關(guān)于lte和femtocell的學(xué)習(xí)報(bào)告

1、關(guān)于LTE和Femtocell的學(xué)習(xí)報(bào)告最近看了一些LTE和Femtocell的書和文章。關(guān)于LTE，我看的是一本名為《3G演進(jìn)HSPA與LTE》的書，一開始看的是英文原著的PDF，但看的比較累，于是買了中譯版的。到現(xiàn)在為止，主要看了LTE下行鏈路采用的傳輸方案OFDM，下行鏈路傳輸方案DFTSOFDM，以及多天線技術(shù)。而對(duì)于Femtocell這一塊內(nèi)容，我在圖書館找了一下書，找到一本英文版的《FemtocellTechnologies

2、Deployment》，剛接觸Femtocell，感覺英文版的書還是有點(diǎn)難懂。后來找到了一些中文的Femtocell方面的文章。關(guān)于Femtocell，我看得比較晚，目前主要學(xué)習(xí)了Femtocell基本的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，以及優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)等內(nèi)容。以上就是我近期學(xué)習(xí)的LTE及Femtocell方面的內(nèi)容。結(jié)合自己的一些想法，我寫了下面的學(xué)習(xí)報(bào)告。首先，為什么要就進(jìn)LTE的研究？最主要的原因應(yīng)該是：LTE與2G、3G相比可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速率。那么怎

3、樣提高數(shù)據(jù)的傳輸速率呢？首先，根據(jù)香農(nóng)定理：)1(log2NSBWC???化簡(jiǎn)可以得到：??12min00???NENEbb其中，Eb表示接受信號(hào)的比特能量，N0表示接收端的噪聲功率譜密度，γ=RBW，表示無線鏈路帶寬利用率。這個(gè)公式可以很好地說明在信息傳輸速率較低和較高時(shí)，分別怎樣提高數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)信息傳輸速率很低時(shí)，即γ的值很小，那么將不等式右端作等價(jià)無窮小的代換之后可以發(fā)現(xiàn)，無論γ怎么變化，EbN0的值接近于一個(gè)定值。根據(jù)S=EbR

4、。這時(shí)，數(shù)據(jù)速率將和接收信號(hào)功率成正比增長(zhǎng)。也就是單單提高發(fā)送端的功率就可以得到數(shù)據(jù)速率的相應(yīng)提高。然而，當(dāng)信息傳輸速率很高時(shí)，即γ的值較大，此時(shí)，R增大會(huì)引起Eb的增大（除非同時(shí)增加帶寬，保持γ不變），那么S就會(huì)發(fā)生更快的增長(zhǎng)，也就是說，此時(shí)要提高數(shù)據(jù)速率，就要更大地提高發(fā)送功率。概括地說，當(dāng)數(shù)據(jù)速率不高時(shí)，可以通過提高發(fā)送功率來比較高效地提高數(shù)據(jù)速率，這稱為功率受限。當(dāng)數(shù)據(jù)速率已經(jīng)很高時(shí)，單單提高發(fā)送功率，對(duì)數(shù)據(jù)速率的提高是不明顯的

5、，這時(shí)需要相應(yīng)地提高帶寬，這被稱為帶寬受限。那么在數(shù)據(jù)速率已經(jīng)很高時(shí)怎樣進(jìn)一步地高效地提高數(shù)據(jù)速率呢一般有兩種方案。第一種比較直接的方法就是使用高階調(diào)制。高階調(diào)制有兩個(gè)比較明顯的缺點(diǎn)。第一，由于高階調(diào)制的星座圖各點(diǎn)之間的距離減小了，因此它對(duì)噪聲和干擾的提抗能力降低了?？梢圆扇〉慕鉀Q方案是將它與信道編碼相結(jié)合。第二，高階調(diào)制的功放效率比較低。由于高階調(diào)制符號(hào)間不單有相位的變化，更有幅度的變化，因此會(huì)引起功放功率的頻繁瞬變，這樣，為了避免瞬

6、時(shí)功率變化的非線性引起的信號(hào)失真，功放的工作范圍就必須超大。這樣就導(dǎo)致功放效率低以及功放成本增大。這對(duì)于基站是可接受的，但對(duì)于手機(jī)端是不可接受的。因此高階調(diào)制更適合下行鏈路，而不太適合上行鏈路。于是我們考慮第二種提高數(shù)據(jù)速率的方案，那就是增加帶寬。但是增加帶寬也存在一個(gè)問題。我們知得：fNTfss????1??????????????102102102)(NkNknjkNkNknjkNkfnTkjksneaeaeanTxxccs???其

