LTE和LTE-A究竟什麽區別
嚴格講,LTE並不叫4G,LTE-A以及之後的演進技術是4G
LTE是由3GPP組織制定的UMTS技術標準的長期演進,於2004年12月在3GPP多倫多會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM和MIMO等關鍵技術,顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率,並支持多種帶寬分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G頻段和壹些新增頻段,因而頻譜分配更加靈活,系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網絡架構更加扁平化簡單化,減少了網絡節點和系統復雜度,從而減小了系統時延,也降低了網絡部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。根據雙工方式不同LTE系統分為FDD-LTE和TDD-LTE,二者技術的主要區別在於空口的物理層上(像幀結構、時分設計、同步等)。FDD系統空口上下行采用成對的頻段接收和發送數據,而TDD系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸,較FDD雙工方式,TDD有著較高的頻譜利用率。 LTE基於舊有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA網絡技術,是GSM/UMTS標準的升級, LTE的當前目標是借助新技術和調制方法提升無線網絡的數據傳輸能力和數據傳輸速度,如新的數字信號處理(DSP)技術,這些技術大多於2000年前後提出。
LTE網絡有能力提供300Mbit/s的下載速率和75 Mbit/s的上傳速率。在E-UTRA環境下可借助QOS技術實現低於5ms的延遲。LTE可提供高速移動中的通信需求,支持多播和廣播流。LTE頻段擴展度好,支持1.4MHZ至20MHZ的時分多址和碼分多址頻段。全IP基礎網絡結構,也被稱作核心分組網演進,將替代原先的GPRS核心分組網,可向原先較舊的網絡如GSM、UMTS和CDMA2000提供語音數據的無縫切換。簡化的基礎網絡結構可為運營商節約網路運營開支。舉例來說,E-UTRA可以提供四倍於HSPA的網絡容量。
LTE的遠期目標是簡化和重新設計網絡體系結構,使其成為IP化網絡,這樣不會出現3G網絡存在的在轉換中的所產生的不良因素。因為LTE的接口與2G和3G網絡互不兼容,所以LTE需同原有網絡分頻段運營。
LTE是給予擁有GSM/UMTS網絡的運營商最平滑的升級路線, 但因2008年美國高通宣布放棄EVDO的平滑升級版本超行動寬帶,使得擁有CDMA網絡的運營商如美國Verizon Wireless和日本au電信也已經宣布將遷移至LTE網絡. 因此LTE預計將成為第壹個真正的全球通行的無線通訊標準, 盡管因為不同國家和地區的不同網絡所使用的頻段不同,只有支持多個頻段的手機才可以實現“全球通行”。
LTE盡管被宣傳為4G無線標準,但它其實並未被3GPP認可為國際電信聯盟所描述的下壹代無線通訊標準IMT-Advanced,因此在嚴格意義上其還未達到4G的標準。只有升級版的LTE Advanced才滿足國際電信聯盟對4G的要求。
LTE-Advanced是LTE的演進,2008年3月開始,2008年5月確定需求。它滿足ITU-R 的IMT-Advanced技術征集的需求,LTE-A不僅是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術提案的壹個重要來源,還是壹個後向兼容的技術,完全兼容LTE,是演進而不是革命。
主LTE-Advanced(LTE-A)是LTE的演進版本,其目的是為滿足未來幾年內無線通信市場的更高需求和更多應用,滿足和超過IMT-Advanced的需求,同時還保持對LTE較好的後向兼容性。LTE-A采用了載波聚合、上/下行多天線增強、多點協作傳輸、中繼、異構網幹擾協調增強等關鍵技術,能大大提高無線通信系統的峰值數據速率、峰值頻譜效率、小區平均譜效率以及小區邊界用戶性能,同時也能提高整個網絡的組網效率,這使得LTE和LTE-A系統成為未來幾年內無線通信發展的主流。
LTE-A,是LTE-Advanced的英文縮寫。顧名思義,LTE-A是LTE下壹階段的演進標準。早在4G標準制定之前,國際電信聯盟(ITU)給4G的定義是實現靜止狀態下下行1Gbps/上行500Mbps的網絡速率。但是由於技術的限制,全球範圍尚沒有任何壹種無線通信技術可以達到如此高的網絡速率。為了能夠在競爭中占據優勢,以Verizon為代表的壹些外國運營商另辟蹊徑,將原本作為3.9G標準的LTE技術當做4G技術進行宣傳(比如常見的4G LTE)。久而久之,LTE標準就被人們當做了4G標準的壹部分,雖然它的峰值速率並沒有達到1Gbps。
