浅析LTE和WiMAX技术

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2024年5月27日发(作者：)

２０１２年８月　

廊坊师范学院学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｇｆａｎｇ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ（Ｎａｔｕｒｌａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　

Ａｕｇ．２０１２　

第１２卷第４期　

Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．４　

浅析Ｌ　Ｔ　Ｅ和Ｗｉ　Ｍ　Ａ　Ｘ技术　

陈

【摘

辉　

（廊坊师范学院，河北廊坊０６５０００）　

要】　介绍了基于ＬＴＥ和ＷｉＭＡＸ的４Ｇ网络技术的特点，从技术和市场两个角度分析了ＬＴＥ和ＷｉＭＡＸ两　

种技术之间的关系。　

【关键词】ＬＴＥ；ＷｉＭＡＸ；ＯＦＤＭ；ＭＩＭ０；分集技术；切换技术　

Ｂｒｉｅｆ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ＬＴＥ　ａｎｄ　ＷｉＭＡＸ　

ＣＨＥＮ　Ｈｕｉ　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　４Ｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＬＴＥ　ａｎｄ　ＷｉＭＡＸ，　

ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅｓ　ｏｆ　ｔｃｈｎｏｌｅｏｇｙ　ａｎｄ　ｍａｒｋｅｔ．　

【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ＬＴＥ；ＷｉＭＡＸ；ＯＦＤＭ；ＭＩＭＯ；ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｈａｎｄｏｖｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

［中图分类号］ＴＮ９２５．９３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１６７４—３２２９（２０１２）０４—００４３—０３　

