【无线射频通信】-LTE-A研发和产业化进展 美韩日等已部署

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----LTE-A研发和产业化进展美韩日等已部署LTE-Advanced(简称LTE-A)是LTE技术的进一步演进版本，可以实现更高的峰值速率和系统容量。需要说明的，LTE-A不是一项的技术，而是由3GPPR10-R12版本标准中定义的载波聚合(CarrierAggregation，CA)、高阶MIMO(下行TM9、上行TM2)、增加小区间干扰协调(eICIC)、协同多点(CoMP)、中继(Relay)、小小区增加(SmallCell)等一系列增加特性构成的技术集。因此，产业界可以选择性的逐步实现各个LTE-A技术选项，而不需要一步到位的实现全部。

产业界在选择实现LTE-A技术的先后优先级时，主要考虑两方面因素：运营商的需求和实现简单度。从这两个因素动身，全球产业界确定，首先规模部署的LTE-A技术将是载波聚合，其余的高阶MIMO、eICIC、SmallCell、CoMP、Relay等技术将可能在将来几年内逐步完成产业化和规模部署。

一、载波聚合的研发和产业化进展

载波聚合技术是为了提高LTE系统的峰值速率，而将多个载波聚合在一起使用的技术，其技术简单度取决于聚合的"成员载波'(componentcarrier)的数量和这些载波的分布状况。假如成员载波连续分布，称为连续载波CA，射频的实现简单度相对较低；假如成员载波不连续分布，称为非连续载波CA，射频实现简单度相对较高；假如成员载波均分布在一个频带内，称为频带内CA(intra-bandCA)，射频的实现简单度相对较低；假如成员载波分布在不同频带内，称为跨频带CA(inter-bandCA)，射频实现简单度相对较高。

载波聚合之所以成为进展最快的LTE-A技术，首先是源于运营商的需求。由于移动互联网业务的爆炸性增长，国际运营商作为移动互联网的"接入管道'，一方面扩充管道的容量，一方面需要向用户宣称自己具有"峰值速率优势'。因此，国际上已部署LTE的国家，运营商均不由自主地卷入"峰值速率竞争'，在LTE-A进展最快的韩国，3家运营商已经于2023年已经开头了载波聚合的商用部署，以强化其"技术领跑'优势。国际上另有3家运营商正在部署载波聚合网络，21家已有方案或正在试验。2023年8月，软银在3.5GHz进行了采纳5个20MHz的CA和4x4MIMO的TD-LTE系统演示，峰值速率达到700Mbps以上。在2023年2月巴塞罗那的无线世界大会(MWC2023)上，诺基亚(NSN)演示了采纳6个20MHz载波聚合和8x8MIMO的LTEFDD系统演示，峰值速率达到2.6Gbps。

但这些只是基于概念样机的演示，并不能代表真实产品的研发进度。目前大部分主流系统设备商已实现了R10版本定义的2载波下行频带内CA，从而可以将下行峰值速率提高一倍。比较领先的厂商已经开头支持更多数量载波以及跨频带的CA，在MWC2023上，华为演示了采纳3个载波、共50MHz跨频带CA和4x4MIMO的LTEFDD系统，峰值速率达到460Mbps。其余主要系统厂家估计将于2023年内支持3个载波的下行跨频带CA。

当然，载波聚合和其他的无线通信技术一样，需要从网络到终端"端到端'完成研发才能实现真正的产业化。而由于一项新兴技术的研发瓶颈往往是在终端侧，而非网络侧，CA技术的实际商用时间也将取决于终端侧的研发进展。在3GPP标准中，支持2载波CA和300Mbps峰值速率的终端被定义为"等级6'(Cat6)终端。因此载波聚合技术是否能得到广泛应用，还要看国际终端/芯片产业对Cat6终端的支持程度。截至2023年1月，在全部发布的1371款LTE终端中，只有2款宣称为Cat6终端。可喜的是，在MWC2023大会上，高通公司已经演示了其基于20nm先进半导体工艺的Cat6终端芯片平台，估计2023年三季度可能实现商用。而针对超过2个载波的和跨频带的CA，终端芯片厂商尚无清楚牢靠的路标。由于上行CA在3GPPR12版本中才被标准化，近期也还无法明确推断其研发和产业化时间表。

