第四代通訊技術的進化LTE-A

Aeroflex資深業務經理尹松齡談LTE-A技術。

在LTE逐漸在全球各地建立，成為第四代通訊標準的接班人之際，針對既有LTE技術所強化的LTE Advanced進化版(LTE-A)，以400MHz~4GHz頻譜的20MHz帶寬多重載波聚合技術，結合多天線MIMO通道技術，大幅提升下載？上傳速率；並導入多點協調傳輸與遠程中繼等技術，強化行動通訊在基地台服務覆蓋率與協同合作…

LTE日漸普及 LTE-A技術蓄勢待發

Aeroflex資深業務經理尹松齡表示，當前美國加州、歐洲等地電信營運商已經提供LTE服務，他認為真正完美的第四代通訊標準(4G)就是目前正在制定中的LTE-A(LTE Advanced)，ITU國際電信聯盟的相關規範中，2007年WRC-07確認LTE-A頻譜(Spectrum)，2008年確認IMT-Advanced相關規範並於2011年Q1 IMT-Advanced規格定案；3GPP部分則在2007年39周批准LTE-Advanced相關規範，2009年44周提交初期技術草案並完成評估，2010年底通過Rel10規範。目前LTE規格是IMT/3GPP的Rel-8與Rel-9，而LTE-A是位於Rel-10與未來Rel-11的技術等級。

尹松齡進一步說明LTE-A的技術關鍵點，它定位為既有LTE技術的改良強化版，定義上能以既有LTE Rel8的通訊、機台設備相容且可向上升級之外，在技術上已超越ITU IMT-Advanced而達到ITU-R無線電通信的規格需求。像初期Rel-10為了提升傳輸速率，把載波帶寬拉高到100Mhz，但在許多國家都不易找到可連續性使用100MHz帶寬的頻譜，因此LTE-A從400MHz到4GHz頻譜段，使用多個20MHz帶寬的多重載波聚合(Carrier Aggregation)，僅佔用約50MHz的頻譜帶寬；相對於LTE的4x4通道技術，LTE-A以MIMO多重天線收發技術，提供了最多8x8 MIMO DL(8個下載通道)、4x4 MIMO UL(4個上傳通道)的能力，下載？上傳速率可達到1Gbps、500Mbps，並導入將來納入Rel 11規範的CoMP 協同多點傳輸機制與3GPP Rel8規範的中繼傳輸(Relays)功能。

LTE-A使頻譜使用彈性化 中繼傳輸提升覆蓋率並易於建置異質性網路

在行動網路服務佈建中，使用載波的頻率高低影響傳輸率與覆蓋率甚鉅，載波頻率高則傳輸速率高但覆蓋率較低，目前LTE需使用至少連續帶寬20MHz的載波，但地區營運商不見得有連續20MHz的頻譜可使用，LTE-A可以縮減到僅以10MHz帶寬的多重載波，配合高低頻的載波聚合技術，同時兼顧傳輸速率雨滴地台覆蓋率的需求。在2011年2月9日西班牙巴塞隆納舉辦的行動通訊大會(MWC’11)中，由諾基亞西門子(Nokia Siemens；NSN)首度展示LTE-A技術的實機展示，以兩個2x2@20MHz的兩個載波聚合技術，達成300Mbps的下載速率。

LTE-A導入了8x8 MIMO DL通道的傳輸機制，針對搭配MIMO的連線終端(平板或筆記型電腦)，最高可使用到8個下載通道而達到1Gbps下行傳輸速率；LTE-A基地台也能做頻寬調度，讓不具備MIMO的智能手機與MIMO筆電能同時上網共存；若此時僅MIMO連線終端上網，則享有最高500Mbps的上行速率。

尹松齡指出過去一個小基地台大約服務幾百個行動聯網需求，今日則需應付到1,000多個，造成基地台的負荷過重。因此LTE-A在基地台導入CoMP(Co-ordinated Multi-point Transmission協同多點傳輸機制)，它具備Joint Transmission/ Dynamic Cell Selection(加入並聯合傳輸？基地台動態選擇)機制，可由相鄰兩個基地台對單一連線終端做並聯傳輸，以及多個連線終端上線時的基地台動態切換，單一連線終端也可跟多個基地台並聯連線上傳，以平衡行動基地台的負載。

他也提到LTE-A延伸了3GPP在Rel8定義的中繼傳輸(relays)功能，也就是可針對偏遠或需要強化傳輸速率地點設立射頻放大功能的無線中繼站，而無需設立完整功能的基地台(eNB)；無線中繼站預留回程連接控制能力，所使用的射頻電波可以是Inband(頻內)或Outband(頻外)的設計，這項特質特別適合於由各種不同覆蓋範圍的巨型基地台(macrocell)、微基地台(microcell)、及建築物內picotocell以及個人使用的femtocell等微微型基地台，所組成的異質性通訊網路的佈設。

Aeroflex提供完整的LTE到LTE-A的測試設備解決方案

尹松齡介紹Aeroflex針對單一連線裝置(UE)研發的TM500測試終端設備，大小跟一台微波爐相當。TM500支援3GPP組織LTE藍圖的一切規範，像波束成型(BeamForming)、eMBMS進階廣播與群播服務(enhanced Multimedia Broadcast Multicast Control)以及4x2 MIMO上行？下行傳輸，以提供業界在真實LTE連線環境下的測試其LTE終端產品並驗證干擾消除、載波聚合等功能；而EAST500則是彈性化軟體調整的無線射頻的準基地台測試系統，可應付上千個LTE/LTE-A聯網裝置的連接測試，它提供LTE-A載波聚合技術、高階MIMO資料傳輸，以及具備能源效率的自我統籌網路(Self Organising Networks；SON)能力。

他提到目前AeroFlex推出TM500 Single-UE LTE-A測試設備，已內建符合2010 年12月LTE Rel-10相關變動規範，支援每一段20Mhz帶寬的雙載波聚合功能，提供2 Rx@40Mhz DL與1Tx@40MHz UL連線測試能力，並支援300Mbps下行速度與MIMO UL 50Mbps上行速度。而先前的TM500機台只要支援到LTE Rel-8 CAT-4，就可藉由硬體升級到符合Rel-10的40 MHz載波聚合裝置，搭配軟體的更新，額外提供2x2@40MHz FDD分頻與2x2@40MHz分時LTE-A連線測試，提供4x2 DL 300Mbps下行速度與MIMO UL 50Mbps上行速度。

尹松齡總結TM500是相當具備吸引力的LTE-A測試方案，不僅它是已上市且具有一定市場口碑的產品，通過第三方業者驗證，還可針對客戶的展示需要添加訂製化的功能，可因應不同國家的多重頻譜設計，可因應終端產品進行OTA(Over the Air) 3D場型量測的需求，幫助業界在目前仍處於LTE布建階段的硬體開發整合，以降低商品化上市的風險。