LTE 知识整理

1、常见术语：

4G：Tthe 4th Generation mobile communication technology  第四代移动通信技术

LTE： Long Term Evolution  长期演进

TDD_LTE：Time Division Duplexing  时分双工

FDD_LTE：Frequency  Division Duplexing  频分双工

LTE-Advanced：长期演进技术升级版

GSM：Global System for Mobile communication  全球移动通信系统

ITU：International Telecommunication Union  国际电信联盟

3GPP：The 3rd Generation Partnership Project  第三代合作伙伴计划

2、概念分析：

a、4G的标准是ITU定义的，下行峰值速率达到1Gbps，上行达到500Mbps。严格讲，LTE不是真正4G，而是3G与4G技术之间的一个过渡，一般认为叫”准4G“或者3.9G；LTE-A以及之后的演进技术是4G。

b、LTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。根据双工方式不同，LTE系统分为FDD-LTE和TDD-LTE，二者技术的主要区别在于空口的物理层上（像帧结构、时分设计、同步等）。FDD系统空口上下行采用成对的频段接收和发送数据，而TDD系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输，较FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

c、LTE系统引入了OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。

d、LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75Mbit/s的上传速率。在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延迟。LTE可提供高速移动中的通信需求，支持多播和广播流。LTE频段扩展度好，支持1.4MHZ至20MHZ的时分多址和码分多址频段。

e、LTE_Advanced

LTE-Advanced是LTE的演进，2008年3月开始，2008年5月确定需求。它满足ITU-R 的IMT-Advanced技术征集的需求，LTE-A不仅是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源，还是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命。

主LTE-Advanced（LTE-A）是LTE的演进版本，其目的是为满足未来几年内无线通信市场的更高需求和更多应用，满足和超过IMT-Advanced的需求，同时还保持对LTE较好的后向兼容性。LTE-A采用了载波聚合、上/下行多天线增强、多点协作传输、中继、异构网干扰协调增强等关键技术，能大大提高无线通信系统的峰值数据速率、峰值频谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，同时也能提高整个网络的组网效率，这使得LTE和LTE-A系统成为未来几年内无线通信发展的主流。LTE-A，是TE-Advanced的英文缩写。顾名思义，LTE-A是LTE下一阶段的演进标准。早在4G标准制定之前，ITU给4G的定义是实现静止状态下下行1Gbps/上行500Mbps的网络速率。但是由于技术的限制，全球范围尚没有任何一种无线通信技术可以达到如此高的网络速率。为了能够在竞争中占据优势，以Verizon为代表的一些外国运营商另辟蹊径，将原本作为3.9G标准的LTE技术当做4G技术进行宣传（比如常见的4G LTE）。久而久之，LTE标准就被人们当做了4G标准的一部分，虽然它的峰值速率并没有达到1Gbps。

通信技术是在不断发展的，有了峰值速率150Mbps的LTE做基础，更快的速率也就有了保障。要想实现更快的网络速率，除了提高LTE网络的频谱利用率，就是多载波聚合技术。所谓的多载波聚合，就是将多个频段的网络信号聚合起来，最终实现速率的大幅增加。一个简单的例子是高速公路，我们常用的150Mbps峰值速率的LTE就像一个车道，单位时间内只能通过数量有限的车子。而多载波聚合技术就像N个车道，单位时间内通过的车子数量也会随着载波数的增加而成倍增加。目前全球范围内已经有不少运营商推出了双载波乃至三载波LTE技术，理论峰值速率也从原来的150Mbps大幅提升到300Mbps乃至450Mbps。
虽然不少人认为，电信的LTE-A服务峰值速率可以达到300Mbps。但是要想实现300Mbps的峰值速率，一些前提条件必不可少。要想实现300Mbps的峰值速率，运营商需要将两段峰值速率150Mbps的LTE结合起来。只有同时接收两段频谱的信号，才可以实现300Mbps的峰值速率。

我们经常在4G广告中看到150Mbps峰值速率的介绍，但是这一速率的实现是有前提条件的。根据LTE技术的规范，只有使用20MHz×2的对称频谱时，理论峰值速率才可以达到150Mbps。换句话说，只要运营商拥有20MHz×2的频谱资源，就可以实现150Mbps的理论峰值速率。而拥有20MHz×2×2的频谱资源，就可以通过双载波聚合实现300Mbps的理论峰值速率。 严格来讲，LTE-A是LTE技术的进一步演进版本。2004年11月的魁北克会议上，3GPP确定3G系统的长期演进计划，也就是后来广为人知的LTE。 2008年 3月，国际电信联盟(ITU)基本完成LTE的标准化工作。LTE的头两个版本Release8和Release9，并没有满足ITU对4G的1Gbit/s的峰值要求，一般被称为3.9G或准4G。此后，在R8/R9基础上推出的LTE R10，融合了新的技术架构，真正达到ITU的峰值速率要求，LTE R10及后续的版本被称为LTE-Advanced（LTE-A），才算得上真正的4G。2012年1月，ITU通过LTE-A作为4G技术之一，目前LTE R12正在标准认证。
LTE-A并不是一项独立的技术，而是由R10及后续版本标准中的载波聚合、高阶MIMO、增强小区间干扰协调、中继等一系列增强特性构成的技术集。

• 载波聚合

频谱资源总是有限的，尤其是网络流量井喷的市场环境下，要实现LTE-A的高峰值要求，最直接的办法就是增加传输带宽。载波聚合旨在将多个连续或者离散的带宽较窄的载波聚合在一起，形成一个更宽的完整频谱，不仅满足了LTE-A系统更高的系统带宽的需求，又能有效地利用碎片化的频谱资源。

LTE采用OFDM多址技术，将高速数据流通过串并变换，以子载波为单位分配频率资源，按照不同的子载波数目，可支持1.4、3、5、10、15和20MHz各种不同的系统带宽，最大传输带宽为20MHz。LTE-A通过聚合多个后向兼容的LTE载波，最多支持5个载波同时聚合，达到支持100MHz的传输带宽。LTE-A的终端设备，既可以接入多个载波，也可以正常接入一个LTE载波进行工作。
可以说，载波聚合是LTE-A系统大带宽运行的基础，是LTE-A的重要组成部分和关注的焦点。对运营商而言，载波聚合技术决定是否能取得“峰值速率优势”。SK电讯的三频LTE-A可理解为实现3个LTE载波同时聚合。

• 高阶MIMO

高阶MIMO技术是LTE系统提高吞吐量的又一项关键技术，也是4G的代表技术之
一。在不增加带宽的情况下，通过在发射端和接收端采用多个天线，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。Release 8版本最多可支持4个数据流的并行传输，在20MHz带宽下最多实现超过300Mbit/s的峰值速率。LTE-A下行传输由LTE的4天线扩展到8天线，最大支持8层和两个码字流的传输，2011年和2012年分别完成的R10和R11，下行峰值速率可增加到3Gbit/s，下行峰值频谱效率可增加到30bit/s/Hz。

• 无线中继（Relay）技术

传统基站需在站点上提供有线链路的连接以进行“回程传输”，而中继站通过无线链路进行网络端的回程传输，体积小、重量轻、易于选址。借助中继站的接力转发，可将网络覆盖范围拓展到小区以外的区域及其他覆盖盲区，同时，通过减小信号的传播距离，从而有效提高热点地区的数据吞吐量，保证网络质量。