LTE與LTE—Advanced

摘 要：作為4G標準之一的LTE-Advanced，是在LTE基礎上發展而來的。所以在討論LTE-Advanced技術時，對其原理與應用的闡述也是與LTE緊密結合的。

關鍵詞：LTE；LTE-Advanced；R10；4G；FDD模式

1 LTE與LTE-Advanced發展背景

第一代移動通信指20世紀80年代的模擬移動無線電系統。第二代移動通信指首批數字移動通信系統，第三代指首批用于處理寬帶數據的移動系統。第四代移動通信系統（IMT-Advanced）以兩個主要標準LTE-Advanced與WirelessMAN-Advanced為主。LTE-Advanced的技術發展將集中在無線資源管理技術和網絡層優化方面。移動通信技術的演進途徑主要有3條：一是3G標準中的WCDMA和TD-SCDMA，均從HSPA進化至HSPA+，進而發展到LTE；二是3G標準中的CDMA2000沿著EV-DO路線，最終到UMB（超移動寬帶），但這條路幾乎已經進入死胡同；三是802.16m的WiMAX演進路線，屬于4G標準中的第二種。4G標準中LTE擁有最多的支持者，WiMAX其次。

第一代移動通信系統，以語音業務為主。現在的系統設計卻強調可以提供最優的數據業務。這一趨勢開始于3GPP關于第三代寬帶碼分多址WCDMA系統的設計。目前，在此基礎上發展的長期演進LTE正在加強這一趨勢。LTE是第一個從一開始就強調支持分組交換數據業務的蜂窩移動通信系統，分組語音通信只是其中的一部分。LTE規范文件本身并沒有詳細的過程敘述，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衡性能與成本、理論可能性和現實約束情況下所選定的。LTE的后續演進被稱為“LTD-Advanced”，對應于LTE Release10以及之后的版本。

2 LTE與LTE-Advanced設計目標

LTE在系統設計之初，旨在降低時延、提高用戶數據傳輸速率、提高系統容量和覆蓋范圍。LTE系統設計的目標是要求在20MHz系統帶寬配置下，至少達到下行鏈路100Mbit/s（雙天線接收），上行鏈路50Mbit/s（單天線發送）的峰值數據傳輸速率。

3GPP組織于2008年年底完成了LTE標準第一個版本R8的制定工作。LTE-Advanced是在LTE R8/R9版本基礎上的進一步演進和增強，它在2010年6月通過ITU 的評估考核，在2010年10月正式成為4G的主要技術之一。在考慮到R10的兼容性問題上，LTE-Advanced在設計特征時，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）增強下行多天線傳輸技術；（3）上行多天線傳輸技術；（4）中繼；（5）異構網絡部署的支持。

3 LTE的網絡結構

LTE網絡結構和空中接口協議如下：LTE技術采用由NodeB模型構成的單層結構，因為這樣有利于減小延遲和簡化網絡，實現低復雜度、低時延和低成本的要求。與傳統的3GPP接入網相比較，LTE減少了RNC的節點，對3GPP的整個體系網絡結構進行了改革，逐漸趨近于典型的IP寬帶網結構。

核心技術包括傳輸技術與多址技術，宏分集，調制與編碼，多天線技術等。Release 10 LTE-Advanced中的主要技術構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，中繼節點傳輸方案簡單明了，提供異構網絡互通優化方案。

4 LTE與LTE-Advanced的分類

目前，LTE按物理層分類包括TD-LTE和FD-LTE，日前頒發的4G牌照是由中國移動制定的TD-LTE，它的主要特征與TD-SCDMA存在一定的共性。因為TD-SCDMA是基于R4建設起來的，目前大規模TDD系統已經部署完成，所以也給非成對頻譜的TD-LTE的部署創造了條件。而預留較多非成對頻譜分配是為了FD-LTE的進一步發展。

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值可能小于最大范圍，當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會產生相互干擾。由于3GPP Release 8規范中涵蓋了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頻譜中，在非成對頻譜中也行。

5 LTE與LTE-Advanced的應用特點

2013年7月底，全球LTE商用網絡數量達到200個，其中包括9個TDD和9個FDD/TDD雙模網絡，2013年底，全球LTE商用網絡數量達到260個。2013年6月，全求LTE用戶規模達到1.12億，同比增長303%。美國、日本和韓國引領LTE用戶規模快速上升。

在3G到4G的過渡期間，必然會有技術共存的情況。當TD-LTE與TD-SCDMA共享站點而且使用同一頻段時，上下行鏈路的間隔需要重新排列，以避免不同的BST之間產生干擾現象。假如BTS之間不存在干擾，就可以對TD-SCDMA與TD-LTE的相對定時進行重新調整，以達到系統共存。在上行鏈路/下行鏈路中，TD-LTE子幀域的持續時間將隨著配置的變化而變化，這樣定時就可以取不同的值。

參考文獻：

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