【正文】 如果它有良好的信道，在發(fā)送功率保持不變的情況下，可使用較高的調(diào)制方案如64QAM；如果功率減小，調(diào)制方案也就可以相應(yīng)降低，使用QPSK方式等。信道好的時(shí)候，發(fā)射功率不變，可以增強(qiáng)調(diào)制方式（如64QAM），或者在低調(diào)制方式（如QPSK）時(shí)降低發(fā)射功率。終端還要定期更新調(diào)制信息，這也會(huì)增加更多的開銷比特。比如在終端靠近基站時(shí)，信道條件一般會(huì)比較好，調(diào)制方式就可以由BPSK（頻譜效率1bit/s/Hz）轉(zhuǎn)化成16QAM－64QAM（頻譜效率4～6bit/s/Hz），整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率就會(huì)得到大幅度的提高?？煽啃允峭ㄐ畔到y(tǒng)正常運(yùn)行的基本考核指標(biāo)，所以很多通信系統(tǒng)都傾向于選擇BPSK或QPSK調(diào)制，以確保在信道最壞條件下的信噪比要求，但是這兩種調(diào)制方式的頻譜效率很低。無線多徑信道的頻率選擇性衰落會(huì)使接收信號(hào)功率大幅下降，經(jīng)常會(huì)達(dá)到30dB之多，信噪比也隨之大幅下降。各個(gè)載波能夠根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。OFDM的數(shù)據(jù)傳輸速率也與子載波的數(shù)量有關(guān)。OFDM的接收機(jī)實(shí)際上是通過FFT實(shí)現(xiàn)的一組解調(diào)器。通過合理地挑選子載波位置，可以使OFDM的頻譜波形保持平坦，同時(shí)保證了各載波之間的正交。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或者干擾可能導(dǎo)致整個(gè)鏈路不可用，但在多載波的OFDM系統(tǒng)中，只會(huì)有一小部分載波受影響。另外OFDM之所以備受關(guān)注，其中一條重要的原因是它可以利用離散傅立葉反變換/離散傅立葉變換（IDFT/DFT）代替多載波調(diào)制和解調(diào)。　　OFDM技術(shù)的推出其實(shí)是為了提高載波的頻譜利用率，或者是為了改進(jìn)對(duì)多載波的調(diào)制，它的特點(diǎn)是各子載波相互正交，使擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。有些文獻(xiàn)上將OFDM和MCM混用，實(shí)際上不夠嚴(yán)密。由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波，而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。按照這種設(shè)想，OFDM既能充分利用信道帶寬，也可以避免使用高速均衡和抗突發(fā)噪聲差錯(cuò)。　　上個(gè)世紀(jì)中期，人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案，選擇相互之間正交的載波頻率作子載波，也就是所說的OFDM。這樣雖然可以避免不同信道互相干擾，但卻以犧牲頻率利用率為代價(jià)。在傳統(tǒng)的多載波通信系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)頻帶被劃分為若干個(gè)互相分離的子信道（載波）。這種技術(shù)是HPA聯(lián)盟（HomePlug Powerline Alliance）工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)，它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào)，從而完成信號(hào)傳送。但在如何處理小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、負(fù)載控制等問題上各成員還存在分歧，是采用RRM Server進(jìn)行集中式管理，還是采用分散管理，尚未達(dá)成一致。eNodeB是在NodeB原有功能基礎(chǔ)上，增加了RNC的物理層、 MAC層、RRC、調(diào)度、接入控制、承載控制、移動(dòng)性管理和intercell RRM等功能。原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯然已無法滿足要求，需要進(jìn)行調(diào)整與演進(jìn)。LTE除了繼續(xù)采用成熟的Turbo信道編碼外，還在考慮使用先進(jìn)的低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC）碼。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下行100Mbps峰值速率的目標(biāo)，在3G原有的QPSK、16QAM基礎(chǔ)上，LTE系統(tǒng)增加了64QAM高階調(diào)制。最終會(huì)為下行數(shù)據(jù)信道確定唯一的分集傳送方案。其中預(yù)編碼技術(shù)已被確定為多用戶MIMO場景的傳送方案。下行方向MIMO方案相對(duì)較多，根據(jù)2006年3月雅典會(huì)議報(bào)告，LTE MIMO下行方案可分為兩大類：發(fā)射分集和空間復(fù)用兩大類。北電的專利技術(shù)虛擬MIMO也被LTE采納作為提高小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)性能的主要手段。 