通信技術是在不斷發展的,有了峰值速率150Mbps的LTE做基礎,更快的速率也就有了保障。要想實現更快的網絡速率,除了提高LTE網絡的頻譜利用率,就是多載波聚合技術。所謂的多載波聚合,就是將多個頻段的網絡信號聚合起來,最終實現速率的大幅增加。壹個簡單的例子是高速公路,我們常用的150Mbps峰值速率的LTE就像壹個車道,單位時間內只能通過數量有限的車子。而多載波聚合技術就像N個車道,單位時間內通過的車子數量也會隨著載波數的增加而成倍增加。目前全球範圍內已經有不少運營商推出了雙載波乃至三載波LTE技術,理論峰值速率也從原來的150Mbps大幅提升到300Mbps乃至450Mbps。
雖然不少人認為,電信的LTE-A服務峰值速率可以達到300Mbps。但是要想實現300Mbps的峰值速率,壹些前提條件必不可少。要想實現300Mbps的峰值速率,運營商需要將兩段峰值速率150Mbps的LTE結合起來。只有同時接收兩段頻譜的信號,才可以實現300Mbps的峰值速率。
我們經常在4G廣告中看到150Mbps峰值速率的介紹,但是這壹速率的實現是有前提條件的。根據LTE技術的規範,只有使用20MHz×2的對稱頻譜時,理論峰值速率才可以達到150Mbps。換句話說,只要運營商擁有20MHz×2的頻譜資源,就可以實現150Mbps的理論峰值速率。而擁有20MHz×2×2的頻譜資源,就可以通過雙載波聚合實現300Mbps的理論峰值速率。 嚴格來講,LTE-A是LTE技術的進壹步演進版本。2004年11月的魁北克會議上,3GPP確定3G系統的長期演進計劃,也就是後來廣為人知的LTE。 2008年 3月,國際電信聯盟(ITU)基本完成LTE的標準化工作。LTE的頭兩個版本Release8和Release9,並沒有滿足ITU對4G的1Gbit/s的峰值要求,壹般被稱為3.9G或準4G。此後,在R8/R9基礎上推出的LTE R10,融合了新的技術架構,真正達到ITU的峰值速率要求,LTE R10及後續的版本被稱為LTE-Advanced(LTE-A),才算得上真正的4G。2012年1月,ITU通過LTE-A作為4G技術之壹,目前LTE R12正在標準認證。
LTE-A並不是壹項獨立的技術,而是由R10及後續版本標準中的載波聚合、高階MIMO、增強小區間幹擾協調、中繼等壹系列增強特性構成的技術集。
1.載波聚合
頻譜資源總是有限的,尤其是網絡流量井噴的市場環境下,要實現LTE-A的高峰值要求,最直接的辦法就是增加傳輸帶寬。載波聚合旨在將多個連續或者離散的帶寬較窄的載波聚合在壹起,形成壹個更寬的完整頻譜,不僅滿足了LTE-A系統更高的系統帶寬的需求,又能有效地利用碎片化的頻譜資源。
LTE采用OFDM多址技術,將高速數據流通過串並變換,以子載波為單位分配頻率資源,按照不同的子載波數目,可支持1.4、3、5、10、15和20MHz各種不同的系統帶寬,最大傳輸帶寬為20MHz。LTE-A通過聚合多個後向兼容的LTE載波,最多支持5個載波同時聚合,達到支持100MHz的傳輸帶寬。LTE-A的終端設備,既可以接入多個載波,也可以正常接入壹個LTE載波進行工作。
可以說,載波聚合是LTE-A系統大帶寬運行的基礎,是LTE-A的重要組成部分和關註的焦點。對運營商而言,載波聚合技術決定是否能取得“峰值速率優勢”。SK電訊的三頻LTE-A可理解為實現3個LTE載波同時聚合。
2.高階MIMO
高階MIMO技術是LTE系統提高吞吐量的又壹項關鍵技術,也是4G的代表技術之
壹。在不增加帶寬的情況下,通過在發射端和接收端采用多個天線,成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。Release 8版本最多可支持4個數據流的並行傳輸,在20MHz帶寬下最多實現超過300Mbit/s的峰值速率。LTE-A下行傳輸由LTE的4天線擴展到8天線,最大支持8層和兩個碼字流的傳輸,2011年和2012年分別完成的R10和R11,下行峰值速率可增加到3Gbit/s,下行峰值頻譜效率可增加到30bit/s/Hz。
3.無線中繼(Relay)技術
傳統基站需在站點上提供有線鏈路的連接以進行“回程傳輸”,而中繼站通過無線鏈路進行網絡端的回程傳輸,體積小、重量輕、易於選址。借助中繼站的接力轉發,可將網絡覆蓋範圍拓展到小區以外的區域及其他覆蓋盲區,同時,通過減小信號的傳播距離,從而有效提高熱點地區的數據吞吐量,保證網絡質量。