进阶长期演进技术(英语:LTE-Advanced,简称进阶LTE,在中国大陆称4G+)是长期演进技术(LTE)的提升版本,理论上网速度比3G快十倍以上,也是4G规範的国际高速无线通信标準。它是一个行动通讯标準,于2009年末正式作为4G系统递交至ITU-T,并先后通过国际电信联盟、IMT-Advanced,最终于2011年3月为3GPP完成。它被3GPP标準化成为主要的LTE增强标準。
进阶LTE的目标是要达到并超越国际电信联盟的要求。该版本与第一个版本LTE设备兼容,并与第一个版本LTE共享频段。
基本介绍
- 中文名:进阶长期演进技术
- 外文名:LTE-Advanced
- 简称:进阶LTE
- 定义:国际高速无线通信标準
- 学科:通讯工程
- 领域:通讯工程
简介
第一个版本的LTE格式是由日本电信商NTT DoCoMo所提出的,并且被承认为国际标準,最初于2009年12月在瑞典和挪威提供服务。以1GB视频需要的下载时间来说,3G频宽需要约10分钟,但若是採用4G LTE,不到1分钟即可完成下载。同时高频宽在电话语音时将语音数据切割成分组来传送,因此音质更好,称为“VoLTE(Voice over LTE)”
同时机器类型通信(Machine-Type Communications,简称MTC)协定让4G有跨入物联网的重要能力,这是一个适合低数据量、低功耗及低成本设计的通信机制。MTC未来使用的频宽会以1.4MHz为主并运作在LTE双工模式中(例如全双工/半双工FDD或TDD)。而设备对设备通信(Device-to-Device,简称D2D)协定让手机设备间在无基地台情况下短距互联,第一线急难救助人员在信息传输、沟通互动与讯息交换的灾区需求上此一功能可以发挥效果。
技术
- 非授权频段(LTE in unlicensed spectrum,简称LTE-U)
- 载波聚合(Carrier Aggregation,简称CA):载波聚合技术是传统多载波技术的发展。其核心思想是把至多5个连续或离散频谱划分为多个成员载波(Component Carrier,CC),允许终端在多个子频带上同时进行数据收发。
- 高阶MIMO(Elevation Beamforming / Full-Dimension MIMO,简称EB/FD MIMO)
- 干扰协调(Enhanced Inter-Cell Interference Coordination, 简称eICIC)
- 机器类型通信(Machine-Type Communications,简称MTC)
- 设备对设备通信(Device-to-Device,简称D2D)
- 多人传输技术(multi-user transmission techniques)
- 室内定位(Indoor positioning)
- 小区群播服务(Single-cell Point-to-Multipoint,简称SC-PTM)
LTE
LTE是无线数据通信技术标準。LTE的当前目标是藉助新技术和调製方法提升无线网路的数据传输能力和数据传输速度,如新的数位讯号处理(DSP)技术,这些技术大多于千禧年前后提出。LTE的远期目标是简化和重新设计网路体系结构,使其成为IP化网路,这有助于减少3G转换中的潜在不良因素。因为LTE的接口与2G和3G网路互不兼容,所以LTE需同原有网路分频段运营。
LTE最早由NTT DoCoMo在2004年于日本提出,该标準在2005年开始正式进行广泛讨论在。2007年3月,LTE/系统架构演进测试联盟(the LTE/SAE Trial Initiative,LSTI)成立。作为供应商和运营商全球性合作的产物,LSTI致力于检验并促进LTE这一新标準在全球範围的快速普及。该标準于2008年12月定案。世界第一张商用LTE网路于2009年12月14日,由TeliaSonera在奥斯陆和瑞典斯德哥尔摩提供数据连线服务,该服务须使用上网卡。2011年,北美运营商开始LTE商用。MetroPCS在2011年2月10日推出的三星Galaxy Indulge,该手机成为全球首款商用LTE手机。随后Verizon于3月17日推出全球第二款LTE手机HTC ThunderBolt。CDMA运营商本计画升级网路到CDMA的演进版本UMB,但由于高通放弃UMB系统的研发,使得全球主要的CDMA运营商(如美国的Verizon无线、Sprint Nextel和MetroPCS,加拿大的Bell移动和Telus移动,日本的KDDI,韩国的SK电讯,中国的中国电信,台湾的亚太电信)均宣布将升级至LTE网路,或是升级至WiMAX(俄罗斯与韩国)。LTE Advanced是LTE的下一代网路,该标準于2011年3月定稿之后开始提供服务。
LTE网路有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的上传速率。在E-UTRA环境下可藉助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的频双分工和时双分工频段。全IP基础网路结构,也被称作核心分组网演进,将替代原先的GPRS核心分组网,可向原先较旧的网路如GSM、UMTS和CDMA2000提供语音数据的无缝切换。简化的基础网路结构可为运营商节约网路运营开支。举例来说,E-UTRA可以提供四倍于HSPA的网路容量。
LTE特性
LTE中的很多标準接手于3G UMTS的更新并最后成为4G移动通信技术。其中简化网路结构成为其中的工作重点。需要将原有的UMTS下电路交换+分组交换结合网路简化为全IP扁平化基础网路架构。E-UTRA是LTE的空中接口,他的主要特性有:
