无线通信TD-LTE关键技术及应用探讨

摘 要：文章主要概述了TD-LTE技术概念及现状，同时就其发展优势和组网的特点进行了深人的探讨，指出了TD-LTE技术在移动通信中的独特优势。在这个基础上，主要针对LTE的关键技术及其应用进行了分析与研究，以供大家参考。

关键词: TD-LTE；移动通信；关键技术；应用

中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：

如今随着3G技术不断发展，用户对宽带接人技术业务要求也越来越高，“移动+宽带”成为未来接人技术，的发展趋势，随着数据通信与多媒体业务需求的发展。现有的3G将不能满足人们日益增长的需求。TD-LTE及TD-SCDMA Long Term Evolution是3G技术的长期演进项目，是最接近4G的3G技术，常常被称作为3.9G。

1 TD-LTE技术概述

LTE作为一种先进的技术，需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率，并着眼于降低运营和建网成本方面进行改进，同时为使用户能够获得“Always Onlin”的体验，需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/ 2.5G /3G)共存。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TDD和FDD的差别就是TD采用的是不对称频率是用时间进行双工的，而FDD是采用一对频率来进行双工。 TD-SCDMA是CDMA技术，TD-LIE是OFDM技术，不能对接。TD-LTE与LTE FDD在标准化进程方面基本同步，TDD和FDD两种制式之间存在着高度一致性。

TD-LTE是在TD-SCDMA的基础上诞生和发展起来的。在无线接人网(RAN )侧，将由C D-MA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的OFMD (正交频分调制)技术。OFMD技术源于20世纪60年代，其后不断完善和发展，90年代后随着信号处理技术的发展，在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM 技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点，是公认的未来4G储备技术。

2 TD-LTE关键技术

2.1 下行高速包交换数据的传输技术

在传输较高速率的业务数据时，通过在一定时隙使用较高调制方式（8PSK、16QAM甚至64QAM）来进行传输是一种受到广泛关注的技术。在TD-SCDMA RTT中，已经使用8PSK来传输2Mbps的业务。高通公司提出HDR技术，在CDMA 2000 1X中的某时隙使用16QAM传输高速数据，在1.25MHz的带宽下可传输2Mbps的数据速率，其实质就是将TDD技术应用到FDD系统中。3GPP也在研究类似的技术，来解决FDD传输上、下行不对称业务的问题。

2.2 OFDM

OFDM技术是将一个较宽的频带分成一些较窄的相互重叠且正交的子载波，并行传送数据，提高频谱效率，抵抗信道衰落。其主要思想是：将信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，由于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频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间干扰。

图1是OFDM的原理图。通过IFFT得到时域信号，插入循环前缀可以克服多径引起的ISI；信号经过信道后，通过FFT变换得到频域信号，再经过检测得到原始信号。与相同传输速率的单载波系统相比，OFDM的每个子信道码元宽度是其码元宽度的N倍，且其宽度远远大于信道的时延扩展。因此，OFDM的每个子载波均具有极强的抗码间干扰的能力。

图1OFDM的原理图

OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点，它正逐步取代3G中的CDMA技术，成为B3G的主流技术。

2.3 MIMO

MIMO技术是在系统收发端均采用多个天线进行信号收发，大大提高了系统传输质量和传输速率。MIMO技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得多个独立衰落的数据符号复制品，从而获得较高的接收可靠性。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效地提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。

TD-LTE的MIMO天线算法主要可以分为波束赋型、空间分集和空间复用。波束赋型能够获得赋形增益，进行干扰抑制，扩大系统覆盖区域，降低对功放的要求。空间分集能够改善信号接收质量，在接收端达到更高的信噪比，提高数据传输的可靠性。空间复用能够在相同时频资源上发送并行的数据流，增加系统传输速率，提高数据传输的有效性。

