lte技术论文范文
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篇1
基于4G基础之上的无线通信lte技术并没有沿用3G系统的关键技术，它采用了全新的设计理念，对技术进行了革新，实现应用的创新。LTE技术的结构主要是由NodeB构成的，它有助于减小延迟，简化技术，实现较低的成本和低复杂性。此外，其中含有的RNC节点也更少，对3GPP技术的贡献是非凡的。总的来说，LTE无线通信技术采用了频分多址系统，属于技术改进后的OFD-MA，它能够实现正交输送，并兼顾单载波传输低峰数值，减少成本花费。在此基础上，其内部还采用了扁平的网络结构，实现了多天线技术的运用，取消了RNC节点，并实现了分集、阵列、空分复用的增益，可以使不同方向的多个用户获得同时段服务，提升峰值数率和数据传送速度。
2.LTE技术的实际应用
在科学技术日渐完善的大背景下，无线通信LTE技术已经逐步应用到了各行各业，且其技术特点也在日渐成熟。例如，在我国的上海世博会上，高清视频监控的初步演示就将LTE技术应用在了其中，将网络移动采编播设备利用到了系统之中。该技术的有效使用，能够实现视频、音频等素材的快速传回，提高新闻的时效性，满足新闻传播的诉求。从传播速度上考虑，用户在使用LTE无线通信技术后，下载容量40G的3D影片，不到两小时就可以完成，其速度提高了10倍以上。
3.LTE技术的应用展望
一方面，LTE技术是由3G技术向4G技术演进的必经之路。其在应用过程中采用了最新的B3G或4G技术，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以说是4G技术在原有技术上的科学利用。它在具有LTE技术优越性的基础上，也更加接近4G系统技术。另一方面，LTE技术的产生应用并不是一个简单的过程，它主要是在与WiMAX的竞争中实现了发展。现如今，WiMAX的802.16e标准正在申请进入3G系统，802.16e技术更是入选了IMTAdvanced的候选行列，并坚持保存其原有的兼容特点。在未来的技术应用领域，势必会出现WiMAX技术与LTE技术的竞争局面，在高技术领域保持良好应用，促使其更好的发展。
4.结束语
篇2
【关键词】 预编码 多输入多输出 正交幅度调制 误比特率
一、引言
在移动通信系统中，可以通过高阶信号调制技术和多输入多输出（MIMO）技术来提高系统的频谱效率，但是，在一个噪声信道环境下，传输数据速率的提高会带来误码率的提升。为了提高频谱效率，长期演进（LTE）移动通信系统中采用了链路自适应技术，根据信道条件的变化，系统动态地采用不同的调制和编码、MIMO传输模式[1]、预编码和发射功率等技术，以期在保证信号质量的情况下取得最大的传输效率。
LTE移动通信系统采用了正交频分多址（OFDMA）、多输入多输出（MIMO）[2]等关键技术，以此来克服多径信道的频率选择性衰落和提高系统的传输速度。本文对LTE移动通信系统中预编码算法进行了研究，并根据信道条件的变化，对链路自适应调制与编码技术下的预编码算法进行了性能仿真，分析了不同调制与编码下系统的传输速率与误码率的曲线变化。
二、基于信道矩阵奇异值分解的预编码算法
多输入多输出（MIMO）技术将连续的信号比特流拆分成多个信号子流，再将各信号子流通过不同的天线发射出去，传输各信号子流的多个发射天线与接收天线构成了空间信道矩阵。在空间信道矩阵构成的各子信道不相互独立的情况下，各子信道将相互干扰，从而影响信号接收质量。在LTE系统中，预编码技术被看作是解决空间各子信道相互干扰最有效的方法[3]。最优的预编码矩阵是基于信道矩阵奇异值分解的矩阵。
首先假设在一个子帧持续时间内，信道矩阵H不变，假设系统有NT根发射天线，MR根接收天线，发射符号分为L层，每个层有T个符号，第i层由符号[xi，1，xi，2，...，xi，T]组成。对信道矩阵H进行奇异值分解：
式中，n为高斯白噪声。在实际的应用中，由于反馈资源的限制，系统首先须在预先给定好的码本里选择一个码本作为预编码矩阵，也就是利用某种准则得到码本索引。
三、预编码矩阵下的MIMO接收机算法
LTE系统中的预编码矩阵指示（PMI）反馈都是基于协议配置码本，主要有两种准则：一种是基于系统容量最大化，另一种是基于最小误码率（BER）[4]。本论文采用基于最小误码率的MMSE准则，减小发射信号和接收信号之间的误差信号功率值，并以此自适应选择不同的调制方式和编码，以便保证系统取得最大的传输容量。假设均衡后的信号为X？，最初的发射信号为X，假定最优均衡器变换系数为G，MIMO信道矩阵为H，那么误差信号可以表示为：
四、自适应调制与编码技术下的预编码算法仿真实验
为了对算法性能作对比，在预编码算法基础上，自适应调制方式分别在QPSK、16QAM、64QAM三种方式进行选择，接收端用MMSE准则的均衡器，将发射信号功率值与均衡后的误差信号功率值的比值作为自适应调节参数，选择相应的调制方式与编码率，当误差信号功率值较大时，此时误码率较大，选择低阶调制方式，以保证信号传输质量，当误差信号功率值较小时，选择高阶调制方式，以提高信号的传输速率，以期在满足信号质量要求的情况下达到最高的传输效率。
仿真实验在多输入多输出MIMO的情况下展开，信号经过衰落噪声信道，信噪比SNR取值在0dB到21dB之间，信噪比与误比特率和数据传输速率仿真结果分如图1、2所示。
从图1可以看出，随着SNR的值增大，误比特变小，采用固定调制的阶数越高，误码率越大。在信噪比的值为0dB到12dB之间时，固定64QAM、16QAM高阶调制的误码率都较高，但是，在自适应调制和编码方式下，误码率却随着信噪比变大很快变低，因为链路根据误差信号功率情况自适应地选择了恰当的调制方式和编码率。从图2可以看出，在其他参数不变的情况下，采用固定调制方式和编码率时，数据的传输速率是一个定值，调制阶数越高，数据传输速率越大。但在自适应调制和编码方式下，链路根据信噪比情况，灵活改变了数据传输速率，信噪比的值越小，误比特率就变高，此时数据传输速率减小，信噪比的值越高，误比特率就变小，此时数据传输速率增大，在满足信号质量要求的情况下达到了非常高的传输效率。
五、结论
论文对链路自适应调制与编码技术下的预编码算法进行了研究，在LTE系统中，预编码技术被看作是解决空间各子信道相互干扰最有效的方法。论文采用基于信道矩阵奇异值分解的方法得到最优的预编码矩阵，信号经过噪声信道后，在接收端，采用基于最小误码率的MIMO接收机算法，减小发射信号和接收信号之间的误差信号功率值，以此自适应选择不同的调制方式和编码，以便保证系统取得最大的传输容量。通过仿真验证，在预编码算法基础上，采用自适应的调制和编码方式能根据信噪比大小变化，灵活改变数据传输速率，在满足信号质量要求的情况下达到了非常高的传输效率。
参 考 文 献
[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
关键词：TD-LTE技术；高校教学；运用
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）38-0193-02
全球移动通信产业面临巨大变革，移动互联网时代已经到来。移动信息服务已广泛融入了人类的个人生活、学习以及各行各业。在传统的2G和3G网络已无法满足用户日益增长的移动互联网流量需求的时候，TD-LTE（4G）技术应运而生。
