LTE不是真4G。事實上,LTE常被業內稱為3.9G,因為LTE目前普遍能提供的下行速率為100-150Mpbs,這與國際電信聯盟(ITU)所描述的下一代無線通信標準IMT-Advanced要求的1Gbps的速率仍有差距,只有其升級版的LTE Advanced(LTE-A)才滿足ITU對4G的要求。
用戶新興應用需求促使網絡進一步演進,視頻流媒體應用曾經被預言為3G時代的殺手級應用,最終沒有規模發展的原因在于3G的性能不堪此任。LTE發展初期視頻應用仍以短視頻為主,一方面是由于資費原因,另一方面也是由于LTE網絡當前的性能還不足以承載大規模的大視頻業務,LTE-A的到來將改變這一局面。
如今,越來越多的運營商開始發展LTE-A,以此增強4G網絡性能,增加對用戶的吸引力。毋庸置疑,越早利用LTE-A先進技術就會越早形成差異化競爭優勢。然而各運營商必須針對自身網絡對新技術進行驗證,同時網絡與終端發展步調要進一步趨同,而頻率資源短缺等現實問題也必須得到解決,萬事俱備,LTE-A才會得以快速發展,驅動移動通信進入真4G時代。

載波聚合走紅
LTE-A是LTE的繼續演進,其對LTE有較好的后向兼容性。LTE-A標準采用了載波聚合(CA)、上/下行多天線增強、多點協作傳輸、中繼、異構網干擾協調增強等關鍵技術,能大幅度提高無線通信系統的峰值數據速率、峰值頻譜效率、小區平均頻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。
LTE載波聚合無疑是近兩年來移動通信領域的熱點技術,這項技術是直接提升LTE網絡帶寬性能的關鍵。CA可以將相鄰或不相鄰的數個較小的頻帶整合為1個較大的頻帶。
“LTE-A提出了100MHz支持1Gbit/s的目標。然而,事實上全球基本沒有運營商(除中國移動的2.3GHz頻段外)擁有單一的100MHz的帶寬,而是擁有零零散散的原用于2G/3G/4G的頻率。如果只是單一地使用這些頻率,難以保證在一個band內找到大于20MHz的連續帶寬。”有業內專家如此表示。因此,把零散的頻率進行有效地聚合,成為一個整體十分有必要,這正是CA的意義所在。而事實上,在試驗或者商用的LTE-A網絡中,被運營商最為看重的技術就是載波聚合。
載波聚合有3種典型的形式,分別是同一頻段內連續載波聚合、同一頻段內非連續載波聚合以及頻段間的載波聚合。此外,當前3GPP還定義了載波聚合的5種應用場景,運營商可以根據所要聚合的頻段間的距離和基站是否共站等因素來靈活選取相應方案。

除了CA,高階MIMO多天線技術是提升峰值速率和小區容量的另一個關鍵技術,在運營商頻譜資源日趨緊張的情況下,多天線技術已經成為各大運營商LTE網絡建設的必備手段。LTE在部署初期就利用2天線實現了2×2MIMO,在LTE-A階段將會部署4天線實現4×4 MIMO,實現20MHz帶寬下峰值速率達到300Mbps,小區容量提升1.7倍。
小區邊緣體驗如何保障是LTE網絡部署初期的一個難題,無論國內還是國外,大多數商用LTE網絡在小區中心和小區邊緣的速率差距達到20倍之多,CoMP(協同多點傳輸)技術被引入LTE-A用以解決這個問題。站間CoMP類似于分布式天線增強服務,可以大幅度提升小區邊緣用戶體驗。LTE使用的頻率處于較高頻段,覆蓋能力相對較低,密集部署是必需的手段。同頻基站越來越多,隨之帶來了重疊覆蓋、干擾復雜等難題。同時,小基站將大規模部署在非運營商建筑資產上,這讓運營商喪失了網規、網優的主動性,干擾控制難度加劇。LTE-A在小區間干擾抑制上采用了聯合檢測和干擾消除技術,可以達到減少同頻干擾,減少繁復切換的效果,小區平均信噪比和邊緣吞吐率可以得到有效提升。
LTE-A已至
如前所述,LTE-A將給LTE網絡帶來質的提升,其理所當然會成為未來幾年內無線通信發展的主流趨勢。
