LTE與LTE—Advanced

摘 要：作為4G標(biāo)準(zhǔn)之一的LTE-Advanced，是在LTE基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。所以在討論LTE-Advanced技術(shù)時(shí)，對(duì)其原理與應(yīng)用的闡述也是與LTE緊密結(jié)合的。

關(guān)鍵詞：LTE；LTE-Advanced；R10；4G；FDD模式

1 LTE與LTE-Advanced發(fā)展背景

第一代移動(dòng)通信指20世紀(jì)80年代的模擬移動(dòng)無(wú)線電系統(tǒng)。第二代移動(dòng)通信指首批數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代指首批用于處理寬帶數(shù)據(jù)的移動(dòng)系統(tǒng)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT-Advanced）以兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)LTE-Advanced與WirelessMAN-Advanced為主。LTE-Advanced的技術(shù)發(fā)展將集中在無(wú)線資源管理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)層優(yōu)化方面。移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)途徑主要有3條：一是3G標(biāo)準(zhǔn)中的WCDMA和TD-SCDMA，均從HSPA進(jìn)化至HSPA+，進(jìn)而發(fā)展到LTE；二是3G標(biāo)準(zhǔn)中的CDMA2000沿著EV-DO路線，最終到UMB（超移動(dòng)寬帶），但這條路幾乎已經(jīng)進(jìn)入死胡同；三是802.16m的WiMAX演進(jìn)路線，屬于4G標(biāo)準(zhǔn)中的第二種。4G標(biāo)準(zhǔn)中LTE擁有最多的支持者，WiMAX其次。

第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主。現(xiàn)在的系統(tǒng)設(shè)計(jì)卻強(qiáng)調(diào)可以提供最優(yōu)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這一趨勢(shì)開始于3GPP關(guān)于第三代寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前，在此基礎(chǔ)上發(fā)展的長(zhǎng)期演進(jìn)LTE正在加強(qiáng)這一趨勢(shì)。LTE是第一個(gè)從一開始就強(qiáng)調(diào)支持分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，分組語(yǔ)音通信只是其中的一部分。LTE規(guī)范文件本身并沒(méi)有詳細(xì)的過(guò)程敘述，基本上只是一些所采納的決定的記錄，這些決策通常是在權(quán)衡性能與成本、理論可能性和現(xiàn)實(shí)約束情況下所選定的。LTE的后續(xù)演進(jìn)被稱為“LTD-Advanced”，對(duì)應(yīng)于LTE Release10以及之后的版本。

2 LTE與LTE-Advanced設(shè)計(jì)目標(biāo)

LTE在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，旨在降低時(shí)延、提高用戶數(shù)據(jù)傳輸速率、提高系統(tǒng)容量和覆蓋范圍。LTE系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要求在20MHz系統(tǒng)帶寬配置下，至少達(dá)到下行鏈路100Mbit/s（雙天線接收），上行鏈路50Mbit/s（單天線發(fā)送）的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率。

3GPP組織于2008年年底完成了LTE標(biāo)準(zhǔn)第一個(gè)版本R8的制定工作。LTE-Advanced是在LTE R8/R9版本基礎(chǔ)上的進(jìn)一步演進(jìn)和增強(qiáng)，它在2010年6月通過(guò)ITU 的評(píng)估考核，在2010年10月正式成為4G的主要技術(shù)之一。在考慮到R10的兼容性問(wèn)題上，LTE-Advanced在設(shè)計(jì)特征時(shí)，采用了后向兼容方式，這樣LTE R8終端可工作在LTE-Advanced R10特征處于激活狀態(tài)的同一載波上。

LTE R10版本中新增的LTE-Advanced元素：（1）載波聚合；（2）增強(qiáng)下行多天線傳輸技術(shù)；（3）上行多天線傳輸技術(shù)；（4）中繼；（5）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署的支持。

3 LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空中接口協(xié)議如下：LTE技術(shù)采用由NodeB模型構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣有利于減小延遲和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度、低時(shí)延和低成本的要求。與傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)相比較，LTE減少了RNC的節(jié)點(diǎn)，對(duì)3GPP的整個(gè)體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改革，逐漸趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

核心技術(shù)包括傳輸技術(shù)與多址技術(shù)，宏分集，調(diào)制與編碼，多天線技術(shù)等。Release 10 LTE-Advanced中的主要技術(shù)構(gòu)件包括高載波頻率聚合提高帶寬，上下行鏈路的天線配置分別采用8×8配置和4×4配置，中繼節(jié)點(diǎn)傳輸方案簡(jiǎn)單明了，提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通優(yōu)化方案。

4 LTE與LTE-Advanced的分類

目前，LTE按物理層分類包括TD-LTE和FD-LTE，日前頒發(fā)的4G牌照是由中國(guó)移動(dòng)制定的TD-LTE，它的主要特征與TD-SCDMA存在一定的共性。因?yàn)門D-SCDMA是基于R4建設(shè)起來(lái)的，目前大規(guī)模TDD系統(tǒng)已經(jīng)部署完成，所以也給非成對(duì)頻譜的TD-LTE的部署創(chuàng)造了條件。而預(yù)留較多非成對(duì)頻譜分配是為了FD-LTE的進(jìn)一步發(fā)展。

TD-LTE支持的頻率帶寬范圍為1.4 MHz-20MHz，但是支持的頻率帶寬數(shù)值可能小于最大范圍，當(dāng)然這主要取決于其所使用的頻段。原則上上行鏈路和下行鏈路是共享同一頻段的，這兩種傳輸方向中的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生相互干擾。由于3GPP Release 8規(guī)范中涵蓋了TDD和FDD兩種不同的工作方式，因此LTE除了可以有效地部署在成對(duì)頻譜中，在非成對(duì)頻譜中也行。

5 LTE與LTE-Advanced的應(yīng)用特點(diǎn)

2013年7月底，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)量達(dá)到200個(gè)，其中包括9個(gè)TDD和9個(gè)FDD/TDD雙模網(wǎng)絡(luò)，2013年底，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)量達(dá)到260個(gè)。2013年6月，全求LTE用戶規(guī)模達(dá)到1.12億，同比增長(zhǎng)303%。美國(guó)、日本和韓國(guó)引領(lǐng)LTE用戶規(guī)模快速上升。

在3G到4G的過(guò)渡期間，必然會(huì)有技術(shù)共存的情況。當(dāng)TD-LTE與TD-SCDMA共享站點(diǎn)而且使用同一頻段時(shí)，上下行鏈路的間隔需要重新排列，以避免不同的BST之間產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。假如BTS之間不存在干擾，就可以對(duì)TD-SCDMA與TD-LTE的相對(duì)定時(shí)進(jìn)行重新調(diào)整，以達(dá)到系統(tǒng)共存。在上行鏈路/下行鏈路中，TD-LTE子幀域的持續(xù)時(shí)間將隨著配置的變化而變化，這樣定時(shí)就可以取不同的值。

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