TD-LTE（时分同步码分多址技术）即TD-Long Term Evolution，是3G标准TD-SCDMA的后续演进技术，是拥有自主知识产权的第四代移动通信技术。相比于TD-SCDMA，TD-LTE具有更高的速率和更低的时延，为用户提供永远在线的体验，除实现高宽带应用数据业务之外，还能更好地支持实时交互功能。随着4G产业化和商业化进程的不断加速和基站布点的完善，将会促进学习和工作的革命，TD-LTE技术支持下的远程教育逼真度高，互动性强，提高了远程学习的效果。改变了原有的教室教学活动方式，为学生提供随时随地、随心随意的学习需求，符合未来社会发展趋势，特别是在教学活动中前、中、后三个阶段，提供了较强交互功能，因此要在今后的高校教学中广泛应用。
一、TD-LTE的关键技术和特点[1]
（一）TD-LTE所采用的关键技术
相比3G所使用的CDMA技术，TD-LTE采用了OFDM、MIMO、高阶调制、网络架构扁平化等多项关键革新技术。
1.OFDM：即正交频分复用，该技术与GSM网络中的FDM类似，即将一个频谱划分为多个子载波。但与GSM不同的是，OFDM系统中不同子载波间相互正交且重叠，省去了GSM系统中不同子载波间保护宽带的需要，由此可提升系统频谱效率；同时，OFDM系统可将一条高速宽带数据业务流划分为多条并行窄带数据流，以此克服宽带移动通信系统中多径效应和符号间干扰带来的影响。
2.MIMO：即多天线技术，通过在基站和终端配置多根天线，实现在多个独立的空间传输通道上的多路传输。系统可根据用户信道状态，将MIMO工作模式自动配置成波速赋形、空间复用、空间分集等多种状态，以获取更高的数据业务速率和更高的传输可靠性。
3.高阶调制：3G系统中最高调制方式为16QAM，即每个调整符号可携带4比特信息，而LTE系统最高调制方式为64QAM，即每个调制符号可携带6比特信息，由此可将频谱效率提升50%。
4.网络架构扁平化：为了提升数据业务的时延性能，4G技术对无线网络进行了革新，去掉了BSC/RNC这个网络层面，从而根本性地改善业务时延。
（二）TD-LTE的特点
1.高速率：TD-LTE网络能实现下行峰值速率超过100Mbps，上行峰值速率超过50Mbps，最大可支持350km/h高速移动场景下不掉线。
2.低时延：大幅降低接入时延和端到端业务时延，以支持实时交互类业务。TD-LTE系统要求其业务传输的单向时延低于5ms，接入时延低于50ms，从空闲状态到激活状态的迁移时间小于100ms。
3.永远在线：用户注册后，核心网一直保持连接，用户感觉“永远在线”，业务体验更好。任何时候发起业务都会得到快速响应，在2G/3G网络中，终端开机后需要几秒到十几秒的漫长时间。LTE终端开机后，即为终端分配IP地址，在核心网中保留用户的会话状态，保留基本通信资源，保持用户接入，用小于100ms的时间，使用户无法感知，达到“永远在线”的要求。
4.终端形态丰富，除了智能手机和数据卡外，用户还可选择CPE、MiFi、平板电脑等多种类型终端。
二、TD-LTE技术在高校教学活动中的应用及效果
TD-LTE时代将成为必需的工具和平台，宽带和网速更占优势的TD-LTE的发展前景会更加广阔[2]。高校学生作为将来TD-LTE技术用户的重要群体，也必将对高校运行模式产生更为广阔的影响。
（一）TD-LTE技术促使高校的教学革命
技术成为生活中一部分的时候，不再单纯地被人类当作工具用来解决问题，当技术成为人类生存所需基本条件之一的时候，人类的基本生产方式、生活方式、交往方式和思维方式势必发生意义深远的改变[3]。
而TD-LTE作为一项新型的通信技术，从2014年开始迅猛发展，尽管用户使用时对费用价格关注较高，但它取代3G技术的发展趋势成为必然。互联网时代已经对传统模式的教学产生了转变，非结构化的空间符合未来的学习趋势，而成为当前研究的趋势[4]。用移动互联网模式颠覆传统教育，一节课有来自全球一百多个国家的十几万学生在同时学习，TD-LTE技术实现了即摄即传，课堂授课效率明显提高。
有机构预测，在线教育将在2016年将达到1600亿的规模，将教师和教学内容包装成教育产品，实现在线教育。这一需求离不开TD-LTE技术对线上教育产品的支持。清华大学将会计、足球等课程搬上了果壳网，实现了教育方式的新变化。MOOC（慕课）这种大规模开放式课堂的教学方式，借助新一代的移动互联网和智能终端，抢占新型教育教学领域。
（二）TD-LTE技术改变教育者的教学行为
现有的课堂架构和教学形式、活动还是沿袭着工业时代人才培养的架构，显然已经不能适合于当前及未来人才培养的需求。而未来课堂是一个基于云端的课堂，一切资源的存取和处理均在云端，教师和学习者可以通过自己的交互终端接入，实现资源的共享，有利于课前、课中、课后的一体化设计[5]。教育者通过TD-LTE技术与教育情景结合，能真正地支持学习者的活动，以达到学习目标、认知目标，围绕以教育者为服务对象的APP程序大量诞生，设计在TD-LTE技术的支持下，将对教育者的教学行为产生积极影响。
课前利用个人终端集体备课，通过TD-LTE技术的高速率，上传备课成果，推送预习任务，学生完成预习任务的预习过程和进度，会体现在教师的移动终端。TD-LTE技术永远在使教师对学生能够及时辅导交流。教师工作的评价体系也因此改变，个人在教学的贡献率，线上交流辅导的时长、效率，成为重要指标。在TD-LTE技术的辅助下，以课堂讲授为主的教学活动彻底颠覆。开放教学平台，学生链接进入后，平台显示上课人数、作业完成率等相关信息，教学内容按照备课顺序依次出现在学生终端，学生需要不断跟进教师的讲授内容。个别学生脱离，教师终端上立即红色显示学生信息，紧紧把学生围绕在本节课的教学中，提高课堂效率。课堂测验项目，教师向学生推送，学生完成后立即显示成果，测验分析程序启动，指导教师完善课堂知识的讲授。课后教师课后作业及预习任务，并通过平台软件提醒学生完成。
（三）TD-LTE技术的发展促使学生学习方式产生变化
如今教育严重落后于时代的发展，面对未来的挑战，以落后的思想、技术、模式和组织来培养适应未来的人才，根本不可能，也无法得以实现[3]。过去的填鸭式教学方式让学生无法接受，通过TD-LTE技术随时随地地下载学习资料，了解各个知识点，使获得知识的渠道不再单一。
课前、课中、课后三个阶段的学习行为产生重大变革，课前在TD-LTE技术支持下，学生用自己的智能终端，在云学习系统中下载预习资料，并将学习中所遇问题与教师交流，课堂教学时间也不再只是45分钟。利用智能终端的采集系统功能，从身边的生活世界中收集所需学习资源，并及时上传到云端，充分体现TD-LTE技术的高速移动接入功能。而课中学生可以对所遇问题及时进入云学习系统中下载资料，并通过社交软件实现资源的共享和交流。而在小组交流成果，由小组代表使用TD-LTE技术迅速地上传到公共显示屏中，以供其他小组借鉴和教师指导。在课后，学习者利用智能终端通过TD-LTE技术，可随时浏览课堂视频加强学习效果，完成教学者推送的测试结果。对仍然存在的问题，通过视频对话，及时与教学者沟通，TD-LTE技术的低延时的特点在视频对话中克服了画面停顿、声音与图像不同步的弊端，实现教学者与学习者虽相隔千里，却始终有面对面的感受，使学习者在整个学习过程是一对一的个性化教与学的过程。
三、结语
在高校教学中运用TD-LTE技术显现出了很多传统教学手段所无法相比的优点，在TD-LTE技术日趋完善、费用更加低廉之后，必会对教学手段、教学方式产生重大影响。各高校将通过TD-LTE技术的帮助，提升课程的学习效率，实现学习型、创新性社会的期望。而教育者熟练运用TD-LTE技术与智能终端的能力大大提升，成为课堂教学革命的推动者。
参考文献：
[1]中国移动通信集团公司.TD-LTE百问丛书之入门集[M].北京：教育科学出版社，2013.
