LTE高速移动环境下多天线技术分析

【摘要】 目前世界范围内已经经过2G网到3G网的过渡，正由3G网朝着4G网发展，在这个背景下也让lte的影响力逐步加大，未来LTE将会有更大的施展平台与施展空间，同时与其他行业形成整合从而形成多元化融合业务。本文对LTE高速移动环境下的多天线技术进行了分析，并提出了相关观点，供以参考。

【关键词】 LTE 高速移动环境 多天线技术

进入21世纪以后第三代通信系统以CDMA为主，如今第四代通信系统则包括了OFDMA、HSPA以及LTE。作为最先进的移动通信系统LTE具备了正交频分复用及多输入多输出等技术，大大地提升了频谱利用率以及数据传输速率。另外LTE可以实现多带宽分配，其容量以及覆盖面叫以往的移动通讯系统都有着优势。FDD-LTE和TDD-LTE是主流的LTE形式，在运作模式上大致相同但是FDD属于双工方式也就是说FDD在上下行速率上要优于TDD，而TDD较FDD具有更加广泛的频谱利用面。

一、多天线技术概述

多天线技术事实上是多种技术的统称，它又可分为天线分集空分复用以及波束赋型等方式。天线分集可以对无线信道的相关性进行充分的利用并且给予额外分集来缓解或控制无线信道衰弱；空分复用即MIMO是指利用无线信道的特点来构建出多个并行信道，这样就可以让空口传输速率得到极大的提升；波束赋型即Beamforming实际上是以特定方式形成的特定波束，当然它也需要多根天线来作为基础这样就可以实现天线增益最大化并对干扰产生抑制作用。

二、多天线技术对LTE性能的影响

以TD-LTE组网为例，在进行组网过程中主要涉及到两种配置及即8天线波束赋型以及2天线 MIMO，仿真结果如图1所示。

从图1中进行分析可以明显看出8天线波束赋型较2天线 MIMO在下行链路上的覆盖面要更优，但是从速率上来看2天线 MIMO则较8天线波束赋型更快。从边界速率来看8天线波束赋型则要高于2天线 MIMO。另外在高负荷条件下两者的吞吐速率都出现了一定程度的提升，但8天线波束赋型改善幅度更大；但在低负荷条件下两者的吞吐速率相差不大，差异性并不显著。另外从覆盖能力上来看8天线波束赋型与2天线 MIMO基本持平[2]。

三、高速移动条件LTE多天线技术分析

在本文中以高速铁路移动环境为虚拟环境来对多天线技术进行分析。在上述环境下事实上移动终端与基站存在着相对运动且相对运动遵循多普勒效应，换句话说终端的信号发送与基站接受并不能同步，且频率偏差体现为多普勒频移。若载波频率为f0，在多普勒频移的条件下由公式Δf=f0*v/c可知终端接收频率为（f0+Δf），若移动速度v增大那么多普勒频移将会显著增大，那么就需要找到一个合适的频偏容忍度。通过单天线仿真模型构建以及多天线仿真模型构建对ML频偏补偿进行计算后发现频偏算法可消除频偏所带来的影响同时可以让误码率性能得到保持。

在高速移动条件LTE多天线技术的有效实施主要靠以下技术基础来实现。首先LTE多天线技术是基于FDD或TDD双工方式进行的，FDD在功率控制、链路自动适应以及抗干扰方面有着很大优势；TDD可以让上下行信号在同一个频段内进行传播，这样就可以发挥信道的对称性特点。预编码技术也是多天线技术实施的基础之一，通过预编码可以对数据进行有效的反馈，在终端接收到训练序列之后，从中进行细致化的搜索从而得到预编码矩阵并将序号传至发射端，与此同时还可以将信道的信噪比向发射端传递。重传技术可以让信号能量产生叠加效应，那么再次传输时就会产生相应的增益效果。

四、结语

LTE将是未来移动通讯网络的主流，但是目前在高速环境下LTE的应用还不够成熟。通过对多天线技术进行优化可以让LTE更好地适应高速环境，让其得到更广泛的应用空间。

参 考 文 献

[1] 乔明月. 浅析3G与4G移动通信技术[J]. 中国新技术新产品，2010（22）

[2] 陈红彬. 关于移动通信技术的应用与发展研究[J]. 广东科技，2012（09）

[3] 田金凤，郑小盈，胡宏林，尤肖虎. 中国下一代移动通信研究[J]. 科学通报，2012（05）