通信系統(tǒng)中LTE-A5大關(guān)鍵技術(shù)分析

LTE-A是LTE-Advanced的簡(jiǎn)寫，也就是LTE增強(qiáng)版，是LTE網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)并向后兼容的技術(shù)，同時(shí)完全兼容LTE網(wǎng)絡(luò)。其目的是為了滿足高速場(chǎng)景的應(yīng)用需求，同時(shí)保持對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)良好的兼容性。

有什么用處呢？簡(jiǎn)單說(shuō)就是提升速率，普通LTE網(wǎng)絡(luò)提供的速率最大在150Mbps，但使用LTE-A技術(shù)目前最高可達(dá)2Gbps。

舉個(gè)例子，手機(jī)緩存一部2G的電影，LTE網(wǎng)絡(luò)需要20分鐘，LTE-A可能只要幾分鐘。LTE-A到底先進(jìn)在哪？

五大關(guān)鍵技術(shù)：載波聚合、上下行多天線增強(qiáng)、多點(diǎn)協(xié)作傳輸與接收、中繼、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(qiáng)。

下面一一介紹，先簡(jiǎn)單對(duì)5大技術(shù)進(jìn)行分類。一整套的通信系統(tǒng)中，少不了通信基站、通信介質(zhì)、通信終端，所以按照這3類進(jìn)行說(shuō)明。

第一類：通信基站中的LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的技術(shù)

1、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(qiáng)（Enhanced Inter-cell Interference Coordination for HeterogeneousNetwork，eICIC）

大概意思如下，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的部署和發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮不同的場(chǎng)景，使用不同的基站進(jìn)行覆蓋，如宏基站、微基站和家庭基站。宏基站可以提供基本的覆蓋要求，微基站能用于提供大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，家庭基站是一種在小覆蓋環(huán)境下的基站，可以算是微微基站。

未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成是由多種制式、多種功能等級(jí)的基站構(gòu)成的異構(gòu)基站，因此是異構(gòu)網(wǎng)。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，各種基站之間必然存在干擾問(wèn)題。傳統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)（ICIC）是解決LTE系統(tǒng)中干擾的方法，在LTE-A系統(tǒng)中，增強(qiáng)的干擾技術(shù)（Enhanced ICIC，eICIC）是解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的復(fù)雜干擾的方法。

上圖是異構(gòu)網(wǎng)場(chǎng)景下的干擾問(wèn)題示例，在左邊的場(chǎng)景，宏基站用于小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，因?yàn)闆](méi)有權(quán)限介入到小區(qū)中而受到微基站較強(qiáng)的下行干擾；在右邊的場(chǎng)景，因?yàn)槭褂闷檬咕嚯x宏網(wǎng)絡(luò)更近的小區(qū)用于駐留在小區(qū)中，這些用戶會(huì)受到宏基站較強(qiáng)的下行干擾。

2、多點(diǎn)協(xié)作傳輸與接收（Co Ordinated Multi-Point transmission and reception，CoMP）

LTE系統(tǒng)中同頻組網(wǎng)是主要的組網(wǎng)方式，小區(qū)間干擾成為影響小區(qū)邊緣用戶性能的主要因素。為了解決小區(qū)邊緣處的小區(qū)間的干擾，提高邊緣用戶的傳輸速率，因此LTE-A網(wǎng)絡(luò)中引入了多點(diǎn)協(xié)助傳輸與接收。

CoMP技術(shù)將干擾型號(hào)轉(zhuǎn)換為有用的傳輸信號(hào)來(lái)提供用戶體驗(yàn)，如下圖所示。

第二類：解決網(wǎng)絡(luò)到終端設(shè)備的技術(shù)

3、中繼（Relay）

中繼技術(shù)是指在基站與終端設(shè)備之間的通信鏈路中加入了中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基站和終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)干擾有效的控制。這個(gè)比較好理解，和Wi-Fi中繼的原理類似。

第三類：終端設(shè)備的技術(shù)

4、載波聚合（Carrier Aggregation）

網(wǎng)絡(luò)速率的快慢和帶寬有直接關(guān)系，在通信系統(tǒng)中，如果想要獲得更高的速率和系統(tǒng)容量，一種較為簡(jiǎn)單的方法就是增加系統(tǒng)傳輸?shù)膸?。因此在LTE-A系統(tǒng)中引入了增強(qiáng)傳輸帶寬的技術(shù)，也就是CA（Carrier Aggregation）載波聚合。

CA技術(shù)可以將2-7個(gè)LTE成員載波（Component Carrier，CC）聚合在一起，實(shí)現(xiàn)更大的傳輸帶寬，有效提高上下行傳輸速率，終端根據(jù)自己的能力大小決定可以同時(shí)利用幾個(gè)載波進(jìn)行上下行傳輸。5CC的示意圖如下，單個(gè)帶寬為20MHz，通過(guò)5CC就是20*5=100MHz的帶寬，提高帶寬就是提高速率。

舉例來(lái)說(shuō)，如果城市的道路為雙向單車道，也就是同一時(shí)刻每個(gè)方向只能通行1輛車，1輛車就是當(dāng)前的帶寬，早晚高峰堵車，中間還是實(shí)線，車速能快到哪里。如下圖，沒(méi)有CA。

后面，市政把道路擴(kuò)展到了雙向4車道，同一時(shí)刻每個(gè)方向可以通行2輛車，也就提升了帶寬。同樣的道理，應(yīng)用到LTE-A的網(wǎng)絡(luò)上，如果只擴(kuò)寬了下行道路，下行CA；只擴(kuò)寬了上行道路，上行CA；上下行都擴(kuò)寬上下行都是CA。

5、上下行多天線增強(qiáng)（Multiple-Input Multiple-Output）

這是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，提升速率。圖例說(shuō)明如下。

先從簡(jiǎn)單的來(lái)，從SISO開(kāi)始?；竞褪謾C(jī)各一根天線，基站好比火車站，終端設(shè)備好比是家庭，你來(lái)我往，只有這一條路，每天都要走，早晚高峰必定堵車無(wú)疑。這就是SISO-單輸入單輸出。

為解決出火車站擁堵的問(wèn)題，市政給出兩種解決方式，一種是道路加寬，也就是前面所說(shuō)的CA技術(shù)。另外一種就是再建一層高架公路，做成雙層道路，也就是2路輸出。這就是SIMO-單輸入多輸出系統(tǒng)。

面對(duì)進(jìn)火車站擁堵的情況，也可用相同的辦法來(lái)解決，即再建一條進(jìn)站的高架，也就是2條輸入。這就是MISO-多輸入單輸出。

如果把出火車站和進(jìn)火車站的路都改造成雙層， 進(jìn)出火車站的擁堵問(wèn)題都解決了。這就是MIMO-多輸入多輸出。

在LTE-A領(lǐng)域，移遠(yuǎn)推出的LTE Cat 6模組EG06/EP06/EM06、Cat 12模組EG12/EM12、Cat 16模組EM16、Cat 18模組EG18等已進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)，正攜手客戶不斷開(kāi)拓更多類型的高速場(chǎng)景應(yīng)用。

審核編輯：郭婷