1 引言

2011年一季度，3GPP發(fā)布了第一個LTE-A協(xié)議版本R10。LTE-A是LTE的演進技術(shù)，滿足IMT-A第4代移動通信系統(tǒng)的所有需求。LTE-A技術(shù)大大提高了無線通信系統(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，也能提高整個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，將成為未來無線通信技術(shù)發(fā)展的主流，引領(lǐng)MBB新紀元。

移動用戶和移動寬帶用戶在強勁地增長。Infonetics的研究報告指出：2011年全球移動用戶數(shù)量預計將達到52億；從2007~2011年，移動寬帶用戶的復合年增長率達到104%；未來10年，移動寬帶用戶將達到50億的規(guī)模，每個用戶每年的流量增長超過50%。因此，網(wǎng)絡(luò)流量可能會增長500倍。為了提供如此巨大的網(wǎng)絡(luò)容量，LTE-A應運而生。

2 LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)

LTE-A以LTE為技術(shù)基礎(chǔ)和核心，進行擴充、增強、完善，其特點是：靈活有效的頻譜利用、更高的頻譜效率、簡單優(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，后向兼容LTE標準。具體而言，LTE-A需要支持高達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；下行天線擴展到8×8(發(fā)射8天線、接收8天線)，上行天線擴展到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(Enhanced MIMO)、多點協(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，即達到上行500Mbit/s，下行1Gbit/s的高速率，LTE-A應該支持最大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)，把分散在多個頻段上的頻譜資源充分利用起來。這樣能夠獲取大帶寬，保證對LTE后向兼容。

LTE當前支持的最大帶寬是20MHz，LTE-A聚合多個對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，實現(xiàn)多個連續(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)的非對稱性，LTE-A還能聚合非對稱載波，典型場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�運營商靈活組合帶寬、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終端可以同時接收多個成員載波，而LTE Rel.8的終端也可以正常接收其中一個成員載波。

(2)多天線增強(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準廣泛采納，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的多天線傳輸方式，稱為多用戶MIMO，即多個用戶通過空分的方式復用相同的無線傳輸資源。

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，兩個碼字流的傳輸和最大支持8層，進一步提高了下行傳輸?shù)耐掏铝亢皖l譜效率。同時，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(shè)計，進一步增強了下行多用戶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，大大增強了系統(tǒng)的容量和覆蓋，改善了網(wǎng)絡(luò)性能。

(3)多點協(xié)同傳輸(CoMP)

多點協(xié)同傳輸?shù)暮诵乃枷胧切�區(qū)邊緣用戶能同時與多個小區(qū)進行信號的接收和發(fā)送，并對信號進行協(xié)調(diào)。在下行，如果對來自多個小區(qū)的發(fā)射信號進行協(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，信號由多個小區(qū)聯(lián)合接收、合并，如果同時對多小區(qū)協(xié)調(diào)調(diào)度，能抑制小區(qū)間干擾，提升接收信號的信噪比。

按照進行協(xié)調(diào)的節(jié)點之間的關(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)生在一個站點內(nèi)，由于沒有回傳容量的限制，可以在同一個站點的多個小區(qū)間交互大量的信息。站間CoMP指協(xié)作發(fā)生在多個站點間，對回傳容量和時延提出了更高要求。反過來說，站間CoMP性能也受限于當前Backhaul的容量和時延能力。

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�！跋滦蠧oMP發(fā)射”根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是否在多個協(xié)調(diào)點上獲取，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Backhaul的容量和時延提出了更高要求。

協(xié)同調(diào)度/波束賦形指多個小區(qū)間進行動態(tài)信息交互，協(xié)調(diào)相應的調(diào)度和發(fā)射權(quán)重等，盡可能減少多個小區(qū)間的互干擾。終端要對多個小區(qū)的信道進行測量和反饋，反饋的信息既包括終端期望的來自服務(wù)小區(qū)的預編碼向量，也包括鄰近的強干擾小區(qū)的干擾預編碼向量；然后多個小區(qū)的調(diào)度器經(jīng)過協(xié)調(diào)，使各小區(qū)在發(fā)射波束時盡量不對鄰小區(qū)造成強干擾，盡可能保證本小區(qū)用戶期望的信號強度。

CoMP作為LTE-A的一項關(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會增加系統(tǒng)的復雜性，但它在提高系統(tǒng)容量和覆蓋增益上的優(yōu)勢在很大程度上彌補了這個不足。

(4)異構(gòu)網(wǎng)(HetNet)

有統(tǒng)計表明，未來80%~90%的系統(tǒng)吞吐量發(fā)生在室內(nèi)和熱點游牧場景，室內(nèi)、低速、熱點將成為移動互聯(lián)網(wǎng)時代更重要的應用場景。因此，運營商需要應用新技術(shù)，增強傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在熱點場景的用戶體驗。

在傳統(tǒng)的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)，運營商可以掌握更多的頻譜或增加更多的基站(如小區(qū)分裂)，以提高供應能力。運營商還可以部署更多的基站天線，實現(xiàn)高階MIMO技術(shù)。這些措施會帶來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)點布放在宏基站覆蓋區(qū)域內(nèi)，形成同覆蓋的不同節(jié)點類型的異構(gòu)系統(tǒng)。低功率節(jié)點包括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。這一方面是因為小站精確吸收了宏網(wǎng)絡(luò)的熱點，另一方面是小站補充覆蓋了宏網(wǎng)絡(luò)的盲點區(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**、3個副**和32個匯報人的職位。包括這些標準化組織的專職資深專家在內(nèi)，華為公司的標準研究團隊基于對市場需求的深刻理解和豐富的產(chǎn)品研發(fā)和商用經(jīng)驗，在LTE/LTE-A核心技術(shù)領(lǐng)域不斷耕耘。

在2010年美國無線通信展(CTIA Wireless 2010)上，華為展示了全球最快的高達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，再次刷新了移動寬帶的速率紀錄。

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

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