LTE的技術發展分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u25676LTE的技術發展分析綜述 1174371.1LTE技術發展史 1279461.2無線局域網絡 2196361.3超高速無線通信技術 2167521.4LTE長期演變通信技術 3324791.3.1MIMO技術 4129551.3.2OFDM技術 5221461.4LTE技術的優勢 61.1LTE技術發展史第一代移動通信技術被美國于1896年研發出來，在信息傳輸的過程中運用的是模擬信號輸入的方式。后來隨著1G技術的逐漸發展也成熟起來，1G移動通信技術也被運用在了手機上，在當時被人們稱作為“大哥大”。從此，人們便可以不受電話線的限制而隨意給遠隔千里的親人朋友打電話聊天。但是也由于當時的第一代移動通信技術采用的是模擬信號傳輸方式，所以只能發送語音信息，而且其傳輸通道的容量特別有限，一般信號不太穩定，傳輸效果不太好，安全性也不高，特別容易受到其他信號的干擾，所以用戶體驗感其實不太好。第二代移動通信技術在系統的整體數據容納量上有明顯的提高，也是其最大的亮點之處。隨著技術的不斷研發改進，第二代移動通信技術不僅可以實現語音發送信息功能還突破了文字信息的傳輸并且還可以上網。較之2G通信技術，3G技術最大的不同在于運用的是新的電磁波頻譜，制定了新的通信標準。所以3G網絡在速度方面提升了很多，最好的記錄可以實現2MB每秒的網速，這個速度相當于第二代移動通信技術的傳輸速度的一百四十倍。LTE技術是由3GPP組織以及全球各大企業2004年11月牽頭開始啟動推進發展，于2009年起，LTE技術發展十分迅猛，一下子在全球各個地方都開始搭建起LTE網絡。通信技術的發展給當前的社會發展帶來了很大的便利，特別是LTE技術的不斷成熟也在城軌系統中被越來越多的運用在了城軌的車地無線通信系統中。所以下面對無線局域網絡、超高速無線通信技術、LTE技術這三種使用比較頻繁的三項的通信技術做出詳細的介紹。1.2無線局域網絡無線局域網絡簡寫為WLAN，主要是采用電磁波的工作原理，并且利用無線電波對信號通道傳輸的相關信息進行讀寫然后發送至用戶端，從而實現信息的隨身化。無線局域網絡解決了原有城軌交通系統中存在的復雜繁瑣的網絡線路和大筆的維修管理設備的預算開銷。如此以來，我們就可以把節約出來的預算投入在一些新技術的研發上面來，抱以更加長遠的眼光來研發相關核心技術。無線局域網絡是有限局域網絡的擴展與延伸，其主要是將通信技術與計算機技術相融合在一起應用。無線局域網的不斷發展也使得我們的生活越來越便利，網絡世界越來越流行，而且可以滿足用戶吃喝玩樂各方面的應用需求。在當前，大多數車地雙向無線寬帶傳輸網絡都采取了無線局域網技術。無線局域網絡在城軌系統通信系統中一般是利用無線的連接方式將城軌各個系統連接在一起，有利于更系統之間信號的雙向傳輸，并且實現對整個城軌系統的實時監督和控制，為旅客提供更加高質量的服務體系。無線局域網絡的優秀性能在于他的使用一般不會受到地理位置的影響，他可以在沒有基站點的地方也可以進行工作，工作范圍包容度很大；其次他的傳輸速率以及抗干擾能力也很強，出現錯誤的概率很小。1.3超高速無線通信技術超高速無線通信系統的簡稱為EUHT,是由中國獨自研發成功的一個通信技術。即使在很高速度的情形之下，超高速無線通信技術仍然可以具有很好的傳輸速率而且傳輸內容的質量效果也很高。超高速超高速無線通信系統在變化寬帶集成方面突破了以往的通信技術的局限。