[2]王洪军.后3G时代中国移动TD-LTE发展探析[A]//2011年通信与信息技术新进展――第八届中国通信学会学术年会论文集[C].北京：中国会议，2011-11-02：101-104.
[3]余胜泉.技术何以革新教育[J].中国电化教育，2011，（7）：1-6.
篇4
【关键词】LTE关键技术发展趋势
LTE技术是多种先进技术的集成者，它是3G无线通信技术的替代者，作为是4G时代可能的移动无线技术的标准之一，LTE技术的发展将会影响着整个移动通信产业技术的发展方向。
一、LTE产业发展现状
虽然3G通信技术在我国范围内兴起的时间不长，才在刚刚大规模部署的阶段，但4G的研发工作早已在各国不同地区开展了。随着移动设备的越来越高端，人们对上网的需求也不得已满足，热门对于2Mb/s的WCDMA R99传输速录和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已经不能满足自身需求[1]。并且，OFDM技术作为无线通信技术发展的另一产物，将无线通信的接入速率提升到100Mb/s，这给3G信息技术带来了巨大的市场竞争压力。
二、LTE中的关键技术
1、OFDM技术
OFDMA技术其实就是LTE下行链路采用在循环前缀基础上的正交频分多址技术。首先在发射端将信号插入到循环冗余校验码中，然后对信道进行编码、信道交织、特征加扰等的处理来解决突发噪声对系统操作的影响，LTE系统一般采用QPSK、16QAM、64QAM三种方式[2]。
如图1就是LTE系统的发送接收模型，是一种采用了2*2的MIMO技术，一个码字到两层的映射方式。由于天线数量与码字数量不一致，所以需要将码映射到不同的发送天线上，由此便需要层映射和预编码的工作。层映射是将码字按照一定的规则流程映射到多层的过程，预编码则是将数据再次映射到不同的天线端口的过程。
在理解OFDM技术时，应注意区分于一般的频分复用FDM技术，正交频分复用技术是多载波通信的一种，并且在频道选择性信道中发挥着最大优势，各个子信道在正交频分复用系统中的时域中正交，并且重叠在频域中，其实现工作的基本原理就是通过串/并转换器将高速串行的数据流变为多个低速并行的比特流，并且每一个OFDM子信道只传输一个低速数据流。
2、多天线技术
现代的无线通信技术离不开天线的作用，所以天线性能是否优良也影响着整个通信系统的效果。在传统的通信技术中，天线技术从开始的单发/单收天线到单发/多收和多发/单收的发展阶段，在实际生活应用中我们也了解到，地面传输路径中信号的通信比其他路径如光纤、电缆、卫星等的信号要发展的慢一些。
而现如今的通信系统要想打破原有技术的束缚来获得更强大的信号功率和更优良的服务，可以从恶劣通信环境影响通信技术发展进行突破。所以就要不断提高发送信号的功率[3]。这在第三代通信系统中是不存在的买所以就会降低整个通信系统的性能影响通信技术的发展。所以人们对无线网技术的研究是具有重大突破性的。
3、MIMO技术
MIMO技术为通信技术中高速的数据信号传输技术带来了可能成为无线通信领域的一大新突破，它很大一定程度上是提升系统频率利用率。其工作原理就是基于通信系统的基础上采用其多输入/输出的方式更多的发送与接收同时选择多天线单元，并且通过其信道途径中的多维度的特性。如图2所示。
MIMO技术特点是采用多远天线阵列在发送/接收端，得到不同的空间特性的空间向量基于无线信道中，有如在一个通用大空间的信道中又独自进行多个互不干扰的信道。这种技术可以带来空间的分集增益，这种新型MIMO技术创新的方法被称为空间分集。通过MIMO技术，天线阵列所传输的多个并行的信号数据，接收端可对其进行相应的数据标识，也就是说，不同的数据流对于接收端都是具有可利用和区分的空间特性的，在这时就具有了多维性。MIMO系统改变无线信道可看做是由M= min（nT，nR）个并行子信道组成，所以MIMO技术中的通信系统信道容量其实就是所有子信道通信系统容量的总和。在所有的发送和接收天线阵列都具有非相干特性的条件下，系统中每个子信道都可有相同的极限容量，整个信道极限容量将会有重大提升，公式如下：
C≈M・B・log2（1+SNR）
所以从上文分析及公式可以看出，MIMO技术的改善会对整个无线通信信道的容量进行全面提升，还有就是利用MIMO技术还可增加信道的可靠性来降低信道传输数据的错误率。
三、LTE中技术的发展趋势探究
作为我国最大的移动营运商，中国移动也将加入到LTE技术营运行列中，由于美国高通公司在3G时代占据主导地位，LTE正在努力避免高通的主要技术，所以大大削弱了高通在3G时代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全会通过RAN1提交的融合帧结构方案，被正式写入3GPP标准，2008年，RAN4的工作、RAN5和核心网的相关标准制定工作的完成，又是一重大性进展。
LTE具有来自TD-SCDMA现有核心技术的继承和MIMO、OFDM主流技术有机结合，将显著提高新型技术的系统功能，也给4G标准中更多地专利技术提供了可能。
还有随着多媒体娱乐和网络游戏的开发，当前的传输速率已经达不到人们的要求，所以设计并实现了峰值速率的数据传输，并且具有良好的兼容性。
四、结束语
3GPP LTE技术作为重要的无线通信技术，OFDM技术很大程度上又提高了系统容量和系统的频谱效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技术中必须应用更先进、资源利用率更高的技术如高阶MIMO技术、协调多点发送技术、等进一步提升整个系统的性能。
参考文献
[1]沈嘉，索士强，全海洋. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京：人民邮电出版社. 2008：16-46
[2]曾召华. LTE基础原理与关键技术[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2010：18-34
篇5
【关键词】 移动通信 5G优势 5G难点
一、引言
5G的发展区域成熟，然而5G存在哪些技术优势和特点值得我们去研究和推广呢？下面进行阐述。
根据目前的共识，5G系统应具备的特征：容量较4G（LTE-A）提高1000倍以上，频谱效率和能耗、传输时延、系统安全和用户体验显著提高。同时5G可以为机对机通信（M2M）等物联网应用场景提供架构上的支持[1]。5G研究的几个热门话题：大规模天线阵列（Massive MIMO）、基于滤波器组的多载波技术（Filterbank Multicarrier，FBMC）、全双工复用、超密集网络、自组织网络、软件定义网络及内容分发网络。个人对前两个东西有一定了解（在实验室耳濡目染的结果），下面大致说说二者在研究上的难点。（理论问题才是问题，硬件不是5G的瓶颈）
二、MIMO多天线技术
大规模MIMO大规模MIMO带来的好处是：第一、空间分辨率与现有MIMO 相比显著增强， 能深度挖掘空间维度资源， 使得网络中的多个用户可以在同一时频资源上利用大规模 MIMO 提供的空g自由度与基站同时进行通信， 从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率[2]；第二，、大规模 MIMO 可将波束集中在很窄的范围内， 从而大幅度降低干扰。第三、可大幅降低发射功率，从而提高功率效率。 第四， 当天线数量足够大时， 最简单的线性预编码和线性检测器趋于最优， 并且噪声和不相关干扰都可忽略不计。总之，基站处天线数增多带来的不仅是量变，而是产生了质变――为什么质变，有兴趣可以看看Mazetta关于Massive MIMO的开山之作中的数学证明。那么大规模MIMO的研究难点在哪里？我准备从4个小方面举例说明。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经过大量的外场实测得出一些参数，然后用于计算机仿真。还有比如平面波建模还是球面波建模，raytracing 还是 geographic-based model等等，都需要严格地确定。这是一项脏活累活。难。2）空分多址方案。简单说就是如何对一个大维矩阵在某个域内稀疏化，从而挖掘空间资源。华为有了个稀疏多址（Sparse Code Multiple Access，SCMA），大唐有了个图样多址（Pattern Division Multiple Access，PDMA）[3]。国际上最具潜力的是大规模MIMO下的空分多址。这是5G无线接入性能成百上千倍提高的关键，当然难。3）信道估计、导频。上下行链路的数据传输需要对信道进行估计，天线数过多，需要估计的量也会过对导致开销过大。看看有多少paper在讨论这个导频开销、导频污染问题就知道了。解决不了信道估计，大规模MIMO也只是纸上谈兵。4）接收机。不是说弄个nb的信源编码+信道编码就能解决问题了，放个turbo就能在实际系统里逼近容量，不太现实。
