在隨機中繼方案中，成功接收數據車輛數目小于等于5的概率為0.31左右，利用該方案所能正確接收數據的車輛數目主要分布在6、7輛范圍之內，成功接收數據的車輛在7輛及7輛以上的概率提升到了0.48左右；如果利于本文提出的分簇中繼方案，成功接收數據車輛數據小于5的概率僅為0.15左右，利用該方案所能正確接收數據的車輛數目主要分布在7到9輛范圍之內，成功接收數據的車輛在7輛及7輛以上的概率進一步提升到0.72左右，當然成功接收數據的車輛為9輛及以上的概率也有0.22上下。
圖4描述了利用本文提出的分簇中繼方案與隨機中繼方式轉發數據的系統平均容量。從圖中可以明顯看出：利用分簇中繼方案后系統平均容量較隨機中繼方式有了提升。該現象說明了分簇中繼方案可以更加有效的利用信道資源。
從上述的仿真結果分析可以看出，利用本文提出的分簇中繼方案可以明顯增多簇內車輛成功接收信息的數目與概率，可以提高網絡系統的可靠性，并提高信道利用率。因為利用基站多播方案，數據只有單個階段的傳輸過程并且網絡中車輛與基站的傳輸質量有所差異，所以造成成功接收的概率比較低；而如果引入隨機中繼，在系統中將數據分階段傳輸，性能會有所提高，但是由于簇內中繼是隨機選舉的，其與基站的傳輸質量以及與D2D車輛的傳輸質量都得不到保證，所以網絡性能并沒有得到很大改善；最后引入的分簇中^方案，在簇內要根據其與基站的傳輸質量以及其與D2D車輛的傳輸質量選舉最合適的簇頭，然后才將數據進行分階段傳輸，很好的保證了網絡的可靠性，并且大幅度的提升了網絡的性能。
圖5描述了第一階段基站以γP向車輛組播數據，第二階段簇頭車輛以（1-γ）P的發射功率向簇內用戶組播數據時簇內車輛數目與兩個階段成功接收數據車輛總數目的關系圖。其中γ取1為純基站組播方式，而由于在LTE-D2D系統中，規定D2D車輛的最大發射功率為23dBm，即200mW，所以γ最小取得0.8。如圖5所示，當簇內車輛為10輛時，我們發現當簇頭的發射功率太小時，即使此時基站的發射功率比較大，簇內成功接收數據的車輛都偏少；而隨著簇頭發射功率的逐步增加，成功接收概率會得到逐步的提升；最后當簇頭發射功率增長到170mW到200mW之間時，系統的性能趨于一個平穩緩慢增長的過程。究其原因：當簇頭發射功率太小時，雖然基站的發射功率大，第一階段數據的成功接收率高，然而此時第二階段的數據傳送成功率由于簇頭的發射功率太低就得不到保障；而隨著基站發射功率的降低，簇頭發射功率的提升，成功接收車輛數目在170mW到200mW區間內區域穩定，說明此時通過基站的發射功率與D2D簇頭的發射功率的權衡使得系統的性能達到了一個比較穩定且可靠的狀態。
5 結論
本文在LTE-D2D的架構下，提出了一種新的基于信號強度與信道質量的分簇中繼方案，該方案在控制基站與簇頭車輛總發射功率不變的情況下，首先將數據從基站向車輛進行組播，接著確定簇頭車輛后，以簇^作為中繼節點向第一階段未成功接收數據的車輛進行D2D多播。最后對仿真結果進行分析可以得到該分簇中繼方案可以明顯提高系統車輛接收數據的成功率，提高通信的可靠性，并提升系統中的信道利用率。
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篇10
在TD的網絡建設過程中，TD網絡性能也不斷提升。截止目前，TD網絡的切換成功率達到94%，接通率已經與2G水平相當，達到95%。TD與2G的切換成功率已達到98.72%。
與此同時，TD終端進展也非常顯著。截止2010年10月底，獲得入網許可證的TD終端有565款，其中TD手機356款，TD數據卡162款，TD數據終端77款。在用戶發展方面，截止2010年9月，TD用戶已達到1528萬戶，在國內3G整體用戶中的比例達到43.7%，發展規模處于領先地位。
從應用方面來說，TD業務應用累計注冊用戶突破2500萬戶，注冊開發者近45萬家，商家在售產品4萬個，累計下載應用超過6000萬次。
此外，中國移動還積極推動TD在重點行業的信息化應用，目前已成功拓展了政府管理、企業經營、市民服務等各方面的應用，并已在全國27個地市通過TD無線城市建設開展網上政務辦理、旅游信息查詢等應用。
在TD產業的發展過程中，我國信息通信業自主創新的能力不斷增強，信息通信業的整體競爭力也在TD產業的帶動下有了巨大的提升。通過TD產業的發展，一個以企業和運營商為核心的中國信息通信業自主創新體系得以建立，為我國信息產業的全面騰飛奠定了堅實的基礎。通過TD產業的發展，我國信息通信業也積累了推動自主創新發展的許多寶貴經驗，總結和交流這些經驗，對于中國信息通信產業的未來發展具有十分重要的意義。
“2010 TD網絡創新研討會”就是在上述背景下組織召開的。本次研討會由TD 產業聯盟和《移動通信》雜志社共同主辦，中國移動通信集團設計院有限公司協辦。來自工業和信息化部、TD產業聯盟、中國移動通信集團、中國移動通信集團設計院有限公司、中國移動通信研究院、TD-SCDMA 設備提供商、TD-SCDMA 網絡優化解決方案提供商，以及來自全國各地的通信規劃設計院所等單位和機構的領導和專家共二百余人參加了本次會議。
創新是TD產業持續穩定發展的保障。本次研討會邀請了工業和信息化部、中國移動通信集團公司等相關領導介紹TD產業發展現狀、自主創新情況、TD網絡建設進度以及產業未來發展方向和目標；邀請了來自TD 產業鏈企業、中國移動設計院、中國移動研究院、多個移動省公司及其他相關通信行業的專家圍繞“TD 網絡創新”主題，進行了精彩的演講。內容涉及TD網絡技術創新、網絡質量提升、網絡承載能力提升、網絡智能優化、2G/TD協同優化、TD 室內覆蓋、Femtocell 家庭基站、TD高話務量下干擾問題的解決、TD 客戶感知評估、TD 網絡建設中的節能減排、TD 傳輸網的技術創新、智能天線以及TD 網絡數據業務發展等方面。