1 引言

2011年一季度，3GPP發(fā)布了第一個(gè)LTE-A協(xié)議版本R10。LTE-A是LTE的演進(jìn)技術(shù)，滿足IMT-A第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)的所有需求。LTE-A技術(shù)大大提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的峰值速率、峰值頻譜效率、平均速率、平均頻譜效率、小區(qū)邊緣用戶性能，也能提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，將成為未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的主流，引領(lǐng)MBB新紀(jì)元。

移動(dòng)用戶和移動(dòng)寬帶用戶在強(qiáng)勁地增長(zhǎng)。Infonetics的研究報(bào)告指出：2011年全球移動(dòng)用戶數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到52億；從2007~2011年，移動(dòng)寬帶用戶的復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到104%；未來(lái)10年，移動(dòng)寬帶用戶將達(dá)到50億的規(guī)模，每個(gè)用戶每年的流量增長(zhǎng)超過50%。因此，網(wǎng)絡(luò)流量可能會(huì)增長(zhǎng)500倍。為了提供如此巨大的網(wǎng)絡(luò)容量，LTE-A應(yīng)運(yùn)而生。

2 LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)

LTE-A以LTE為技術(shù)基礎(chǔ)和核心，進(jìn)行擴(kuò)充、增強(qiáng)、完善，其特點(diǎn)是：靈活有效的頻譜利用、更高的頻譜效率、簡(jiǎn)單優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠節(jié)省TCO，提供更多的服務(wù)。因此，LTE-A是LTE的平滑演進(jìn)，后向兼容LTE標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，LTE-A需要支持高達(dá)100MHz的帶寬；下行峰值速率為1Gbit/s，頻譜效率提高到30bit/s/Hz；上行峰值速率為500Mbit/s，頻譜效率提高到15bit/s/Hz；下行天線擴(kuò)展到8×8(發(fā)射8天線、接收8天線)，上行天線擴(kuò)展到4×4。

這些特性的獲取源于LTE-A引入了載波聚合(CA，Carrier Aggregation)、多天線增強(qiáng)(Enhanced MIMO)、多點(diǎn)協(xié)同傳輸(CoMP，Coordinated Multi-point Tx/Rx)、異構(gòu)網(wǎng)(HetNet，Heterogeneous Network)、自組織網(wǎng)絡(luò)(SON，Self Organization Network)等關(guān)鍵技術(shù)。

(1)載波聚合(CA)

為了滿足峰值速率要求，即達(dá)到上行500Mbit/s，下行1Gbit/s的高速率，LTE-A應(yīng)該支持最大100MHz帶寬。然而，現(xiàn)有可用頻譜資源中很難找到如此大的連續(xù)帶寬。因此，LTE-A引入載波聚合這一關(guān)鍵技術(shù)，把分散在多個(gè)頻段上的頻譜資源充分利用起來(lái)。這樣能夠獲取大帶寬，保證對(duì)LTE后向兼容。

LTE當(dāng)前支持的最大帶寬是20MHz，LTE-A聚合多個(gè)對(duì)LTE后向兼容的載波，可以支持最大100MHz帶寬。LTE-A采用帶內(nèi)連續(xù)載波聚合、帶內(nèi)非連續(xù)載波聚合、帶外非連續(xù)載波聚合3種方式，實(shí)現(xiàn)多個(gè)連續(xù)或者非連續(xù)的成員載波的聚合。另外，考慮到上/下行業(yè)務(wù)的非對(duì)稱性，LTE-A還能聚合非對(duì)稱載波，典型場(chǎng)景為下行帶寬大于上行帶寬。

載波聚合不但大大提高了頻譜資源的使用，而且?guī)椭�運(yùn)營(yíng)商靈活組合帶寬、解決頻譜不連續(xù)的問題，從而提高用戶峰值速率和系統(tǒng)吞吐量。載波聚合對(duì)終端的接收能力也沒有額外要求，這使得接收能力超過20MHz的LTE-A終端可以同時(shí)接收多個(gè)成員載波，而LTE Rel.8的終端也可以正常接收其中一個(gè)成員載波。

(2)多天線增強(qiáng)(Enhanced MIMO)

鑒于頻率資源日益珍貴，通過多天線技術(shù)提高信道容量已被多種標(biāo)準(zhǔn)廣泛采納，這也是提升LTE-A峰值頻譜效率和平均頻譜效率的重要途徑之一。

