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LTE通信技术

3GPP长期演进技术（3GPPLongTermEvolution,LTE）为第三代合作伙伴计划（3GPP）标准，使用“正交频分复用”（OFDM）的射频接收技术，以及2×2和4×4MIMO的分集天线技术规格。同时支援FDD（频分双工）和TDD（时分双工）。LTE是GSM超越3G与HSDPA阶段迈向4G的进阶版本。
OFDM技术
正交频分复用（Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,OFDM），可以视为多载波传输的一个特例，具备高速率资料传输的能力，加上能有效对抗频率选择性衰减，而逐渐获得重视与采用。
一个典型的OFDM连续信号,在某个OFDM符号内可表示为

其中，di表示该符号内第i个传输数据符号，它在第i个子信道上传输；fc为载波频率；∆f=1T为子信道的频宽，T=N•Ts为各个子信道上数据符号的周期时间rectt-T2定义为

假定s(t)的带宽为Bc=N×∆f,以Ts=1B=1N×∆f进行抽样，形成离散时间信号：

对s(t)进行离散化后的离散信号具有IDFT的表达形式，因此可以借鉴FFT/IFFT等快速算法实现OFDM调制、解调过程。OFDM发射/接收原理示意图如下：

由于有

则有

上式说明：在理想信道下，即无时延、无频偏等情况时，OFDM各子载波具有正交性。
MIMO技术
LTE的多输入多输出(MIMO)技术的提出为现代无线通信开辟了一个全新的领域，它给未来的移动通信系统，特别是对高速数据接入的业务，提供了了一种可以极大提高系统频谱效率的手段。
在一个无线系统的发送和接收端都采用多天线单元，利用无线散射信道丰富的空间多维特性，以多输入端/多输出端的方式工作，可以突破性的提高系统信道容量。这就是MIMO技术的基本思想。
根据不同的传输信道类型，可以在无线系统中使用相应的分集方式。目前，主要的分集方式包括时间分集（不同的时隙和信道编码）、频率分集（不同的信道、扩频和OFDM）以及空间分集等。多天线系统利用的就是空间方式，而MIMO作为典型的多天线系统，可以明显提高传输速率。而在实际的无线系统中，可以根据实际情况使用一种或者多种分集方式。
2.1传统的无线系统（SISO）
传统的通信系统往往使用单个发射天线和单个接收天线，称之为SISO系统（见下图）。

根据香农定理，无线信道容量C由信号带宽和信噪比决定：

2.2多天线系统
典型的MIMO系统如下图所示，包含m个发射天线和n个接收天线。根据无线信道的特性，每个接收天线都会接收到不同发射天线的内容，因此不同收发天线间的信道冲击响应均有不同的表现形式。

如果定义发射天线1与接收天线1之间为h11，发射天线1和接收天线2之间定义为h21。这样可以得到n×m的传输矩阵，也就是我们所说的传输信道矩阵形式，如公式所示：

当收发天线间的信道为窄带时不变系统时，可以得到MIMO系统接收信号表现形式为：

其中，接收信号Y，发射信号X及噪声n。
在MIMO系统中，发射天线的数据被分成几个独立的数据流。数据流M的数目一般小于或等于天线的数目。如果收发天线之间并不相等，那么等于或小于收发端最小的天线数目。例如，4×4的MIMO系统可以用于传送4个或者更少的数据流，而3×2的MIMO系统可以发送两个或者小于两个的数据流。理论上，传输信道的容量会根据数据流的数目线性增长，MIMO系统的信道容量表示：

对于目前的无线通信系统，MIMO的基本形式有如下几种：
（1）单用户MIMO（SU-MIMO）：如果MIMO系统用于增加一个用户的速率，称之为单用户MIMO：

（2）多用户MIMO（MU-MIMO）：如果每个独立的数据流分配给不同的用户，称之为多用户。这种模式主要对上行链路有用。从UE的复杂程度和体积来看，每个UE只能有一个发射天线，因此称之为“协同MIMO”，MU-MIMO如图所示：

（3）循环时延分集（CDD）：在OFDM系统中，CDD已经作为常规技术被广泛使用。对CDD而言，相当于在不同天线的发射信号之间存在相应的时延。其实质相当于在OFDM系统中引入了虚拟的时延回波成分，可以在接收端增加相应的选择性。因为CDD引入了额外的分集成分，所以往往被认为是空分复用的补充表现形式。