LTE-A關鍵技術及前景分析
作為LTE的平滑演進,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;支持多種應用場景,提供從宏蜂窩到室內場景的無縫覆蓋。
LTE-A關鍵技術
為了滿足上述要求,LTE-A引入載波聚合(Carrier AggregaTIon,CA)、多天線增強(Enhanced MIMO)、中繼技術(Relay)和多點協(xié)作傳輸(Coordinated Multi-point Tx/Rx, CoMP)等關鍵技術。
● 載波聚合
為了滿足峰值速率要求,LTE-A當前支持最大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,而且大帶寬對于基站和終端的硬件設計帶來很大困難。此外,對于分散在多個頻段上的頻譜資源,亟需一種技術把他們充分利用起來。基于上述考慮,LTE-A引入載波聚合這一關鍵技術。
通過對多個連續(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,同時也解決了運營商頻譜不連續(xù)的問題。此外,考慮到未來通信中上下行業(yè)務的非對稱性,LTE-A支持非對稱載波聚合,典型場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)定進行聚合的每個分量載波采用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。在實際的載波聚合場景中,根據(jù)不同的傳輸需求和能力,UE可以同時調度一個或者多個分量載波。
空間維度進一步擴展,并且對下行多用戶MIMO進一步增強,如圖2所示。
圖2 多天線增強示意圖
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)也可以通過發(fā)射分集的方式提高上行控制信息的傳輸質量,提高覆蓋。
LTE-A下行傳輸由LTE Rel-8的4天線擴展到8天線,最大支持8層和兩個碼字流的傳輸,從而進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的動態(tài)切換,并通過增強型信道狀態(tài)信息反饋和新的碼本設計進一步增強了下行多用戶MIMO的性能。
● 中繼技術
中繼傳輸技術是在原有站點的基礎上,引入Relay 節(jié)點(或稱中繼站),Relay節(jié)點和基站通過無線連接,下行數(shù)據(jù)先由基站發(fā)送到中繼節(jié)點,再由中繼節(jié)點傳輸至終端用戶,上行則反之,如圖3所示。通過 Relay技術能夠增強覆蓋,支持臨時性網(wǎng)絡部署和群移動,同時也能降低網(wǎng)絡部署成本。
根據(jù)功能和特點的不同,Relay可分為兩類:Type1和Type2 Relay。Type1 Relay具有獨立的小區(qū)標識,具有資源調度和混合自動重傳請求功能,對于Rel-8 終端類似于基站,而對于LTE-A終端可以具有比基站更強的功能。Type2 Relay 不具有獨立的小區(qū)標識,對Rel-8終端透明,只能發(fā)送業(yè)務信息而不能發(fā)送控制。當前,Rel-10版本主要考慮Type1 Relay。
圖3 Relay原理示意圖
● 多點協(xié)作傳輸技術
多點協(xié)作傳輸技術利用多個小區(qū)間的協(xié)作傳輸,有效解決小區(qū)邊緣干擾問題,從而提高小區(qū)邊緣和系統(tǒng)吞吐量,擴大高速傳輸覆蓋。
CoMP包括下行CoMP發(fā)射和上行CoMP接收。上行CoMP接收通過多個小區(qū)對用戶數(shù)據(jù)的聯(lián)合接收來提高小區(qū)邊緣用戶吞吐量,其對RAN1 協(xié)議影響比較小。下行CoMP發(fā)射根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)能否在多個協(xié)調點上獲取可分為聯(lián)合處理(Joint Processing,JP)和協(xié)作調度/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參考符號(Sounding Reference Symbol,SRS)的反饋。顯式反饋是指終端不對信道狀態(tài)信息進行預處理,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的前提下對信道狀態(tài)信息進行一定的預處理后反饋給基站,如編碼矩陣指示信息和信道質量指示信息等;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應用前景
載波聚合通過已有帶寬的匯聚擴展了傳輸帶寬;MIMO增強通過空域上的進一步擴展提高小區(qū)吞吐量;Relay通過無線的接力,提高覆蓋;CoMP通過小區(qū)間協(xié)作,提高小區(qū)邊緣吞吐量。通過上述關鍵技術的引入,LTE-A能夠充分滿足或者超越IMT-A的需求,成為未來通信的領跑者。
當前中興通訊與大量世界頂級運營商展開LTE測試和商用合作,各地外場測試在緊鑼密鼓地進行中。對于LTE-A,中興通訊給予了極大關注,從其需求提出階段便積極參與其標準化工作,向3GPP提交大量有價值的提案,并被標準所采納。針對上述關鍵技術,中興通訊進行了持續(xù)深入的研究,形成了一批在 LTE-A中具有核心競爭力的解決方案。此外,中興通訊在LTE-A技術領域進展突出,相應的樣機正在緊密研發(fā),進展順利。
在通向未來的無線寬帶通信領域,中興通訊已經(jīng)走在行業(yè)的前列。預計2012年,基于上述LTE-A關鍵技術的中興通訊基站將逐步部署在世界各地,引領人們進入一個更加豐富多彩的無線寬帶新世界。
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