它能夠實現在運行速度達到250-360km/h這樣子高速運行速度的時候仍然做到信號的傳輸是十分穩定且傳輸效果是十分好的這樣令人滿意的效果，完全能夠滿足用戶端的使用標準。它的主要亮點在于，其一它可以實現很快的傳輸速率，因為4×4天線結構使得當他在頻率為160MHz的時候,該通信技術的網速可以達到560Mbps；其二它具有高移動特性，當城軌交通列車系統在高速移動的情況下還可以實現實時地高清地視頻影像的傳輸和顯示;其三它具有很好的穩定性，即使在城軌列車系統高速運行的情況下，仍然可以保證城軌交通系統車地無線通信設備保持高穩定性，抗干擾能力強;其四，它還具有低延時的特性，能保證城市軌道交通系統的無線通信系統在信息傳輸的過程中將延時保持在保持在毫秒級的等級之上。1.4LTE長期演變通信技術LTE的核心技術在于OFDM和MIMO，在3G基礎之上發展起來但又不完全具備4G的各種特性所以又被稱作為3.99G,通俗來講就是準4G技術[7]。在城市軌道交通系統無線通信系統中主要用于提高車地之間信息的傳輸速率和抗干擾性能。最重要的是他具有高速移動性的特性，可以保證在高速運行的情況之下仍然可以保持信息傳輸的穩定性，保障其核心業務和相關信息能夠穩定、高效、實時的進行傳輸，具有十分顯著的優勢特性。所以LTE技術能夠在一定程度上擴大運輸的頻率帶寬、擴大運輸的運輸量、提高信號傳輸的效率、以及可以保障信號傳輸的質量效果，降低出現卡頓、掉幀失幀的情況。目前，3GPP標準關于LTE系統大致可以分為頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)兩種方式。如圖1.1所示就是FDD、TDD雙工方式工作原理圖，FDD—LTE是歐洲標準，一般在國際上比較盛行，使用比較廣泛。FDD-LTE技術是通過使用上下行兩個成對的信號通道來完成傳輸數據的工作，上下行信號通道可以同時間而進行發送和接收動作，這樣可以減少上下行傳輸過程中出現的延時情況。而且在上行通道與下行通道中間的間距可以適當的進行調整，更有利于信號的有效傳輸，保證信號的準確清晰度和抗干擾能力。而TD-LTE[8]是由我國自主研發的核心自主知識產權技術，在我國也被廣泛使用，并且技術也都很成熟，有十完善的產業鏈和技術的支撐。而TD-LTE雙工方式信號的工作方式不分為上下行成對頻段的兩個信號通道，他是在一條信號通道里面上下行間歇式的相互穿插式的傳遞通信信號，這樣子也就會導致TD-LTE雙工方式信號傳輸工作方式會更加的靈活多變，來應對更多情況下復雜情況下的信號傳輸方式，很大程度的降低了設備安裝成本，是整個系統結構更加簡潔明了，維護檢修也變得容易了很多。而且它還可以更好地保障信號準確無誤且高效高質量的進行傳輸，大大的提高無線通信的工作效率。圖1.1FDD、TDD雙工方式原理圖1.3.1MIMO技術MIMO技術可以有若干個輸入端口以及若干個輸出端口。它不是只有一個輸入端和輸出端口來進行信息的傳輸，這樣子多個輸入輸出端口就可以大大提高其運輸的效率和容量。MIMO技術是當前在不再繼續增加帶寬的基礎上而提升對信道容量改造的一個很有效的方法，也能夠大大的提高頻譜的利用率。MIMO技術在研發設計階段不尊崇網上的消除信號受到來自多路徑的干擾和影響反而利用了其可以接受到來自各個途徑信號的這個角度出發，設計出了多輸入和多輸出的理念從而來提高通信的質量和運輸效率。MIMO系統框圖如圖1.2所示：圖1.2MIMO系統框圖在LTE系統中MIMO技術又可以分為發射分集技術和空間復用技術。