LTE-Advanced 關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

摘要

對(duì)LTE-A采用的載波聚合（Carrier Aggregation）、上/下行多天線增強(qiáng)（Enhanced UL/DL MIMO）、多點(diǎn)協(xié)作傳輸（Coordinated Multi-point TxRx）、中繼（Relay）、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(qiáng)（Enhanced Inter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network）等關(guān)鍵技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

1 引言

LTE-Advanced（LTE-A）是LTE的演進(jìn)版本，其目的是為滿足未來幾年內(nèi)無線通信市場(chǎng)的更高需求和更多應(yīng)用，滿足和超過IMT-Advanced的需求，同時(shí)還保持對(duì)LTE較好的后向兼容性。LTE-A采用了載波聚合（Carrier Aggregation）、上/下行多天線增強(qiáng)（Enhanced UL/DL MIMO）、多點(diǎn)協(xié)作傳輸（Coordinated Multi-point TxRx）、中繼（Relay）、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(qiáng)（Enhanced Inter-cell Interference Coordination for Heterogeneous Network）等關(guān)鍵技術(shù)，能大大提高無線通信系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率、峰值譜效率、小區(qū)平均譜效率以及小區(qū)邊界用戶性能，同時(shí)也能提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，這使得LTE和LTE-A系統(tǒng)成為未來幾年內(nèi)無線通信發(fā)展的主流，本文將對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展進(jìn)行介紹。

2 3GPP LTE-Advanced需求分析

IMT-Advanced 和LTE-Advanced的需求以及LTE Rel.8版本對(duì)需求的滿足度參見表1。

表1 IMT-Advanced 和LTE-Advanced的需求以及LTE Rel.8性能

為滿足這些需求，3GPP在LTE-A SI（Study Item）階段對(duì)載波聚合、上下行多天線增強(qiáng)、多點(diǎn)協(xié)作傳輸、中繼等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了性能評(píng)估。2009年10月，3GPP將LTE-Advanced (LTE Release 10 beyond) 作為IMT-Advanced候選技術(shù)方案提交ITU，包括FDD和TDD兩種制式，以及初始的自評(píng)估結(jié)果。

同時(shí)基于此候選方案和評(píng)估結(jié)果，在2010年3月LTE-A SI結(jié)束后，3GPP又先后成立了CA WI (Work Item)，UL MIMO WI， DL MIMO WI，Relay WI，CoMP SI，對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步完善和標(biāo)準(zhǔn)化。

另外，LTE/LTE-A制式內(nèi)的不同功率節(jié)點(diǎn)同覆蓋形成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Heterogeneous Network，Hetnet）作為一種顯著提升系統(tǒng)吞吐量和提高網(wǎng)絡(luò)整體效率的技術(shù)在3GPP中也引起了極大關(guān)注，2010年3月也成立了eICIC for Hetnet WI。

中國公司一直非常重視并積極參與LTE-A的標(biāo)準(zhǔn)化過程，提交的提案覆蓋了下文闡述的所有關(guān)鍵技術(shù)，并且突破性地取得了其中兩個(gè)重要WI的報(bào)告人職位——中國移動(dòng)成為eICIC WI的報(bào)告人，華為公司成為UL MIMO WI的報(bào)告人。

本文將對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)及其目前的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展進(jìn)行簡要介紹。

3 載波聚合(Carrier aggregation，CA)

載波聚合是能滿足LTE-A更大帶寬需求且能保持對(duì)LTE后向兼容性的必備技術(shù)。

目前，LTE支持的最大帶寬是20MHz，LTE-A通過聚合多個(gè)對(duì)LTE后向兼容的載波可以支持到最大100MHz帶寬。接收能力超過20MHz的LTE-A 終端（User Equipment，UE）可以同時(shí)接收多個(gè)成員載波，而對(duì)LTE Rel.8的終端，也可以正常接收其中一個(gè)成員載波。

頻譜聚合的場(chǎng)景可以分為3種：帶內(nèi)連續(xù)載波聚合（Intra-Band，Contiguous）、帶內(nèi)非連續(xù)載波聚合（Intra-Band，Non-contiguous）、帶外非連續(xù)載波聚合 （Inter-Band，Contiguous）。具體參見圖1。

圖1 典型CA場(chǎng)景

帶外非連續(xù)載波聚合通常會(huì)造成共站同功率的兩個(gè)成員載波的覆蓋不相同。

標(biāo)準(zhǔn)中曾對(duì)LTE-A每個(gè)成員載波是否都要保證對(duì)LTE Rel.8后向兼容性的問題進(jìn)行過長時(shí)間的討論。考慮到頻譜效率、系統(tǒng)簡單性、終端/eNodeB復(fù)雜度和測(cè)試復(fù)雜度等因素，標(biāo)準(zhǔn)最后決定在Rel.10中，CA成員載波都是后向兼容的，在后續(xù)版本中可以考慮引入其他形態(tài)載波的可能性。

LTE-A不同終端聚合的載波數(shù)目可以不同。FDD系統(tǒng)中，同一個(gè)終端聚合的上/下行成員載波的數(shù)目也可以不同；但TDD系統(tǒng)中，通常上/下行成員載波的數(shù)目是相同的。

在MAC到PHY映射上，無論上行還是下行，每個(gè)成員載波有獨(dú)立的HARQ實(shí)體，這種方式可以最大程度地重用Rel.8的功能，并能保證較好的HARQ性能，缺點(diǎn)是可能需要反饋多個(gè)ACK/NACK。

LTE上行采用了單載波傳輸方式（DFT-S-OFDM），在LTE-A上行多載波聚合傳輸時(shí)，經(jīng)過對(duì)OFDM和N x DFT-S-OFDM之間的評(píng)估之后，最終傳輸方式采納了N x DFT-S-OFDM的形式，即其中每個(gè)成員載波按獨(dú)立的DFT-S-OFDM傳輸。