LTE-Advanced技術研發推進 開始規模部署

　　全球LTE發展進入快車道。據相關數據統計顯示，2013年全球LTE用戶數達到2.38億，較2012年年末的8200萬增長了190%，速度相當驚人。2014年，全球LTE發展還將迎來新的浪潮，一方面是美、韓、日等市場繼續領跑，另一方面則是中國LTE商用的全面推進，都將給LTE的發展帶來源源動力。與此同時，在市場的推進下，LTE技術也正在快速成熟，相關產品不斷涌現。尤為值得一提的是，LTE的演進型技術LTE-Advanced的研發也正在有序推進，其中載波聚合技術有望在2014年實現規模商用。

　　LTE-Advanced（簡稱LTE-A）是LTE技術的進一步演進版本，可以實現更高的峰值速率和系統容量。需要說明的是，LTE-A不是一項獨立的技術，而是由3GPP R10～R12版本標準中定義的載波聚合（Carrier Aggregation，CA）、高階MIMO（下行TM9、上行TM2）、增強小區間干擾協調（eICIC）、協同多點（CoMP）、中繼（Relay）、小小區增強（Small Cell）等一系列增強特性構成的技術集。因此，產業界可以選擇性地逐步實現各個LTE-A技術選項的發展，而不需要一步到位。

　　產業界在選擇實現LTE-A技術發展的先后優先級時，主要考慮兩方面因素：運營商的需求和實現復雜度。從這兩個因素出發，全球產業界確定，首先規模部署的LTE-A技術將是載波聚合，其余的高階MIMO、eICIC、Small Cell、CoMP、Relay等技術將在未來幾年內逐步完成產業化和規模部署。

　　載波聚合領跑LTE-A技術部署

　　載波聚合技術是為了提高LTE系統的峰值速率而將多個載波聚合在一起使用的技術，其技術復雜度取決于聚合的“成員載波”（component carrier）的數量和這些載波的分布情況。如果成員載波連續分布，稱為連續載波CA，射頻的實現復雜度相對較低；如果成員載波不連續分布，稱為非連續載波CA，射頻實現復雜度相對較高；如果成員載波均分布在一個頻帶內，稱為頻帶內CA（intra-band CA），射頻的實現復雜度相對較低；如果成員載波分布在不同頻帶內，稱為跨頻帶CA（inter-band CA），射頻實現復雜度相對較高。

　　載波聚合之所以成為發展最快的LTE-A技術，首先是源于運營商的需求。由于移動互聯網業務的爆炸式增長，國際運營商作為移動互聯網的“接入管道”，一方面要擴充管道的容量，另一方面要向用戶宣稱自己具有“峰值速率優勢”。因此，國際上已部署LTE國家的運營商均不由自主地卷入“峰值速率競爭”，在LTE-A發展最快的韓國，3家運營商已于2013年開始了載波聚合的商用部署，以強化其“技術領跑”優勢。國際上另有3家運營商正在部署載波聚合網絡，21家已有計劃或正在試驗。2013年8月，日本軟銀在3.5GHz進行了采用5個20MHz的CA和44 MIMO的TD-LTE系統演示，峰值速率達到700Mbps以上。在2014年2月巴塞羅那的世界移動通信大會（MWC 2014）上，諾基亞（NSN）演示了采用6個20MHz載波聚合與88 MIMO的LTE FDD系統演示，峰值速率達到2.6Gbps。

　　不過，這些只是基于概念樣機的演示，并不能代表真實產品的研發進度。目前，大部分主流系統設備商已實現了R10版本定義的2載波下行頻帶內CA，從而可以將下行峰值速率提高一倍。比較領先的廠商已經開始支持更多數量載波以及跨頻帶的CA，在MWC 2014上，華為演示了采用3個載波、共50MHz跨頻帶CA和44 MIMO的LTE FDD系統，峰值速率達到460Mbps。其余主流系統廠家預計將于2014年內支持3個載波的下行跨頻帶CA。

　　當然，載波聚合與其他無線通信技術一樣，需要從網絡到終端“端到端”完成研發才能實現真正的產業化。而由于一項新興技術的研發瓶頸往往是在終端側，而非網絡側，因此CA技術的實際商用時間也將取決于終端側的研發進展。在3GPP標準中，支持2載波CA和300Mbps峰值速率的終端被定義為“等級6”（Cat6）終端。因此載波聚合技術是否能得到廣泛應用，還要看國際終端和芯片產業對Cat6終端的支持程度。截至2014年1月，在全部發布的1371款LTE終端中，只有兩款宣稱為Cat6終端?？上驳氖?，在MWC 2014大會上，高通（80.55， 0.41， 0.51%）公司已經演示了其基于20nm先進半導體工藝的Cat6終端芯片平臺，預計2014年第三季度可能實現商用。而針對超過兩個載波和跨頻帶的CA，終端芯片廠商尚無清晰可靠的路標。由于上行CA在3GPP R12版本中才被標準化，近期還無法明確判斷其研發和產業化時間表。

