LTE成為主流？無線通信最新技術趨勢盤點

　　在這幾年，得益于各大廠商的推廣，整個移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了長足的發(fā)展。隨之也帶動了無線技術的發(fā)展，新技術層出不窮，在這個文章里，我們給大家介紹一下無線通信技術的最新趨勢，希望對大家有所幫助。

　　作為介紹無線技術的開片，本文把焦點對準了支撐手機和智能手機服務的移動通信技術，也就是無線通信行業(yè)所說的“無線廣域網(wǎng)”（WWAN：Wireless Wide Area Network）。從下次開始，本連載將逐一向大家介紹“無線局域網(wǎng)”（WLAN：Wireless Local Area Network）以及“無線個人局域網(wǎng)”（WPAN：Wireless Personal Area Network）的技術動向。

　　3GPP展開行動

　　第3代移動通信方式（3G）的技術規(guī)范機構“3GPP”（第三代合作伙伴計劃）的動向大幅左右著WWAN的技術走向。自從通信方式進入3G以后，3GPP一直引領著世界手機服務的標準化工作?？梢哉f，3GPP制定的規(guī)范決定著之后移動通信技術的趨勢。

　　3GPP即將完成“Release 11”的標準化，其中將加入與LTE的后續(xù)規(guī)范“LTE-Advanced”相關的追加規(guī)定。關于其后續(xù)規(guī)范“Release 12”（預定于2014年下半年制定完成），以及更長遠的“后LTE-Advanced”的構想的探討也即將開始（圖1）。按照設想，LTE-Advanced將于2015年左右投入實用，Release 12和后LTE-Advanced將于2016年～2020年左右投入實用。

　　下面，本文就分“2013～2015年”、“2016～2019年”、“2020年以后”三個階段，介紹一下根據(jù)3GPP的討論內(nèi)容推測的將來的移動通信方案以及所需的技術。

　　使用多家運營商

　　首先來看2013～2015年移動通信行業(yè)的發(fā)展。關注點是LTE-Advanced的引進。

　　LTE-Advanced是現(xiàn)在世界主要地區(qū)已經(jīng)開始采用的“LTE”的拓展規(guī)范。例如，當單通道帶寬為20MHz時，LTE的最大數(shù)據(jù)傳輸速度約為150Mbps；而LTE-Advanced通過把單通道帶寬擴大到最大100MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)超過1Gbps的速度。使用同一頻道與多個用戶進行通信的多路訪問方式與LTE一樣使用正交頻分多址接入（OFDMA）。

　　圖1：LTE普及，后LTE-A也將展開

　　圖中總結(jié)了未來移動通信技術的發(fā)展方向。擴大傳輸容量將成為移動通信運營商的首要課題。此時需要的是小型蜂窩基站和高級干擾補償技術等。2015年以后，最大數(shù)據(jù)傳輸速度將超過1Gbps。

　　LTE-Advanced新增的項目大致有五個。其中備受關注的功能有“載波聚合”和“異構網(wǎng)絡”（HetNet）。

　　首先，載波聚合是通過聚合多個頻道（載波）增大帶寬的技術。如果把20MHz帶寬的載波作為1個單位，組合5個單位即為100MHz。例如，把800MHz頻帶中的20MHz、2GHz頻帶中的20MHz聚合到一起，可以使帶寬達到40MHz。

　　采用這種方法是由于頻率資源緊張。雖然LTE-Advanced可以使用100MHz帶寬，但能夠持續(xù)為移動通信服務提供100MHz帶寬的頻帶有限。要想滿足世界各地通信運營商開展服務的需求，載波聚合這樣的機制必不可少。

　　HetNet逐漸浸透

　　預定緊接著載波聚合導入的是HetNet。其作用是把發(fā)送功率不同的基站組合到一起，開展移動通信服務。在手機網(wǎng)絡中，一般的基站叫做“宏蜂窩基站”（發(fā)送功率為10～40W），可以覆蓋半徑1～25km左右范圍內(nèi)的用戶。宏蜂窩基站與微微蜂窩（功率在數(shù)W以下）組合，覆蓋著基站內(nèi)點狀分布的通信需求較高的區(qū)域。這種發(fā)送功率小于宏蜂窩的基站及基站裝置叫做“小型蜂窩”。

　　面向2013～2015年的LTE-Advanced采用期，基站和終端的開發(fā)已經(jīng)展開。基站方面，包括HetNet使用的微微蜂窩和毫微微蜂窩基站在內(nèi)，小型蜂窩基站的開發(fā)十分活躍。終端方面，有可能出現(xiàn)巨大變化的是“Release 11”中開始采用的“高級接收器”功能。這項功能的概念是在HetNet環(huán)境下，使終端也具備減輕電磁干擾的功能。該功能從宏蜂窩基站獲取在何時、應該重視哪個基站的信號的優(yōu)先度信息，將其應用于減輕RF電路的電磁干擾。

　　后LTE-A開發(fā)也將展開

　　接下來的2016～2019年是LTE-Advanced的全面普及期。到2016年左右，1個通道可以利用的帶寬估計為80M～100MHz。此時，最大數(shù)據(jù)傳輸速度將達到1Gbps。

　　設想在這一時期投入實用的移動通信標準估計相當于3GPP制定的“Release 12”。Release 12預定在進一步拓展LTE-Advanced的概念的基礎上，添加新的功能。

　　圖2：提出新一代規(guī)范技術方案

　　預定于2014年下半年完成標準制定的“3GPP Release 12”的議題匯總。主題包括小型蜂窩基站的高度化、多天線技術、支持M2M和D2D等。

　　在3GPP內(nèi)部，各公司已經(jīng)就Release 12的技術概念提出了方案（圖2）。包括利用小型蜂窩基站、多天線技術在內(nèi)，關于提升基站性能的提議也很多。其中，空間復用技術的高度化備受期待，關注的關鍵詞是“3D-MIMO”。

　　過去的MIMO空間復用系統(tǒng)是在基站的放射面上，沿二維方向，把空間分割給用戶。而3D-MIMO則是在基站的垂直面內(nèi)（靠近基站的用戶與基站邊緣的用戶），利用MIMO進行空間分割。水平面內(nèi)的分割加上垂直面上的分割，可使能夠同時利用同一頻道的用戶大幅增加。

　　3.5GHz附近頻帶的利用估計也會成為Release 12的議題。例如NTT DoCoMo提出了在大廈內(nèi)和家庭內(nèi)等小范圍區(qū)域利用高頻帶，在廣域內(nèi)利用傳統(tǒng)的低頻帶的方法。3.5GHz頻帶等高頻帶波的方向性好，傳輸距離短。這樣的利用方式可以發(fā)揮其特性，把使用范圍集中于流量需求大的小范圍區(qū)域。

　　流量超過500倍

　　關于2020年以后的技術，目前3GPP還未提出明確的服務概念。世界各地的通信運營商和通信設備生產(chǎn)商都在自己設想。

　　在這種情況下，NTT DoCoMo已經(jīng)公布了應對2020年左右通信流量增加的方針的示例。根據(jù)該示例，DoCoMo設想的方式是以大幅增加基站的設置數(shù)量為主軸，擴大WLAN數(shù)據(jù)分流的利用和擴展可用帶寬（圖3）。最大數(shù)據(jù)傳輸速度的目標高達10Gbps。