上行信号构造
因手机(UE)是由电池供电且可用功率更少,所以上行信号受到的约束更多。降耗举措要优先于最大可能的数据吞吐量。在LTE下行,采用单载波频分多址(SC-FDMA)以降低功放的功耗。因SC-FDMA的峰/均值比要低得多,所以其对线性的要求小于OFDM调制。这样就以较低的上行数据传输速率换取了更长的电池续航时间。
图4:SC-FDMA调制与OFMDA调制的对比
SC-FDMA是在一个载波上串行传输数据,而OFMDA是在多个载波上并行传输数据。不同数据流的串行传输往往使总和的信号有更多的随机特性,从而降低了信号的峰/均值比。OFDMA和SCFDMA的“载波”时长都是一个时隙(0.5ms)。SC-FDMA的最小频率分配是1个资源块,也即 180kHz。
LTE的一个关键设计目标
LTE的一个关键设计目标是在支持更多用户的同时,提高从一个信道更有效地获取更多数据的能力。虽然LTE设计的许多方面都有助于实现该目标,但自适应编码、带宽调整和多输入多输出(MIMO)技术是其中三项关键举措。
LTE系统采用的自适应编码允许系统调整每个子载波的调制阶——在20MHz的LTE信道,有多达1200个子载波。这种技术提供了一种根据特定频率的信号质量调整每个载波上传输块的大小(即数据量)的能力。
图5显示了为在该信道最大限度地提高数据传输能力,一种可能的信道频率响应和相应的自适应调制编码结果。在该信道的频率响应中,人们会看到2个空值。这可能是由多普勒效应或某些窄带干扰信号引起的。在LTE系统中,UE(手机)给基站发送一个称为信道质量指示(CQI)的信号。然后基站会对信道内的子载波的调制制式进行调整(或调适)。参考图5,这些载波不是没有调制(即没有数据)就是采用的是QPSK(低阶、抗错)调制。
图5:自适应调制编码(AMC)
LTE系统根据所需的数据使用情况,调整信道带宽。这与WCDMA系统形成鲜明对比,在WCDMA系统,不管数据速率,用户始终使用整个信道带宽(即5MHz)。LTE的做法显著提升了信道效率。进行简单语音通话的用户不应与收发视频流的用户占用相等的资源。
图5:LTE中的带宽调整
LTE的可用带宽如表1所示。
表1:LTE的带宽和资源块分配
MIMO技术是支撑LTE的最后一项关键技术。MIMO技术借助不同的物理天线发送和接收不同的数据流,以提高数据吞吐量并提高传输可靠性。MIMO系统采用了多种技术,其中可能包括传输路径分集、波束控制和波束成形。
路径分集利用了如下事实:多个天线的信号传输路径将遵循不同的物理路径,当一个信号因衰减等原因出现恶化时,其它信号会传输得很好并几乎“原汁原味”地达到接收器。波束控制是调整天线间信号的相位,以“引导”或将信号聚集到一个特定接收器,这样,在不增加整体发射功率的前提下,在接收器端,就得到了更好的信号强度。最后,波束成形是一种用来调整对不同天线如何进行数据编码以在信道实现最好传输的一种技术。波束成形基于如下原则:从2或多个物理上分离的天线发送的信号将经由2或多个非相关的信道传输,因此,可采用特殊的数据编码技术以最大限度地提高传输吞吐量并提升传输信号的完整性。
测试LTE和LTE-Advanced设备
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