１　引言　

目前移动通信已经成为通信领域内发展潜力最　

大，市场前景最广的热点技术。已经历了三个主要　

发展阶段：第一代起源于２０世纪８Ｏ年代，主要采用　

模拟和ＦＤＭＡ技术；第二代（２Ｇ）起源于９Ｏ年代初　

期，主要采用ＴＤＭＡ和ＣＤＭＡ技术；第三代（３Ｇ）可　

以提供比前两代更宽的频带，不仅可以传输话音，还　

议等。　

２采用ＬＴＥ技术的４Ｇ网络的特点　

２．１　Ｌ　Ｉ’Ｅ　

ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，长期演进）项目是　

３Ｇ的演进，它改进并增强了３Ｇ的空中接人技术，　

采用ＯＦＤＭ和ＭＩＭＯ作为其无线网络演进的唯一　

标准。主要特点是：在２０ＭＨｚ频谱带宽下能够提供　

可以高速传输数据。但是尽管第三代移动通信标准　

比现有无线技术更强大，但也面临竞争和标准不兼　

容等问题。因此，第四代移动通信系统（４Ｇ）的研究　

随之应运而生。　

下行１００Ｍｂｉｔ／ｓ与上行５０Ｍｂｉｔ／ｓ的峰值速率，相对　

于３Ｇ网络大大的提高了小区的容量，同时将网络　

延迟大大降低：内部单向传输时延低于５ｍｓ，控制平　

面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于５０ｍｓ，从驻　

留状态到激活状态的迁移时间小于ｌＯＯｍｓ。　

２．２　ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ　

４Ｇ是集３Ｇ与ＷＬＡＮ于一体并能够传输高质　

量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不　

相上下的技术产品。４Ｇ系统能够以１００Ｍｂｐｓ的速　

ＬＴＥ—Ａｄｖａｎｃｅｄ的正式名称为Ｆｕｒｔｈｅｒ　Ａｄ．　

度下载，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。４Ｇ的关键技　

术包括信道传输；抗干扰性强的高速接人技术、调　

制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自　

适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和　

光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协　

ｖａｎｃｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｅ．ＵＴＲＡ，它满足ＩＴＵ．Ｒ的ＩＭＴ．　

Ａｄｖａｎｃｅｄ技术征集的需求，是３ＧＰＰ形成欧洲　

ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ技术提案的一个重要来源。ＬＴＥ．　

Ａｄｖａｎｃｅｄ是一个后向兼容的技术，完全兼容ＬＴＥ，　

是演进而不是革命，相当于ＨＳＰＡ和ＷＣＤＭＡ这样　

的关系。　

［收稿日期］２０１２—０４—２２　

［作者简介］陈辉（１９８２一），男，廊坊师范学院国资处助理工程师，主要从事计算机维护工作。　

・

４３・　

２０１２年８月　廊坊师范学院学报（自然科学版）　第１２卷・第４期　

２．３　ＬＴＥ／ＬＴＥ—Ａ关键技术　

（１）ＯＦＤＭ技术。ＯＦＤＭ由多载波调制　

（ＭｃＭ）发展而来，ＯＦＤＭ技术是多载波传输方案　

的实现方式之一，它的调制和解调是分别基于快速　

傅立叶反变换（ＩＦＦＴ）和快速傅立叶变换（ＦＦＴ）来　

实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波　

传输方案。ＯＦＤＭ系统是将数据符号调制在传输　

速率相对较低的、相互之间具有正交性的多个并行　

子载波上进行传输。它允许子载波频谱部分重叠，　

接收端利用各子载波间的正交性恢复发送的数据。　

因此，ＯＦＤＭ系统具有更高的频谱利用率。同时，　

在ＯＦＤＭ符号之间插入循环前缀，可以消除由于多　

径效应而引起的符号间干扰，能避免在多径信道环　

境下因保护间隔的插入而影响子载波之间的正交　

性。这使得ＯＦＤＭ系统非常适用于多径无线信道　

环境。　

（２）ＭＩＭ０技术。要达到ＬＴＥ．Ａ提出的目标　

数据传输速率，需要通过增加天线数量以提高峰值　

频谱效率，即多天线技术，包括Ｂｅａｍ．ｆｏｒｍｉｎｇ和空　

间复用。多天线技术是一种有效的提高系统容量的　

方法。当前ＬＴＥ应用基于码本预编码技术的下行　

４天线技术。峰值速率达到３００Ｍｂｉｔ／ｓ。由于ＬＴＥ．　

Ａ的带宽高达１００Ｍ，当前峰值速率可以达到下行　

１．５Ｇｂｉｔ／ｓ。　

（３）载波聚合。ＬＴＥ—Ａ通过载波聚合的方式进　

行带宽增强，即把几个基于２０ＭＨｚ的ＬＴＥ设计捆　

绑在一起，通过提高可用带宽，ＬＴＥ—Ａ将带宽扩展　

到１００Ｍ。但是实际上很可能没有一整块的空闲带　

宽，所以ＬＴＥ．Ａ允许离散频带的聚合。当前载波聚　

合作为ＬＴＥ．Ａ的重要组成部分和关注焦点，是Ｒ１０　

制定中的重点。　

（４）无线中继。ＬＴＥ系统容量要求很高，这样　

的容量需要较高的频段。为了满足下一代移动通信　

系统的高速率传输的要求，ＬＴＥ—Ａ技术引入了无线　

中继技术。减小无线链路的空间损耗，增大信噪比，　

进而提高边缘用户信道容量。无线中继技术包括　

Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ和Ｒｅｌａｙ。　

３采用ＷｉＭＡＸ技术的４Ｇ网络的特点　

３．１　ＷｉＭＡＸ　

ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏ—　

ｗａｖｅ　Ａｃｃｅｓｓ），即全球微波互联接人。ＷｉＭＡＸ系统　

