LTE-A關(guān)鍵技術(shù)及前景分析

　　作為L(zhǎng)TE的平滑演進(jìn)，LTE-A能夠保持與LTE良好的兼容性;提供更高的峰值速率和吞吐量，下行的峰值速率為1Gbps，上行峰值速率為 500Mbps;具有更高的頻譜效率，下行提高到30bps/Hz，上行提高到15bps/Hz;支持多種應(yīng)用場(chǎng)景，提供從宏蜂窩到室內(nèi)場(chǎng)景的無(wú)縫覆蓋。

　　LTE-A關(guān)鍵技術(shù)

　　為了滿足上述要求，LTE-A引入載波聚合(Carrier AggregaTIon，CA)、多天線增強(qiáng)(Enhanced MIMO)、中繼技術(shù)(Relay)和多點(diǎn)協(xié)作傳輸(Coordinated Multi-point Tx/Rx， CoMP)等關(guān)鍵技術(shù)。

　　● 載波聚合

　　為了滿足峰值速率要求，LTE-A當(dāng)前支持最大100MHz帶寬，然而在現(xiàn)有的可用頻譜資源中很難找到如此大的帶寬，而且大帶寬對(duì)于基站和終端的硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難。此外，對(duì)于分散在多個(gè)頻段上的頻譜資源，亟需一種技術(shù)把他們充分利用起來(lái)?；谏鲜隹紤]，LTE-A引入載波聚合這一關(guān)鍵技術(shù)。

　　通過(guò)對(duì)多個(gè)連續(xù)或者非連續(xù)的分量載波的聚合可以獲取更大的帶寬，從而提高峰值數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)也解決了運(yùn)營(yíng)商頻譜不連續(xù)的問(wèn)題。此外，考慮到未來(lái)通信中上下行業(yè)務(wù)的非對(duì)稱性，LTE-A支持非對(duì)稱載波聚合，典型場(chǎng)景為下行帶寬大于上行帶寬，如圖1所示。

　　圖1 載波聚合原理示意圖

　　為了保持與LTE良好的兼容性，Rel-10版本規(guī)定進(jìn)行聚合的每個(gè)分量載波采用LTE現(xiàn)有帶寬，并能夠兼容LTE，后續(xù)可以考慮引入其他類型的非兼容載波。在實(shí)際的載波聚合場(chǎng)景中，根據(jù)不同的傳輸需求和能力，UE可以同時(shí)調(diào)度一個(gè)或者多個(gè)分量載波。

　　空間維度進(jìn)一步擴(kuò)展，并且對(duì)下行多用戶MIMO進(jìn)一步增強(qiáng)，如圖2所示。

　　圖2 多天線增強(qiáng)示意圖

　　在LTE Rel-8中，上行僅支持單天線的發(fā)送，在LTE-A增強(qiáng)為上行最大支持4天線發(fā)送。物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)引入單用戶MIMO，可以支持最大兩個(gè)碼字流和4層傳輸;而物理層上行控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)也可以通過(guò)發(fā)射分集的方式提高上行控制信息的傳輸質(zhì)量，提高覆蓋。

　　LTE-A下行傳輸由LTE Rel-8的4天線擴(kuò)展到8天線，最大支持8層和兩個(gè)碼字流的傳輸，從而進(jìn)一步提高了下行傳輸?shù)耐掏铝亢皖l譜效率。此外，LTE-A下行支持單用戶 MIMO和多用戶MIMO的動(dòng)態(tài)切換，并通過(guò)增強(qiáng)型信道狀態(tài)信息反饋和新的碼本設(shè)計(jì)進(jìn)一步增強(qiáng)了下行多用戶MIMO的性能。

　　● 中繼技術(shù)

　　中繼傳輸技術(shù)是在原有站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入Relay 節(jié)點(diǎn)(或稱中繼站)，Relay節(jié)點(diǎn)和基站通過(guò)無(wú)線連接，下行數(shù)據(jù)先由基站發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)，再由中繼節(jié)點(diǎn)傳輸至終端用戶，上行則反之，如圖3所示。通過(guò) Relay技術(shù)能夠增強(qiáng)覆蓋，支持臨時(shí)性網(wǎng)絡(luò)部署和群移動(dòng)，同時(shí)也能降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。

