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摘 要：LTE是3GPP的一种长期演进，其在保持无线资源频谱优势的同时，运用了了一些关键的技术，例如：OFDM技术、MIMO技术、高阶调制技术、HARQ技术、AMC、快速MAC调度技术及智能天线。这些技术在LTE系统中的充分利用，将极大地提升LTE的系统容量，提升网络的通信质量，确保终端用户获得良好的感知。本文将简要介绍LTE系统中一些常用的关键技术，并分析这些关键技术的特点及作用。
关键词：LTE；OFDM；MIMO；高阶调制；HARQ；智能天线
一、OFDM
OFDM即正交频分复用，是一种LTE所采用的多载波传输调制技术。其原理是原理是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输。 而传统的FDM技术，就是将一个信道按照频段分开给不同的用户使用，达到频分复用。
相较于传统的FDM技术，OFDM有以下优点：
（1）以带宽很小的子载波为单位，其频率资源分配相对灵活。
（2）频谱利用率高。由于子载波间频谱相互重叠，充分利用了频带，从而提高了频谱利用率。
（3）抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，适合于多天线技术。在OFDM符号之间插入保护间隔（CP），CP长度大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。
而由于频率相互重叠，一些不足也较为明显：
（1）容易造成小区间干扰；（2）峰均比高；（3）对频率偏移敏感。
二、MIMO
MIMO技术，是一种多输入多输出技术。其思路是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线同时进行发射，经过无线信道后，再由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复原数据流。根据天线部署形态和实际应用情况可采用发射分集、空间复用和波束赋形 3 种实现方案。MIMO技术的特点：
（1）采用波束赋形技术，减小用户间干扰，提高边缘覆盖。
（2）获得阵列增益，可以提高发射功率。
（3）可以改善信道衰落造成的干扰。
（4）多天线输入输出，可以构造空间正交的信道，成倍增加速率，提高终端用户感知。
充分利用MIMO的特点，将大幅度增加系统的容量，扩大系统的覆盖范围，获得更高的频谱利用率，从而获得更高的传输速率及质量。
三、高阶调制
对于移动通信而言，带宽资源非常宝贵。高阶调制是利用有限资源提供高数据速率直接有效的手段，一个调制符号可以传输更多的信息比特。这极大地提高资源利用率和传输速率。LTE现网采用的调制方式主要有三种：
（1）QPSK：沿用了3G移动通信标准，一个调制码表包含4个不同的相位符号，每个调制符号可以传输log2（4）=2比特信息。
（2）16QAM：每个调制码表包含16个不同幅度和相位的符号，每个调制符号可以传输log2（16）=4比特信息。
（3）64QAM：每个调制码表包含64个不同幅度和相位的符号，每个调制符号可以传输log2（64）=6比特信息，这是LTE采用的最高调制方式。
高阶调制可以传输更多的比特信息，从而提高峰值速率，提升终端用户的感知。
四、HARQ
HARQ也就是我們常说的混合自动重传请求，他是基于前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）等差错控制方法，来降低系统的误比特率以保证服务质量。
FEC具备更高的系统传输速率、自动纠错、低时延等优点，但可靠性较低，对信道的自适应能力较低，同时复杂度和成本较高。ARQ具备复杂度较低、可靠性较低、适应性高等优点，但是连续性和实时性较差，同时传输效率低。
而HARQ正是结合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率，取长补短，最大化利用率，同时完成纠错。实现方式是通过接收端接收数据块，如果接收到的数据 BLER 较高，那么接收端暂时保存错误的数据块，并要求发送端重发，当收到重发数据后，与暂存的数据块混合后再联合解码。
LTE下行链路主要采用异步自适应HARQ，下行传输（或重传）对应的上行 ACK/NACK消息通过PUCCH或PUSCH发送，PDCCH指示HARQ进程数目以及是初传还是重传，其中重传总是通过PDCCH进行调度。上行链路则是采用同步HARQ，针对每个 UE（而不是每个无线承载）配置重传最大次数，上行传输（或重传）对应的下行ACK/NACK 通过PHICH 发送。
良好的纠错、重传机制，带来了更高的可靠性及效率，保证了LTE网络服务的质量。
五、AMC