- 峰值下载速度可高达299.6Mbit/s,峰值上传速度可高达75.4Mbit/s。该速度需配合E-UTRA技术,4x4天线和20MHz频段实现。根据终端需求不同,从重点支持语音通信到支持达到网路峰值的高速数据连线,终端共被分为五类。全部终端将拥有处理20MHz频宽的能力。
- 低网路延迟(在最优状况下小IP数据包可拥有低于5ms的延迟),相比原无线连线技术拥有较短的交接和创建连线準备时间。
- 加强移动状态连线的支持,如可接受终端在不同的频段下以高至350km/h或500km/h的移动速度下使用网路服务。
- 下载使用OFDMA, 上传使用SC-FDMA以节省电力。下行资源包括频率资源、时间资源和空间资源,即既有频分复用,又有时分复用,又有空分复用。ETSI TS 136 211规範定义了Resource Block资源块(LTE下行链路)是下行链路上可以分配给一个用户的最小资源单位。一个资源块包括12个子载波且持续一个时隙的时间;一个时隙持续0.5毫秒,包含了7个OFDM符号(symbol);而每个OFDM符号(symbol)占据了12个子载波的频率资源。
- 支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)通信,并接受使用同样无线连线技术的时分半双工通信。
- 支持所有频段所列出频段。这些频段已被被国际电信联盟无线电通信组用于IMT-2000规範中。
- 增加频宽灵活性,1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz频点频宽均可套用于网路。而W-CDMA对5MHz支持导致该技术在大面积铺开时会出现问题,因为旧有标準如2G GSM和cdmaOne同样使用该频点频宽。
- 支持从覆盖数十米的毫微微级基站(如家庭基站和Picocell微型基站)至覆盖100公里的Macrocell宏蜂窝基站。较低的频段被用于提供郊区网路覆盖,基站信号在5公里的覆盖範围内可提供完美服务,在30公里内可提供高质的网路服务,并可提供100公里内的可接受的网路服务。在城市地区,更高的频段(如欧洲的2.6GHz)可被用于提供高速移动宽频服务。在该频段下基站覆盖面积将可能等于或低于1公里。
- 支持至少200个活跃连线同时连入单一5MHz频点频宽。
- 简化的网路结构:E-UTRA网路仅由eNodeB组成。
- 可以互动操作已有通信标準(如GSM/EDGE,UMTS和CDMA2000)并可与他们共存。用户可以在拥有LTE信号的地区进行通话和数据传输,在LTE未覆盖区域可直接切换至GSM/EDGE或基于W-CDMA的UMTS甚至是3GPP2下的cdmaOne和CDMA2000网路。
- 支持分组交换无线接口
- 支持群播/广播单频网路(MBSFN: Multicast/Broadcast Single-frequency Network)。这一特性可以使用LTE网路提供诸如移动电视等服务,是DVB-H广播的竞争者。
LTE-TDD
分时长期演进(英语:LongTermEvolution,Time-DivisionDuplex,简称“LTE-TDD”)是基于3GPP长期演进技术(英语:LTE)的一种通讯技术与标準,属于LTE的一个分支。该技术由上海贝尔、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动、高通、ST-Ericsson等业者共同开发。
TD-LTE是LTE-TDD的商业名称,它是由中国移动等主导创立的TD-LTE全球发展倡议组织(GTI, Global TD-LTE Initiative)推动支持的LTE-TDD标準化与商业化项目。
TDD即指时分双工(英语:Time-division duplex),LTE更加普遍使用的是FDD即频分双工(英语:Frequency-division duplex)。值得注意的是,中国媒体普遍将TD-LTE宣传为中国国产标準,事实上其技术属于LTE(长期演进技术)。正因为都是LTE的分支,LTE-TDD与LTE-FDD标準的重合度很高,差别不大,也各有优缺点。两者分别跟3G的TD-SCDMA和WCDMA的继承性不大,LTE-FDD跟WCDMA的继承性甚至更小。中国政府和企业是TD-LTE的主要推动者。LTE-TDD技术主要吸引了三类运营商,分别是:PHS运营商、WiMAX运营商、以及大量持有持零散频谱的非对称频段的小规模运营商。
LTE和其派生的LTE-TDD在商业上一般被宣传为4G(第四代移动通信技术),不过3GPP家族中唯一受国际电信联盟认可的4G为LTE的升级版即LTE-Advanced(LTE-A)(另一4G标準是IEEE家族的WirelessMAN-Advanced)。相应的,LTE-TDD的升级版叫做LTE-TDD Advanced(TD-LTE-A)。
TD-LTE的频率分配因国家而异。美国一个在建的LTE-TDD系统使用了2496-2690MHz的Band 41频率资源。中国也将Band 41分配给了LTE-TDD。另外,中国还将band 39(1880-1920MHz)分配给LTE-TDD使用。在英国,一个商用LTE-TDD网路使用了3.5/3.6GHz(Band 42,43)频段。
对于WiMax运营商来说,同样使用单一频段的LTE-TDD是很好的网路替代和升级技术,因为LTE-FDD都是上行下行分开频段,现有的WiMax营运商都没有这类型的频段和执照。