LTE宽带移动通信网络及其关键技术

　　【摘要】本文就移动通信网络的发展趋势，探讨LTE宽带移动通信网络技术的进步，通过网络结构分析探讨LTE宽带移动通信网络的关键技术及其应用。
　　【关键词】宽带；移动通信；网络技术
　　1引言
　　现有的第三代移动通信网络由于存在CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA主要三种网络制式，在终端、多媒体数据业务等各方面已经体现出难以适应时代的需求及发展，而随着科技和移动通信网络的迅速发展，以通信网络的融合及长期演变为目标，在世界各地第四代LTE试验局/小规模的商用网络不断出现，可以说LTE移动通信网络已初步具备商用的能力；LTE作为面向下一代演变的移动通信网络，将现有多制式的网络作为基础，业务融合作为目标，逐步构建一个服务客户的全业务的宽带移动通信网络。
　　2通讯技术的演进
　　从图1可以知道，移动通信在从2G向3G到LTE演进过程中，技术演进主要方向是载频带宽由窄带向宽带发展，移动通信网络也将会从以语音为主导的网络向以高速数据为主导的网络转型，第四代移动通信网络LTE提供基于PS的全业务的高速率数据业务，其下载峰值速率可以达到100Mbps，而对于传统的语音业务则提供QoS传输保障，确保其对于实时性和安全性的要求。
　　2.1LTE组网
　　从图2可以看到，LTE组网存在几个特点。
　　（1）扁平化：LTE网络结构和2G/3G网络相比少了无线控制层（RNC/BSC），eNB直接连接到核心网（MME/xGW），网络结构呈扁平化。
　　（2）网状组网：相邻eNB之间自组网，MESH网络结构。
　　（3）全IP化：以太网成为主要传输方式；eNB之间通过X2接口进行通信，实现小区间优化的移动资源管理，这样的全IP，扁平化的网状组网特性决定了eNB集成了更多的功能块：物理层（PHY）、媒体接入层（MAC）、移动链路控制（RLC）、分组数据汇聚协议（PDCP）、移动资源控制（RRC）、移动资源分配和调度、小区间移动资源管理（RRM）等。
　　2.2LTE网络设计要求
　　为满足用户对于移动网络的高速率、实时性及全业务的需求，LTE网络需要在网络设计上考虑。
　　（1）灵活的信道带宽需求：LTE对于信道带宽需求灵活，可以是1.4M、3M、5M、10M、15M、20MHz等，有利于现有频率的使用。
　　（2）更低的无线网时延：单向用户面<5ms的时延，控制面<100ms的时延。
　　（3）更高的频谱效率：下行比WCDMAR6提高3-4倍，上行频谱效率比R6提高2-3倍。
　　（4）全分组域业务：为传统的电信业务提供QoS传输，即可以同时为客户提供2G/3G网络的基本的数据和语音服务。
　　（5）增强的移动性能：0-15公里/小时：最优的性能；15-120公里/小时：较高的性能；120-350公里/小时：支持实时业务。
　　2.3LTE融合与投资
　　LTE的融合属于一个关键的技术问题，如何使网络中的数据和语音统一于IP，怎样使得移动和有线信号实现廉价传输，通过采用脉冲调制来完成数据信号、语音、数字视频等近距离的传输，并实现与现有射频网络的共存。
　　3LTE宽带移动通信网络的关键技术
　　LTE宽带移动通信网络技术的显著特征是移动终端、全光传输网络以及新的空中接口等，这里主要分析空中接口的OFDM、自适应多天线技术，跨小区间的链路自适应，资源管理和干扰协调，多用户频率选择性资源调度。
　　3.1正交频分复用技术
　　在LTE宽带移动通信网络技术中，OFDM（全称OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）即正交频分复用，OFDM技术主要是通过大量窄带子载波来实现多载波传输。子载波直接相互正交，是高频带利用率数字的调制技术，能够在一个符号内复用上千个的子载波，主要适用于传输高速数字信号。在LTE宽带移动通信网络中采用循环前缀，能够有效对抗移动网络传输环境中的多径效应，并对快速付立叶反变换和快速付立叶变换进行解调、调制，以简化系统的复杂性，利用CP（CyclicPrefix）是为了防止不同时延造成的符号间干扰。
　　3.2自适应多天线技术
　　自适应多天线技术的特点：（1）OFDM技术与MIMO技术的融合，提高系统吞吐量；（2）支持多种模式的多入多出技术（MIMO）；（3）自适应MIMO技术根据信道特性调整传输参数在链路稳定性和容量之间取得最佳折衷。
　　3.3跨小区间的链路自适应，资源管理和干扰协调
　　根据用户所在的地理位置分配频带资源，降低小区间干扰，提高链路稳定性和优化多小区频谱效率。
　　3.3.1静态邻小区干扰协调和功率控制
　　（1）小区间干扰降低小区边缘的频谱效率；（2）小区间干扰协调（ICIC）和功率控制（PC）相结合降低干扰；（3）上行功率控制：终端UE计算到本小区和邻小区的路损PL1和PL2，根据路损差计算补偿因子alpha；（4）部分频率复用：系统将频率资源分为2个复用集，一个频率复用因子为1的频率集合，应用于中心用户（CCU）调度；一个频率复用因子大于1的频率集合，应用于边缘用户（CEU）调度。
　　3.3.2动态邻小区干扰协调
　　（1）LTE支持同频组网下动态的小区间干扰协调；（2）任何小区可通过X2消息发送强干扰指示（HII）给相邻小区，事先控制使得相邻小区调度资源避开干扰；（3）小区还可通过X2消息发送过载指示（OI）给相邻小区，当相邻小区收到OI报告后会采取自降干扰措施如降低本小区发射功率。
　　4LTE宽带移动通信网络技术的应用
　　伴随着移动支付、移动社交等移动互联网应用的繁荣，伴随着智能手机、平板电脑等移动互联网终端的火爆，网络却开始成为阻碍移动宽带时代真正到来的"瓶颈"的危险。为了打破这一"瓶颈"，一方面，蜂窝移动通信网络向有着更高速率、更高频谱利用率的LTE网络的升级，正在全球范围内快马加鞭；另一方面，LTE网络与WiFi网络的融合，异构网络的探索与实施，也正在掀起新的风潮。而所有一切努力，事实上都在为致力于构建的"互联生活"打造可信赖的移动网络基石。LTE宽带移动通信网络技术由于自身高速移动性、实时性、高速率及全业务等优点，使得宽带移动网络可以在众多领域进行推广和应用，可以看到的前景，如远程医疗、远程多媒体教学、远程地理应用、虚拟导航、虚拟现实以及应急通信等。
　　另外，行业信息化已经成为运营商的重点业务领域，运营商正力求向企业信息服务、家庭信息服务、行业信息服务，如智慧城市、数字城管应急系统、平安城市等领域拓展，而具有高速移动性、实时性、高速率及全业务性的LTE宽带通信网络为不同客户的通信需求提供了坚实保障。
　　参考文献
　　[1]彭锐.宽带移动移动网络（LTE）专利分析与对策研究[D].北京：北京化工大学，2010.
　　[2]郭喆.基于用户行为的移动通信网络综合优化研究[D].湖北：华中科技大学，2011.
　　[3]李晟阳，赵洪桂.宽带移动移动通信技术热点及发展趋势[J].科技风，2009.7（17）：135-136.
　　作者简介：
　　施东明（1972-），男，华南理工大学电子与通信学院，硕士，现工作于中兴通讯股份有限公司，长期从事现代无线通信网路的规划和设计，通讯网络的建设、调试和维护。