三、基于滤波器组的多载波
基于滤波器组的多载波研究这个主要是要替代OFDM。你没听错，由于5G中以下应用场景，OFDM的缺点暴露无遗，应当获得解决。5G的应用场景是：海量节点的M2M通信、频谱碎片化的现状、低延时应用的需求、异构网络的融合需求[4]。OFDM的以下缺点使其难以满足新场景下的需求：第一，各子载波之间必须同步以保持正交性，在小区存在海量传感节点时同步的代价将难以承受；（OFDM对同步的高要求使得其无法应用在上行，所以LTE上行采用的是SCFDMA）第二，其采用方波作为基带波形，载波旁瓣较大，难以利用碎片频段；第三，其使用的循环前缀（CP）长度仅与无线信道有关，所以在频繁传输短帧时CP会造成无线资源的大量浪费[5]。但是，替代OFDM谈何容易。首先要保持其优点：计算量小（FFT实现）、易于与MIMO结合（频域单点均衡，使子载波并行处理成为可能）；同时要克服其缺点。目前学界的方案主要是FBMC，GFDM等，但是谁也没有解决根本问题。直到现在也没看到论文发出来说自己的方案能搞定均衡、信道估计。基本都是在绕圈子，讨论子带滤波器设计这些边边角角的问题（目前最好的设计方法可能是IOTA）。难点在于这是一个数学问题，而且很难表述，更难求解，更不要说证明……
结语：人们对动互联网的要求是更高速、更便捷、更强大、更便宜，需求的“更”是没有止境的，这促使着移动互联网技术突飞猛进，技术体制的更新换代也随之越来越快。很多用户刚刚踏入4G的门槛，5G时代很快就要来到了。
5G 将会开启一个新时代，一个无线网络与每个人都息息相关的时代。据悉，5G将在2021年前后实现商用，届时人们的生活将变得更快、更便捷。
参 考 文 献
[1] 5G主要关键技术探讨[J]. 王建军，张玉娟. 科技创新导报. 2016（33）
[2] 5G移动通信相关技术与国内发展趋势展望[J]. 杨随虎. 自动化与仪器仪表. 2016（11）
[3] 第五代移动通信系统5G标准化展望与关键技术研究[J]. 周一青，潘振岗，翟国伟，田霖. 数据采集与处理. 2015（04）
篇6
关键词：无线通信；TD-LTE；优化；虚拟化
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0268-03
随着现代社会经济的不断发展，科学技术水平不断提高，无线通信技术的发展也不例外。自无线电通信技术问世以来，通信技术领域每一次概念和技术的提出都为人类社会的发展做出了巨大的贡献。从基于蜂窝概念和模拟制式的第一代移动通信系统的产生，到数字传输方式与以时分复用接入（Time Division Multiple Access，TDMA）为标志的第二代移动通信技术的大力发展，乃至以码分复用多址接入技术（Code Division Multiple Access， CDMA）与多媒体技术为支撑的第三代移动通信系统以及当前炙手可热的第四代移动通信，无线通信领域的飞速发展依然彻底改变了我们的生活和工作方式。
1 无线通信系统发展概况
无线通信作为当前发展最快的通信技术之一，每一次概念与技术层面的突破，有效推动通信领域发展的同时更加速了现代社会信息化的步伐。
无线通信系统的发展先后经历了以全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication，GSM）和CDMA One为代表的2G（Generation）系统、以基于CDMA空中接口技术的3G系统，并将迎来以正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）为空中接口技术的准4G系统。
最初的2G系统采用的GSM标准由欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定，采用基于频分复用（Frequency Division Duplexing，FDD）和TDMA技术的空中接口，占用900MHz、1800MHz与1900MHz频段，可支持9.6kbps的数据传输速率完成语音和短信等基本服务。在此基础上，2.5G系统——GPRS（General Pocket Radio Service）采用通用分组通信技术，数据传输过程不再占用固定的无线信道，从而更加合理地分配信道资源，可支持54kbps-114kbps的传输速率。为了满足人们对数据传输速率与多种业务传输的要求，继2.5G移动通信系统之后又出现了EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution），该系统能够与宽带码分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA）系统兼容，采用多时隙操作，进一步将数据传输速率提高到384kbps。
3G系统——通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）采用WCDMA和时分同步码分多址接入（Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）、智能天线、联合检测等技术，进一步提高了无线网络通信的数据传输速率和安全性能。在3G系统的基础上，HSPA-High Speed Pocket Access，即HSDPA（High Speed Downlink Pocket Access）与HSUPA（High Speed Uplink Pocket Access）的提出是无线通信领域的又一大突破。该系统通过采用下行信道高速共享技术将下行传输速率提高到14.4Mbps；上行引入新的物理信道，采用分组调度功能、多码传输及混合自动重传等关键技术，有效提高了上行业务的承载能力。LTE（Long Term Evolution）是3GPP发起的长期演进计划，可支持FDD和时分复用（Time Division Duplexing，TDD）两种双工方式，采用扁平化IP网络架构与OFDM空中接口技术，上下行数据传输峰值速率可分别达到50Mbps和100Mbps。
未来的4G系统——LTE-Advanced是对LTE做出的演进，完全兼容LTE系统，支持100MHz带宽的同时进一步将上下行传输速率提高到500Mbps和1Gbps。
2 TD-LTE基本原理
