LTE革命引發(fā)負效應(yīng)

LTE標準化正有條不紊的進行中，很多關(guān)鍵技術(shù)都已確定，但仍需克服后向兼容、靈活性等諸多問題。

“與其說LTE是3G技術(shù)的‘演進’(evolution)，不如說是‘革命’(revolution)?！毙畔a(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標準研究所無線與移動研究部沈嘉認為。這場“革命”使系統(tǒng)不可避免地喪失了大部分后向兼容性，也就是說，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都要做大規(guī)模的更新?lián)Q代。因此從技術(shù)歸屬上，可以將LTE看作4G范疇。

LTE是以O(shè)FDM為核心的技術(shù)，LTE為了降低用戶面延遲而取消了無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)。

在2004年WiMAX對UMTS技術(shù)產(chǎn)生挑戰(zhàn)(尤其是HSDPA技術(shù))時，3GPP急于開發(fā)和WiMAX抗衡的、以O(shè)FDM/FDMA為核心技術(shù)、支持20MHz系統(tǒng)帶寬甚至更高性能的技術(shù)，以求達到在B3G(IMT-Advanced)標準化上先發(fā)制人的目的。

標準化狀況

LTE研究階段(SI)于2004年底開始，于2006年9月結(jié)束。沈嘉介紹：“LTE的可行性研究得出了正面的結(jié)論?！?

2005年6月完成了LTE需求的研究，形成了需求報告TR25.913。2006年9月3GPP正式批準了LTE工作階段(WI)，LTE標準的起草正式開始。3GPP已于2007年3月完成第2階段(Stage2)的協(xié)議，按照目前的工作計劃，3GPP將于2007年9月最終完成第3階段 (Stage3)協(xié)議，而測試規(guī)范將于2008年3月完成。

沈嘉介紹：“在SI階段，各工作組形成了TR25.814、TR25.813、TRR3.018等研究報告。各工作組的SI結(jié)論被收集在SI總技術(shù)報告TR25.912。3月完成了Stage2規(guī)范TS36.300。此外，3GPP決定將編號36的標準號分給LTE?！?

具體來說，RAN1負責(zé)結(jié)合需求(TR25.913)對物理層技術(shù)進行評估，其評估結(jié)果寫入評估報告TR25.814。RAN2負責(zé)LTE MAC層技術(shù)和層三無線資源控制方面的研究，工作報告為TR25.813。RAN3負責(zé)層三協(xié)議、信令方面的研究，工作報告為TRR3.018。RAN4 負責(zé)系統(tǒng)性能評估方面研究。

從體系架構(gòu)來看，LTE需要與SAE(System Architecture Evolution)相配合。LTE可以接入eRAN，采用全IP架構(gòu)，支持異構(gòu)網(wǎng)(IMT和非IMT)的漫游與切換。B3G也會沿用SAE，從而保持與 LTE的前向兼容。中國電信北京研究院移動支撐辦公室副主任孫震強強調(diào)：“3GPP在開展LTE研究工作的同時，啟動了SAE研究項目。LTE與SAE之間有著緊密的聯(lián)系，共同構(gòu)建了3GPP的系統(tǒng)整體演進?！?

關(guān)鍵技術(shù)的確定

LTE研究未來10年或更長時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)演進。中國移動通信集團設(shè)計院有限公司孟德香博士表示：“降低時延、提高數(shù)據(jù)速率、改進系統(tǒng)容量和覆蓋是LTE的目標。LTE引入接入網(wǎng)eNodeB+核心網(wǎng)aGW的扁平化的系統(tǒng)架構(gòu)?！?