　　綜上所述，基本配置的CA技術渴望在2014年完成產業化并實現初步的規模部署。最后需要說明的是，CA技術的應用也不一定只集中在2.6GHz等傳統的LTE核心頻段，近來國際上對3.5GHz頻譜的分配加速，由于該頻段帶寬資源相對更為充裕，為更多運營商部署CA提供了條件，也可能成為下一階段CA應用需求比較集中的頻段。但近幾年3.5GHz頻段并非制造廠商的研發重點，尤其不被終端芯片廠商所重視，因此這一頻段的CA產業化進度遲滯更為嚴重，與運營商需求之間的差距更為突出。

　　我國TD-LTE-A技術試驗成果初顯

　　為了推進TD-LTE-A技術的研發產業化，我國在工業和信息化部TD-LTE工作組的統一領導下，從2013年下半年開始組織TD-LTE-A技術試驗，主要針對3GPP R10版本引入的LTE-A增強技術，包括CA、高階MIMO（下行TM9、上行TM2）和eICIC等開展測試。

　　TD-LTE工作組將制定25冊技術規范，現已完成其中的兩冊，另有9冊已開始制定。2013年9月第一輪的LTE-A系統設備測試啟動，測試內容包括：CA——對2.6GHz頻段的20MHz+20MHz連續載波CA的相關功能、性能和射頻指標進行驗證；下行TM9——對基于碼本和非碼本實現的TM9（目前要求支持單用戶雙流傳輸）的功能和性能進行驗證；上行TM2——對上行雙流MIMO功能進行驗證，為可選測試內容。

　　截至2013年年底，已有3個系統廠商基本完成此輪測試，一個廠商完成了CA部分的測試。在試驗中，相關測試儀表對TD-LTE-A的支持程度也得到驗證：在CA方面，終端模擬器和信道仿真器已滿足測試要求；在高階MIMO方面，終端模擬器尚不能支持真正的8天線端口，目前只能基于2天線端口模式進行初步的測試驗證。

　　多種LTE-A技術穩步發展

　　在其他LTE-A技術特性中，研發進展最快的是下行高階MIMO，即傳輸模式9（TM9）。但由于相當長時間內，終端天線數量仍限制于兩根天線，即使完成了4~8流的基站研發也無法實現端到端的產業化，因此目前主流系統廠商仍只支持雙流TM9發送（包括單終端雙流單用戶MIMO和雙終端單流多用戶MIMO），TM9的“高階MIMO”優勢并沒有得到充分發揮。因此，雖然主流芯片廠商預計2014年上半年即可支持TM9（終端芯片理論上將可支持4~8流TM9信號的接收，但數據卡和手機設計短期內很難支持2流以上的MIMO信號接收），但運營商對這項技術的部署需求尚不明確。而且考慮到國際上除了日本軟銀、中國移動等少數TD-LTE運營商擁有較多天線數量的基站天面條件，大部分FDD LTE運營商要將基站天線數量增加到4根以上還有諸多困難，可能帶來建網成本的大幅增加。因此，雖然基本TM9技術的研發進度并不落后于載波聚合，但此項技術很難在2014年得到規模部署，也很難真正完成產業化。

　　上行高階MIMO技術，TM2由于需要增加上行射頻發射模塊的數量，比下行MIMO造成的復雜度和終端成本增加更大。另外，目前LTE運營商主要關注下行數據率的提升，對上行增強尚未重視，大多數主流終端芯片廠商還沒有明確的研發時間表，因此預計此項技術不會很快實現產業化。

　　eICIC技術是針對異構網絡（HetNet）部署場景研發的增強干擾抑制技術，可以提高日漸增多的LTE微小區、室內覆蓋和家庭基站的抗干擾性能。eICIC通過軟件升級就可以實現，對基站和終端硬件沒有額外要求，此項技術在2014年上半年和下半年可分別得到網絡側與終端側的支持。此項技術的部署進度更多取決于運營商的選擇，如果某些運營商重視LTE微小區部署和層疊組網，則可能要求盡早實現此項技術，eICIC可能在2014年實現產業化和規模部署。

　　其他處于預研階段的LTE-A技術還包括CoMP、Relay等，由于其在實際網絡中的性能增益尚有爭議、產品升級的復雜度和成本較高，大部分廠商尤其是終端芯片廠商還沒有明確的研發時間表，預計不會在近期實現產業化。Small Cell作為近來新興的LTE增強技術，受到產業的廣泛重視，但此項技術的標準化尚未完成，真正的Small Cell產業化也難以在近期實現。

　　需要說明的是，有些公司將VoLTE也視為一種LTE-A技術，但是從3GPP標準的角度，VoLTE不在LTE-A標準范疇內。

　　結 語：

　　LTE及LTE-A已經成為很多國際運營商面向移動互聯網發展擴展網絡容量的重要技術手段。雖然在國際范圍內，LTE的發展還很不均衡，歐洲國家的LTE規模發展剛剛起步。但在美、韓、日等國家，LTE發展領先的運營商已經開始部署LTE-A技術，以強化其技術先行優勢。2014年，預計載波聚合將成為第一項完成產業化并開始規模部署的LTE-A技術。在未來的幾年中，R10~R12的部分LTE-A技術將逐步得到應用，在5G到來之前為移動通信系統持續帶來性能提升。