TD-LTE（Time Division – Long Term Evolution）是TD-SCDMA长期演进系统的产物，采用OFDMA空中接口技术，有效提高了无线通信系统的上下行数据传输速率和频谱利用率，降低了系统传输的时延，同时支持语音、视频、在线网络游戏、高清视频点播等多功能业务。目前，TD-LTE以其突出的优势受到越来越多的电信运营商和设备制造商的支持和青睐。TD-LTE系统的基本原理如图1所示。该系统并未沿用UTRAN中的RNC-Node B结构，而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B结构，这些节点之间通过IP进行传输，并在逻辑层面上通过X2接口互相连接成为Mesh型网络结构，用于支持UE在整个网络内的移动性，从而保证接入TD-LTE移动通信系统的用户在使用网络的过程中能够平滑无缝地进行切换。基站e-Node B与接入网关（Access Gate Way，aGW）之间通过S1接口进行连接，该连接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的连接方式，一个基站e-Node B可以与多个接入网关进行互连。TD-LTE系统中的e-Node B具有对空中接口的用户平面和控制平面进行管理和控制的功能，aGW承载了对使用该系统用户的数据进行分组和汇聚的功能以及包括心灵状态管理在内的部分核心网功能。
3 TD-LTE无线网络目前存在的弊端
虽然TD-LTE无线网络系统在充分兼容TD-SCDMA无线通信系统的同时，有效提高了上下行数据传输速率，降低了无线传输的时延，改善了所占用频带的利用率，但是TD-LTE无线网络系统依然存在多网络共存进而产生相互干扰的弊端。随着科学技术的日新月异，各大设备商提供了多种多样的无线网络接入终端，这种终端在高速移动的情况下，会出现于基站频繁交换信令、切换信道的现象，如何实现这种情况下终端接入无线网络的平滑转换，是TD-LTE无线网络系统不可规避的问题。
4 TD-LTE无线网络的优化方案
针对上述高速移动终端频繁切换进而影响TD-LTE无线网络系统综合性能的弊端，该文提出了基于虚拟化技术对TD-LTE无线网络系统核心网进行优化的方案。
4.1 优化方案基本原理
虚拟化技术是指利用目前炙手可热的云平台对物理资源从逻辑角度而非物理角度进行重新配置的方法。基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案是指通过逻辑划分将无线网络切换、多制式相互干扰产生的问题等交给额外配置的服务器来实现，从而降低了TD-LTE无线网络系统本身处理这些冗余的负担。如图2所示，我们采用OS6850作为虚拟机对TD-LTE无线网络系统中产生的额外负担进行接收、存储、处理和反馈，以实现优化TD-LTE无线网络系统性能的目的。
4.2 优化方案的测试结果
4.3 优化方案的优缺点
通过对上述基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案的研究，并采用OS6850作为虚拟机完成系统不稳定情况下的测试工作，我们可以看出该优化方案能够在无线网络系统不稳定，系统中接入终端频繁切换小区的情况下，有效保证系统的稳定性，降低系统中接入终端传输和接收数据的时延，提高系统的资源利用率。但是这种优化方案需要较为昂贵的服务器作为无线网络系统的支撑，这是其不可避免的缺点。
5 结束语
无线通信技术的快速发展作为当今科学技术不可小觑的一个分支，已经成为当前衡量一个一个国家科技发展水平的重要标志。TD-LTE无线网络系统作为当前发展最快的无线通信技术之一已经得到了广泛的应用，但是，在网络系统不稳定情况下无线系统综合性能会急速恶化，进而直接影响到用户的直接体验。该文基于虚拟化技术的基本原理和应用原则，提出了对TD-LTE无线网络系统的优化措施，并搭建网络平台验证了该优化方案的有效性，为TD-LTE无线网络系统的进一步发展指明了方向。
参考文献：
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[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.
[4] 3GPP TR 25.913.Technical Specification Group Radio Access Network； Requirements for EvolvedUTRA（E-UTRA） and Evolved UTRAN （E-UTRAN），V7.3.0 2006.
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【关键词】 LTE 微波 分组微波
从2013年开始，LTE基站在国内开始大量部署，LTE移动回传网络成为各大运营商重点关注和建设的对象，截至2014年12月，仅中国移动完成建设70万个4G基站，综合联通和电信的4G基站建设，全国4G基站建设总数将超过80万个，远远超过3G时代的基站建设速度和密度由于早在3G时代。承载4G基站的分组接入设备之间采用光纤直连，对于主城区或者市区等光纤光缆已覆盖的区域来说，光纤直连不是难事；但是对于郊区、农村、山区、海岛等光纤光缆未覆盖的区域，铺设光缆或者海缆需要耗费大量的时间和人力、财力等。因此各大运营商考虑将分组微波技术引入作为光纤光缆直连的替代方案。
分组微波技术将在LTE时代扮演着重要角色，主要解决光纤部署困难地区的基站回传和热点地区快速覆盖等应用需求，目前分组微波设备已在亚非拉美等地区应用在LTE移动回传网络中。本文分别从微波技术的发展，微波技术的应用场景，分组微波的优势以及分组微波技术的发展等四个方面阐述分组微波技术方案在LTE移动回传网络的应用。
一、微波的发展
伴随移动通信网络的发展，微波的发展分为三个阶段：
1）TDM微波。。2G和3G早期的网络主要是TDM语音业务，其应用特点是业务传送带宽固定， TDM微波采用QPSK～128QAM固定调制方式，带宽低；接入采用PDH微波，汇聚采用SDH微波，以太网业务采用EOS（Ethernet over SDH）方式进行封装。在数据业务大量出现后，TDM微波缺陷明显
2）混合（TDM+Ethernet）微波。随着3G的普及，尤其是数据业务的爆炸式增长，使得3G基站Iub接口带宽增大且动态变化。混合微波承载TDM业务和Ethernet业务，调制方式采用QPSK～256QAM，并引入了AM（自适应调制技术），可以动态自适应的提供大带宽。在3G时代，数据业务流量的增加，对基站回传网传送带宽将会产生更大的需求，那么在原有TDM微波设备上增加分组交换能力无疑是移动回传网络演进过渡期的最佳解决方案。
3）分组微波。4G时代的到来，混合微波对于移动数据业务的快速演进趋势也出现了瓶颈，特别就是混合所能提供的最大带宽已不能满足4G时代的移动带宽需求。相对于TDM微波和混合微波，分组微波可采用QPSK～2056QAM自适应调制模式，提供超大带宽，任何业务都可以封装进是3G/4G 业务全IP化的最佳方案。
微波技术的发展，如图1所示。
二、微波技术的应用场景
微波技术的应用场景主要有以下几个方面：1）应急通信场景。由于应急通信对于传输容量需求小，主要考虑架设的灵活性、易用性 ，采用微波是最佳解决方案。如遭遇火灾、地震、洪涝等自然灾害区域的应急通信。2）光纤与微波混合组网。通过接入层光纤和微波混合组网完成接入层成环需求，对于光纤暂未铺设到位，或光纤铺设成本较高，而又有通信需求的场景。如图2所示。3）微波备份应用。微波链路作为备用通信通道，在光纤链路发生故障时，仍能保证通信业务的正常，通常微波备份方案用来保护非常重要的客户业务，如军事、金融、政府等。 4）山区通信应用。较之平原和丘陵地区，山区铺设光纤光缆的周期长，难度大。另外山区通信有以下几个特点：以语音业务为主，数据业务较少；带状连续覆盖；包含各种未知地形地貌和气候；兼顾山区高速公路和铁路。5）专网通信应用。对于大型企业厂区之间或者分公司之间通信网络传输需求，可使用微波传输方案，具备架设周期短，建网快等优势，可以根据需求灵活更改站址。6）海岛通信应用。采用海底光缆施工困难，成本高，岛上基站无法回传，采用大容量微波是最佳解决方案
三、分组微波方案技术特点分析
1）调制方式。分组微波支持固定调制（Fixed Modulation）和自适应调制（Adaptive Modulation）两种方式。