LTE采用SC-FDMA(上行)和OFDMA(下行)的空中接口技術(shù)、多天線MIMO技術(shù)和增強的多媒體廣播/多播技術(shù)MBMS等關(guān)鍵技術(shù)。而在技術(shù)裁定的背后，有著許多鮮為人知的故事。宏分集的取舍就是其中之一。

宏分集的基礎(chǔ)是軟切換。沈嘉介紹：“是否采用宏分集技術(shù)，是LTE討論的焦點，影響到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇，對LTE/SAE系統(tǒng)的發(fā)展方向有深遠的影響?！毕滦泻攴旨捎诖嬖陔y以解決的“同步問題”，很早就明確，對單播(unicast)業(yè)務(wù)不采用下行宏分集。只是在多小區(qū)廣播 (broadcast)時，由于放松了對頻譜效率的要求，可以通過采用較大的CP，使下行宏分集成為可能。對于寬帶系統(tǒng)，上行宏分集頻譜資源消耗太大。另外，軟切換需要一個“中心節(jié)點”(如RNC)來進行控制，這和大多數(shù)公司推崇的“扁平化”、“分散化”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)背道而馳。經(jīng)過仿真結(jié)果的比較、激烈的爭論、和“示意性”的表決，3GPP最終決定LTE不考慮宏分集技術(shù)。

LTE基本傳輸和多址技術(shù)的爭論更是一道風(fēng)景。當時流行著兩種主要觀點：多數(shù)公司認為OFDM/FDMA技術(shù)與CDMA技術(shù)相比，可以取得更高的頻譜效率；少數(shù)公司認為OFDM系統(tǒng)和CDMA系統(tǒng)性能相當，出于后向兼容的考慮，應(yīng)該沿用CDMA技術(shù)。

持前一種看法的公司全部支持在下行采用OFDM技術(shù)，但在上行多址技術(shù)的選擇上又分為兩種觀點：大部分廠商因為對OFDM的上行峰平比PAPR 有顧慮，主張采用具有較低PAPR的單載波技術(shù)；另一些公司建議在上行也采用OFDM技術(shù)，并用一些增強技術(shù)解決PAPR的問題。

經(jīng)過激烈的討論和艱苦的融合，3GPP最終選擇了大多數(shù)公司支持的方案，即下行OFDM，上行SC(單載波)-FDMA。

沈嘉表示：“目前，OFDMA/SC-FDMA的參數(shù)設(shè)計、導(dǎo)頻設(shè)計、資源分配、控制信道結(jié)構(gòu)等也已基本確認。” 

LTE的潛在問題

規(guī)則雖然已經(jīng)制定，但LTE仍需要完善。

首先，LTE作為3G頻段上的4G技術(shù)，后向兼容性被弱化。沈嘉認為：“HSPA系統(tǒng)向LTE升級方案之一HSPA+日益重要?！盚SPA+的 5MHz頻譜效率和LTE相同并可使用MIMO；2009年峰值速率達42Mbps(2天線MIMO+16QAM)；HSPA+后向兼容，有利于保護現(xiàn)有 HSPA運營商的投資。 

其次，問題在于SC-FDMA的性能限制，比如調(diào)度靈活性，MIMO復(fù)雜度等。小區(qū)邊緣性能尚有隱憂，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃/優(yōu)化中實現(xiàn)困難；無擴頻增益帶來的小區(qū)間加擾/干擾消除性能有限。

此外，LTE沒有針對TDD系統(tǒng)單獨優(yōu)化，而過度強調(diào)FDD/TDD兼容性。對室內(nèi)覆蓋能力考慮不足，仍沿用室外覆蓋室內(nèi)假設(shè)，對2500MHz頻段過于樂觀。這些潛在問題不得不讓業(yè)界認真對待。

可喜的是，設(shè)備提供商正在積極面對這些問題。上海貝爾阿爾卡特?zé)o線事業(yè)集團CTO段軍樂觀地表示：“OFDM的難點現(xiàn)在可以克服。比如FFT需要的處理能力，最新的處理芯片可以提供；功放性能和效率可以用SDR技術(shù)保障(預(yù)失真)?！?

當前的網(wǎng)絡(luò)帶寬并不能帶來多媒體業(yè)務(wù)的充分發(fā)展，運營商顯示了對帶寬的渴望，韓國WiBRO，美國Sprint，NGMN組織都將促進LTE的良性發(fā)展。通信標準正不斷演進，以充分利用技術(shù)演進的成果，去適應(yīng)未來的用戶需求。