全球移動設備供應商協會(GSA)2015年4月9日最新發布的報告顯示,目前全球共有644個運營商正投資于LTE網絡,覆蓋181個國家,已經商用部署的LTE網絡達393張。其中,有116家運營商(接近30%)正在進行LTE-A的技術試驗,重點投資于載波聚合技術。值得一提的是,已有64家運營商在39個國家推出了商用的LTE-A載波聚合網絡。從之前披露的數據來分析,這39個LTE-A中仍以LTE Advanced Cat.6為主,而少量LTE Advanced Cat.9網絡也已進入了試商用階段。
從LTE-A全球格局來看,西歐地區位居首位,其次是亞太地區。不過,北美仍是LTE-A網絡覆蓋人口最多的地區,覆蓋率達7.8%以上,覆蓋超過1億人口。
必須了解的是,想要發揮LTE-A的優越性能,需要網絡和終端的協同發展,在網絡不斷將更多的載波聚合在一起的同時,用戶終端也要支持相應的技術。如今,LTE-A網絡側經常被提到的是雙載波聚合、三載波聚合,甚至是四載波聚合,而終端側經常被提到的是Cat.6、Cat.9,其對應的正是雙載波聚合、三載波聚合等。通常來講,雙載波聚合可以通過聚合2×20MHz的頻率實現300Mpbs下行速率,三載波聚合則可以通過聚合3×20MHz的頻率實現450Mpbs下行速率。
LTE-A不但來了,而且發展得很快。新加坡第三大運營商M1在2014年底推出了300Mbps LTE-A網絡,前不久又在此網絡上推出了VoLTE服務。韓國運營商SK Telecom宣布三頻段LTE-A 網絡服務正式商用,速度同樣達到300Mbps,不同的是,SKTelecom采用的聚合三個不同的頻段(20MHz+10MHz+10MHz)。澳洲電訊攜手愛立信,首次在全球商用運行的現網中實現了450Mbps 的速率(利用3×20MHz頻率)。而就在4月23日,華為在香港展示了首個基于FDD的LTE-A 450Mbps解決方案。
在終端芯片方面,目前比較主流的低端手機規格還是Cat.4 150Mbps,正在開始普及的是Cat.6 300Mbps,下一步的趨勢是Cat.9 450Mbps,高通、Marvell、聯發科都已經或即將推出相應的基帶芯片。芯片廠商中,高通走得最為激進,其已經聯合愛立信首次展示了LTE-A Cat.11規范,理論下載速率高達600Mbps。
今年迎爆發
LTE-A包含眾多技術內容,其中載波聚合不影響原有的信令流程,網絡設備載波聚合的實現較為簡單。因此,行業普遍認為載波聚合會提前點燃LTE-A市場競爭的戰火。有行業專家表示,我國運營商,以中國電信為例,對于800M(B5)+1.8G/2.1G,1.8G+2.1G載波聚合,主要廠商當前已經能提供成熟的商用設備。而中國移動擁有非常豐富的LTE頻譜資源,隨著支持Cat6及Cat9載波聚合的終端產品的不斷成熟和豐富,預計載波聚合的應用在2015年將會有較大的發展。
對此,華為LTE FDD領域總經理蔡孟波表達了類似的看法,“當前4G已經成為一種基本的服務,今年LTE-A將會大規模爆發,25%的網絡都會向這一方向演進。”
雖然以載波聚合為代表的LTE-A技術落地被業內普遍看好,但是長期來看仍有不少的挑戰。
LTE-A的其他主要技術還需要不斷的驗證,對網絡的改動也較大,這會影響LTE-A進一步發展的進程。
同時,載波聚合技術進一步發展需要運營商有足夠的頻譜資源,全球運營商具備適用于聚合的100MHz頻譜資源并不多,各國監管機構需盡快明確可用于LTE部署的頻段組合,分配更多的頻率,例如允許運營商靈活分配自身資源,實現頻率重耕;加快明確3.5GHz等頻段用于LTE網絡。
此外,也有專家表示,LTE-A下一階段的發展有可能會受限于終端的發展。載波聚合終端實現比網絡設備要復雜,需要考慮終端處理能力、頻段間干擾、功耗待機時間等因素,尤其是跨頻段載波聚合的頻段組合數量進一步加大,對終端芯片提出了更高的要求。這要求運營商緊密聯合產業鏈,提出明確需求,推動芯片和終端廠商盡快開發出滿足需要的載波聚合產品。
值得一提的是,中國式LTE網絡與世界大多數國家網絡有所不同,LTEFDD和TD-LTE兩種技術制式之間的載波聚合對LTE-A深入發展具有重要意義。中國運營商需要同其他國家采用混合組網的運營商一道,推進LTE FDD、TD-LTE兩種制式一起向LTE-A演進。