LTE-A 是 LTE-Advanced 的簡寫,也就是 LTE 增強版,是 LTE 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)并向后兼容的技術(shù),同時完全兼容 LTE 網(wǎng)絡(luò)。其目的是為了滿足高速場景的應(yīng)用需求,同時保持對 LTE 網(wǎng)絡(luò)良好的兼容性。
有什么用處呢?簡單說就是提升速率,普通 LTE 網(wǎng)絡(luò)提供的速率最大在 150Mbps,但使用 LTE-A 技術(shù)目前最高可達(dá) 2Gbps。
舉個例子,手機緩存一部 2G 的電影,LTE 網(wǎng)絡(luò)需要 20 分鐘,LTE-A 可能只要幾分鐘。LTE-A 到底先進(jìn)在哪?
五大關(guān)鍵技術(shù):載波聚合、上下行多天線增強、多點協(xié)作傳輸與接收、中繼、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強。
下面一一介紹,先簡單對 5 大技術(shù)進(jìn)行分類。一整套的通信系統(tǒng)中,少不了通信基站、通信介質(zhì)、通信終端,所以按照這 3 類進(jìn)行說明。
第一類:通信基站中的 LTE 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的技術(shù)
?
1、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(Enhanced Inter-cell Interference Coordination for HeterogeneousNetwork,eICIC)
?
大概意思如下,隨著 LTE 網(wǎng)絡(luò)的部署和發(fā)展,在實際應(yīng)用中需要考慮不同的場景,使用不同的基站進(jìn)行覆蓋,如宏基站、微基站和家庭基站。宏基站可以提供基本的覆蓋要求,微基站能用于提供大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持,家庭基站是一種在小覆蓋環(huán)境下的基站,可以算是微微基站。
未來的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成是由多種制式、多種功能等級的基站構(gòu)成的異構(gòu)基站,因此是異構(gòu)網(wǎng)。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中,各種基站之間必然存在干擾問題。傳統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)(ICIC)是解決 LTE 系統(tǒng)中干擾的方法,在 LTE-A 系統(tǒng)中,增強的干擾技術(shù)(Enhanced ICIC,eICIC)是解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景下的復(fù)雜干擾的方法。
?
上圖是異構(gòu)網(wǎng)場景下的干擾問題示例,在左邊的場景,宏基站用于小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi),因為沒有權(quán)限介入到小區(qū)中而受到微基站較強的下行干擾;在右邊的場景,因為使用偏置使距離宏網(wǎng)絡(luò)更近的小區(qū)用于駐留在小區(qū)中,這些用戶會受到宏基站較強的下行干擾。
?
2、多點協(xié)作傳輸與接收(Co Ordinated Multi-Point transmission and reception,CoMP)
?
LTE 系統(tǒng)中同頻組網(wǎng)是主要的組網(wǎng)方式,小區(qū)間干擾成為影響小區(qū)邊緣用戶性能的主要因素。為了解決小區(qū)邊緣處的小區(qū)間的干擾,提高邊緣用戶的傳輸速率,因此 LTE-A 網(wǎng)絡(luò)中引入了多點協(xié)助傳輸與接收。
?
CoMP 技術(shù)將干擾型號轉(zhuǎn)換為有用的傳輸信號來提供用戶體驗,如下圖所示。
?
?
第二類:解決網(wǎng)絡(luò)到終端設(shè)備的技術(shù)
3、中繼(Relay)
?
中繼技術(shù)是指在基站與終端設(shè)備之間的通信鏈路中加入了中繼節(jié)點,實現(xiàn)對基站和終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋的同時實現(xiàn)了對干擾有效的控制。這個比較好理解,和 Wi-Fi 中繼的原理類似。
第三類:終端設(shè)備的技術(shù)
?
4、載波聚合(Carrier Aggregation)
?
網(wǎng)絡(luò)速率的快慢和帶寬有直接關(guān)系,在通信系統(tǒng)中,如果想要獲得更高的速率和系統(tǒng)容量,一種最簡單的方法就是增加系統(tǒng)傳輸?shù)膸?。因此?LTE-A 系統(tǒng)中引入了增強傳輸帶寬的技術(shù),也就是 CA(Carrier Aggregation)載波聚合。
CA 技術(shù)可以將 2-7 個 LTE 成員載波(Component Carrier,CC)聚合在一起,實現(xiàn)最大的傳輸帶寬,有效提高上下行傳輸速率,終端根據(jù)自己的能力大小決定最多可以同時利用幾個載波進(jìn)行上下行傳輸。5CC 的示意圖如下,單個帶寬為 20MHz,通過 5CC 就是 20*5=100MHz 的帶寬,提高帶寬就是提高速率。
舉例來說,如果城市的道路為雙向單車道,也就是同一時刻每個方向只能通行 1 輛車,1 輛車就是當(dāng)前的帶寬,早晚高峰堵車,中間還是實線,車速能快到哪里。如下圖,沒有 CA。
后面,市政把道路擴展到了雙向 4 車道,同一時刻每個方向可以通行 2 輛車,也就提升了帶寬。同樣的道理,應(yīng)用到 LTE-A 的網(wǎng)絡(luò)上,如果只擴寬了下行道路,下行 CA;只擴寬了上行道路,上行 CA;上下行都擴寬上下行都是 CA。
5、上下行多天線增強(Multiple-Input Multiple-Output)
?
這是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線,使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收,從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源,通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收,在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下,可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量,提升速率。圖例說明如下。
先從簡單的來,從 SISO 開始?;竞褪謾C各一根天線,基站好比火車站,終端設(shè)備好比是家庭,你來我往,只有這一條路,每天都要走,早晚高峰必定堵車無疑。這就是 SISO- 單輸入單輸出。
為解決出火車站擁堵的問題,市政給出兩種解決方式,一種是道路加寬,也就是前面所說的 CA 技術(shù)。另外一種就是再建一層高架公路,做成雙層道路,也就是 2 路輸出。這就是 SIMO- 單輸入多輸出系統(tǒng)。
面對進(jìn)火車站擁堵的情況,也可用相同的辦法來解決,即再建一條進(jìn)站的高架,也就是 2 條輸入。這就是 MISO- 多輸入單輸出。
如果把出火車站和進(jìn)火車站的路都改造成雙層, 進(jìn)出火車站的擁堵問題都解決了。這就是 MIMO- 多輸入多輸出。