全球LTE發(fā)展進(jìn)入快車(chē)道。據相關(guān)數據統計顯示，2013年全球LTE用戶(hù)數達到2.38億，較2012年年末的8200萬(wàn)增長(cháng)了190%，速度相當驚人。2014年，全球LTE發(fā)展還將迎來(lái)新的浪潮，一方面是美、韓、日等市場(chǎng)繼續領(lǐng)跑，另一方面則是中國LTE商用的全面推進(jìn)，都將給LTE的發(fā)展帶來(lái)源源動(dòng)力。與此同時(shí)，在市場(chǎng)的推進(jìn)下，LTE技術(shù)也正在快速成熟，相關(guān)產(chǎn)品不斷涌現。尤為值得一提的是，LTE的演進(jìn)型技術(shù)LTE-Advanced的研發(fā)也正在有序推進(jìn)，其中載波聚合技術(shù)有望在2014年實(shí)現規模商用。
LTE-Advanced（簡(jiǎn)稱(chēng)LTE-A）是LTE技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)版本，可以實(shí)現更高的峰值速率和系統容量。需要說(shuō)明的是，LTE-A不是一項獨立的技術(shù)，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(xié)調（eICIC）、協(xié)同多點(diǎn)（CoMP）、中繼（Relay）、小小區增強（Small Cell）等一系列增強特性構成的技術(shù)集。因此，產(chǎn)業(yè)界可以選擇性地逐步實(shí)現各個(gè)LTE-A技術(shù)選項的發(fā)展，而不需要一步到位。
產(chǎn)業(yè)界在選擇實(shí)現LTE-A技術(shù)發(fā)展的先后優(yōu)先級時(shí)，主要考慮兩方面因素：運營(yíng)商的需求和實(shí)現復雜度。從這兩個(gè)因素出發(fā)，全球產(chǎn)業(yè)界確定，首先規模部署的LTE-A技術(shù)將是載波聚合，其余的高階MIMO、eICIC、Small Cell、CoMP、Relay等技術(shù)將在未來(lái)幾年內逐步完成產(chǎn)業(yè)化和規模部署。
載波聚合領(lǐng)跑LTE-A技術(shù)部署
載波聚合技術(shù)是為了提高LTE系統的峰值速率而將多個(gè)載波聚合在一起使用的技術(shù)，其技術(shù)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(chēng)為連續載波CA，射頻的實(shí)現復雜度相對較低；如果成員載波不連續分布，稱(chēng)為非連續載波CA，射頻實(shí)現復雜度相對較高；如果成員載波均分布在一個(gè)頻帶內，稱(chēng)為頻帶內CA（intra-band CA），射頻的實(shí)現復雜度相對較低；如果成員載波分布在不同頻帶內，稱(chēng)為跨頻帶CA（inter-band CA），射頻實(shí)現復雜度相對較高。
載波聚合之所以成為發(fā)展最快的LTE-A技術(shù)，首先是源于運營(yíng)商的需求。由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(cháng)，國際運營(yíng)商作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的“接入管道”，一方面要擴充管道的容量，另一方面要向用戶(hù)宣稱(chēng)自己具有“峰值速率優(yōu)勢”。因此，國際上已部署LTE國家的運營(yíng)商均不由自主地卷入“峰值速率競爭”，在LTE-A發(fā)展最快的韓國，3家運營(yíng)商已于2013年開(kāi)始了載波聚合的商用部署，以強化其“技術(shù)領(lǐng)跑”優(yōu)勢。國際上另有3家運營(yíng)商正在部署載波聚合網(wǎng)絡(luò )，21家已有計劃或正在試驗。2013年8月，日本軟銀在3.5GHz進(jìn)行了采用5個(gè)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(dòng)通信大會(huì )（MWC 2014）上，諾基亞（NSN）演示了采用6個(gè)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(guò)，這些只是基于概念樣機的演示，并不能代表真實(shí)產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度。目前，大部分主流系統設備商已實(shí)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(lǐng)先的廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)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(gè)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(chǎng)家預計將于2014年內支持3個(gè)載波的下行跨頻帶CA。
當然，載波聚合與其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)一樣，需要從網(wǎng)絡(luò )到終端“端到端”完成研發(fā)才能實(shí)現真正的產(chǎn)業(yè)化。而由于一項新興技術(shù)的研發(fā)瓶頸往往是在終端側，而非網(wǎng)絡(luò )側，因此CA技術(shù)的實(shí)際商用時(shí)間也將取決于終端側的研發(fā)進(jìn)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(shù)是否能得到廣泛應用，還要看國際終端和芯片產(chǎn)業(yè)對Cat6終端的支持程度。截至2014年1月，在全部發(fā)布的1371款LTE終端中，只有兩款宣稱(chēng)為Cat6終端。可喜的是，在MWC 2014大會(huì )上，高通公司已經(jīng)演示了其基于20nm先進(jìn)半導體工藝的Cat6終端芯片平臺，預計2014年第三季度可能實(shí)現商用。而針對超過(guò)兩個(gè)載波和跨頻帶的CA，終端芯片廠(chǎng)商尚無(wú)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(wú)法明確判斷其研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化時(shí)間表。
