LTE-A关键技术分析

时间: 2020-04-16  来源: 移远通信 

 

LTE-A是LTE-Advanced的简写,也就是LTE增强版,是LTE网络的演进并向后兼容的技术,同时完全兼容LTE网络。其目的是为了满足高速场景的应用需求,同时保持对LTE网络良好的兼容性。


有什么用处呢?简单说就是提升速率,普通LTE网络提供的速率最大在150Mbps,但使用LTE-A技术目前最高可达2Gbps。


举个例子,手机缓存一部2G的电影,LTE网络需要20分钟,LTE-A可能只要几分钟。LTE-A到底先进在哪?


五大关键技术:载波聚合、上下行多天线增强、多点协作传输与接收、中继、异构网干扰协调增强。


下面一一介绍,先简单对5大技术进行分类。一整套的通信系统中,少不了通信基站、通信介质、通信终端,所以按照这3类进行说明。


第一类:通信基站中的LTE网络系统中的技术


1、异构网干扰协调增强(Enhanced Inter-cell Interference Coordination for HeterogeneousNetwork,eICIC)


大概意思如下,随着LTE网络的部署和发展,在实际应用中需要考虑不同的场景,使用不同的基站进行覆盖,如宏基站、微基站和家庭基站。宏基站可以提供基本的覆盖要求,微基站能用于提供大量数据业务的支持,家庭基站是一种在小覆盖环境下的基站,可以算是微微基站。


未来的网络构成是由多种制式、多种功能等级的基站构成的异构基站,因此是异构网。在异构网络中,各种基站之间必然存在干扰问题。传统的干扰协调技术(ICIC)是解决LTE系统中干扰的方法,在LTE-A系统中,增强的干扰技术(Enhanced ICIC,eICIC)是解决异构网络场景下的复杂干扰的方法。

 


上图是异构网场景下的干扰问题示例,在左边的场景,宏基站用于小区的覆盖范围内,因为没有权限介入到小区中而受到微基站较强的下行干扰;在右边的场景,因为使用偏置使距离宏网络更近的小区用于驻留在小区中,这些用户会受到宏基站较强的下行干扰。


2、多点协作传输与接收(Co Ordinated Multi-Point transmission and reception,CoMP)


LTE系统中同频组网是主要的组网方式,小区间干扰成为影响小区边缘用户性能的主要因素。为了解决小区边缘处的小区间的干扰,提高边缘用户的传输速率,因此LTE-A网络中引入了多点协助传输与接收。


CoMP技术将干扰型号转换为有用的传输信号来提供用户体验,如下图所示。

 


第二类:解决网络到终端设备的技术


3、中继(Relay)


中继技术是指在基站与终端设备之间的通信链路中加入了中继节点,实现对基站和终端设备之间的数据转发,在提高网络覆盖的同时实现了对干扰有效的控制。这个比较好理解,和Wi-Fi中继的原理类似。

 


第三类:终端设备的技术


4、载波聚合(Carrier Aggregation)


网络速率的快慢和带宽有直接关系,在通信系统中,如果想要获得更高的速率和系统容量,一种最简单的方法就是增加系统传输的带宽。因此在LTE-A系统中引入了增强传输带宽的技术,也就是CA(Carrier Aggregation)载波聚合。


CA技术可以将2-7个LTE成员载波(Component Carrier,CC)聚合在一起,实现最大的传输带宽,有效提高上下行传输速率,终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。5CC的示意图如下,单个带宽为20MHz,通过5CC就是20*5=100MHz的带宽,提高带宽就是提高速率。

 


举例来说,如果城市的道路为双向单车道,也就是同一时刻每个方向只能通行1辆车,1辆车就是当前的带宽,早晚高峰堵车,中间还是实线,车速能快到哪里。如下图,没有CA。

 

 

 


后面,市政把道路扩展到了双向4车道,同一时刻每个方向可以通行2辆车,也就提升了带宽。同样的道理,应用到LTE-A的网络上,如果只扩宽了下行道路,下行CA;只扩宽了上行道路,上行CA;上下行都扩宽上下行都是CA。

 

 

 


5、上下行多天线增强(Multiple-Input Multiple-Output)


这是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,提升速率。图例说明如下。

 


先从简单的来,从SISO开始。基站和手机各一根天线,基站好比火车站,终端设备好比是家庭,你来我往,只有这一条路,每天都要走,早晚高峰必定堵车无疑。这就是SISO-单输入单输出。

 


为解决出火车站拥堵的问题,市政给出两种解决方式,一种是道路加宽,也就是前面所说的CA技术。另外一种就是再建一层高架公路,做成双层道路,也就是2路输出。这就是SIMO-单输入多输出系统。

 


面对进火车站拥堵的情况,也可用相同的办法来解决,即再建一条进站的高架,也就是2条输入。这就是MISO-多输入单输出。

 


如果把出火车站和进火车站的路都改造成双层, 进出火车站的拥堵问题都解决了。这就是MIMO-多输入多输出。

 


在LTE-A领域,移远推出的LTE Cat 6模组EG06/EP06/EM06、Cat 12模组EG12/EM12、Cat 16模组EM16、Cat 18模组EG18等已进入量产状态,正携手客户不断开拓更多类型的高速场景应用。


(本文作者:柳帅)

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