《LTE的技术发展分析综述》4200字

LTE的技术发展分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u25676LTE的技术发展分析综述 1174371.1LTE技术发展史 1279461.2无线局域网络 2196361.3超高速无线通信技术 2167521.4LTE长期演变通信技术 3324791.3.1MIMO技术 4129551.3.2OFDM技术 5221461.4LTE技术的优势 61.1LTE技术发展史第一代移动通信技术被美国于1896年研发出来，在信息传输的过程中运用的是模拟信号输入的方式。后来随着1G技术的逐渐发展也成熟起来，1G移动通信技术也被运用在了手机上，在当时被人们称作为“大哥大”。从此，人们便可以不受电话线的限制而随意给远隔千里的亲人朋友打电话聊天。但是也由于当时的第一代移动通信技术采用的是模拟信号传输方式，所以只能发送语音信息，而且其传输通道的容量特别有限，一般信号不太稳定，传输效果不太好，安全性也不高，特别容易受到其他信号的干扰，所以用户体验感其实不太好。第二代移动通信技术在系统的整体数据容纳量上有明显的提高，也是其最大的亮点之处。随着技术的不断研发改进，第二代移动通信技术不仅可以实现语音发送信息功能还突破了文字信息的传输并且还可以上网。较之2G通信技术，3G技术最大的不同在于运用的是新的电磁波频谱，制定了新的通信标准。所以3G网络在速度方面提升了很多，最好的记录可以实现2MB每秒的网速，这个速度相当于第二代移动通信技术的传输速度的一百四十倍。LTE技术是由3GPP组织以及全球各大企业2004年11月牵头开始启动推进发展，于2009年起，LTE技术发展十分迅猛，一下子在全球各个地方都开始搭建起LTE网络。通信技术的发展给当前的社会发展带来了很大的便利，特别是LTE技术的不断成熟也在城轨系统中被越来越多的运用在了城轨的车地无线通信系统中。所以下面对无线局域网络、超高速无线通信技术、LTE技术这三种使用比较频繁的三项的通信技术做出详细的介绍。1.2无线局域网络无线局域网络简写为WLAN，主要是采用电磁波的工作原理，并且利用无线电波对信号通道传输的相关信息进行读写然后发送至用户端，从而实现信息的随身化。无线局域网络解决了原有城轨交通系统中存在的复杂繁琐的网络线路和大笔的维修管理设备的预算开销。如此以来，我们就可以把节约出来的预算投入在一些新技术的研发上面来，抱以更加长远的眼光来研发相关核心技术。无线局域网络是有限局域网络的扩展与延伸，其主要是将通信技术与计算机技术相融合在一起应用。无线局域网的不断发展也使得我们的生活越来越便利，网络世界越来越流行，而且可以满足用户吃喝玩乐各方面的应用需求。在当前，大多数车地双向无线宽带传输网络都采取了无线局域网技术。无线局域网络在城轨系统通信系统中一般是利用无线的连接方式将城轨各个系统连接在一起，有利于更系统之间信号的双向传输，并且实现对整个城轨系统的实时监督和控制，为旅客提供更加高质量的服务体系。无线局域网络的优秀性能在于他的使用一般不会受到地理位置的影响，他可以在没有基站点的地方也可以进行工作，工作范围包容度很大；其次他的传输速率以及抗干扰能力也很强，出现错误的概率很小。1.3超高速无线通信技术超高速无线通信系统的简称为EUHT,是由中国独自研发成功的一个通信技术。即使在很高速度的情形之下，超高速无线通信技术仍然可以具有很好的传输速率而且传输内容的质量效果也很高。超高速超高速无线通信系统在变化宽带集成方面突破了以往的通信技术的局限。它能够实现在运行速度达到250-360km/h这样子高速运行速度的时候仍然做到信号的传输是十分稳定且传输效果是十分好的这样令人满意的效果，完全能够满足用户端的使用标准。它的主要亮点在于，其一它可以实现很快的传输速率，因为4×4天线结构使得当他在频率为160MHz的时候,该通信技术的网速可以达到560Mbps；其二它具有高移动特性，当城轨交通列车系统在高速移动的情况下还可以实现实时地高清地视频影像的传输和显示;其三它具有很好的稳定性，即使在城轨列车系统高速运行的情况下，仍然可以保证城轨交通系统车地无线通信设备保持高稳定性，抗干扰能力强;其四，它还具有低延时的特性，能保证城市轨道交通系统的无线通信系统在信息传输的过程中将延时保持在保持在毫秒级的等级之上。1.4LTE长期演变通信技术LTE的核心技术在于OFDM和MIMO，在3G基础之上发展起来但又不完全具备4G的各种特性所以又被称作为3.99G,通俗来讲就是准4G技术[7]。在城市轨道交通系统无线通信系统中主要用于提高车地之间信息的传输速率和抗干扰性能。最重要的是他具有高速移动性的特性，可以保证在高速运行的情况之下仍然可以保持信息传输的稳定性，保障其核心业务和相关信息能够稳定、高效、实时的进行传输，具有十分显著的优势特性。所以LTE技术能够在一定程度上扩大运输的频率带宽、扩大运输的运输量、提高信号传输的效率、以及可以保障信号传输的质量效果，降低出现卡顿、掉帧失帧的情况。目前，3GPP标准关于LTE系统大致可以分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种方式。