3 TD-LTE的网络结构

LTE采用由ENodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。LTE网络架构研究涉及功能包括:无线资源管理，UE与网络 的QoS协商，位置管理，寻呼、空闲和激活状态移动性管理，不同接人技术间的移动性，安全和加密，报头压缩，Outer ARQ，IP地址分配，漫游等。目前已经确定的协议栈结构和功能划分如图2所示。

图2LTE网络结构与协议结构

图2中，BS和接人网关AGW是已经确定的逻辑节点，虚线表示的.RRM服务器是尚待确定的逻辑节点。图中上部的白色框图表示控制面功能，下部的深色框图表示用户面功能。在BS、AGW和RRM三个逻辑节点内部的功能框表示已经确定归属位置的网络功能，而逻辑节点外部的功能框表示尚为确定部署位置的网络功能。

目前， LTE基本确认用户面的报头压缩、用户面和非接人层(NAS，Non Access ，Stratum)的安全功能终结在AGW，Outer ARQ和RRC功能终结在Node B。然而，究竟由接人层(AS，Access，Stratum)还是非接人层来控制报头压缩和安全功能目前还没有定论。

4 TD-LTE的应用前景

4.1 TD-LTE的高速性

2010年上海世博会上， TD-LTE演示网不仅吸引了大量游客的驻足体验 ，而且也吸引了不少业内人士的目光，在上海世博会通信信息馆中TD-LTE规模演示网共设宏基站17个，包含14 个室外宏站和3个街道站。该演示网覆盖上海世博会园区的9个室内场馆，包括浦东的7个场馆和浦西的两个场馆，覆盖面积为5.28平方公里。该演示网实际能够达到的最高数据传输速度，下行为70Mb/s，上行为25Mb/s ，超过现有3G网络数据传输速度的10倍。TD-LTE具有高带宽，低延时的特性，如能够在移动中流畅的观看实时画面就是对其特性的最好印证。

4.2 TD-LTE的应用领域

（1）基于TD-LTE的移动高清会议

随着现代社会工作节奏的加快，人们为了业务的快捷办理对移动性的要求就越来越高，所以公司里的工作人员在同一时段分布在各个不同的地方，当公司需要召开重要会议时，就可以通过TD-LTE技术给不同位置的人员召开会议了。TD-LTE具有高效的实时性，所以在各个不同地理位置的会议人员通过装有摄像头的笔记本电脑，并通过TD-LTE数据卡，就能够将摄像头拍摄到是实时画面和语音传输到会议中心。而会议中心的实时图像信号也能够传输到各个位置的电脑上去。

( 2 )基于TD-LTE的移动高清视频监控

移动高清视频监控较好的应用就是公安交通系统。使指挥中心与终端设备可 以共享实时信息。凭借无线电通讯设备、车载终端和手持LTE数据设备构成协作式设备组合，使一体化多媒体指挥中心与现场警员共享实时信息，从而可以实现公共安全所需要的先进通信能力。

例如交通警察配备上具有摄像功能的手持LTE数据设备，就可以实时地把所执勤的路段交通信息传回到多媒体指挥中心，执勤的交警把违法的行为通过手持摄像机传回交通指挥中心，然后指挥中心对此事件作出的决定传输到交警的手持LTE数据设备中，从而起到快速处理交通事故的作用。这样，公安人员将能更好地把握现场情况，提高决策效率，创造良好的交通次序。

5 结论

总之，TD-LTE技术的优势主要体现在速率、时延和频谱利用率等多个方面，使得运营商能够在有限的频谱带宽资源上具备更强大的业务提供能力。另外，基于TDD技术的网络部署不需要成对频谱，并且通过日益发展的宽带功放技术，这样提高了运营商的频谱资源利用效率和网络部署效率。从中可以看出，TD-LTE通信技术具有很大的应用前景。

参考文献

[1]万彭，杜志敏. LTE和LTE Advanced关键技术综述[J].现代电信科技，2009

[2]胡宏林 ，徐景编著.3GPPLTE无线链路关键技术[M].电子工业出版社.