固定调制方式（Fixed Modulation）是在微波链路运行状态下，采用恒定的调制模式进行工作的一种调制方式。采用固定调制方式时，可通过软件设置使用的调制模式，调制方式可设置QPSK～256QAM。
自适应调制（Adaptive Modulation）是一项根据信道质量自动调整调制模式的技术，在相同的波道间隔下，调制模式不同，微波的业务带宽也不同。在信道质量良好时（如晴天），设备采用高调制模式，尽力传送更多的用户业务。当信道质量恶化时（如雷雨、大雾天气），网元采用低调制模式方式，只传送可用带宽内的高优先级业务（比如 语音，信令等业务），以提高链路的抗干扰能力，保证高优先级业务的链路可用性。
2）分组承载方案。采用MPLS（多协议标签交换）/ PWE3（伪线封装）技术。当接入TDM E1业务时，通过PWE3技术实现CES电路仿真，将E1业务封装为PW报文。各种业务封装后形成的PW报文，经过分组处理平台统一处理后传送到微波端口，映射成微波帧，从而实现在分组微波统一传送各种类型的业务。如下图3所示。
3）带宽提升方案。主要包括CCDP+XPIC方案和空口链路聚合PLA方案。CCDP（同波道双极化）是一种在一个信道中采用水平极化波和垂直极化波传输两路信号的技术，采用此技术可以使传输带宽加倍，但是水平和垂直两个方向的波，极易阐述交叉极化的干扰，配合XPIC（交叉极化消除）技术，可以消除交叉极化的干扰，最终达到带宽提升的效果。
空口链路聚合PLA方案，类似传输设备支持的链路聚合技术。如果是分组业务，2个业务流可以集合到一个用户接口，相当于业务带宽加倍。另外还可以实现微波链路保护，即如果一个链路中断，它的全部业务将集中到剩余的链路。
4）QoS方案。分组微波技术支持从微波链路到光纤链路的端到端的QoS，如图4所示。可以实现分级按类的业务保障：每个基站/用户/用户组的多种业务，精细调度，保证网络资源充分利用，容纳更多用户，AM结合QoS技术，实现了业务的可靠性与业务容量的最优化。
5）业务保护方案。如图7所示，全微波组网或者微波与光纤混合组网的保护方案主要分为三种：网络级保护、设备级保护、微波链路保护。 分组微波技术中的三种级别的保护，均是微波技术和分组技术进行硬件层面和软件层面的配合，下面重点介绍一下微波链路保护中的HSB+SD（热备份+波道侧空间分级）保护。如上图5所示。
发送方向：在1+1 SD配置时，正常情况下，备用 ODU处于静默状态，不发射频信号，交叉板选收主用中频单板的业务从业务单板来的信号经过交换单元双发到主用和备用中频单板，然后分别发送到主用和备用ODU，但只有主用ODU将射频信号发送天线后发射出去；
接收方向：两个天线分别接收射频信号送给主用和备用ODU，然后送给主用和备用中频单板，再送给交换单元，交换单元选收主用中频板的业务送给业务单板，正常情况下中频板选收本板的业务。当HSB+SD保护生效时，接收方向的业务流向为，从备用天线到备用ODU，再到备用中频板，主用中频板，然后经过交换单元送给业务板
6）同步方案。同步时钟源在承载网核心层设备主备注入，通过逐跳1588v2全BC模式同步时间和频率到接入端。各节点支持BMC算法跟踪主时钟源，基站提取链路时钟，实现时间同步；以太信号以 8B/10B 的方式编码，采用同步以太技术，节点从中恢复出数据和时钟信号，达到时钟频率同步。
四、分组微波应用展望
1）分组微波设备形态的发展。目前主流的PTN厂家，都在其PTN设备上开发出支持分组微波的接口或者板卡。常规的微波设备组成主要包括IDU（室内单元）+ODU（室外单元）+天线，而分组微波产品则会朝着更集成的方向发展，如图6所示。
2）E-BAND频段的使用。2000年，ITU-R和ETSI标准组织进行了高频段71～76GHz和81～86GHz微波的划分，即E-BAND频段。相对于传统频段，E-Band频率资源丰富，比传统频段（6～42GHZ）支持更大的带宽，单频点带宽达到了2.5Gbps，后续可发展10Gbps，是短距离（2～3KM）、大带宽传输（2.5Gbps以上）的最佳解决方案。
五、 总结
随着LTE网络的发展以及大带宽业务的逐渐加载，分组微波技术支持大带宽、丰富的QoS功能、完善的保护机制、高精度的时间同步功能，作为光纤的有力补充，必将成为移动回传网络建设的加速器。
参 考 文 献
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[3]陈磊，邹淑华. 60GHz短距离高速率微波在LTE中的应用前景，电信技术.2013.10
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[5] Tim Szigeti，Christina Hattingh. 端到端QOS网络设计[M]. 人民邮电出版社.2007.1
[6]黄霞，李一兵.一种基于srTCM的令牌桶改进算法及其在FRTS中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2009（04）
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关键词：4G通信；关键技术；智能天线；特点
1 4G通信的简述
1.1 4G通信的定义
4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。
1.2 4G通信的特点
（1）传输速率更快。4G系统的目标速率对于大范围高速移动用户（250km/11）数据速率为2Mbi“s，对于中速移动用户（60 knl，}1）数据速率为20Mbi魄，对于低速移动用户（室内或步行者）数据速率为100Mbi洮；
（2）信道带宽更宽。研究未来4G信道的带宽将达到100MHz或更高，而3G网络的带宽在5～20MHz之间；
（3）系统容量更大。将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系统的容量，以满足未来大信息量的需求；
（4）智能性更高。4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境，使得系统兼容性更高，4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载，4G通信终端设备的设计和操作也将智能化；
（5）实现更高质量的多媒体通信。4G系统能提供包括语音、数据、影像等无线多媒体通信服务，大量信息透过宽频信道传输，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中；
（6）业务的多样性。在未来的全球通信中，人们所需的是多媒体通信，因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体，提供给用户更广泛的服务与应用。
2 4G移动通信技术的关键技术
2.1 OFDM
OFDM即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多载波调制的一种，OFDM技术有很多优点：可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率；适合高速数据传输；抗衰落能力强；抗码间干扰（ISl）能力强。
2.2 智能天线（SA）与多人多出天线（MIMO）技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术，智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形，目前智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。
2.3 编码调制技术