　　根據(jù)功能和特點(diǎn)的不同，Relay可分為兩類：Type1和Type2 Relay。Type1 Relay具有獨(dú)立的小區(qū)標(biāo)識(shí)，具有資源調(diào)度和混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求功能，對(duì)于Rel-8 終端類似于基站，而對(duì)于LTE-A終端可以具有比基站更強(qiáng)的功能。Type2 Relay 不具有獨(dú)立的小區(qū)標(biāo)識(shí)，對(duì)Rel-8終端透明，只能發(fā)送業(yè)務(wù)信息而不能發(fā)送控制。當(dāng)前，Rel-10版本主要考慮Type1 Relay。

　　圖3 Relay原理示意圖

　　● 多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)

　　多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)利用多個(gè)小區(qū)間的協(xié)作傳輸，有效解決小區(qū)邊緣干擾問(wèn)題，從而提高小區(qū)邊緣和系統(tǒng)吞吐量，擴(kuò)大高速傳輸覆蓋。

　　CoMP包括下行CoMP發(fā)射和上行CoMP接收。上行CoMP接收通過(guò)多個(gè)小區(qū)對(duì)用戶數(shù)據(jù)的聯(lián)合接收來(lái)提高小區(qū)邊緣用戶吞吐量，其對(duì)RAN1 協(xié)議影響比較小。下行CoMP發(fā)射根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)能否在多個(gè)協(xié)調(diào)點(diǎn)上獲取可分為聯(lián)合處理(Joint Processing，JP)和協(xié)作調(diào)度/波束賦形(Coordinated Scheduling/Beamforming，CS/CB)。前者主要利用聯(lián)合處理的方式獲取傳輸增益，而后者通過(guò)協(xié)作減小小區(qū)間干擾，如圖4所示。

　　圖4 CoMP原理示意圖

　　為了支持不同的CoMP傳輸方式， UE需要反饋各種不同形式的信道狀態(tài)信息，對(duì)于CoMP的反饋，定義了3種類型：顯式反饋、隱式反饋和基于探測(cè)參考符號(hào)(Sounding Reference Symbol，SRS)的反饋。顯式反饋是指終端不對(duì)信道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理，反饋諸如信道系數(shù)和信道秩等信息;隱式反饋是指終端在一定假設(shè)的前提下對(duì)信道狀態(tài)信息進(jìn)行一定的預(yù)處理后反饋給基站，如編碼矩陣指示信息和信道質(zhì)量指示信息等;基于SRS的反饋是指利用信道的互易性，eNB根據(jù)終端發(fā)送的SRS 獲取等效的下行信道狀態(tài)信息，這種方法在TDD系統(tǒng)中尤為適用。

　　LTE-A應(yīng)用前景

　　載波聚合通過(guò)已有帶寬的匯聚擴(kuò)展了傳輸帶寬;MIMO增強(qiáng)通過(guò)空域上的進(jìn)一步擴(kuò)展提高小區(qū)吞吐量;Relay通過(guò)無(wú)線的接力，提高覆蓋;CoMP通過(guò)小區(qū)間協(xié)作，提高小區(qū)邊緣吞吐量。通過(guò)上述關(guān)鍵技術(shù)的引入，LTE-A能夠充分滿足或者超越IMT-A的需求，成為未來(lái)通信的領(lǐng)跑者。

　　當(dāng)前中興通訊與大量世界頂級(jí)運(yùn)營(yíng)商展開(kāi)LTE測(cè)試和商用合作，各地外場(chǎng)測(cè)試在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。對(duì)于LTE-A，中興通訊給予了極大關(guān)注，從其需求提出階段便積極參與其標(biāo)準(zhǔn)化工作，向3GPP提交大量有價(jià)值的提案，并被標(biāo)準(zhǔn)所采納。針對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)，中興通訊進(jìn)行了持續(xù)深入的研究，形成了一批在 LTE-A中具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。此外，中興通訊在LTE-A技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)展突出，相應(yīng)的樣機(jī)正在緊密研發(fā)，進(jìn)展順利。

　　在通向未來(lái)的無(wú)線寬帶通信領(lǐng)域，中興通訊已經(jīng)走在行業(yè)的前列。預(yù)計(jì)2012年，基于上述LTE-A關(guān)鍵技術(shù)的中興通訊基站將逐步部署在世界各地，引領(lǐng)人們進(jìn)入一個(gè)更加豐富多彩的無(wú)線寬帶新世界。