AMC是一种链路自适应技术，其根据信道状态确定最佳的调制方式和信道编码组合。实现方式是通过接收端对导频或是参考信号等进行测量，判断信道质量，并将信道质量映射为特定的CQI （信道质量指示），然后将CQI上报到发射端。发射端根据接收端反馈的CQI映射出相应的调制方式、编码方式、传输块大小等进行数据传输。
AMC根据小区实际的无线环境自动调整最优的组合方式，在小区边缘信道环境较差时使用较多的信道编码冗余，空口调制采用低阶调制，提高空口抗干扰能力和接收端的纠错能力。而在信道好的环境下，采用较少的编码冗余，空口采用高阶调制，提高传输效率。
六、MAC调度技术
MAC调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ， 也控制资源分配、天线映射和物理层的MCS。调度的好坏对于系统的性能影响很大，对于LTE十分重要，LTE的几乎所有的应用与业务都是使用共享信道，由于各个业务与应用的对服务质量（QoS）的要求是不同的，因此调度的好坏直接影响的就是QoS能否满足需要，用户得到的体验是否良好。
调度主要eNB负责上下行的调度，上下行是不同的调度器负责，因为上下行使用完全独立的资源，而且在链路性能的监测方面几乎也是独立的。调度需要考虑的因素包括业务的QoS，业务量以及相关的无线承载，无线条件以及UE能力等。给于UE的UL-SCH的资源是对应一个UE逻辑信道组，而不是对应一个无线承载的。
常用的调度算法有：最大C/I算法、轮询算法（RR）、正比公平算法（PF）、持续调度算法（PS）、半持续调度算法（SPS）及动态调度算法（DS）。在实际优化中，会根据不同的无线环境、业务及需求进行调整，以获取最佳调度状态。
七、智能天线
LTE关键技术的应用，还离不开智能天线技术。智能天线可实现信号的空域滤波和定位，在多个指向不同用户的并行天线波束控制下，可以显著降低用户信号彼此间的干扰。同时智能天线通过下行选择性发送及上行波束赋形，增加了系统的容量、提高了通信的质量、扩大了小区的覆盖。低成本、高质量，这也使智能天线在未来的LTE及演讲网络中扮演不可或缺的角色。
总 结
通过对LTE7大关键技术的分析，了解了每项关键技术的核心及其在LTE网络中扮演的重要角色。LTE从不单单依赖某一项技术，多项技术的融合，才是LTE取长补短的关键。合理运用好每项关键技术，将大大增加LTE网络的容量，改善通信的质量，保证用户的良好感知。在LTE后续发展演进的过程中，这些关键技术将扮演更为重要的角色，助LTE始终保持良好的综合竞争力。
参考文献
[1] 张守国.LTE无线网络优化实践[M].北京：人民邮电出版社，2014年12月.
作者简介：姚菲（1987——），男，江苏维扬，大专，通信电子，研究方向：通信。
关键词：LTE；OFDM；MIMO；高阶调制；HARQ；智能天线
一、OFDM
OFDM即正交频分复用，是一种LTE所采用的多载波传输调制技术。其原理是原理是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输。 而传统的FDM技术，就是将一个信道按照频段分开给不同的用户使用，达到频分复用。
相较于传统的FDM技术，OFDM有以下优点：
（1）以带宽很小的子载波为单位，其频率资源分配相对灵活。
（2）频谱利用率高。由于子载波间频谱相互重叠，充分利用了频带，从而提高了频谱利用率。
（3）抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，适合于多天线技术。在OFDM符号之间插入保护间隔（CP），CP长度大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。
而由于频率相互重叠，一些不足也较为明显：
（1）容易造成小区间干扰；（2）峰均比高；（3）对频率偏移敏感。
二、MIMO
MIMO技术，是一种多输入多输出技术。其思路是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线同时进行发射，经过无线信道后，再由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复原数据流。根据天线部署形态和实际应用情况可采用发射分集、空间复用和波束赋形 3 种实现方案。MIMO技术的特点：
（1）采用波束赋形技术，减小用户间干扰，提高边缘覆盖。
（2）获得阵列增益，可以提高发射功率。
（3）可以改善信道衰落造成的干扰。
（4）多天线输入输出，可以构造空间正交的信道，成倍增加速率，提高终端用户感知。
充分利用MIMO的特点，将大幅度增加系统的容量，扩大系统的覆盖范围，获得更高的频谱利用率，从而获得更高的传输速率及质量。
三、高阶调制
对于移动通信而言，带宽资源非常宝贵。高阶调制是利用有限资源提供高数据速率直接有效的手段，一个调制符号可以传输更多的信息比特。这极大地提高资源利用率和传输速率。LTE现网采用的调制方式主要有三种：