MIMO作為提高系統(tǒng)輸率的最主要手段，也受到了各方代表的廣泛關(guān)注。長CP利于克服多徑干擾，支持大范圍覆蓋，但系統(tǒng)開銷也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸能力下降。上下行的最小資源塊為375kHz，也就是25個(gè)子載波寬度，數(shù)據(jù)到資源塊的映射方式可采用集中（localized）方式或離散（distributed）方式。同時(shí)在是否采用宏分集問題上也產(chǎn)生了激烈的爭論，最終考慮到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，分散化的發(fā)展趨勢(shì)，3GPP組織在2005年12月經(jīng)過“示意性”的投票，決定LTE系統(tǒng)暫不考慮宏分集技術(shù)。雙方各執(zhí)己見，一度僵持不下，經(jīng)過多次會(huì)議的艱苦協(xié)商，最后上行方案還是選擇了單載波SCFDMA。 與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。如MBMS(多媒體廣播和組播業(yè)務(wù))在小區(qū)邊界可提供1bit/s/Hz的數(shù)據(jù)速率。 (6)降低無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：，解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，時(shí)延可達(dá)Uplan5ms，Cplan100ms。保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。 (4)QoS保證，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的QoS機(jī)制，保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(如VoIP)的服務(wù)質(zhì)量。(bit/s)/Hz，是R6HSUPA23倍。與3G相比，LTE具有如下技術(shù)特征： (1)通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。這給運(yùn)營業(yè)帶來了新的機(jī)遇，更新更快的業(yè)務(wù)可以在不遠(yuǎn)的將來得以實(shí)現(xiàn)，甚至完全可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美。該階段會(huì)對(duì)未來LTE的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的方方面面展開討論和起草，這個(gè)過程同以前3G標(biāo)準(zhǔn)在3GPP中的制定過程是一樣的，這一過程將一直持續(xù)到2007年年中。研究項(xiàng)目階段預(yù)計(jì)在2006年年中結(jié)束，該階段將主要完成對(duì)目標(biāo)需求的定義，以及明確LTE的概念等；然后征集候選技術(shù)提案，并對(duì)技術(shù)提案進(jìn)行評(píng)估，確定其是否符合目標(biāo)需求。 LTE概念的提出意味著目標(biāo)的確立，為了有一個(gè)清晰的技術(shù)發(fā)展路線，3GPP制定了明確的時(shí)間表。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。 本文研究的主要內(nèi)容 LTE系統(tǒng)簡介 LTE(Long Term Evolution)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。寬帶無線接入研究重點(diǎn)主要包括無線城域網(wǎng)（WMAN）、無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)技術(shù)。蜂窩移動(dòng)通信從上世紀(jì)80年代出現(xiàn)到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展到了第三代移動(dòng)通信技術(shù)，目前業(yè)界正在研究面向未來第四代移動(dòng)通信的技術(shù)。 近幾年來，全球通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，尤其是近兩三年來，無線通信技術(shù)的發(fā)展速度與應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)超過了固定通信技術(shù)，呈現(xiàn)出如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)?！纳戏治隹梢钥闯龈咚俟吠ㄐ啪W(wǎng)是一個(gè)多業(yè)務(wù)、傳輸距離長的專用多媒體傳輸系統(tǒng)。圖像業(yè)務(wù)主要是CCTV交通監(jiān)控圖像及會(huì)議電視圖像。一是收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連，即收費(fèi)站——收費(fèi)（分）中心——收費(fèi)總中心的三級(jí)收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)收費(fèi)局域網(wǎng)的速率一般是10Mbps/100Mbps；二是外場交通監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集及控制，這是一些低速數(shù)據(jù)，包括可變情報(bào)板、限速標(biāo)志、車輛檢測、氣象檢測。