LTE上行调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技术可以进一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通过频域滤波、选择性映射（SLM）、部分传输序列（PTS）等技术进一步降低系统峰均比，在信道编码方面，LTE采用Turbo码，Turbo码采用了一种并行级联的结构，将卷积码和随机交织器巧妙地结合在一起，实现了随机编码的思想，译码采用软输入软输出（SISO）迭带译码算法，每个分量译码器都有三种不同类型的软输人：信息比特、校验信息、先验信息，各分量译码器之间插入交织器，构成迭代译码结构，使得译码器的输出比特逼近最大似然。
2.4 软件无线电技术
软件无线电就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等，即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成，软件无线电的核心技术是用宽频带的无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带模数变换器（A，D）及数模变换器（D，A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D―DSP_D，A”模型的开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，从而使无线电的各种功能模块尽可能多的采用可编程软件来实现，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。总之，软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支持的基于数字信号处理（DSP）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构，在4G众多关键技术中，软件无线电技术是通向未来4G的桥梁，它不仅能降低开发风险，还更易于开发系列型产品，此外，它还减少了硅芯片的使用量，从而降低了运算器件的价格，其开放的结构也会允许多方运营的介入。
3 结论
随着科学技术的不断发展，现代通信时代已经步入4G时代，而且我国也已经颁发了4G牌照，因此，必须重视4G通信的中的关键技术，使其能够更好地为人民服务。
[参考文献]
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【关键词】VANET LTE-V 分簇 中继 可靠性
1 引言
LTE-V是以LTE蜂窝网络作为车车通信的基础，主要解决车辆之间的信息共享问题。车辆主动安全应用是其核心应用场景。LTE-V包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）两种技术。其中LTE-V-Direct引入了LTE-D2D（Device-to-Device），数据通信无需经过基站，实现车车之间的直接通信，承载车辆的主动安全业务[1]。LTE-D2D有三种模式的通信场景：蜂窝网络控制场景[2]；蜂窝网络辅助场景；无蜂窝网络场景。其中蜂窝网络辅助是最常见的形式：在该场景下，基站无需花费大量开销去调度与管理，只需利用其全局信息，为D2D用户提高少量必需的控制信息，辅助D2D用户进行资源调度；而D2D用户则是以自主的方式对环境信息进行感知，获取关键消息，进行资源管理。在D2D通信中，共存方式分为两种：underlay和overlay模式。Underlay模式单来说就是D2D用户复用蜂窝用户的资源；而Overlay模式则是D2D通信有专有的通信频段分配。所以对于共存模式的选择的主要依据就是对于蜂窝用户的干扰。如果D2D用户复用蜂窝用户资源，会对主用户造成很大的干扰，为了避免该干扰，保证蜂窝通信的质量，此时会选择overlay的共存模式；而如果干扰有限，为了提高资源频谱的利用率，则选用underlay模式更佳。
在车联网中，同一区域内的车辆请求的数据是相同的，并且在道路中车辆的分布是比较多的，故可将此类车辆归为同一簇中。此时利用基站采用同一频率向簇内同时发送相同的信息可以提高资源利用率。然而在上述多播场景中，每辆车接收到的信号强度以及与基站的传输质量各有差异，所以要使道路中所有车辆都得到满意的服务比较困难。目前最常见的解决办法是基站根据传输质量最差的车辆，降低组播速率，确保道路中的车辆都能正确接收数据[3]，而如果道路中只有少数车辆的信道质量差，该方法的资源利用率极低；而一旦基站以较大传输速率进行数据分发的话，系统的可靠性又不能得到保障。文献[4]提出的数据分层思路将基站组播信息归为基本层消息和增强型消息，为了保证车辆能正确接收基本层消息，基站将会以较低速率组播该消息。为了增多成功接收数据的车辆数目，文献[5]提出了分段传输思想，第一阶段基站以比较大的组播速率向车辆发送数据，第二阶段成功接收数据的车辆以D2D的方式向未完全成功接收的车辆发送数据，此时第二阶段发送数据的车辆必须根据车辆D2D链路最差质量确定最低组播速率，所以资源利用率很低。
本文在上述观点基础之上，基于消息传输可靠性的目标，提出了一种新的车辆分簇中继方案，结合D2D多播技术，将数据分阶段进行传输。首先将道路中向基站请求相同数据的车辆分为同一簇中；其次，在完全成功接收基站信息的车辆中基于信道质量与信号强度选举簇头作为第二阶段数据转发的最佳车辆；最后，再结合D2D多播技术，将数据由簇头车辆对道路中未完全成功接收的车辆进行转发。
2 系统模型
本文提出的道路交通模型如图1所示，考虑单小区覆盖模型。基站分布在四条互相交叉的直道中间，道路为单向单行类型。在同一条道路上车辆的行驶方向相同，车辆既可以与基站直接通信，也可以实现D2D终端直连通信。由于车辆在行驶过程中，为了保证安全性与提高行驶效率，需要得知附近车辆的消息与地理位置消息、路口红绿灯消息、前方道路拥堵情况、道路服务情况如加油站等一系列信息。而在车联网中，处于相近区域的行驶方向相同的车辆向基站请求的数据往往是相同的，此时我们就可以根据车辆的地理位置将向基站请求相同数据的车辆分到同一个簇中，后续将对具体分簇中继方案进行讨论。基站与D2D用户以及D2D用户之间的信道模型采用的是瑞利信道[6]。
在上述场景中，四条道路都在基站的覆盖范围之内，为了简便后续分析，我们抽出其中一条直道的车辆进行单独分析。基站向请求相同数据的车辆发生信息，由于车辆与基站的信道质量各有差异，将会导致簇内的部分车辆不能正确接收数据。而如果在簇内根据一定算法选举簇头，在簇内根据D2D多播规则，由簇头作为中继节点，并将基站数据转发给未成功接受的D2D车辆。如此可以提高资源利用率，降低基站的负载，提高通信的可靠性[3]。为了简化该模型的分析，在此提出一些合理的假设：
（1）所有车辆均在基站覆盖范围之下，车辆既可以与基站进行蜂窝通信，互相之间也可以以D2D终端直连方式通信；
（2）基站可以即时知道车辆的地理位置以及网络中各信道的质量；
（3）通信信道均采用瑞利信道；
（4）每辆车辆均有独一无二的ID标示。
（5）D2D车辆采用正交复用方式，不考虑蜂窝用户与D2D用户的互相干扰问题。
3 车辆分簇中继方案
我们首先确定分簇中继方案中数据传输的两个阶段：
（1）根据不同业务簇的要求，基站以发射功率P与组播速率R进行多播；
（2）在成功接收的车辆中，选举簇头，然后由簇头作为中继，将数据以D2D多播的方式传输给簇内其他车辆。
所以接下来提出的基于信道质量与信号强度结合的分簇中继方案主要解决了上述的三个问题：如何判断车辆是否成功接收到了数据、如何建立分簇模型以及如何进行中继。
根据车联网中车辆请求数据的特殊性，在相近区域内的车辆会向基站请求相同的信息，所以在簇建立的初始阶段，本算法首先会将向基站请求相同数据的车辆划分为一个簇。在划分簇区域的步骤完成之后，由于基站向簇内车辆组播相同数据后，信噪比低于阈值的车辆将不能正确接收数据，所以接下来的工作就是在每一个簇内选举合适的车辆作为簇头中继，将数据以D2D多播的方式传递给第一阶段未成功接收数据的车辆，以提高系统的可靠性。