（1）QPSK：沿用了3G移动通信标准，一个调制码表包含4个不同的相位符号，每个调制符号可以传输log2（4）=2比特信息。
（2）16QAM：每个调制码表包含16个不同幅度和相位的符号，每个调制符号可以传输log2（16）=4比特信息。
（3）64QAM：每个调制码表包含64个不同幅度和相位的符号，每个调制符号可以传输log2（64）=6比特信息，这是LTE采用的最高调制方式。
高阶调制可以传输更多的比特信息，从而提高峰值速率，提升终端用户的感知。
四、HARQ
HARQ也就是我們常说的混合自动重传请求，他是基于前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）等差错控制方法，来降低系统的误比特率以保证服务质量。
FEC具备更高的系统传输速率、自动纠错、低时延等优点，但可靠性较低，对信道的自适应能力较低，同时复杂度和成本较高。ARQ具备复杂度较低、可靠性较低、适应性高等优点，但是连续性和实时性较差，同时传输效率低。
而HARQ正是结合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率，取长补短，最大化利用率，同时完成纠错。实现方式是通过接收端接收数据块，如果接收到的数据 BLER 较高，那么接收端暂时保存错误的数据块，并要求发送端重发，当收到重发数据后，与暂存的数据块混合后再联合解码。
LTE下行链路主要采用异步自适应HARQ，下行传输（或重传）对应的上行 ACK/NACK消息通过PUCCH或PUSCH发送，PDCCH指示HARQ进程数目以及是初传还是重传，其中重传总是通过PDCCH进行调度。上行链路则是采用同步HARQ，针对每个 UE（而不是每个无线承载）配置重传最大次数，上行传输（或重传）对应的下行ACK/NACK 通过PHICH 发送。
良好的纠错、重传机制，带来了更高的可靠性及效率，保证了LTE网络服务的质量。
五、AMC
AMC是一种链路自适应技术，其根据信道状态确定最佳的调制方式和信道编码组合。实现方式是通过接收端对导频或是参考信号等进行测量，判断信道质量，并将信道质量映射为特定的CQI （信道质量指示），然后将CQI上报到发射端。发射端根据接收端反馈的CQI映射出相应的调制方式、编码方式、传输块大小等进行数据传输。
AMC根据小区实际的无线环境自动调整最优的组合方式，在小区边缘信道环境较差时使用较多的信道编码冗余，空口调制采用低阶调制，提高空口抗干扰能力和接收端的纠错能力。而在信道好的环境下，采用较少的编码冗余，空口采用高阶调制，提高传输效率。
六、MAC调度技术
MAC调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ， 也控制资源分配、天线映射和物理层的MCS。调度的好坏对于系统的性能影响很大，对于LTE十分重要，LTE的几乎所有的应用与业务都是使用共享信道，由于各个业务与应用的对服务质量（QoS）的要求是不同的，因此调度的好坏直接影响的就是QoS能否满足需要，用户得到的体验是否良好。
调度主要eNB负责上下行的调度，上下行是不同的调度器负责，因为上下行使用完全独立的资源，而且在链路性能的监测方面几乎也是独立的。调度需要考虑的因素包括业务的QoS，业务量以及相关的无线承载，无线条件以及UE能力等。给于UE的UL-SCH的资源是对应一个UE逻辑信道组，而不是对应一个无线承载的。
常用的调度算法有：最大C/I算法、轮询算法（RR）、正比公平算法（PF）、持续调度算法（PS）、半持续调度算法（SPS）及动态调度算法（DS）。在实际优化中，会根据不同的无线环境、业务及需求进行调整，以获取最佳调度状态。
七、智能天线
LTE关键技术的应用，还离不开智能天线技术。智能天线可实现信号的空域滤波和定位，在多个指向不同用户的并行天线波束控制下，可以显著降低用户信号彼此间的干扰。同时智能天线通过下行选择性发送及上行波束赋形，增加了系统的容量、提高了通信的质量、扩大了小区的覆盖。低成本、高质量，这也使智能天线在未来的LTE及演讲网络中扮演不可或缺的角色。
总 结
通过对LTE7大关键技术的分析，了解了每项关键技术的核心及其在LTE网络中扮演的重要角色。LTE从不单单依赖某一项技术，多项技术的融合，才是LTE取长补短的关键。合理运用好每项关键技术，将大大增加LTE网络的容量，改善通信的质量，保证用户的良好感知。在LTE后续发展演进的过程中，这些关键技术将扮演更为重要的角色，助LTE始终保持良好的综合竞争力。
参考文献
[1] 张守国.LTE无线网络优化实践[M].北京：人民邮电出版社，2014年12月.
作者简介：姚菲（1987——），男，江苏维扬，大专，通信电子，研究方向：通信。