开源 节流 以客户为中心：4G研发的三大方向

2014-09-24　 来源：中国信息产业网-人民邮电报　 作者：工业和信息化部电信研究院 沈嘉

移动通信产业已进入4G时代，几乎所有的运营商均认为已经商用的双载波HSPA 已达到WCDMA“性价比”的最高点，全球3G研发已接近尾声，产业重心已向4G转移。

面向移动互联网需求，4G研发方主要解决三个问题：开源、节流、以客户为中心。

只有扩路，才能跑更多车

要持续提高4G的数据率和容量，“只有不断地扩宽公路，才能跑更多更好的车”。4G技术分为LTE R9、LTE-A R10、LTE-A R12和LTE-A R13四个主要版本，功能性能逐次增强优化，就是为了“开源”。4G主要靠三个方法开源：更宽的带宽、更多的天线、更密的小区。

——更宽的带宽。主要靠载波聚合（CA）技术实现，即将几个20MHz的LTE载波捆绑在一起使用。好比原来的LTE是只有1条车道的公路，通过CA技术可以扩宽为2车道、4车道并行，公路的运力就成倍提高了。现在主要的4G系统厂商，如华为、中兴、爱立信、诺基亚、阿朗等都已经提供了双载波CA的基站设备，全球已经有16个运营商商用了这个技术，可以将带宽扩展到40MHz。更多载波数量的CA基站也在研发中，我们现在已经可以看到3个、4个载波甚至6个载波CA的样机演示。高通公司也已演示过基于20nm半导体工艺的Cat6（支持2载波CA）终端芯片。

——更多的天线。在一个20MHz内部提高速率，主要靠MIMO（即多天线技术），这就像一个车道内的车速提高了，原来的公路最高只能跑60km/h，现在通过提速可以跑120km/h了，单位时间内通行能力也就提高了。4G最新版本最多支持8流并行传输的MIMO，比只支持4流的早期版本峰值速率翻了一番。在今年的多个展会上，各公司都演示了CA MIMO的基站样机，比如华为3个载波（50MHz）、4×4 MIMO、峰值460Mbps的基站。诺基亚还采用多设备并联的方式演示过6个载波（120MHz）、8×8 MIMO、2.6Gbps的峰值速率，这就已经进入5G的范畴了，当然单设备目前还达不到相应水平。

——更密的小区。这是一个新的维度，即通过在单位面积内部署更大数量的基站进一步提高容量。以前衡量系统容量的单位是bit/s/Hz，现在是bit/s/Hz/km（2）。就好比原来一条车道里隔500m才能跑一辆车，现在通过技术改进，车间距可以缩短到200m了，单位时间内的通行能力就进一步提高了。公路上要想缩短车间距必须有效地管控碰撞的风险，4G网络里要想把小区布得更密，就要有效抑制小区之间的干扰。很多厂商都展示了它们支持Small Cell（LTE-Hi）、异构网（HetNet）、3D MIMO的基站设备，这些设备都是用来密集部署的，甚至可以在同一地点垂直层叠部署多个小区，比如在高楼林立的密集城区，1~10层是一个小区、11~20层是一个小区，21层以上又是另一个小区。

通过上面“更宽、更多、更密”的技术增强，就可以实现4G系统的开源。好比一条公路的车道也多了，车速也快了，车间距也小了，单位之间里的通行能力当然就大大提高了。

关键词：开源 运营商 MIMO 4G