LTE成为主流?无线通信最新技术趋势盘点

2013-05-04 17:56:49来源: 互联网
在这几年,得益于各大厂商的推广,整个移动互联网产业得到了长足的发展。随之也带动了无线技术的发展,新技术层出不穷,在这个文章里,我们给大家介绍一下无线通信技术的最新趋势,希望对大家有所帮助。

  作为介绍无线技术的开片,本文把焦点对准了支撑手机和智能手机服务的移动通信技术,也就是无线通信行业所说的“无线广域网”(WWAN:Wireless Wide Area Network)。从下次开始,本连载将逐一向大家介绍“无线局域网”(WLAN:Wireless Local Area Network)以及“无线个人局域网”(WPAN:Wireless Personal Area Network)的技术动向。

  3GPP展开行动

  第3代移动通信方式(3G)的技术规范机构“3GPP”(第三代合作伙伴计划)的动向大幅左右着WWAN的技术走向。自从通信方式进入3G以后,3GPP一直引领着世界手机服务的标准化工作。可以说,3GPP制定的规范决定着之后移动通信技术的趋势。

  3GPP即将完成“Release 11”的标准化,其中将加入与LTE的后续规范“LTE-Advanced”相关的追加规定。关于其后续规范“Release 12”(预定于2014年下半年制定完成),以及更长远的“后LTE-Advanced”的构想的探讨也即将开始(图1)。按照设想,LTE-Advanced将于2015年左右投入实用,Release 12和后LTE-Advanced将于2016年~2020年左右投入实用。

  下面,本文就分“2013~2015年”、“2016~2019年”、“2020年以后”三个阶段,介绍一下根据3GPP的讨论内容推测的将来的移动通信方案以及所需的技术。

  使用多家运营商

  首先来看2013~2015年移动通信行业的发展。关注点是LTE-Advanced的引进。

  LTE-Advanced是现在世界主要地区已经开始采用的“LTE”的拓展规范。例如,当单通道带宽为20MHz时,LTE的最大数据传输速度约为150Mbps;而LTE-Advanced通过把单通道带宽扩大到最大100MHz,能够实现超过1Gbps的速度。使用同一频道与多个用户进行通信的多路访问方式与LTE一样使用正交频分多址接入(OFDMA)。

  

  图1:LTE普及,后LTE-A也将展开

  图中总结了未来移动通信技术的发展方向。扩大传输容量将成为移动通信运营商的首要课题。此时需要的是小型蜂窝基站和高级干扰补偿技术等。2015年以后,最大数据传输速度将超过1Gbps。

  LTE-Advanced新增的项目大致有五个。其中备受关注的功能有“载波聚合”和“异构网络”(HetNet)。

  首先,载波聚合是通过聚合多个频道(载波)增大带宽的技术。如果把20MHz带宽的载波作为1个单位,组合5个单位即为100MHz。例如,把800MHz频带中的20MHz、2GHz频带中的20MHz聚合到一起,可以使带宽达到40MHz。

  采用这种方法是由于频率资源紧张。虽然LTE-Advanced可以使用100MHz带宽,但能够持续为移动通信服务提供100MHz带宽的频带有限。要想满足世界各地通信运营商开展服务的需求,载波聚合这样的机制必不可少。

  HetNet逐渐浸透

  预定紧接着载波聚合导入的是HetNet。其作用是把发送功率不同的基站组合到一起,开展移动通信服务。在手机网络中,一般的基站叫做“宏蜂窝基站”(发送功率为10~40W),可以覆盖半径1~25km左右范围内的用户。宏蜂窝基站与微微蜂窝(功率在数W以下)组合,覆盖着基站内点状分布的通信需求较高的区域。这种发送功率小于宏蜂窝的基站及基站装置叫做“小型蜂窝”。

  面向2013~2015年的LTE-Advanced采用期,基站和终端的开发已经展开。基站方面,包括HetNet使用的微微蜂窝和毫微微蜂窝基站在内,小型蜂窝基站的开发十分活跃。终端方面,有可能出现巨大变化的是“Release 11”中开始采用的“高级接收器”功能。这项功能的概念是在HetNet环境下,使终端也具备减轻电磁干扰的功能。该功能从宏蜂窝基站获取在何时、应该重视哪个基站的信号的优先度信息,将其应用于减轻RF电路的电磁干扰。

  后LTE-A开发也将展开

  接下来的2016~2019年是LTE-Advanced的全面普及期。到2016年左右,1个通道可以利用的带宽估计为80M~100MHz。此时,最大数据传输速度将达到1Gbps。

  设想在这一时期投入实用的移动通信标准估计相当于3GPP制定的“Release 12”。Release 12预定在进一步拓展LTE-Advanced的概念的基础上,添加新的功能。

  

  图2:提出新一代规范技术方案

  预定于2014年下半年完成标准制定的“3GPP Release 12”的议题汇总。主题包括小型蜂窝基站的高度化、多天线技术、支持M2M和D2D等。

  在3GPP内部,各公司已经就Release 12的技术概念提出了方案(图2)。包括利用小型蜂窝基站、多天线技术在内,关于提升基站性能的提议也很多。其中,空间复用技术的高度化备受期待,关注的关键词是“3D-MIMO”。

  过去的MIMO空间复用系统是在基站的放射面上,沿二维方向,把空间分割给用户。而3D-MIMO则是在基站的垂直面内(靠近基站的用户与基站边缘的用户),利用MIMO进行空间分割。水平面内的分割加上垂直面上的分割,可使能够同时利用同一频道的用户大幅增加。

  3.5GHz附近频带的利用估计也会成为Release 12的议题。例如NTT DoCoMo提出了在大厦内和家庭内等小范围区域利用高频带,在广域内利用传统的低频带的方法。3.5GHz频带等高频带波的方向性好,传输距离短。这样的利用方式可以发挥其特性,把使用范围集中于流量需求大的小范围区域。

  流量超过500倍

  关于2020年以后的技术,目前3GPP还未提出明确的服务概念。世界各地的通信运营商和通信设备生产商都在自己设想。

  在这种情况下,NTT DoCoMo已经公布了应对2020年左右通信流量增加的方针的示例。根据该示例,DoCoMo设想的方式是以大幅增加基站的设置数量为主轴,扩大WLAN数据分流的利用和扩展可用带宽(图3)。最大数据传输速度的目标高达10Gbps。

  

  图3:对新的效率提高技术寄予厚望

  为了满足2020年通信流量增至500~1000倍的需求,NTT DoCoMo提出了解决思路,即在利用新的频率分配方式扩大带宽的同时,通过改善多路访问方式,提高频率利用效率。

  另外,为了满足500~1000倍于2010年的通信流量,提高频率利用效率必不可少。但直到现在,无线接入技术中还没有能够实现如此高的频率利用效率的热门候选,因此只能以现行的OFDMA为基础,通过扩充附加功能,一点一点地提高频率利用效率。

  诸如此类的技术水平提升将是未来数年的重要研究主题。用于提高频率利用效率的信号处理技术、新概念的纠错技术、全新概念的多路访问技术,都被寄予厚望。

关键字:LTE  无线通信

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0504/article_18264.html
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