LTE-U技术

1 为什么需要LTE-U

标准的LTE技术只能部署在授权频谱，不能直接部署在非授权频谱。随着LTE技术和应用的逐步成熟，授权频谱中的数据流量越来越饱和，有必要考虑将流量从授权频谱分流一部分到非授权频谱。经过运营商、设备商和芯片厂商等的共同努力，目前可以将LTE流量分流到非授权频谱的主流技术是：LTE-U、LAA（Licensed Assisted Access）、LWA和MulteFire。

图1 聚合授权频谱和非授权频谱的主流技术

2 LTE-U的优势

最先开发出来的是LTE-U技术，LTE-U的全称是LTE in Unlicensed spectrum，即非授权频谱上的LTE。该技术将LTE部署到非授权频谱，并采用标准LTE空口协议完成通信。

采用LTE-U技术，就可以利用集中调度、干扰协调、HARQ重传、CA载波聚合等技术，可以获得更好的鲁棒性和频谱效率，提供更大的覆盖范围和更好的用户体验。LTE-U可以将授权频段作为主载波，终端跟基站可以在授权频段上建立无线资源控制连接，通过载波感知获取当前空闲的非授权频段资源，实现授权频段和非授权频段的载波聚合，从而有效提升系统的性能和吞吐量，解决室内数据流量的增长需求和频谱匮乏问题。

LTE-U和LTE/LTE-A的差别只是工作在不同的频段，可以使用现有的LTE部署，不需要对网络结构进行改动，只需要对基站进行升级，可以极大降低运营商的投资成本。因为对于运营商来说，在未授权的频谱上部署LTE，就可以在无需耗费数十亿美元竞购授权频谱的情况下增加网络容量。另外，容量的增加、更流畅的管理，为用户提供的更好体验，也可以为运营商在增加服务收入和降低客户流失率两方面带来经济利益。

3 LTE-U与WIFI的共存问题

在公网中，LTE-U主要应用在2.4GHz和5GHz这两种频段，和现有的WIFI网络工作在同一个频段。

由于一些国家的监管部门要求LTE-U技术需要包括一项防止LTE过多干扰WIFI的LBT功能（Listen Before Talk），而LTE-U本身并不需要强制实现LBT技术，因此最早在美国、中国等监管部门没有强制要求LBT的国家发展起来。

 

图2 LAA支持的LBT技术

对于参与有关LTE讨论的运营商和厂商来说，主要的挑战就是证明LTE-U能够与WIFI一起在未授权的频段上共存。WIFI会在开始传输前对信道活动进行判断和感知，如果发现信道被占用后就会自动退回，即ListenBefore Talk (LBT)，但LTE-U并不支持LBT。

LTE-U使用了一种被称为载波侦听自适应传输（Carrier Sensing Adaptive Transmission, CSAT）的算法，这是信道分时的一种形式。由于CSAT在传输之前不会对信道进行侦听和感应，所以它可能会干扰WIFI的传输。

 

图3 LTE-U采用的CAST技术

4 LTE-U的发展

LTE-U方案在2013年正式提出，到了2014年，Verizon联合阿尔卡特朗讯、爱立信、高通、三星成立了LTE-U论坛，基于3GPP的R12协议联合开发相关技术文档。也就是说，LTE-U技术并不是由3GPP组织开发和演进，这点不同于LAA，也是LTE-U的一大劣势。

 

图4 LTE-U和LAA的区别

尽管像Verizon这样的运营商对LTE-U持看好态度，但是在使用未授权频谱的WIFI技术提供商看来，能否与LTE-U协议共存，仍有大量的担忧和疑虑存在。WIFI技术是未授权频谱一个相当大的使用者，WIFI提供商担心LTE将不会采用WIFI使用的LBT（Listen Before Talk）协议来避免干扰。

2015年，爱立信和高通合作演示了LTE-U技术，双方将一段20MHz授权频段单元和一段在5GHz未授权频段上的20M频段单元载波聚合在一起，在空口上实现了300Mbps的下载峰值。

参考：

1.    https://en.wikipedia.org/wiki/LTE_in_unlicensed_spectrum

2.    https://www.qualcomm.com/media/documents/files/laa-webinar-feb-2016.pdf