LTE Rel.8下行支持1，2，4天線發(fā)射，終端側(cè)2，4天線接收，下行可支持最大4層傳輸；上行只支持終端側(cè)單天線發(fā)送，基站側(cè)最多4天線接收。LTE Rel.8的多天線發(fā)射模式包括開環(huán)MIMO，閉環(huán)MIMO，波束成型，發(fā)射分集。除了單用戶MIMO，LTE還采用了另外一種頻譜效率增強(qiáng)的多天線傳輸方式，稱為多用戶MIMO，即多個(gè)用戶通過空分的方式復(fù)用相同的無(wú)線傳輸資源。

在LTE Rel.8的基礎(chǔ)上，LTE-A上行最多4天線發(fā)送；物理上行共享信道引入單用戶MIMO，可以支持最大兩個(gè)碼字流和4層傳輸；物理層上行控制信道也可以通過發(fā)射分集的方式，提高上行控制信息的傳輸質(zhì)量以及覆蓋。LTE-A下行最多8天線發(fā)送，兩個(gè)碼字流的傳輸和最大支持8層，進(jìn)一步提高了下行傳輸?shù)耐掏铝亢皖l譜效率。同時(shí)，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。

LTE-A多天線技術(shù)提高了峰值頻譜效率和平均頻譜效率，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的容量和覆蓋，改善了網(wǎng)絡(luò)性能。

(3)多點(diǎn)協(xié)同傳輸(CoMP)

多點(diǎn)協(xié)同傳輸?shù)暮诵乃枷胧切�區(qū)邊緣用戶能同時(shí)與多個(gè)小區(qū)進(jìn)行信號(hào)的接收和發(fā)送，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)。在下行，如果對(duì)來(lái)自多個(gè)小區(qū)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以規(guī)避彼此間的干擾，能大大提升下行性能。在上行，信號(hào)由多個(gè)小區(qū)聯(lián)合接收、合并，如果同時(shí)對(duì)多小區(qū)協(xié)調(diào)調(diào)度，能抑制小區(qū)間干擾，提升接收信號(hào)的信噪比。

按照進(jìn)行協(xié)調(diào)的節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，CoMP主要分為兩種方式，即站內(nèi)CoMP和站間CoMP。站內(nèi)CoMP指協(xié)作發(fā)生在一個(gè)站點(diǎn)內(nèi)，由于沒有回傳容量的限制，可以在同一個(gè)站點(diǎn)的多個(gè)小區(qū)間交互大量的信息。站間CoMP指協(xié)作發(fā)生在多個(gè)站點(diǎn)間，對(duì)回傳容量和時(shí)延提出了更高要求。反過來(lái)說，站間CoMP性能也受限于當(dāng)前Backhaul的容量和時(shí)延能力。

CoMP包括下行CoMP發(fā)射和上行CoMP接收�！吧闲蠧oMP接收”通過多個(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�！跋滦蠧oMP發(fā)射”根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是否在多個(gè)協(xié)調(diào)點(diǎn)上獲取，采用“聯(lián)合處理”和“協(xié)同調(diào)度/波束賦形”兩種協(xié)同方式。

聯(lián)合處理指多個(gè)小區(qū)通過協(xié)調(diào)的方式共同為終端服務(wù)，就像虛擬的單小區(qū)一樣。這種方式通常能更好獲取傳輸增益，但對(duì)Backhaul的容量和時(shí)延提出了更高要求。

協(xié)同調(diào)度/波束賦形指多個(gè)小區(qū)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息交互，協(xié)調(diào)相應(yīng)的調(diào)度和發(fā)射權(quán)重等，盡可能減少多個(gè)小區(qū)間的互干擾。終端要對(duì)多個(gè)小區(qū)的信道進(jìn)行測(cè)量和反饋，反饋的信息既包括終端期望的來(lái)自服務(wù)小區(qū)的預(yù)編碼向量，也包括鄰近的強(qiáng)干擾小區(qū)的干擾預(yù)編碼向量；然后多個(gè)小區(qū)的調(diào)度器經(jīng)過協(xié)調(diào)，使各小區(qū)在發(fā)射波束時(shí)盡量不對(duì)鄰小區(qū)造成強(qiáng)干擾，盡可能保證本小區(qū)用戶期望的信號(hào)強(qiáng)度。