綜上所述，基本配置的CA技術(shù)渴望在2014年完成產(chǎn)業(yè)化并實(shí)現初步的規模部署。最后需要說(shuō)明的是，CA技術(shù)的應用也不一定只集中在2.6GHz等傳統的LTE核心頻段，近來(lái)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(yíng)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(chǎng)商的研發(fā)重點(diǎn)，尤其不被終端芯片廠(chǎng)商所重視，因此這一頻段的CA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度遲滯更為嚴重，與運營(yíng)商需求之間的差距更為突出。
我國TD-LTE-A技術(shù)試驗成果初顯
為了推進(jìn)TD-LTE-A技術(shù)的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化，我國在工業(yè)和信息化部TD-LTE工作組的統一領(lǐng)導下，從2013年下半年開(kāi)始組織TD-LTE-A技術(shù)試驗，主要針對3GPP R10版本引入的LTE-A增強技術(shù)，包括CA、高階MIMO（下行TM9、上行TM2）和eICIC等開(kāi)展測試。
TD-LTE工作組將制定25冊技術(shù)規范，現已完成其中的兩冊，另有9冊已開(kāi)始制定。2013年9月第一輪的LTE-A系統設備測試啟動(dòng)，測試內容包括：CA——對2.6GHz頻段的20MHz+20MHz連續載波CA的相關(guān)功能、性能和射頻指標進(jìn)行驗證；下行TM9——對基于碼本和非碼本實(shí)現的TM9（目前要求支持單用戶(hù)雙流傳輸）的功能和性能進(jìn)行驗證；上行TM2——對上行雙流MIMO功能進(jìn)行驗證，為可選測試內容。
截至2013年年底，已有3個(gè)系統廠(chǎng)商基本完成此輪測試，一個(gè)廠(chǎng)商完成了CA部分的測試。在試驗中，相關(guān)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(mǎn)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(xiàn)端口，目前只能基于2天線(xiàn)端口模式進(jìn)行初步的測試驗證。
多種LTE-A技術(shù)穩步發(fā)展
在其他LTE-A技術(shù)特性中，研發(fā)進(jìn)展最快的是下行高階MIMO，即傳輸模式9（TM9）。但由于相當長(cháng)時(shí)間內，終端天線(xiàn)數量仍限制于兩根天線(xiàn)，即使完成了4~8流的基站研發(fā)也無(wú)法實(shí)現端到端的產(chǎn)業(yè)化，因此目前主流系統廠(chǎng)商仍只支持雙流TM9發(fā)送（包括單終端雙流單用戶(hù)MIMO和雙終端單流多用戶(hù)MIMO），TM9的“高階MIMO”優(yōu)勢并沒(méi)有得到充分發(fā)揮。因此，雖然主流芯片廠(chǎng)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(yíng)商對這項技術(shù)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(dòng)等少數TD-LTE運營(yíng)商擁有較多天線(xiàn)數量的基站天面條件，大部分FDD LTE運營(yíng)商要將基站天線(xiàn)數量增加到4根以上還有諸多困難，可能帶來(lái)建網(wǎng)成本的大幅增加。因此，雖然基本TM9技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度并不落后于載波聚合，但此項技術(shù)很難在2014年得到規模部署，也很難真正完成產(chǎn)業(yè)化。
上行高階MIMO技術(shù)，TM2由于需要增加上行射頻發(fā)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(yíng)商主要關(guān)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(chǎng)商還沒(méi)有明確的研發(fā)時(shí)間表，因此預計此項技術(shù)不會(huì )很快實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。
eICIC技術(shù)是針對異構網(wǎng)絡(luò )（HetNet）部署場(chǎng)景研發(fā)的增強干擾抑制技術(shù)，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(guò)軟件升級就可以實(shí)現，對基站和終端硬件沒(méi)有額外要求，此項技術(shù)在2014年上半年和下半年可分別得到網(wǎng)絡(luò )側與終端側的支持。此項技術(shù)的部署進(jìn)度更多取決于運營(yíng)商的選擇，如果某些運營(yíng)商重視LTE微小區部署和層疊組網(wǎng)，則可能要求盡早實(shí)現此項技術(shù)，eICIC可能在2014年實(shí)現產(chǎn)業(yè)化和規模部署。
其他處于預研階段的LTE-A技術(shù)還包括CoMP、Relay等，由于其在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中的性能增益尚有爭議、產(chǎn)品升級的復雜度和成本較高，大部分廠(chǎng)商尤其是終端芯片廠(chǎng)商還沒(méi)有明確的研發(fā)時(shí)間表，預計不會(huì )在近期實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。Small Cell作為近來(lái)新興的LTE增強技術(shù)，受到產(chǎn)業(yè)的廣泛重視，但此項技術(shù)的標準化尚未完成，真正的Small Cell產(chǎn)業(yè)化也難以在近期實(shí)現。
需要說(shuō)明的是，有些公司將VoLTE也視為一種LTE-A技術(shù)，但是從3GPP標準的角度，VoLTE不在LTE-A標準范疇內。
結 語(yǔ)：
LTE及LTE-A已經(jīng)成為很多國際運營(yíng)商面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展擴展網(wǎng)絡(luò )容量的重要技術(shù)手段。雖然在國際范圍內，LTE的發(fā)展還很不均衡，歐洲國家的LTE規模發(fā)展剛剛起步。但在美、韓、日等國家，LTE發(fā)展領(lǐng)先的運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始部署LTE-A技術(shù)，以強化其技術(shù)先行優(yōu)勢。2014年，預計載波聚合將成為第一項完成產(chǎn)業(yè)化并開(kāi)始規模部署的LTE-A技術(shù)。在未來(lái)的幾年中，R10~R12的部分LTE-A技術(shù)將逐步得到應用，在5G到來(lái)之前為移動(dòng)通信系統持續帶來(lái)性能提升。
