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LTE-A是什么

  LTE-A是LTE-Advanced的简称,是LTE技术的后续演进。LTE俗称3.9G,这说明LTE的技术指标已经与4G非常接近了。LTE与4G相比较,除最大带宽、上行峰值速率两个指标略低于4G要求外,其他技术指标都已经达到了4G标准的要求。而将LTE正式带入4G的LTE-A的技术整体设计则远超过了4G的最小需求。在2008年6月,3GPP完成了LTE-A的技术需求报告,提出了LTE-A的最小需求:下行峰值速率1Gbps,上行峰值速率500Mbps,上下行峰值频谱利用率分别达到15Mbps/Hz和30Mbps/Hz。这些参数已经远高于ITU的最小技术需求指标,具有明显的优势。

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LTE-A主要技术特征

  为了满足IMT-Advanced(4G)的各种需求指标,3GPP针对LTE-Advanced(LTE-A)提出了几个关键技术,包括载波聚合、协作多点发送和接收、接力传输、多天线增强等。

LTE-A系统的关键技术包括:

载波聚合

  LTE-A支持连续载波聚合以及频带内和频带间的非连续载波聚合,最大能聚合带宽可达100MHz。为了在LTE-A商用初期能有效利用载波,即保证LTE终端能够接入LTE-A系统,每个载波应能够配置成与LTE后向兼容的载波,然而也不排除设计仅被LTE-A系统使用的载波。

  目前3GPP根据运营商的需求识别出了12种载波聚合的应用场景,其中4种作为近期重点分别涉及到FDD和TDD的连续和非连续载波聚合场景。在LTE-A的研究阶段,载波聚合的相关研究重点包括连续载波聚合的频谱利用率提升,上下行非对称的载波聚合场景的控制信道的设计等。

多点协作

  多点协作分为多点协调调度和多点联合处理两大类,分别适用于不同的应用场景,互相之间不能完全取代。多点协调调度的研究主要是集中在和多天线波束赋形相结合的解决方案上。

  在3GPP最近针对ITU的初步评估中,多点协作技术是唯一能在基站四天线配置条件下满足所有场景的需求指标的技术,并同时明显改进上行和下行的系统性能,因此多点协调的标准化进度成为3GPP提交的4G候选方案和面向ITU评估的重中之重。

接力传输

  未来移动通信系统在传统的蜂窝网的基础上需要对城市热点地区容量优化,并且在需要扩展盲区、地铁及农村的覆盖。

  目前在3GPP的标准化工作集中在低功率可以部署在电线杆或者外墙上的带内回程的接力传输上,其体积小重量轻,易于选址。一般来说,带内回程的接力传输相比传统的微波回程的接力传输性能要低,但带内回程不需要LTE频谱之外的回程频段而进一步节省费用,因此二者各自有其市场需求和应用场景。

多天线增强

  鉴于日益珍贵的频率资源,多天线技术由于通过扩展空间的传输维度而成倍地提高信道容量而被多种标准广泛采纳。

  受限于发射天线高度对信道的影响,LTE-A系统上行和下行多天线增强的重点有所区别。在LTE系统的多种下行多天线模式基础上,LTE-A要求支持的下行最高多天线配置规格为8x8,同时多用户空分复用的增强被认为是标准化的重点。LTE-A相对于LTE系统的上行增强主要集中在如何利用终端的多个功率放大器,利用上行发射分集来增强覆盖,上行空间复用来提高上行峰值速率等。

OFDM

  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。在传统的频分复用系统中,各载波上的信号频谱是没有重叠的,以便接收端利用传统的滤波器分离和提取不同载波上的信号。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。

  OFDM的优点在于抗多径衰落的能力强,频谱效率高,OFDM将信道划分为若干子信道,而每个子信道内部都可以认为是平坦衰落的,可采用基于IFFT/FFT的OFDM快速实现方法,在频率选择性信道中,OFDM接收机的复杂度比带均衡器的单载波系统简单。与其它宽带接入技术不同,OFDM可运行在不连续的频带上,这将有利于多用户的分配和分集效果的应用等。但OFDM技术对频偏和相位噪声比较敏感,而且峰值平均功率比(PAPR)大。

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。用户终端可以通过中间接入点中继接入网络来获得带宽服务。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。

  Repeaters是在接到母基站的射频信号后,在射频上直接转发,在终端和基站都是不可见,而且并不关心目的终端是否在其覆盖范围,因此它的作用只是放大器而已。它的作用仅限于增加覆盖,并不能提高容量。

  Relay技术是在原有站点的基础上,通过增加一些新的Relay站(或称中继节点、中继站),加大站点和天线的分布密度。这些新增Relay节点和原有基站(母基站)都通过无线连接,和传输网络之间没有有线的连接,下行数据先到达母基站,然后再传给Relay节点,Relay节点再传输至终端用户,上行则反之。这种方法拉近了天线和终端用户的距离,可以改善终端的链路质量,从而提高系统的频谱效率和用户数据率。

自组织网络

  为了通过有效的运维成本(OPEX)和LTE网络参数和结构复杂化的压力,3GPP借用自组织网络的概念,在R8提出一种新运维策略。该策略将eNodeB作为自组织网络节点,在其中添加自组织功能模块,完成蜂窝无线网络自配置(Self-configuration)、自优化(Self-optimization)和自操作(Self-operation)。作为LTE的特性,SON已经在R8引入需求,R9完成自愈性、自优化能力的讨论。

  LTE自组织网络与传统IP互联网自组织不同在于,LTE要求自组织节点可以互联之外,可以对网络进行自优化和自操作。

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