如图1.1所示就是FDD、TDD双工方式工作原理图，FDD—LTE是欧洲标准，一般在国际上比较盛行，使用比较广泛。FDD-LTE技术是通过使用上下行两个成对的信号通道来完成传输数据的工作，上下行信号通道可以同时间而进行发送和接收动作，这样可以减少上下行传输过程中出现的延时情况。而且在上行通道与下行通道中间的间距可以适当的进行调整，更有利于信号的有效传输，保证信号的准确清晰度和抗干扰能力。而TD-LTE[8]是由我国自主研发的核心自主知识产权技术，在我国也被广泛使用，并且技术也都很成熟，有十完善的产业链和技术的支撑。而TD-LTE双工方式信号的工作方式不分为上下行成对频段的两个信号通道，他是在一条信号通道里面上下行间歇式的相互穿插式的传递通信信号，这样子也就会导致TD-LTE双工方式信号传输工作方式会更加的灵活多变，来应对更多情况下复杂情况下的信号传输方式，很大程度的降低了设备安装成本，是整个系统结构更加简洁明了，维护检修也变得容易了很多。而且它还可以更好地保障信号准确无误且高效高质量的进行传输，大大的提高无线通信的工作效率。图1.1FDD、TDD双工方式原理图1.3.1MIMO技术MIMO技术可以有若干个输入端口以及若干个输出端口。它不是只有一个输入端和输出端口来进行信息的传输，这样子多个输入输出端口就可以大大提高其运输的效率和容量。MIMO技术是当前在不再继续增加带宽的基础上而提升对信道容量改造的一个很有效的方法，也能够大大的提高频谱的利用率。MIMO技术在研发设计阶段不尊崇网上的消除信号受到来自多路径的干扰和影响反而利用了其可以接受到来自各个途径信号的这个角度出发，设计出了多输入和多输出的理念从而来提高通信的质量和运输效率。MIMO系统框图如图1.2所示：图1.2MIMO系统框图在LTE系统中MIMO技术又可以分为发射分集技术和空间复用技术。发射分集技术主要分为时间分集、频率分集、空间分集、极化分集等。相比较于其他分集方式，空间分集是在城轨交通系统中LTE技术中的使用最多的分集方式，在它的输入和输出站点连接多条天线设备。即使出现了因天线距离很远的问题而导致信号衰弱时，他们各个天线的信号衰落特性也是相互独立的，互不干扰。这样子的话他们就不需要占用另外的频率和时间的资源，提高了无线通信系统的可靠性。1.3.2OFDM技术OFDM技术也叫做正交频分复用，它是多载波调制技术中的一种。OFDM技术是LTE最具有突破性的技术之一。正交频分复用技术旨在是把一些高速运行的数据通过在接口的串并转化方式将其转化成低速运行的数据，其中在分别对每个进行正交分解的信号仔细每个进行调制，最后将这些正交分解后的信号按照相关法则进行矢量叠加，形成所需要传输的信号，将其传输。正交频分复用技术主要是可以提高无线通信系统的频带利用率，有效干扰源的干扰，并且有很好的抵抗延迟和衰落的性能特点。正交频分复用技术就是把接收到的信号整体分解成很多小的信号，每个信号都有专门对他们进行传输的每个分割之后的信号的专属的信号通道（后面简称信号道）。这样子每个小段的信号都有足够被容纳的空间，也保证了信号在到达接收端的时候可以更完整的复原整个原信号。而且在每个信号道之间还会采用一定的技术将信号道与信号道之间进行隔离，避免信号在传输的过程中受到干扰，影响信号的高效传输。保证了他们在传输信息的时候可以速率更快，传输效果更好。一般在实际应用中，总是会或多或少的发生一些信号接收机不能正常接收到频率信息亦或者不能接收到完整的信号的时候，但是在很多个信号机之中又不知道是哪一个信号机出现了问题，这个时候就会发现使用OFDM技术是一个可以很好的解决此类问题的技术。因为它的信号的传输是有各自信号道的，最后在叠加所有子信号道的信号时，可以很快的发现缺失的是哪一块信号，然后将其补充上即可。而不采用OFDM技术在传输最后只能知道信号不完整，并不知道哪儿不完整。由此可以看出OFDM技术和MIMO技术对于LTE整个技术的提升有多大帮助，不仅可以提升信号传输的效率、增大传输信号的容量问题还可以有效的增强信号传输的质量，保证信号在传输过程中不受到其他干扰源的干扰。1.4LTE技术的优势LTE技术在应用中具有诸多优势，包括如下：(1)可以将整个网络系统进行网络分组管理，分成几个领域来进行单独运行然后各个板块之间再进行资源互换，这样子就可以是一个庞大的网络系统得以简化。无论是运营速度还是维护成本都会有很大的改善效果。(2)传输速率变得更快。在频谱带宽为20MHz的情况下，使用该技术可以实现下行峰值速率可达100Mb/s，上行值速率可达50Mb/s，在信息的传输速率方面十分之快。(3)LTE技术在信号传输过程中对于频谱的上下行传输形式包容度很大，并且能够适用于规定频段范围内的各种频段，传输效果很智能化，也能够及时的对偏差的信号做出调整[9]，对整个系统的性能有很大的优化作用。(4)LTE技术的整个组成结构不十分复杂，他可以确保城轨交通系统能够在很高的运行速度、高频率的更换运行场景的情况之下仍然可以保证信号传输的内容是高清而且可靠的[10]；(5)LTE拥有很严格的网络服务体系，他可以很好的保护传输数据的准确性。(6)MIMO和OFDM技术的融入使得LTE技术显著的提升了频谱效率和数据传输速率，并且及时的对频率的偏移进行纠正。(7)LTE技术完全能够满足城轨交通系统中通信系统的实际应用带宽需求，能够协助城轨系统一起共