LTE―Advanced关键技术研究

摘要：文章从当今热门的移动4G网络通信的发展现状入手，引出4G网络通信中的LTE-Advanced的基本概念，进而简单介绍了LTE-Advanced的主要技术参数，然后详细分析并研究了LTE-Advanced技术中的的几项关键技术并进行了深入的分析研究，最后在分析研究的基础上对LTE-Advanced的发展前景作出展望。

关键词：4G网络通信 LTE-Advanced 3GPP 载波聚合中继技术（Relay） 多点协作（CoMP）

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0022-01

1 引言

当今移动通信技术步入4G时代，2013年6月韩国三星了LTE Advanced版的Galaxy S4，LTE-Advanced网络采用了当前一代LTE的技术，并在其基础上进行了演进。目前，LTE-Advanced网络的下载速度最高达102Mbps，比中国普通家用宽带无线传输速度快100倍以上。从理论上讲，LTE-Advanced网络的数据传输速度还能更快，根据最新的研究数据表明，LTE-Advanced网络数据下载速度最高能达到150Mbps，数据上传速度最高能达到37.5Mbps。

2 LTE-Advanced基本概念及主要技术参数

LTE-Advanced（LTE-A）是LTE（Long Term Evolution，长期演进）的后续演进，是LTE-Advanced的简称，2008年3月开始，2008年5月确定需求。LTE-Advanced是LTE（Long Term Evolution）的演进，但其并非5G，而是对现存LTE技术的更高效运用。LTE-Advanced的技术参数如下：带宽为100MHz；理论下行峰值速率为1 Gbps，理论上行峰值速率为500 Mbps； 上行峰值频谱利用率为15Mbps/Hz，下行峰值频谱利用率为30Mbps/Hz。

3 LTE-Advanced的关键技术研究

为了满足IMT-Advanced（4G网络）的需求，3GPP结合当前的技术，针对LTE-Advanced（LTE-A）提出了几项无线网络传输的关键技术，包括载波聚合（Carrier Aggregation）技术，多天线增强（Enhanced Multiple Antenna Transmission）技术，中继（Relay）技术，协作多点发送和接收（Coordinated Multi-point Transmission and Reception）技术等，通过这些关键技术的应用，LTE-A的网络速度可以得到大幅的提高。本文将对这些关键技术做如下分析和研究。

（1）载波聚合（CA）技术。载波聚合（CA）技术是聚合两个或者更多的基本载波，满足网络传中更大的带宽需求，以便达到高速传输的要求。LTE-A中提出下行采用载波聚合技术，从而可以满足带宽大于20Mhz的网络传输需求。按照频谱的连续性，载波聚合可以分为连续的载波聚合与非连续的载波聚合。按照系统支持业务的对称关系，可以分为对称载波聚合和非对称载波聚合。载波聚合的研究场景可以分为以下3类：同带连续CA；同带非连续CA；异带非连续CA。

（2）多天线增强（Enhanced Multiple Antenna Transmission）技术。由于无线网络传输受到频率资源的限制，多天线增强技术可以通过扩展空间的传输维度进而能够成倍地提高信道容量而被多种标准广泛采纳。受限于发射天线高度对信道的影响，LTE-A系统上行和下行多天线增强的重点有所区别。在LTE系统的多种下行多天线模式基础上，而LTE-A要求支持的下行最高多天线配置规格为8x8，同时多用户空分复用的增强被认为是标准化的重点。因此LTE-A相对于LTE系统的上行增强主要集中在如何利用终端的多个功率放大器，利用上行发射分集来增强覆盖，上行空间复用来提高上行峰值速率等。

（3）协作多点发送和接收（CoMP）技术。协作多点发送和接收技术（CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception）是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个数据终端的数据（PDSCH）传输或者联合接收一个数据终端发送的数据（PUSCH）。

根据参与协作多点发送和接收（CoMP）处理的小区是否归属于一个eNB来区分，它可以分为Intra-eNB和Inter-eNB CoMP两种方式。前者只需要本基站内部各小区间交互CoMP处理相关的业务数据和控制信息，较易于实现，而后者则需要在基站间交互这些信息，对X2接口带宽有很高要求，时延也比前者更大，目前标准中讨论的CoMP方案基本上都是Intra-eNB方式。

（4）中继（Relay）技术。中继技术是在原有站点的基础上，引入中继站，中继站和基站通过无线连接，下行的数据先由基站发送到中继站，再由中继站传输至终端用户，上行的数据则反之，如图1所示，为中继（Relay）技术的传输原理图。通过中继站能够增强无线网络的覆盖范围，并且可以支持临时性网络的分布，也可以支持群移动网络的分布，同时还能够降低网络分布的成本等。

4 LTE-Advanced的发展前景

LTE-Advanced具有良好的发展前景，随人类对无线移动网络高速度的渴望越来越强烈，在全世界范围内的无线终端设备商（例如三星、苹果等）对LTE-Advanced的研发投入必将进入一个新的高潮，全球的无线网络运营商（例如中国移动、中国联通等）对LTE-Advanced网络建设的投入也必将进入一个新的阶段。虽然就目前来说，LTE-Advanced的发展还处于该产业发展的探索阶段，但是随着需求的旺盛和技术的不断投入和更新，在不久的将来，LTE-Advanced也将迎来快速发展期。

参考文献

[1]沈嘉，索士强，全海洋.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]陈继勋，李美艳. LTE-A关键技术探讨[J].广东通信技术.2011.

[3]陈，曾帅. LTE-A的性能和关键技术[J].科技创新导报，2012.