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【摘要：在信息技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)融合的“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài)下，運(yùn)營(yíng)商為了應(yīng)對(duì)用戶數(shù)量激增和保障高質(zhì)量用戶體驗(yàn)的雙重挑戰(zhàn)，歸根到底還是要不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)，提升頻譜使用效率。同時(shí)相關(guān)主管部門也需要配套實(shí)施頻譜資源的有效規(guī)劃與分配措施，消除制約移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的頻譜資源硬瓶頸，為運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展創(chuàng)造有利環(huán)境�！�
作者：中國(guó)電信股份有限公司北京研究院 趙冬 孫震強(qiáng)
自今年全國(guó)“兩會(huì)”以來(lái)，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)三次督促寬帶提速、降費(fèi)的問(wèn)題�？偫眍l繁關(guān)注網(wǎng)費(fèi)、網(wǎng)速，在一定程度上說(shuō)明了通信產(chǎn)業(yè)，特別移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)，在信息社會(huì)的發(fā)展中正在扮演著十分重要的角色。
目前市場(chǎng)普遍認(rèn)為運(yùn)營(yíng)商的通信資費(fèi)過(guò)高，其原因是多方面的。為響應(yīng)總理號(hào)召，近日三大運(yùn)營(yíng)商紛紛推出了提速降費(fèi)方案，從資費(fèi)方案的合理性以及商業(yè)運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，引起了市場(chǎng)的廣泛關(guān)注和熱議。
但是從技術(shù)角度而言，移動(dòng)通信系統(tǒng)本身的頻譜效率和頻譜資源直接決定了系統(tǒng)的容量和網(wǎng)速。因此，我國(guó)大力發(fā)展新一代通信技術(shù)提升頻譜效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理供給和調(diào)配是移動(dòng)寬帶提速最為直接的源動(dòng)力，也是真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)速持續(xù)提升的長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì)。
技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的核心力量技術(shù)創(chuàng)新一直以來(lái)是推動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的核心力量，通信技術(shù)體制的演進(jìn)經(jīng)歷了2G、3G，發(fā)展到目前的4G，未來(lái)將走向正在被學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的、面向2020年應(yīng)用的5G系統(tǒng)。
在中國(guó)，從2008年3G牌照發(fā)放到2014年4G的正式商用，我國(guó)僅用了5~6年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速演進(jìn)。與此同時(shí)，技術(shù)革新也極大地帶動(dòng)了市場(chǎng)需求，業(yè)務(wù)增長(zhǎng)形成了迅猛的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
可以看到，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由最初的解決人們基本語(yǔ)音通話需求，發(fā)展到滿足人物通信、物物通信的萬(wàn)物互聯(lián)需求。
具體而言，新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)的融合與創(chuàng)新形成了“互聯(lián)網(wǎng)+”的新形態(tài)，將進(jìn)一步解決生產(chǎn)和消費(fèi)之間信息溝通效率的矛盾，不斷改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、工作、生活方式，成為推動(dòng)當(dāng)今中國(guó)信息社會(huì)發(fā)展的重要支柱，同時(shí)也是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的有效手段。
因此，移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)脈絡(luò)逐漸趨于成熟，由最初的技術(shù)驅(qū)動(dòng)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變。在技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率在系統(tǒng)演進(jìn)過(guò)程中被持續(xù)拉升。
表 1 不同技術(shù)宏小區(qū)頻譜效率
