LTE-A关键技术及前景分析

2011-04-15 11:03:40来源: 互联网
 LTE以其高速率低时延等优点,得到世界各主流通信设备商和运营商的广泛关注。当前各地LTE测试工作不断展开,并逐步开始规模商用。为了保证 LTE及其后续技术的长久生命力,同时也为了满足IMT-A和未来通信的更高需求,3GPP开始了LTE的平滑演进LTE-Advanced(以下简称 LTE-A)的研究,并将其作为4G的首选技术。

  作为LTE的平滑演进,LTE-A能够保持与LTE良好的兼容性;提供更高的峰值速率和吞吐量,下行的峰值速率为1Gbps,上行峰值速率为 500Mbps;具有更高的频谱效率,下行提高到30bps/Hz,上行提高到15bps/Hz;支持多种应用场景,提供从宏蜂窝到室内场景的无缝覆盖。

  LTE-A关键技术

  为了满足上述要求,LTE-A引入载波聚合(Carrier AggregaTIon,CA)、多天线增强(Enhanced MIMO)、中继技术(Relay)和多点协作传输(Coordinated Multi-point Tx/Rx, CoMP)等关键技术。

  ● 载波聚合

  为了满足峰值速率要求,LTE-A当前支持最大100MHz带宽,然而在现有的可用频谱资源中很难找到如此大的带宽,而且大带宽对于基站和终端的硬件设计带来很大困难。此外,对于分散在多个频段上的频谱资源,亟需一种技术把他们充分利用起来。基于上述考虑,LTE-A引入载波聚合这一关键技术。

  通过对多个连续或者非连续的分量载波的聚合可以获取更大的带宽,从而提高峰值数据速率和系统吞吐量,同时也解决了运营商频谱不连续的问题。此外,考虑到未来通信中上下行业务的非对称性,LTE-A支持非对称载波聚合,典型场景为下行带宽大于上行带宽,如图1所示。

  


  图1 载波聚合原理示意图

  为了保持与LTE良好的兼容性,Rel-10版本规定进行聚合的每个分量载波采用LTE现有带宽,并能够兼容LTE,后续可以考虑引入其他类型的非兼容载波。在实际的载波聚合场景中,根据不同的传输需求和能力,UE可以同时调度一个或者多个分量载波。

  空间维度进一步扩展,并且对下行多用户MIMO进一步增强,如图2所示。

  

  图2 多天线增强示意图

  在LTE Rel-8中,上行仅支持单天线的发送,在LTE-A增强为上行最大支持4天线发送。物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)引入单用户MIMO,可以支持最大两个码字流和4层传输;而物理层上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)也可以通过发射分集的方式提高上行控制信息的传输质量,提高覆盖。

  LTE-A下行传输由LTE Rel-8的4天线扩展到8天线,最大支持8层和两个码字流的传输,从而进一步提高了下行传输的吞吐量和频谱效率。此外,LTE-A下行支持单用户 MIMO和多用户MIMO的动态切换,并通过增强型信道状态信息反馈和新的码本设计进一步增强了下行多用户MIMO的性能。

  ● 中继技术

  中继传输技术是在原有站点的基础上,引入Relay 节点(或称中继站),Relay节点和基站通过无线连接,下行数据先由基站发送到中继节点,再由中继节点传输至终端用户,上行则反之,如图3所示。通过 Relay技术能够增强覆盖,支持临时性网络部署和群移动,同时也能降低网络部署成本。

  根据功能和特点的不同,Relay可分为两类:Type1和Type2 Relay。Type1 Relay具有独立的小区标识,具有资源调度和混合自动重传请求功能,对于Rel-8 终端类似于基站,而对于LTE-A终端可以具有比基站更强的功能。Type2 Relay 不具有独立的小区标识,对Rel-8终端透明,只能发送业务信息而不能发送控制。当前,Rel-10版本主要考虑Type1 Relay。

  

Relay原理示意图

  图3 Relay原理示意图

  ● 多点协作传输技术

  多点协作传输技术利用多个小区间的协作传输,有效解决小区边缘干扰问题,从而提高小区边缘和系统吞吐量,扩大高速传输覆盖。

  CoMP包括下行CoMP发射和上行CoMP接收。上行CoMP接收通过多个小区对用户数据的联合接收来提高小区边缘用户吞吐量,其对RAN1 协议影响比较小。下行CoMP发射根据业务数据能否在多个协调点上获取可分为联合处理(Joint Processing,JP)和协作调度/波束赋形(Coordinated Scheduling/Beamforming,CS/CB)。前者主要利用联合处理的方式获取传输增益,而后者通过协作减小小区间干扰,如图4所示。

  

  图4 CoMP原理示意图

  为了支持不同的CoMP传输方式, UE需要反馈各种不同形式的信道状态信息,对于CoMP的反馈,定义了3种类型:显式反馈、隐式反馈和基于探测参考符号(Sounding Reference Symbol,SRS)的反馈。显式反馈是指终端不对信道状态信息进行预处理,反馈诸如信道系数和信道秩等信息;隐式反馈是指终端在一定假设的前提下对信道状态信息进行一定的预处理后反馈给基站,如编码矩阵指示信息和信道质量指示信息等;基于SRS的反馈是指利用信道的互易性,eNB根据终端发送的SRS 获取等效的下行信道状态信息,这种方法在TDD系统中尤为适用。

  LTE-A应用前景

  载波聚合通过已有带宽的汇聚扩展了传输带宽;MIMO增强通过空域上的进一步扩展提高小区吞吐量;Relay通过无线的接力,提高覆盖;CoMP通过小区间协作,提高小区边缘吞吐量。通过上述关键技术的引入,LTE-A能够充分满足或者超越IMT-A的需求,成为未来通信的领跑者。

  当前中兴通讯与大量世界顶级运营商展开LTE测试和商用合作,各地外场测试在紧锣密鼓地进行中。对于LTE-A,中兴通讯给予了极大关注,从其需求提出阶段便积极参与其标准化工作,向3GPP提交大量有价值的提案,并被标准所采纳。针对上述关键技术,中兴通讯进行了持续深入的研究,形成了一批在 LTE-A中具有核心竞争力的解决方案。此外,中兴通讯在LTE-A技术领域进展突出,相应的样机正在紧密研发,进展顺利。

  在通向未来的无线宽带通信领域,中兴通讯已经走在行业的前列。预计2012年,基于上述LTE-A关键技术的中兴通讯基站将逐步部署在世界各地,引领人们进入一个更加丰富多彩的无线宽带新世界。

关键字:前景  分析

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0415/article_7002.html
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