CoMP作為L(zhǎng)TE-A的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的平均吞吐量以及小區(qū)邊緣用戶的信噪比。雖然CoMP會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，但它在提高系統(tǒng)容量和覆蓋增益上的優(yōu)勢(shì)在很大程度上彌補(bǔ)了這個(gè)不足。

(4)異構(gòu)網(wǎng)(HetNet)

有統(tǒng)計(jì)表明，未來(lái)80%~90%的系統(tǒng)吞吐量發(fā)生在室內(nèi)和熱點(diǎn)游牧場(chǎng)景，室內(nèi)、低速、熱點(diǎn)將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代更重要的應(yīng)用場(chǎng)景。因此，運(yùn)營(yíng)商需要應(yīng)用新技術(shù)，增強(qiáng)傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在熱點(diǎn)場(chǎng)景的用戶體驗(yàn)。

在傳統(tǒng)的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商可以掌握更多的頻譜或增加更多的基站(如小區(qū)分裂)，以提高供應(yīng)能力。運(yùn)營(yíng)商還可以部署更多的基站天線，實(shí)現(xiàn)高階MIMO技術(shù)。這些措施會(huì)帶來(lái)一定的成本開支和部署困難，因此傳統(tǒng)宏小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)化潛力很有限。

異構(gòu)網(wǎng)是一種顯著提升系統(tǒng)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)整體效率的技術(shù)，其策略是將低功率節(jié)點(diǎn)布放在宏基站覆蓋區(qū)域內(nèi)，形成同覆蓋的不同節(jié)點(diǎn)類型的異構(gòu)系統(tǒng)。低功率節(jié)點(diǎn)包括Micro，Pico，RRH(Remote Radio Head)，Relay和Femto等。這種增加低功率小站的方式，有效提升了整網(wǎng)的系統(tǒng)容量，還具有部署靈活、成本低等優(yōu)勢(shì)。這一方面是因?yàn)樾≌揪�確吸收了宏網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)，另一方面是小站補(bǔ)充覆蓋了宏網(wǎng)絡(luò)的盲點(diǎn)區(qū)域。異構(gòu)網(wǎng)的關(guān)鍵是宏微協(xié)同，尤其是具有干擾協(xié)調(diào)、互操作等特性。

3 華為持續(xù)創(chuàng)新

華為積極參與3GPP工作組，并在其中擁有1個(gè)**、3個(gè)副**和32個(gè)匯報(bào)人的職位。包括這些標(biāo)準(zhǔn)化組織的專職資深專家在內(nèi)，華為公司的標(biāo)準(zhǔn)研究團(tuán)隊(duì)基于對(duì)市場(chǎng)需求的深刻理解和豐富的產(chǎn)品研發(fā)和商用經(jīng)驗(yàn)，在LTE/LTE-A核心技術(shù)領(lǐng)域不斷耕耘。

在2010年美國(guó)無(wú)線通信展(CTIA Wireless 2010)上，華為展示了全球最快的高達(dá)1.2Gbit/s的LTE-Advanced數(shù)據(jù)傳輸下行速率，超過現(xiàn)有3G商用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)速的40倍之多，再次刷新了移動(dòng)寬帶的速率紀(jì)錄。

在LTE向LTE-A的演進(jìn)之路上，華為充分考慮了移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨的主要挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)和開發(fā)了領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案。比如，適應(yīng)多模、多天線、多載波場(chǎng)景的3mRRU方案；適應(yīng)多頻段、多模、多天線、多載波的4mRRU方案；適應(yīng)多天線場(chǎng)景的AAS(有源天線系統(tǒng))和AAA(有源天線陣列)方案；適應(yīng)熱點(diǎn)和盲點(diǎn)覆蓋的HetNet with Micro & Pico & Femto方案。這些方案具備以下優(yōu)勢(shì)：更小更輕的模塊；充分利用可用頻段，提升頻譜效率，增強(qiáng)系統(tǒng)容量；更低的TCO等。

未來(lái)，LTE-A將成為MBB的主流技術(shù)，華為也將持續(xù)創(chuàng)新，夯實(shí)LTE和LTE-A的產(chǎn)品和解決方案，讓MBB“更寬、更智能”。