本算法在确保第一阶段基站数据的成功接收的情况下，从成功接收数据的车辆集合中进行第二阶段D2D通信的簇头选举。在第二阶段数据传输之前，第一阶段成功接收数据的车辆都将会向簇内其他车辆发送RTS信息，而接收到RTS的信息又将会向发送数据的车辆回馈一个CTS信息。此时簇内各个备选的簇头节点将会根据CTS信息估计与其他车辆的信道质量。需要注意的是此处的RTS和CTS信息都是测试信号，并且每辆车都是以相同功率发送该测试信号，主要目的就是在数据传输之前估计信道质量。
通过式（3），我们不难发现在本系统中，信噪比的大小其实与路径损耗以及信道增益有关，而在频率一样的情况下，路径损耗又与发送端与接收端的距离d成正比。所以我们规定在簇内与其他车辆的平均信道增益越大并且平均距离越短的车辆更容易被推选成为簇头。平均信道增益可以根据测试信号的发送与回馈得到估计值，而簇内各车辆的距离是已知的。此时设定一个参数εij，其与距离成反比，与信道增益成正比，如式（8）所示，εij越大，车辆越容易成为簇头。
根据上述推选簇头的规则选出的簇头车辆是唯一的。然后簇头车辆就会作为中继节点，将自身收到的数据以D2D多播方式向簇内其他车辆进行传输。此时就需要根据式（4）统计簇内能成功接收数据的车辆数目。
现存的LTE-D2D分簇算法大多根据功率控制原理，得出D2D用户的最低发射功率，然后以高于最低发射功率的固定功率对数据进行转发，灵活性和可调性较差，并且其将D2D转发模式与蜂窝通信的性能进行比较的时候，将前后两次的基站发射功率设为一致，影响了仿真结果的科学性。在本文提出的分簇中继算法当中，充分的考虑到这一问题，提出了两个观点：蜂窝通信与D2D协助通信的两种情况下，保持系统总发射功率的一致性；簇头车辆进行D2D多播时，该发射功率可动态调整。基于以上观点，我们可以很容易的得到如下结论：如果车辆接收数据均是通过基站组播的形式，此时的基站发射功率为P；而如果考虑簇头车辆接收基站数据随后以D2D多播方式进行发送，此时的簇头车辆发射功率为P1，而基站的发射功率为P0，满足以下（9）式：
上述准备工作完成之后，接下来就需要判断能成功接收簇头车辆D2D多播数据的簇内车辆数目。该依据有两个：首先簇头车辆发射功率必须处于最小发射功率与D2D通信系统规定的最大发射功率之间；其次D2D通信车辆的信噪比必须高于β2。然后引入参数fij，同时满足上述两个依据时，将该参数记为1，表示簇内车辆能够成功接收簇头车辆发送的信息，否则将参数置为0，参数矩阵如下式（12）所示。
4 仿真结果
根据上述提到的单小区覆盖道路模型，本文基于Matlab系统搭建仿真平台，将本文提出的分簇中继算法与其他数据发送方式的性能进行比较与分析。仿真参数具体设置如表1所示。
从图2中可以看出利用本文提出的分簇中继方案与前两种方案相比，可以明显的增多簇内数据成功接收的车辆数目。而且从图中的走势来看，当簇内车辆比较少的时候，这种性能优势还不是特别明显，而随着簇内的车辆越来越多，可以看出图中代表分簇中继方案性能的曲线的斜率越来越大，说明了在簇内车辆总数增加相同的情况下，分簇中继方案所能成功接收数据的车辆增加的比前两种方案更快。
从图3中数据成功接收的CDF也能清楚的看出：在簇内车辆数目为10辆时，在基站组播方案中，簇内将有很大一部分车辆不能成功接收数据；而在簇中如果引入一个随机中继，分阶段的将数据传输出去，性能将会得到改善。如图3的蓝色曲线所示，在随机中继方案中，成功接收数据车辆数目小于等于5的概率为0.31左右，利用该方案所能正确接收数据的车辆数目主要分布在6、7辆范围之内，成功接收数据的车辆在7辆及7辆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继方案，成功接收数据车辆数据小于5的概率仅为0.15左右，利用该方案所能正确接收数据的车辆数目主要分布在7到9辆范围之内，成功接收数据的车辆在7辆及7辆以上的概率进一步提升到0.72左右，当然成功接收数据的车辆为9辆及以上的概率也有0.22上下。
图4描述了利用本文提出的分簇中继方案与随机中继方式转发数据的系统平均容量。从图中可以明显看出：利用分簇中继方案后系统平均容量较随机中继方式有了提升。该现象说明了分簇中继方案可以更加有效的利用信道资源。
从上述的仿真结果分析可以看出，利用本文提出的分簇中继方案可以明显增多簇内车辆成功接收信息的数目与概率，可以提高网络系统的可靠性，并提高信道利用率。因为利用基站多播方案，数据只有单个阶段的传输过程并且网络中车辆与基站的传输质量有所差异，所以造成成功接收的概率比较低；而如果引入随机中继，在系统中将数据分阶段传输，性能会有所提高，但是由于簇内中继是随机选举的，其与基站的传输质量以及与D2D车辆的传输质量都得不到保证，所以网络性能并没有得到很大改善；最后引入的分簇中^方案，在簇内要根据其与基站的传输质量以及其与D2D车辆的传输质量选举最合适的簇头，然后才将数据进行分阶段传输，很好的保证了网络的可靠性，并且大幅度的提升了网络的性能。
图5描述了第一阶段基站以γP向车辆组播数据，第二阶段簇头车辆以（1-γ）P的发射功率向簇内用户组播数据时簇内车辆数目与两个阶段成功接收数据车辆总数目的关系图。其中γ取1为纯基站组播方式，而由于在LTE-D2D系统中，规定D2D车辆的最大发射功率为23dBm，即200mW，所以γ最小取得0.8。如图5所示，当簇内车辆为10辆时，我们发现当簇头的发射功率太小时，即使此时基站的发射功率比较大，簇内成功接收数据的车辆都偏少；而随着簇头发射功率的逐步增加，成功接收概率会得到逐步的提升；最后当簇头发射功率增长到170mW到200mW之间时，系统的性能趋于一个平稳缓慢增长的过程。究其原因：当簇头发射功率太小时，虽然基站的发射功率大，第一阶段数据的成功接收率高，然而此时第二阶段的数据传送成功率由于簇头的发射功率太低就得不到保障；而随着基站发射功率的降低，簇头发射功率的提升，成功接收车辆数目在170mW到200mW区间内区域稳定，说明此时通过基站的发射功率与D2D簇头的发射功率的权衡使得系统的性能达到了一个比较稳定且可靠的状态。
5 结论
本文在LTE-D2D的架构下，提出了一种新的基于信号强度与信道质量的分簇中继方案，该方案在控制基站与簇头车辆总发射功率不变的情况下，首先将数据从基站向车辆进行组播，接着确定簇头车辆后，以簇^作为中继节点向第一阶段未成功接收数据的车辆进行D2D多播。最后对仿真结果进行分析可以得到该分簇中继方案可以明显提高系统车辆接收数据的成功率，提高通信的可靠性，并提升系统中的信道利用率。
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篇10
在TD的网络建设过程中，TD网络性能也不断提升。截止目前，TD网络的切换成功率达到94%，接通率已经与2G水平相当，达到95%。TD与2G的切换成功率已达到98.72%。
与此同时，TD终端进展也非常显著。截止2010年10月底，获得入网许可证的TD终端有565款，其中TD手机356款，TD数据卡162款，TD数据终端77款。在用户发展方面，截止2010年9月，TD用户已达到1528万户，在国内3G整体用户中的比例达到43.7%，发展规模处于领先地位。
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“2010 TD网络创新研讨会”就是在上述背景下组织召开的。本次研讨会由TD 产业联盟和《移动通信》杂志社共同主办，中国移动通信集团设计院有限公司协办。来自工业和信息化部、TD产业联盟、中国移动通信集团、中国移动通信集团设计院有限公司、中国移动通信研究院、TD-SCDMA 设备提供商、TD-SCDMA 网络优化解决方案提供商，以及来自全国各地的通信规划设计院所等单位和机构的领导和专家共二百余人参加了本次会议。
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