語音業(yè)務(wù)包括業(yè)務(wù)電話BT、指令電話CT、緊急電話ET、無線集群、廣播系統(tǒng)等。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，高速公路通信技術(shù)也從簡單的無線對(duì)講系統(tǒng)發(fā)展到800MHz無線集群系統(tǒng)，從小容量微波通信發(fā)展到SDH系列數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)，從單純的電話業(yè)務(wù)發(fā)展到包括語音、數(shù)據(jù)和圖像等多種信息的綜合通信，并從模擬通信向數(shù)字通信演變，開始組建先進(jìn)的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字（B－ISDN）通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化管理的支撐系統(tǒng)，它要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、語音和圖像等信息準(zhǔn)確而及時(shí)的傳輸，保持高速公路各管理部門之間業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)通訊的暢通，并要為高速公路內(nèi)部各部門和外界建立必要的聯(lián)系；同時(shí)高速公路通信系統(tǒng)作為交通專用通信網(wǎng)的重要組成部分，是交通信息的主要傳輸載體，為各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（如 Intranet、Internet）及會(huì)議電視系統(tǒng)提供傳輸通道。LTE系統(tǒng)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究第1章 緒論 研究背景及意義近年來，伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國家對(duì)于公路交通大力投入，使我國高速公路里程迅速增加，到2010年底，“五縱七橫”12條國道主干線已全部建成，從面積密度來看，東部等發(fā)達(dá)地區(qū)并不亞于美國等發(fā)達(dá)國家，甚至還超過了發(fā)達(dá)國家水平。伴隨著大量高速公路的建成，為了充分發(fā)揮高速公路“高速、高效、安全、舒適”的特點(diǎn)，使得高速公路的現(xiàn)代化管理變得異常重要?！　‰S著計(jì)算機(jī)技術(shù)。 高速公路通信業(yè)務(wù)大概可以分為語音、數(shù)據(jù)和圖像三大部分。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分為2部分。圖像切換和控制等。CCTV交通監(jiān)控圖像包括收費(fèi)站中收費(fèi)車道、收費(fèi)亭和收費(fèi)廣場圖像以及重要路段和立交橋的外場監(jiān)控圖像。同時(shí)，伴隨著交通信息產(chǎn)業(yè)的興起，高速公路通信網(wǎng)作為交通信息網(wǎng)重要組成部分，其用戶的可用帶寬（Available access band width）在逐步增加，對(duì)業(yè)務(wù)的要求也逐步向?qū)拵Щ?shí)時(shí)化發(fā)展。 其中最具代表性的有蜂窩移動(dòng)通信、寬帶無線接入，也包括集群通信、衛(wèi)星通信。寬帶無線接入也在全球不斷升溫，近幾年來我國的寬帶無線用戶數(shù)增長勢(shì)頭強(qiáng)勁。模擬集群通信的應(yīng)用開始得比較早，但隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字集群通信技術(shù)越來越贏得大家的關(guān)注。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。 3GPP LTE項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶提供100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜， MHz到20MHz多種帶寬。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程分為兩個(gè)階段，研究項(xiàng)目階段和工作項(xiàng)目階段。工作項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2006年年中以前建立，并開始標(biāo)準(zhǔn)的建立。整個(gè)過程相比3G標(biāo)準(zhǔn)的制定節(jié)奏明顯加快，這也是考慮到市場的需求，隨著寬帶技術(shù)的不斷創(chuàng)新，3GPP也將在最短的時(shí)間內(nèi)推出最新的技術(shù)。 3GPP從“系統(tǒng)性能要求”、“網(wǎng)絡(luò)的部署場景”、“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“業(yè)務(wù)支持能力”等方面對(duì)LTE進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 (2)提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz，(34倍于R6HSDPA)。 (3)以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。 (5)系統(tǒng)部署靈活，并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配。 (7)增加了小區(qū)邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。 (8)強(qiáng)調(diào)向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。 LTE采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：空中接口物理層技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)與標(biāo)志，3GPP組織就LTE系統(tǒng)物理層下行傳輸方案很快達(dá)成一致，采用先進(jìn)成熟的OFDMA技術(shù)；但上行傳輸方案卻爭論不斷，很大部分設(shè)備商考慮到OFDM較高的峰均比會(huì)增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時(shí)間，堅(jiān)持采用峰均比較低的單載波方案SCFDMA，但一些積極參與WiMAX標(biāo)準(zhǔn)組織的公司卻認(rèn)為可以采用濾波、循環(huán)削峰等方法有效降低OFDM峰均比。這樣LTE系統(tǒng)傳輸方案最終確定為下行OFDMA和上行SCFDMA。 OFDM技術(shù)是LTE系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)與主要特點(diǎn)，OFDM系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生決定性的影響，其中載波間隔又是OFDM系統(tǒng)的最基本參數(shù)，經(jīng)過理論分析與仿真比較最終確定為15kHz。循環(huán)前綴Cyclic Prefix（CP）的長度決定了OFDM系統(tǒng)的抗多徑能力和覆蓋能力。為了達(dá)到小區(qū)半徑100Km的覆蓋要求，LTE系統(tǒng)采用長短兩套循環(huán)前綴方案，根據(jù)具體場景進(jìn)行選擇：短CP方案為基本選項(xiàng)，長CP方案用于支持LTE大范圍小區(qū)覆蓋和多小區(qū)廣播業(yè)務(wù)。LTE已確定MIMO天線個(gè)數(shù)的基本配置是下行2上行12，但也在考慮44的高階天線配置。另外，LTE也正在考慮采用小區(qū)干擾抑制技術(shù)來改善小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)容量。目前，考慮采用的發(fā)射分集方案包括塊狀編碼傳送分集（STBC, SFBC），時(shí)間（頻率）轉(zhuǎn)換發(fā)射分集（TSTD，F(xiàn)STD），包括循環(huán)延遲分集（CDD）在內(nèi)的延遲分集（作為廣播信道的基本方案），基于預(yù)編碼向量選擇的預(yù)編碼技術(shù)。上海會(huì)議將對(duì)MIMO技術(shù)做進(jìn)一步的討論。 高峰值傳送輸率是LTE下行鏈路需要解決的主要問題。LTE上行方向關(guān)注的首要問題是控制峰均比，降低終端成本及功耗，目前主要考慮采用位移BPSK和頻域?yàn)V波兩種方案進(jìn)一步降低上行SCFDMA的峰均比。3GPP LTE接入網(wǎng)在能夠有效支持新的物理層傳輸技術(shù)的同時(shí)，還需要滿足低時(shí)延、低復(fù)雜度、低成本的要求。2006年3月的會(huì)議上，3GPP確定了EUTRAN的結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)主要由演進(jìn)型eNodeB（eNB）和接入網(wǎng)關(guān)（aGW）構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)類似于典型的IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)將對(duì)3GPP系統(tǒng)的體系架構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。aGW可以看作是一個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)，作為核心網(wǎng)的一部分。 LTE系統(tǒng)中的OFDM技術(shù) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)的基本原理含義為正交頻分復(fù)用技術(shù)。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號(hào)的能力，因此常常會(huì)被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。載波之間有一定的保護(hù)間隔，接收端通過濾波器把各個(gè)子信道分離之后接收所需信息。而且當(dāng)子信道數(shù)量很大的時(shí)候，大量分離各子信道信號(hào)的濾波器的設(shè)置就成了幾乎不可能的事情。這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系。OFDM是一種特殊的多載波通信方案，單個(gè)用戶的信息流被串/并變換為多個(gè)低速率碼流，每個(gè)碼流都用一個(gè)子載波發(fā)送?！　FDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。