7、中：????????NkNNkaacckk00由此可見，將調(diào)制符號(hào)塊0，1，…Nc1（每個(gè)復(fù)數(shù)包含原復(fù)調(diào)制信號(hào)的幅度aaa和相位）末尾補(bǔ)零至N個(gè)元素后輸入IDFT系統(tǒng)，即可得到x(nTs)，再串行輸出后經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換就可以得到OFDM信號(hào)x(t)。解調(diào)則剛好是相反的過程，即先將接受信號(hào)r(t)以時(shí)間間隔Ts采樣，然后N個(gè)數(shù)據(jù)一組，由串行轉(zhuǎn)換為并行，輸入DFT系統(tǒng)，輸出取前Nc個(gè)數(shù)據(jù)，即可還原出原調(diào)制符號(hào)塊。這種系統(tǒng)的好處是，當(dāng)用快速算法I

8、FFTFFT來代替調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)中的IDFTDFT時(shí)，系統(tǒng)的處理速度將得到明顯提高。前面所討論的OFDM解調(diào)，能還原出調(diào)制前的信息都是基于一個(gè)前提，就是不存在子載波之間的干擾，即子載波之間完全正交。然而由于多徑效應(yīng)的存在，子載波之間的正交性通常會(huì)受到一些破壞。這主要表現(xiàn)為直射徑和反射徑的符號(hào)會(huì)有部分重疊。對(duì)此我們一般采取的對(duì)策是插入循環(huán)前綴。只要路徑的時(shí)間差小于循環(huán)前綴的長(zhǎng)度，子載波之間仍能保持正交性。OFDM中還有一項(xiàng)比較重要的技術(shù)是

9、頻率的分集。由于無線信道往往具有一定程度的頻率選擇性。而OFDM中每個(gè)調(diào)制信號(hào)基本被限制在相對(duì)較窄的帶寬內(nèi)。因此某些頻率可能瞬時(shí)完全處于衰落頻帶內(nèi)。這樣就會(huì)導(dǎo)致OFDM傳輸?shù)恼`碼率增大。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用的方法是頻域交織技術(shù)。即把待傳的碼比特通過調(diào)制映射到多個(gè)OFDM子載波上，這些子載波又較合理地分布在OFDM信號(hào)的整個(gè)帶寬上。這樣就實(shí)現(xiàn)了頻率的分集，從而在對(duì)抗衰落時(shí)獲得增益。概括地講，在帶寬受限時(shí)，若要有效地提高數(shù)據(jù)速率，則須在增

10、加發(fā)射功率的同時(shí)，增加傳輸帶寬。為了有效降低增加帶寬后頻率選擇性的影響，可以采用多載波傳輸。而多載波傳輸存在一定的頻率浪費(fèi)，故采用子載波相互正交的OFDM傳輸方案作為L(zhǎng)TE的下行鏈路高速傳輸方案。OFDM的調(diào)制和解調(diào)可以通過IDFT和DFT來實(shí)現(xiàn)，并且可以通過快速算法IFFT和FFT來提高系統(tǒng)的處理速度。其中的兩個(gè)比較突出的問題，即子載波之間的干擾和頻率選擇性衰落可以分別通過插入循環(huán)前綴和頻域交織技術(shù)來解決。然而，和高階調(diào)制即多載波傳輸

11、一樣，OFDM也存在瞬時(shí)發(fā)送功率變化大的缺點(diǎn)。這就決定了它不能成為L(zhǎng)TE上行鏈路傳輸方案。LTE采用的上行鏈路傳輸方案是DFTSOFDM。DFTSOFDM系統(tǒng)只和OFDM稍有不同。調(diào)制端，將M個(gè)調(diào)制符號(hào)01…M1先輸入M點(diǎn)DFT系統(tǒng)，然后再把DFT的輸出aaa值輸入到N點(diǎn)的IDFT系統(tǒng)（其中NM），其余NM個(gè)點(diǎn)的輸入補(bǔ)零，再將IDFT輸出轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換得到DFTSOFDM調(diào)制信號(hào)。簡(jiǎn)單地說，即在OFDM系統(tǒng)前加一個(gè)DF