隨著媒體不斷大篇幅報導4G行動通訊技術，消費者對此先進技術無不抱持高度的期待。第三代行動通訊組織（3GPP）的長期演進技術（LTE）已然成為遙遙領先的4G技術競逐者。正當行動通訊業者開始進行冗長的佈署和測試流程時，3GPP發表了下一代LTE標準，即眾所週知的長期演進技術增強版（LTE-Advanced）。此版本加強了許多效能特性，例如高達1Gbps的峰值資料傳輸速率，可符合甚或超出國際電信聯盟（ITU）之4G無線通訊標準IMT-Advanced的規格。

在LTE-Advanced可行性研究中，3GPP確認現行的LTE（第8和第9版）標準可符合ITU大部分的4G規格要求，例如上行鏈路頻譜效率以及峰值資料速率。而第10版LTE-Advanced標準具備頻寬更廣、支援載波聚合、更高的運作效率、增強的上行鏈路多重存取，以及增強的多天線傳輸（增強版MIMO技術）等多項新特性，更全面滿足了ITU之要求。

全新且複雜的第8版LTE技術結合各項特性，包括多通道頻寬、不同的下行鏈路和上行鏈路傳輸方式、兩種傳輸模式（FDD和TDD），並且採用多天線技術（MIMO）。LTE-Advanced則提高了業界對其效能表現的期待；然而，在未來幾年間，LTE和LTE-Advanced必須與2G/3G系統共存及交互運作。這些技術的設計與測試，帶來了複雜且令人卻步的挑戰。

LTE-Advanced的特性

3GPP Release 10完全符合 IMT-Advanced標準較高的需求，並且新增了以下多項LTE-Advanced特性：

載波聚合

為了獲致1Gbps的資料傳輸速率，LTE-Advanced可聚合5個20-MHz元件載波，以支援最高100 MHz的通道頻寬，並可透過連續與非連續元件載波聚合的方式，來建立較大的頻寬，如圖1所示。雖然載波聚合並不會影響到基地台運作，但無疑會為智慧型手機及其他LTE-Advanced使用者設備帶來重重困難，因其必須處理多個同步的發射與接收鏈路。此外，同時使用多個非連續的發射器，會形成一個在雜波管理與自動阻隔（self-blocking）方面皆極具挑戰的無線環境；而強制支援MIMO的同步發射或接收，則會大幅增加天線設計的難度。

《圖一 連續元件載波聚合》

增強版上行鏈路多重存取

LTE上行鏈路係採用強大的單載波分頻多工（SC-FDMA）技術。該技術會在連續的頻譜區塊中分配載波，因而限制了排程（scheduling）的彈性。LTE-Advanced並且在上行鏈路中使用叢集式SC-FDMA，因而可透過可選擇頻率的元件載波排程機制來改善鏈路效能。另外，將PUCCH和PUSCH排定在一起，則可縮短等待時間（latency）。然而，叢集式SC-FDMA會提高峰值對均值功率比（PAPR），使得發射器產生線性度（linearity）問題，而同時使用PUCCH和PUSCH也會提高PAPR。再者，使用多載波信號將會增加在通道內和相鄰通道產生突波的機率。

增強版MIMO

為了改善單一使用者的峰值資料傳輸速率並達到頻譜效率要求，LTE-Advanced指定了下行鏈路中多達8個發射器（在UE中必須要有8個接收器），以便在下行鏈路中支援8x8的空間多工傳輸。UE最多可支援4個發射器，當結合基地台的4個接收器時，可在上行鏈路形成4x4傳輸（參見圖二）。

MIMO會增加系統中的天線數量，而MIMO天線必須進行去關聯（de-correlated），因此設計出具備良好去關聯性的多頻段MIMO天線，使其能夠在LTE-Advanced UE的狹小空間內運作，成了一大挑戰。另一方面，我們需借助新方法來預測先進版MIMO終端設備在實際運作網路中的輻射效能，因此3GPP正考慮可針對LTE-Advanced進行MIMO OTA（Over The Air） 測試的方案。

《圖二 LTE-Advanced第10版發表了最多的天線埠數及空間層》

3GPP正在考慮一些可彌補LTE-Advanced不足的特性，雖然它們並非達到ITU要求的必要條件，例如：

LTE-Advanced網路部署

行動通訊產業進行的實地場測，證實了LTE-Advanced技術觀念的可行性。此外，許多業者對其高速資料速率以及頻譜效率提昇等特性，展現了高度的興趣。然而，我們很難預測LTE-Advanced的實際部署時間，這取決於產業需求以及現行的第8、9版LTE 的首次問市成功與否而定。由於LTE-Advanced進一步提高了系統與裝置的複雜度，它需要時間來靜待業界的回應。

當業界初次實地部署第10 版LTE-Advanced特性時，預料除了現有的LTE難題外，介面以及突波問題將成為主要的挑戰。藉由使用射頻分析儀等高效能手持裝置，業者將可在嚴苛的射頻環境中，嚴密監控頻譜並找出干擾信號。

《圖三 手持式射頻分析儀可在進行野外量測時快速找出干擾信號》

---本文作者任職於安捷倫---