發射分集技術主要分為時間分集、頻率分集、空間分集、極化分集等。相比較于其他分集方式，空間分集是在城軌交通系統中LTE技術中的使用最多的分集方式，在它的輸入和輸出站點連接多條天線設備。即使出現了因天線距離很遠的問題而導致信號衰弱時，他們各個天線的信號衰落特性也是相互獨立的，互不干擾。這樣子的話他們就不需要占用另外的頻率和時間的資源，提高了無線通信系統的可靠性。1.3.2OFDM技術OFDM技術也叫做正交頻分復用，它是多載波調制技術中的一種。OFDM技術是LTE最具有突破性的技術之一。正交頻分復用技術旨在是把一些高速運行的數據通過在接口的串并轉化方式將其轉化成低速運行的數據，其中在分別對每個進行正交分解的信號仔細每個進行調制，最后將這些正交分解后的信號按照相關法則進行矢量疊加，形成所需要傳輸的信號，將其傳輸。正交頻分復用技術主要是可以提高無線通信系統的頻帶利用率，有效干擾源的干擾，并且有很好的抵抗延遲和衰落的性能特點。正交頻分復用技術就是把接收到的信號整體分解成很多小的信號，每個信號都有專門對他們進行傳輸的每個分割之后的信號的專屬的信號通道（后面簡稱信號道）。這樣子每個小段的信號都有足夠被容納的空間，也保證了信號在到達接收端的時候可以更完整的復原整個原信號。而且在每個信號道之間還會采用一定的技術將信號道與信號道之間進行隔離，避免信號在傳輸的過程中受到干擾，影響信號的高效傳輸。保證了他們在傳輸信息的時候可以速率更快，傳輸效果更好。一般在實際應用中，總是會或多或少的發生一些信號接收機不能正常接收到頻率信息亦或者不能接收到完整的信號的時候，但是在很多個信號機之中又不知道是哪一個信號機出現了問題，這個時候就會發現使用OFDM技術是一個可以很好的解決此類問題的技術。因為它的信號的傳輸是有各自信號道的，最后在疊加所有子信號道的信號時，可以很快的發現缺失的是哪一塊信號，然后將其補充上即可。而不采用OFDM技術在傳輸最后只能知道信號不完整，并不知道哪兒不完整。由此可以看出OFDM技術和MIMO技術對于LTE整個技術的提升有多大幫助，不僅可以提升信號傳輸的效率、增大傳輸信號的容量問題還可以有效的增強信號傳輸的質量，保證信號在傳輸過程中不受到其他干擾源的干擾。1.4LTE技術的優勢LTE技術在應用中具有諸多優勢，包括如下：(1)可以將整個網絡系統進行網絡分組管理，分成幾個領域來進行單獨運行然后各個板塊之間再進行資源互換，這樣子就可以是一個龐大的網絡系統得以簡化。無論是運營速度還是維護成本都會有很大的改善效果。(2)傳輸速率變得更快。在頻譜帶寬為20MHz的情況下，使用該技術可以實現下行峰值速率可達100Mb/s，上行值速率可達50Mb/s，在信息的傳輸速率方面十分之快。(3)LTE技術在信號傳輸過程中對于頻譜的上下行傳輸形式包容度很大，并且能夠適用于規定頻段范圍內的各種頻段，傳輸效果很智能化，也能夠及時的對偏差的信號做出調整[9]，對整個系統的性能有很大的優化作用。(4)LTE技術的整個組成結構不十分復雜，他可以確保城軌交通系統能夠在很高的運行速度、高頻率的更換運行場景的情況之下仍然可以保證信號傳輸的內容是高清而且可靠的[10]；(5)LTE擁有很嚴格的網絡服務體系，他可以很好的保護傳輸數據的準確性。(6)MIMO和OFDM技術的融入使得LTE技術顯著的提升了頻譜效率和數據傳輸速率，并且及時的對頻率的偏移進行糾正。(7)LTE技術完全能夠滿足城軌交通系統中通信系統的實際應用帶寬需求，能夠協助城軌系統一起共