・

４４・　

主要有两个技术标准，一个是满足固定宽带无线接　

入的ＷｉＭＡＸ８０２．１６ｄ标准，另一个是满足固定和移　

动的宽带无线接入技术ＷｉＭＡＸ８０２．１６ｅ标准。　

ＷｉＭＡＸ是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供　

面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达　

５０ｋｍ。ＷｉＭＡＸ还具有ＱｏＳ保障、传输速率高、业　

务丰富多样等优点。ＷｉＭＡＸ的技术起点较高，采　

用了代表未来通信技术发展方向的ＯＦＤＭ／ＯＦＤ—　

ＭＡ、ＡＡＳ、ＭＩＭＯ等先进技术。　

３．２　ＷｉＭＡＸ的关键技术　

除ＯＦＤＭ技术、ＭＩＭＯ技术外，ＷｉＭＡＸ还采　

用了以下几种关键技术：　

（１）ＨＡＲＱ。ＨＡＲＱ是一种新的将自动重传　

（ＡＲＱ）和前向差错编码结合的物理层技术，主要分　

为３类。Ｉ型ＨＡＲＱ，只是把ＦＥＣ和ＡＲＱ简单地　

结合起来。ＩＩ型ＨＡＲＱ，在Ｉ型的基础上，以码合并　

产生解码增益的思想充分利用了每次发送的数据分　

组当中包含的有用信息。ＩＩＩ型ＨＡＲＱ，为了克服ＩＩ　

型ＨＡＲＱ的缺点，ＩＩＩ型ＨＡＲＱ无论是原始数据包　

还是重传数据包都包含原始数据信息，仅通过对重　

发数据包进行解码就能够恢复出原始数据信息。　

ＨＡＲＱ功能和相关参数是在网络接入过程或重新　

接入过程中用消息ＳＢＣ确定和协商的。ＨＡＲＱ是　

基于每个连接的，它可以通过消息ＤＳＡ／ＤＳＣ确定　

每个服务流是否有ＨＡＲＱ的功能。　

（２）分集技术。ＷｉＭＡＸ要在保持高性能的前　

提下，应对复杂的环境，比如阻隔视距（ＯＬＯＳ）和非　

视距（ＮＬＯＳ），这就需要解决深衰落问题。而分集　

技术通过多个信道（空间、时间、频率）传送信号的多　

个副本来提高接收信号准确判决率，从而可以很好　

地解决以上问题。ＷｉＭＡＸ中的分集技术主要有空　

间分集、频率分集、角度分集、极化分集。同时加上　

ＡＡＳ技术使得ＷｉＭＡＸ达到很好的性能。　

（３）切换技术。ＷｉＭＡＸ８０２．１６ｅ标准规定了一　

种必选的切换模式，在协议中简称为ＨＯ（ｈａｎ—　

ｄｏｖｅｒ），又称为硬切换。除此以外还提供了两种可　

选的切换模式：ＭＤＨＯ（宏分集切换）和ＦＢＳＳ（快速　

ＢＳ切换）。ＷｉＭＡＸ８０２．１６ｅ中规定必须支持的是　

硬切换，协议中称为ＨＯ。移动台可以通过当前的　

服务Ｂｓ广播的消息获得相邻小区的信息，或者通　

过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基　

站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息，对其　

第１２卷・第４期　陈辉：浅析ＬＴＥ和ＷｉＭＡＸ技术　２０１２年８月　

评估，寻找潜在的目标小区。切换既可以由ＭＳ决　

术是在不同历史背景下开发的，现在已有各自不同　

策发起也可以由ＢＳ决策发起。在进行快速基站切　的用武之地。ＬＴＥ明显是ＵＭＴＳ，ＷＣＤＭＡ／ＨＳＰＡ　

换（ＦＢＳＳ）时，ＭＳ只与ＡｎｃｈｏｒＢＳ进行通信。　

和ＣＤＭＡ２０００　３Ｇ等蜂窝技术的后继者，而ＷｉＭＡＸ　

４　ＬＴＥ和ＷｉＭＡＸ的关系　

主要用于宽带无线连接和回程链路。　

从技术和市场两个因素分析可以看出，虽然　

ＬＴＥ和ＷｉＭＡＸ都是属于ＴＤＤ系列，也采用　

ＬＴＥ占有市场优势，但是这并不代表ＷｉＭＡＸ落后　

了ＯＦＤＭ、ＭＩＭＯ等相同的核心技术。他们之间的　

于ＬＴＥ。目前来看，这种竞争局面还将保持一段时　

关系是“融合”还是“竞争”成为了业界热议的话题。　

间，他们还将在各自的领域发挥自己的优势，如果二　

正因为两种技术有太多的相似之处，使得他们之间　

者能够实现融合，无疑将达到全球漫游的目标。　

应该“融合”的观点受到了大多数人的支持。但是两　

［参考文献］　

种技术的“融合”不光是技术层面能够解决就可以　

［１］周恩，张兴，等．下一代宽带无线通信ＯＦＤＭ与ＭＩＭＯ　

的，还要考虑一个不可忽略的市场因素。这两种完　

技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００８．　

全可以“融合”的技术有着各自的支持者，而这种情　

［２］王映民．ＴＤ—ＬＴＥ技术原理与系统设计［Ｍ］．北京：人民　

况将导致的结果就是“竞争”，而且这种“竞争”已经　

邮电出版社，２０１０．　

［３］艾尔根．移动宽带系统：包括ＷｉＭＡＸ和ＬＴＥ［Ｍ］．北　

成为事实。凭借越来越多的支持者ＬＴＥ在这场“竞　

京：电子工业出版社，２０１１．　

争”中已取得了不小的优势。但这并不能表明ＬＴＥ　

［４］曾春亮，张宁，等．ＷｉＭＡＸ（０２．１６原理与应用［Ｍ］．北　

一

旦胜出ＷｉＭＡＸ将退出历史舞台，因为这两种技　

京：机械工业出版社，２００７．　

（上接４２页）　

５结束语　

本设计主要给出了一种基于ＭＣＳ一５１单片机的　

可进行远程控制的家用浴室控制设计方案，给出了　

硬件连接电路图并编写了主要子程序。利用单片机　

对浴室的水温及放水时间进行控制，有利于节约水　

电资源；电磁阀则采用直流直动式，此设计可达到温　

度控制精度高、安全可靠、能够实现远程控制的目　

的。　

［参考文献］　

［１］魏振春，韩江洪．智能家居远程控制系统的设计［Ｊ］．合　

肥工业大学学报，２００５，２８（７）：７５ｉ一７５４．　

［２］余锡存，曹国华．单片机原理及接１：２技术［Ｍ］．西安：西　

图３控制流程图　

安电子科技大学出版社，２０００．　

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４５・　

本文标签： 技术传输无线能够