載波聚合成LTE-A技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵
相對(duì)于LTE系統(tǒng)，LTE-A的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在MIMO增強(qiáng)和載波聚合兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用上。MIMO增強(qiáng)提高了單位頻譜資源上的傳輸速率，是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)頻譜效率的直接提升。而作為L(zhǎng)TE-A標(biāo)志性技術(shù)的載波聚合，則更側(cè)重于頻譜資源的有效利用，提升用戶級(jí)體驗(yàn)速率。
2007年世界無(wú)線電大會(huì)確定了IMT-A的可用頻譜之后，2008 年初ITU-R向全球發(fā)出征集IMT-Advanced技術(shù)的通函。ITU IMT-A 要求系統(tǒng)的最大帶寬不小于40MHz，考慮到現(xiàn)有的頻譜分配方式和規(guī)劃，無(wú)線頻譜已經(jīng)被2G、3G以及衛(wèi)星等通信系統(tǒng)所大量占用，很難找到足以承載IMT-A系統(tǒng)最大帶寬的整段頻帶。同時(shí)，如何提高現(xiàn)有無(wú)線頻帶中零散頻譜的利用率是解決頻譜效率提升的關(guān)鍵問(wèn)題。
基于這樣的現(xiàn)實(shí)情況，3GPP提出載波聚合技術(shù)作為L(zhǎng)TE-A系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，并在Rel10版本規(guī)范中完成了標(biāo)準(zhǔn)化。全球多個(gè)運(yùn)營(yíng)商從2013年開始陸續(xù)進(jìn)行了載波聚合的商用化部署，如北美的Verizon、Sprint以及韓國(guó)的SKT、KT等，隨著終端等產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，載波聚合全球部署的規(guī)模逐漸增大。
3GPP Rel10標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一個(gè)UE支持最多可同時(shí)使用5個(gè)載波，每個(gè)載波的帶寬范圍和LTE相同，即單個(gè)載波最大帶寬為20MHz，以達(dá)到最高100MHz的帶寬。
從載波組合方式上，載波聚合可以分為頻帶內(nèi)連續(xù)載波聚合（Intra-Band，Contiguous）、頻帶內(nèi)非連續(xù)載波聚合（Intra-Band，Non-contiguous）和頻帶間非連續(xù)載波聚合（Inter-Band， Non-contiguous）3類。這樣的設(shè)計(jì)滿足了LTE-A系統(tǒng)在聚合帶寬上的需求，同時(shí)也大大提升用戶的體驗(yàn)速率。
之后，3GPP在Rel12階段實(shí)現(xiàn)對(duì)載波聚合技術(shù)的增強(qiáng)，引入了TDD-FDD載波聚合。根據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截至2015年3月底，全球已有64張頻譜聚合的LTE商用部署網(wǎng)絡(luò)。隨著低頻頻譜使用逐漸趨于飽和，未來(lái)的頻譜資源將主要來(lái)自高頻，F(xiàn)DD和TDD在高頻的技術(shù)特性趨同，加之TDD頻譜使用的靈活性，越來(lái)越多的國(guó)家對(duì)高頻TDD頻譜進(jìn)行了規(guī)劃和拍賣，F(xiàn)DD和TDD混合組網(wǎng)需求呈明顯的上升趨勢(shì)。
在LTE混合組網(wǎng)建設(shè)中，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)TDD-FDD載波聚合技術(shù)將TDD高頻大帶寬頻譜聚合使用，優(yōu)化配置資源，可為熱點(diǎn)地區(qū)用戶提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)速率體驗(yàn)。在近期3GPP Rel13階段啟動(dòng)了載波聚合載波擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)化工作，將UE可同時(shí)支持的聚合載波數(shù)量進(jìn)一步擴(kuò)展至32個(gè)載波，以應(yīng)對(duì)未來(lái)超高速網(wǎng)絡(luò)需求。
我國(guó)自2013年12月向三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)TD-LTE牌照以來(lái)，4G系統(tǒng)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展。特別是2014年底中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通獲得LTE FDD牌照之后，LTE FDD系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)的混合4G商用網(wǎng)絡(luò)也正式投入運(yùn)營(yíng)。
繼中國(guó)移動(dòng)商用載波聚合技術(shù)之后，中國(guó)電信近期也積極開展載波聚合的技術(shù)試驗(yàn)。載波聚合作為混合組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在未來(lái)4G發(fā)展中將發(fā)揮重要的作用。
小基站推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新但仍存挑戰(zhàn)