综上所述，基本配置的CA技术渴望在2023年完成产业化并实现初步规模部署。最终需要说明的是，CA技术的应用也不肯定只集中在2.6GHz等传统的LTE核心频段，近来国际上对3.5GHz频谱的安排加速，由于该频段带宽资源相对更为充裕，为更多运营商部署CA供应了条件，也可能成为下一阶段CA应用需求比较集中的频段。但近几年3.5GHz频段并非制造厂商的研发重点，尤其不被终端芯片厂商所重视，因此这一频段的CA产业化进度迟滞更为严峻，与运营商需求之间的差距更为突出。

二、其他LTE-A技术的研发和产业化进展

在其他LTE-A技术特性中，研发进展最快的是下行高阶MIMO，即传输模式9(TM9)。但由于相当长时间内，终端天线数量仍将限制在2根天线，即使完成了4-8流的基站研发也无法实现端到端的产业化，因此目前主流系统厂商仍只支持双流TM9发送(包括单终端双流单用户MIMO(SU-MIMO)和双终端单流多用户MIMO(MU-MIMO))，TM9的"高阶MIMO'优势并没有得到充分发挥。因此虽然主流芯片厂商估计2023年上半年即可支持TM9(终端芯片理论上将可支持4-8流TM9信号的接收，但数据卡和手机设计短期内很难支持2流以上的MIMO信号接收)，运营商对这项技术的部署需求尚不明确。而且考虑到国际上除了少数TD-LTE运营商拥有较多天线数量的基站天面条件(如软银、中国移动)，大部分LTEFDD将基站天线数量增加到4根以上还存在诸多困难，可能带来建网成本的大幅增加。因此虽然基本TM9技术的研发进度并不落后于载波聚合，但此项技术很难在2023年得到规模部署，也很难真正完成产业化。

上行高阶MIMO技术，即TM2由于需要增加上行射频放射模块的数量，比下行MIMO造成的简单度和终端成本增加更大，另外目前LTE运营商主要关注下行数据率的提升，对上行增加尚未重视，大多数主流终端芯片厂商还没有明确的研发时间表，因此估计此项技术不会很快实现产业化。

eICIC技术是针对异构网络(HetNet)部署场景研发的增加干扰抑制技术，可以提高日渐增多的LTE微小区、室内掩盖和家庭基站的抗干扰性能。eICIC通过软件升级就可以实现，对基站和终端硬件没有额外要求，此项技术在2023年上半年和下半年可分别得到网络侧和终端侧的支持。此项技术的部署进度更多取决于各个运营商的选择，假如某些运营商重视LTE微小区部署和层叠组网，可能要求尽早实现此项技术，则eICIC可能在2023年实现产业化和规模部署。

其他处于预研阶段的LTE-A技术还包括CoMP、Relay等，由于其在实际网络中的性能增益尚有争议、产品升级的简单度和成本较高，大部分厂商、尤其是终端芯片厂商还没有明确的研发时间表，估计不会在近期实现产业化。SmallCell作为近期新兴的LTE增加技术，受到产业的广泛重视，但此项技术的标准化尚未完成，真正的SmallCell产业化也难以在近期实现。

需要说明的是，有些公司将VoLTE也视为一种LTE-A技术，但是从3GPP标准的角度，VoLTE不在LTE-A标准范畴内，其研发和产业化进展可另文论述。由于篇幅所限，本文暂不涉及。

三、我国TD-LTE-A技术试验进展

为了推动TD-LTE-A技术的研发产业化，我国在工业和信息化部TD-LTE工作组的统一领导下，从2023年下半年开头组织TD-LTE技术试验，主要针对3GPPR10版本引入的LTE-A增加技术，包括CA、高阶MIMO(下行TM9、上行TM2)和eICIC等开展测试。

TD-LTE工作组将制定25册技术规范，已完成了其中的2册，另有9册已开头制定。从2023年9月份启动了第一轮的LTE-A系统设备测试，测试内容包括：

CA：对2.6GHz频段的20MHz+20MHz连续载波CA的相关功能、性能和射频指标进行验证；

下行TM9：对基于码本和非码本实现的TM9(目前要求支持单用户双流传输)的功能和性能进行验证；

上行TM2：对上行双流MIMO功能进行验证，为可选测试内容。

截至2023年底，已有3个系统厂商基本完成此轮测试，一个厂商完成了CA部分的测试。在试验中，相关测试仪表对TD-LTE-A的支持程度也得到验证：在CA方面，终端模拟器和信道仿真器已满意测试要求；在高阶MIMO方面，终端模拟器尚不能支持真正的8天线端口，目前只能基于2天线端口模式进行初步的测试验证。

四、小结

LTE及LTE-A已经成为许多国际运营商面对移动互联网进展扩展网络容量的